細菌的生理-浙江大學(xué)課件

細菌的生理浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院病原微生物學(xué)系林旭璦一、細菌的理化性狀一、化學(xué)組成構(gòu)成：水（75-90%）、無機鹽、蛋白質(zhì)、糖、脂類、核酸元素：C、O、N、S、H、P、K、Na、Fe、Mg、Ca、Cl特有成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、砒啶二羧酸、二氨基庚二酸二、物理性狀光學(xué)性質(zhì)：半透明顆粒（透射、折射）表面積：較一般生物體大一萬倍帶電現(xiàn)象：G+菌，PI2-3G-菌，PI4-5半透性：細胞壁、細胞膜滲透壓：G+菌，20-25個大氣壓、

G-菌，5-6個大氣壓二、細菌的生長與營養(yǎng)

細菌的營養(yǎng)類型細菌的營養(yǎng)物質(zhì)細菌的營養(yǎng)攝取方式細菌的生長繁殖條件細菌生長繁殖的方式和速度營養(yǎng)類型自養(yǎng)型(autotroph)異養(yǎng)型(heterotroph）

腐生型(saprophyte)

寄生型(parasite)細菌的營養(yǎng)類型利用能源和碳源的不同自養(yǎng)菌（autotroph）：以簡單的無機物為原料

化能自養(yǎng)菌(chemotroph):所需能量來自無機物的氧化。光能自養(yǎng)菌(phototroph):通過光合作用獲能。異養(yǎng)菌（heterotroph）：

必須以有機物為原料合成菌體分并獲得能量

腐生菌(saprophyte):以動植物尸體、腐敗食物等為營養(yǎng)物質(zhì)。

寄生菌(parasite):寄生于活體內(nèi)，從宿主的有機物獲得能量。細菌的營養(yǎng)類型營養(yǎng)物質(zhì)水碳源氮源無機鹽生長因子組成細胞的組成成分提供細胞代謝的介質(zhì)直接參與代謝過程降低細胞內(nèi)溫度維持生物大分子的天然構(gòu)象合成含氮物質(zhì)提供能量合成含碳物質(zhì)及細胞結(jié)構(gòu)提供能量維持細菌的代謝、繁殖酶或輔酶的組成成分酶的調(diào)節(jié)劑維持滲透壓提供能源維持生物大分子與細胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性細菌生長的營養(yǎng)物質(zhì)細菌的營養(yǎng)攝取方式被動擴散：簡單擴散易化擴散主動轉(zhuǎn)運：蛋白轉(zhuǎn)運基團轉(zhuǎn)移

需要載體蛋白，需要能量。

(1)轉(zhuǎn)運過程中物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化；

(2)主要存在于厭氧菌和兼性厭氧菌中。易化擴散由載體介導(dǎo)：葡萄糖、氨基酸等營養(yǎng)性物質(zhì)由通道介導(dǎo)：Na+、K+、Ca2+、Cl-等離子蛋白轉(zhuǎn)運ATPADP+Pi呼吸鏈基團轉(zhuǎn)移HPrPEP丙酮酸ATPADP+PiHPrHPrHPrE-IIE-IIE-II磷酸糖轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)——PTS細菌生長繁殖的條件營養(yǎng)物質(zhì)：碳源、氮源、無機鹽、必要的生長因子。酸堿度：大多數(shù)是中性，個別強堿性或弱酸性。溫度：寄生菌以人體溫度適宜，個別嗜冷或嗜熱。氣體：氧氣和二氧化碳。滲透壓氧專性需氧菌(obligateaerobe)結(jié)核分枝桿菌微需氧菌（microaerophilicbacterium）氧濃度5-6%，空腸彎曲菌、幽門螺桿菌兼性厭氧菌(facultativeanaerobe)

大多數(shù)病原菌專性厭氧菌(obligateanaerobe)破傷風(fēng)梭菌、肉毒梭菌H2O+1/2O2觸酶2O2-+

2H+SODH2O2+O2+AH2過氧化物酶2H2O+A專性厭氧菌在有氧環(huán)境中不能生長的機制缺乏氧化還原電勢（Eh）高的呼吸酶

人組織的Eh約為150mV，普通培養(yǎng)基在有氧環(huán)境中Eh可達300mV，細菌必須有高Eh的呼吸酶類（如細胞色素和細胞色素氧化酶）才能氧化環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)。缺乏分解有毒氧基團的酶細菌在有氧環(huán)境中代謝會產(chǎn)生具有強力殺菌作用的氧基團，如O2-和H2O2，厭氧菌缺乏分解這些有毒氧基團的酶類（如超氧化物歧化酶、觸酶、過氧化物酶）一、細菌個體的生長繁殖無性二分裂方式繁殖代時（generationtime）:一個菌體分裂為兩個菌體所需的時間。一般20-30min。二、細菌群體的生長繁殖生長曲線（growthcurve）：將細菌接種在液體培養(yǎng)基并置于適宜的溫度中，定時取樣檢查活菌數(shù)，可發(fā)現(xiàn)其生長過程具有規(guī)律性。以時間為橫坐標(biāo)，以活菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo)，可得出一條生長曲線。細菌的生長繁殖方式和速度液體培養(yǎng)細菌的生長曲線細菌來到新環(huán)境的一個適應(yīng)過程，為生長繁殖作準(zhǔn)備。特點：

(1)代謝活躍，合成并積累所需酶系統(tǒng);(2)RNA含量明顯增多，但DNA的量無變化;(3)細菌數(shù)并不增加1.遲緩期（lagphase）

細菌此時生長迅速，以恒定速度進行分裂繁殖，活菌數(shù)以幾何級數(shù)增長，達到頂峰，生長曲線接近一條斜的直線。一般而言，該期的病原菌致病力最強，其形態(tài)、染色特性及生理活性均較典型，對抗菌藥物等的作用較為敏感。2.對數(shù)期（logarithmicphase）

新繁殖的活菌數(shù)與死菌數(shù)大致平衡，營養(yǎng)的消耗、代謝產(chǎn)物的蓄積等。

形成芽孢、外毒素、抗生素3.穩(wěn)定期（stationaryphase）4.衰亡期（declinephase）死菌數(shù)超過活菌數(shù),如不移植到新的培養(yǎng)基，最終可全部死亡，此期細菌的菌體變形或自溶，染色不典型，難以進行鑒定。

細菌死亡速度大于繁殖速度三細菌的新陳代謝合成代謝：同化過程。分解代謝：異化過程，伴能量的釋放。細菌的酶：不同種類的細菌合成酶類不同，因此生物學(xué)性狀不同，這對菌種的鑒定、疾病診斷和研究發(fā)病機制等方面有重要意義；某些細菌的酶類是重要的致病物質(zhì)。DNA酶、溶纖維蛋白酶。細菌能量代謝的形式和主要途徑發(fā)酵：以有機物為受氫體，專性厭氧菌產(chǎn)能的唯一途徑，1分子葡萄糖生成2分子ATP有氧呼吸：以分子氧為受氫體，1分子葡萄糖生成38分子ATP厭氧呼吸：以非氧無機物為受氫體，1分子葡萄糖生成2分子ATP細菌的分解代謝產(chǎn)物及其意義糖酵解試驗吲哚(indol)試驗甲基紅(methylred)試驗VP(voges-proskauer)試驗枸櫞酸鹽利用(citrateutilization)試驗?zāi)蛩孛冈囼灹蚧瘹湓囼?—氣泡不發(fā)酵產(chǎn)酸產(chǎn)酸產(chǎn)氣糖發(fā)酵試驗+吲哚試驗（—）（+）色氨酸吲哚（靛基質(zhì)）玫瑰吲哚（紅色）+二甲基氨基苯甲醛甲基紅試驗葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇pH值>5.4pH<4.5（—）（+）（指示劑紅色）（指示劑黃色）VP試驗葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇二乙酰紅色OH-+含胍基化合物（—）（+）枸櫞酸鹽利用試驗（+）（—）枸櫞酸鹽（碳源）碳酸鹽銨鹽（氮源）氨培養(yǎng)基變?yōu)閴A性藍色尿素酶試驗（—）（+）尿素氨培養(yǎng)基變堿性紅色硫化氫試驗（—）（+）含硫氨基酸硫化氫黑色硫化物+鐵離子或鉛離子腸道桿菌IMViC試驗特性

吲哚甲基紅V-P枸櫞酸鹽埃希菌屬++——沙門菌屬—+—+志賀菌屬+/—+——克雷伯菌屬—+/—+/—+/—變形桿菌屬+/—+—/+—/+細菌的合成代謝產(chǎn)物及其意義熱原質(zhì)（pyrogen）——LPS毒素和侵襲性酶色素抗生素細菌素維生素概念：細菌合成的脂多糖，可引起人或動物體發(fā)熱。特點：耐高溫消除方法：高溫干烤法吸附法

蒸餾法熱原質(zhì)毒素與侵襲性酶內(nèi)毒素(endotoxin)：G-菌細胞壁的脂多糖外毒素(exotoxin)：細菌在釋放的毒性蛋白質(zhì)侵襲性酶：細菌引起宿主機體組織損傷的酶類色素水溶性色素、脂溶性色素金黃色檸檬色白色綠色由微生物代謝過程中產(chǎn)生的一些能抑制或殺死某些其他微生物或腫瘤細胞的物質(zhì)。抗生素某些菌株產(chǎn)生的一類具有抗菌作用的蛋白質(zhì)，其作用范圍比抗生素狹窄，僅對與產(chǎn)生菌有親緣關(guān)系的細菌有殺傷作用。細菌素細菌在代謝過程中產(chǎn)生的維生素，除供自身所用外，還能分泌到周圍環(huán)境。維生素四細菌的形態(tài)檢查非染色標(biāo)本檢查法如懸滴法可檢查細菌有無動力染色標(biāo)本檢查法最常用的是Gramstain。革蘭染色法步驟：涂片→固定→結(jié)晶紫初染→碘液媒染→95%酒精脫色→復(fù)紅復(fù)染結(jié)果：

Ｇ＋菌：紫色Ｇ－菌：紅色革蘭染色法意義：

鑒別細菌

選擇藥物

研究細菌致病性五細菌的人工培養(yǎng)

培養(yǎng)基（culturemedium）是人工配制的基質(zhì)，含有細菌生長繁殖必需的營養(yǎng)物質(zhì)。培養(yǎng)基制成后，通常都要經(jīng)滅菌處理。按營養(yǎng)組分分:按物理性狀分:

1.基礎(chǔ)培養(yǎng)基:基本營養(yǎng)成分2.營養(yǎng)培養(yǎng)基:在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加一些其它營養(yǎng)物質(zhì)，如葡萄糖、血液、血清、生長因子等3.鑒別培養(yǎng)基:在培養(yǎng)基中加入特定底物，觀察細菌在其生長后分解底物如何，從而鑒別細菌。4.選擇培養(yǎng)基:在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，使之抑制一類細菌生長，而有利于另一類細菌生長，從而將后者選擇出來。5.厭氧培養(yǎng)基:專供厭氧菌的分離、培養(yǎng)和鑒別用.將普通培養(yǎng)基放在無氧環(huán)境中培養(yǎng)，或者使培養(yǎng)基本身成為無氧的環(huán)境。(一)按營養(yǎng)組成的差異

1.固體培養(yǎng)基:1.5-2%瓊脂，用于細菌分離純化。

2.半固體培養(yǎng)基:0.5%瓊脂，作穿刺試驗。

3.液體培養(yǎng)基:擴增純培養(yǎng)的菌體。

(二)按狀態(tài)的差異細菌在培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象液體:渾濁狀鏈狀膜狀固體:形成菌落（colony）、菌苔（lawn）半固體:呈云霧狀、線狀velumdepositturbidity細菌在固體培養(yǎng)基中的生長情況光滑型菌落粗糙型菌落粘液型菌落培養(yǎng)基的用途液體培養(yǎng)基：增菌固體培養(yǎng)基：純化，增菌半固體培養(yǎng)基：動力檢測，保種細菌的人工培養(yǎng)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用：

診斷；細菌鑒定；生物制品。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：在基因工程中的應(yīng)用

古細菌、真細菌、真核生物細菌的分類層次界、門、綱、目、科、屬、種種(species)是細菌分類的基本單位。生物學(xué)性狀基本相同的細菌群體構(gòu)成一個菌種；性狀相近關(guān)系密切的若干菌種組成一個菌屬（genus）六細菌的分類同一菌種的各個細菌，雖性狀基本相同，但在某些方面仍有一定差異，差異較明顯的稱亞種(subspecies,subsp.)，差異小的則為型(type)。

血清型(serovar)

噬菌體型(phage-type)

細菌素型(bacteriocin-type)

生物型(biotype)菌株(strain)對不同來源的同一菌種的細菌稱為該菌的不同菌株(strain)。標(biāo)準(zhǔn)菌株(standardstrain)或模式菌株(typestrain）：具有某種細菌典型特征的菌株細菌的命名拉丁雙名法

Escherichiacoli（E.coli）

屬名種名中文：大腸埃希菌種名屬名

消毒(disinfection)：殺死病原微生物，但不包括芽胞。滅菌(sterilization)：殺滅所有微生物，包括繁殖體和芽胞。無菌(asepsis)：物品中沒有活的微生物存在。防腐(antisepsis)：防止或抑制體外微生物生長繁殖。抑菌(bacteriostasis)：抑制體內(nèi)或體外微生物的生長繁殖。無菌(asepsis)：不存在活菌的意思，多為滅菌的結(jié)果。衛(wèi)生處理(sanitation)：將被污染的無機物體表面的微生物減少至安全水平。五消毒與滅菌

熱力滅菌法輻射殺菌法

物理學(xué)方法濾過除菌法超聲波殺菌法干燥和低溫抑菌法等

化學(xué)方法化學(xué)消毒劑

消毒、滅菌的方法2濕熱滅菌法

A巴氏消毒法：

61.1-62.8℃，30min71.7℃，15-30sec

B煮沸消毒法：

100℃，5-10min

C流通蒸氣消毒法：

100℃，15-30minD間歇蒸汽滅菌法：

100℃，15-30min，37℃過夜（3次）

E高壓蒸氣滅菌法:15磅（121.3℃），15-30min1干熱滅菌法

A焚燒：B燒灼：C干烤：

160-180℃，2hD紅外線滅菌：（一）熱力滅菌法濕熱與干熱滅菌效果的比較熱型溫度（℃）時間布層內(nèi)的溫度（℃）滅菌效果（h）20層40層100層濕熱90-105.33101101101.5完全干熱130-1404867270.5不完全

濕熱比干熱滅菌好的原因：1細菌蛋白質(zhì)在有水的情況下易于凝固變性2濕熱穿透力強3濕熱蒸氣有潛熱存在，水蒸氣凝固成水釋放潛熱，迅速提高被滅菌物體的溫度（二）光線與射線的消毒作用2電離輻射包括X射線和γ射線機制：干擾DNA的合成；破壞細胞膜；產(chǎn)生過氧化氫等特點：穿透力強，不升高溫度1

紫外線265-266nm殺菌作用最強原理：使兩個相鄰的胸腺嘧啶共價結(jié)合形成二聚體，干擾DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。用途與缺陷：空氣、不耐熱物品表面；損傷皮膚和眼睛（三）濾過除菌法

用濾菌器除去液體及空氣中的細菌用于不耐熱的血清、毒素、抗生素（四）超聲波的消毒作用

可裂解細菌，尤其對G+更敏感主要用于粉碎細胞，提取細胞組分或制備抗原等

二化學(xué)消毒滅菌法：機制：①使菌體蛋白質(zhì)變性或凝固

②破