《细菌的生理》PPT课件.ppt

第一节 细菌的理化性状,1、细菌的化学组成,第二章 细菌的生理,2、细菌的物理性状,半透明；细菌悬液呈混浊状态。菌数越多浊度越大，使用比浊法或分光光度计可以粗略地估计细菌的数量。,体积小、相对表面积大，有利于同外界进行物质交换。因此细菌的代谢旺盛，繁殖迅速。,G+菌 pI 23 G-菌 pI 45,细胞壁、细胞膜都有半透性，有利于吸收营养和排出代谢产物。,G+菌 2025大气压 G-菌 56大气压,半透性,菌体内为高渗透压，细菌所处一般环境相对低渗，,中性环境均带负电荷；其带电现象与染色性等密切相关。,第二节 细菌的营养与生长繁殖,根据细菌所利用的能源和碳源的不同，将细菌分为两大营养类型。 1.自养菌（autotroph） 以简单的无机物为原料，合成菌体成分 化能自养菌、光能自养菌 2.异养菌（heterotroph） 以多种有机物为原料，合成菌体成分并获能量 所有的病原菌都是异养菌，大部分属寄生菌。,一、细菌的营养类型,二、细菌的营养物质 水: 营养物质必须先溶于水，营养的吸收与代谢均需有水才能进行。 碳源: 来源于糖类，提供能量。 氮源: 来源于氨基酸、蛋白质等，合成菌体成分。 无机盐: 钾、钠、钙、镁、磷、硫等。 无机盐的功用： 构成有机化合物，成为菌体的成分； 作为酶的组成部分，维持酶的活性； 参与能量的储存和转运； 调节菌体内外的渗透压； 某些元素与细菌的生长繁殖和致病作用密切相关。 生长因子： 许多细菌生长必需但自身不能合成的物质，如维生素、氨基酸 、嘌呤、嘧啶等。少数细菌还需特殊的生长因子。,三、细菌摄取营养物质的机制 各种细菌转运营养物质的方式不同，即使对同一种营养物质，不同细菌的摄取方式也不一样 被动扩散：营养物质从浓度高向低浓度一侧扩散，其驱动力是浓度梯度，不需要提供能量。 简单扩散：不需要任何细菌组分的帮助，营养物质就可以进入菌体内的过程。 易化扩散：需要菌细胞的特异性蛋白等来帮助。 主动转运系统：是细菌吸收营养物质的主要方式，其特点是营养物质从浓度低向浓度高的一侧转运，并需要提供能量。,细菌有三种主动转运系统： 1.依赖于周浆间隙结合蛋白的装运系统 营养物与周浆间隙内的受体蛋白结合后，引起后者构型的改变，继而将营养物转送给细胞膜上的ATP结合型载体，导致ATP水解提供能量和营养物通过细胞膜进入胞质内。 2.化学渗透驱使转运系统 该系统利用膜内外两侧质子或离子浓度差产生的质子动力或钠动力作为驱使营养物越膜转移的能量。转运营养物的载体是电化学离子梯度透性酶，这种酶是一种能够进行可逆性氧化还原反应的疏水性膜蛋白，即在氧化状态与营养物结合，而在还原状态时其构象发生变化，使营养物释放进入胞质内。 3.基团转移 营养物在转运的过程中被磷酸化，并将营养物的转运与代谢相结合，更为有效地利用能量。,即：细菌生长繁殖的条件,专性需氧菌，如结核杆菌 微需氧菌， 如空肠弯曲菌 兼性厌氧菌， 大多数病原菌 专性厌氧菌，如破伤风梭菌,水 碳源 氮源 无机盐 生长因子,4.气体,3.氢离子浓度(pH),2.温度,1.营养物质,多数病原菌最适37,多数病原菌最适pH为7.27.6,5.渗透压,一般培养基的盐浓度和渗透压适于大多数细菌。少数细菌如嗜盐菌需要在高浓度（3%）的NaCl环境中生长良好。,四、影响细菌生长的环境因素,专性厌氧菌不能在有氧环境中生长的原因 1、缺乏氧化还原电势(Eh)高的呼吸酶： 细菌必须有Eh高的细胞色素和细胞色素氧化酶，才能氧化环境中的营养物质。 2、缺乏分解有毒氧基团的酶： 细菌在有氧环境中代谢时，常产生具有强烈杀菌作用的超氧阴离子(O2-)和过氧化氢。专性厌氧菌缺乏超氧化物歧化酶（SOD）、触酶、过氧化物酶，故在有氧时受到有毒氧基团的影响，不能生长繁殖。,1、细菌个体的生长繁殖： 繁殖方式：二分裂 繁殖速度：代时：多数为2030 min（结核杆菌1820h） 2、细菌群体的生长繁殖： 生长曲线(growth curve)：一定将数量细菌接种于适宜的液体培养基中，经适宜的温度培养，连续定时取样检查活菌数，可发现细菌生长形成规律。以活菌数的对数为纵坐标，培养时间为横坐标，绘出的曲线称之为生长曲线。分四期： 迟缓期 对数期 稳定期 衰退期,五. 细菌的生长繁殖,第三节 细菌的新陈代谢和能量转换,细菌新陈代谢包括分解代谢与合成代谢 营养物质分解和转化为能量的过程：分解代谢 所产生的能量用于细胞组分的合成：合成代谢 一、细菌的能量代谢： 发酵：以有机物为受氢体。 有氧呼吸：以分子氧为受氢体。 无氧呼吸：以其他无机物（硝酸盐、硫酸盐等） 为受氢体。 大多数病原菌只进行需氧呼吸和发酵。,二、细菌的分解代谢,(一) 分解代谢产物和细菌的生化反应 1.分解代谢:细菌将复杂的营养物质分解为简单化合物，为细菌提供菌体原料和能源。 细菌种类不同细菌酶不同分解物质能力不同代谢产物不同鉴别作用（生化反应） 2.常见的鉴别试验 糖发酵、VP试验、甲基红试验、吲哚试验、硫化氢试验、尿素酶试验、 枸橼酸盐利用,糖发酵试验（五管糖） 试剂：含不同单糖的蛋白胨水培养基 指示剂-溴甲酚紫 结果判断： A： 不发酵 B：发酵、产酸 C：发酵、产酸产气,在肠杆菌中，凡分解发酵乳糖产酸产气的是非致病菌。,+,VP（Voges-Proskauer）试验,葡萄糖丙酮酸 乙酰甲基甲醇 二乙酰 红色化合物（+） 葡萄糖丙酮酸 乙酰甲基甲醇 （-）,大肠杆菌（-）,产气杆菌（+）,OH-,胍基,脱羧,甲基红试验 产气杆菌：葡萄糖丙酮酸 中性乙酰甲基甲醇（pH5.4），甲基红指示剂呈桔黄色，为甲基红试验（-） 大肠杆菌：葡萄糖丙酮酸（pH5.4），甲基红指示剂呈红色，（+）,产气杆菌（-），大肠杆菌（+）,脱羧,枸橼酸利用试验,大肠杆菌： 产气杆菌：+,指示剂：溴麝香草酚蓝,吲哚试验,+,大肠杆菌：+ 产气杆菌：,H2S试验,变形杆菌、沙门菌等,H2S试验阳性,尿素酶试验,IMViC试验,大肠杆菌 + + - -,产气杆菌 - - + +,（二）合成代谢产物及其在医学上的意义 （与致病性、防治疾病、鉴别细菌有关） 热原质(pyrogen)：或称致热原。 概念：是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应物质。产生热原质的细菌大多是G-菌，热原质即其细胞壁的脂多糖。 特点：耐高温 消除方法：250高温干烤；吸附法(用吸附剂和特殊石棉滤板吸附液体中的热原质)；蒸馏法（效果最好）。 注意：制备和使用注射药品过程中应无菌操作。,毒素与侵袭性酶：细菌致病中重要物质 毒素外毒素和内毒素 外毒素是多数G+菌和少数G-菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质； 内毒素是革兰阴性菌的脂多糖，菌体死亡崩解后游离出来。 侵袭性酶细菌在机体内生长时产生，如透明质酸酶、卵磷脂酶等,能损伤机体组织，促使细菌的侵袭和扩散。,色素：分水溶性色素、脂溶性色素两种，有助于细菌的鉴定。,抗生素：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。抗生素大多由放线菌和真菌产生。 细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质。其作用范围比抗生素狭窄，只能杀伤有亲缘关系的细菌，如大肠菌素。无治疗意义，有助于细菌分型。 维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需要外，还能分泌到周围环境中。如大肠杆菌可合成VB、K等,第四节 细菌的人工培养 一、培养细菌的方法 分离培养：固体平板 纯培养： 液体、半固体、 固体斜面培养基,二、培养基：是由人工方法配置而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品。,按其营养组成和用途分类：基础培养基、增菌培养基、 选择培养基、鉴别培养基、厌氧培养基。 按其物理状态分类：固体培养基（ 1.5% 2.5%的琼脂） 、液体培养基、半固体培养基（0.3%0.5%的琼脂） 。 按其成分分类：合成培养基、天然培养基。,液体培养基,沉淀生长： 链状生长的细菌 混浊生长： 大多数细菌 表面生长： 专性需氧菌，如结核杆菌、枯草杆菌,三、细菌在培养基中的生长现象,液体培养基的用途：增菌,有鞭毛 动力+,无鞭毛 动力,半固体培养基,半固体培养基的用途：观察细菌动力，保存菌种,固体培养基,菌落,菌苔,菌落（colony）：单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团。 菌苔,固体培养基的用途：分离细菌；保存菌种,四、人工培养细菌的用途 在医学中的应用 1.感染性疾病的病原学诊断 明确感染性疾病的病原菌必须取病人有关标本进行细菌分离培养、鉴定和药物敏感试验，其结果可指导临床用药。 2.细菌学的研究 有关细菌生理、遗传变异、致病性和耐药性等研究都离不开细菌的培养和菌种的保存等。 3.生物制品的制备 供防治用的疫苗、类毒素、抗毒素、免疫血清及供诊断用的菌液、抗血清等均来自培养的细菌或其代谢产物。 在工农业生产中的应用 制造各种产品（抗生素、维生素、酒、酱油、味精等）；处理废水和垃圾；制造菌肥和农药等。 在基因工程中的应用 容易培养，繁殖快，可以大大地降低成本。如应用基因工程技术已成功地制备了胰岛素、干扰素、乙型肝炎疫苗等。,第五节 细菌的分类 细菌的分类层次 界、门、纲、目、科、属、种 种(species)：是细菌分类的基本单位。生物学性状基本相同的细菌群体构成一个菌种； 属：性状相近关系密切的若干菌种组成一个属（genus） 型：同一菌种的各个细菌，虽性状基本相同，但在某些方面仍有一定差异，差异较明显的称亚种.差异小的则为型(type)。如抗原性不同称血清型；对噬菌体的敏感性不同称噬菌体型 菌株(strain)：对不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株(strain)。 标准菌株(standard strain)或模式菌株(type strain）：具有某种细菌典型特征的菌株,细菌的命名： 拉丁双名法 每个菌名由两个拉丁字组成。 属名在前，为名词，大写，可缩写；种名在后，为形容词，小写，不可缩写。 中文的命名次序与拉丁相反，种名在前，属名在后。 如: Mycobacterium tuberculosis 属名