细菌学概述授课.ppt

细菌（bacterium）概况,概念：广义：泛指各类原核细胞型微生物包括细菌、螺旋体、衣原体、支原体、立克次体、放线菌狭义：专指细菌专指数量最大、种类最多，具有代表性、典型的，即通常所说的细菌,第一节细菌的形态、结构与分类,一、细菌的大小与形态二、细菌的大小,一、细菌的大小与形态,大小计量单位是微米（m）染色革兰染色法形态球形杆形螺形,光学显微镜,菌体大小（宽x长，常用单位mm）,细菌的大小与形态,球形,杆形,螺形,球菌,杆菌,螺形菌,直径lm左右,大：310m长,弧菌：23m长,中：23m长,小：0.61.5m长,螺菌：36m长,1.球菌：菌体呈球形或近似球形。,.双球菌：在一个平面上分裂成双排列，如肺炎双球菌、脑膜炎双球菌,肺炎双球菌,脑膜炎双球菌,.链球菌：在一个平面上分裂，成链状排列，如溶血性链球菌,.葡萄球菌：多个不规则平面上分裂，菌体无秩序堆积呈葡萄状排列，如金黄色葡萄球菌,2.杆菌：菌体多数呈直杆状或弯曲,不同杆菌的大小、长短、粗细很不一致。,杆菌的形态多样,3.螺形菌,螺形菌,弧菌：菌体只有一个弯曲，呈弧状或逗点状。如霍乱弧菌,螺菌：菌体有数个弯曲，如鼠咬热螺菌,螺杆菌：菌体细长弯曲呈弧形或螺旋形，如幽门杆菌,二细菌的结构,基本结构：细胞壁、核质、细胞质、细胞膜特殊结构：鞭毛、菌毛、芽胞、荚膜,细胞膜,细胞壁,荚膜,核糖体,核质,菌毛,鞭毛,细菌细胞壁,定义,是位于细菌细胞膜外的一层坚韧而富有弹性的膜状结构,功能,1、维持细菌的固有外形2、保护细菌抵抗低渗的外环境3、参与细胞内外的物质交换4、具有免疫原性,分类,革蓝氏阳性菌(G+)革蓝氏阴性菌(G-),革蓝氏染色与细菌细胞壁,革蓝氏染色过程,结果判断菌体呈紫色者为革蓝氏阳性菌G+菌体呈红色者为革蓝氏阴性菌G-,革兰阳性菌肽聚糖：聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥,啊,啊,AA,革兰阳性菌肽聚糖：聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥,革兰阴性菌肽聚糖：聚糖骨架、四肽侧链,革兰阴性菌肽聚糖：聚糖骨架、四肽侧链,G+菌与G-菌肽聚糖结构比较,革兰阳性菌细胞壁特殊组分：磷壁酸,膜磷壁酸,壁磷壁酸,革兰阳性菌细胞壁结构,革兰阳性菌与革兰阴性菌细胞壁,细胞膜（cellmembrane）,半透性薄膜功能物质转运生物合成呼吸作用分泌作用,细胞质,核糖体：合成蛋白质的场所，游离于细胞质质粒（plasmid）：染色体外遗传物质胞质颗粒：营养储藏物,4、核质（拟核、细菌染色体）-细菌的遗传物质,无定形，无核膜、核仁一条双股环状DNA分子，含少量RNA、RNA聚合酶及蛋白质具有细胞核的功能，决定细菌性状和遗传特征,（二）细菌细胞的特殊结构,荚膜芽孢鞭毛菌毛,细菌的特殊结构荚膜（capsule）,某些细菌在其细胞壁外包绕一层粘液性物质，为多糖或多肽的多聚体，用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。功能抗吞噬作用粘附作用龋齿抗有害物质的损伤作用,大多数细菌的荚膜是多糖，炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等少数菌的荚膜为多肽。多糖分子组成和构成的多样化使其结构极为复杂，成为血清学分型的基础。荚膜的形成需要能量，与环境条件有密切关系。有荚膜的细菌形成粘液(M)或光滑(S)菌落，失去荚膜后其菌落边为粗糙型（R）型。,1.荚膜的化学组成,抗吞噬作用：荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用，因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。粘附作用：荚膜多糖可使细菌彼此之间粘连，也可粘附于组织细胞或无生命物体表面，形成生物膜，是引起感染的重要因素。抗有害物质的损伤作用：荚膜处于细胞的最外层，有保护菌体避免和减少受有害物质的损伤作用。,2.荚膜的功能,细菌的特殊结构鞭毛（flagellum）,成分为蛋白质具有抗原性鞭毛菌分成4类功能液体中能自由游动,运动器官与致病性有关鉴定细菌和进行分类,细菌的特殊结构菌毛（pilus）,许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物，与细菌的运动无关。蛋白质,菌毛蛋白有抗原性,分类普通菌毛:数量多，短而细粘附结构，与致病有关性菌毛:少数革兰阴性菌,少粗、长、中空传递某些遗传物质,菌毛（pilus）,细菌的特殊结构芽胞（spore）,概念产生芽胞的都是革兰阳性菌芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异,芽孢,定义：某些细菌在一定环境条件下，细胞质脱水浓缩在菌体内形成的一个圆形或椭圆形小体。,细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动物体外才能形成，其形成条件因菌种而异。一个细菌只形成一个芽胞，一个芽胞发芽也只生成一个菌体，细菌数量并未增加，因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比，未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体(vegetativeform)。,1.芽胞的形成与发芽,细菌芽胞的形态,芽胞的大小、形状、位置等随菌种而异，有重要的鉴别意义。,强大的抵抗力可在自然界中存在多年，是重要的传染源。芽胞并不直接引起疾病，只有发芽成为繁殖体后,才能迅速大量繁殖而致病。有重要的鉴别意义。芽胞是否被杀死作为判断灭菌效果的指标,芽胞（spore）,第二节细菌的物理性质,一、胶体性质1）带电现象细菌的等电点溶液pH值等电点时，细菌带（-）电荷。2）比面积等于表面积/体积，即单位体积所具有的表面积3）布朗运动不发生移位的颤动，称为布郎运动,细菌的物理性质,二、细菌的比重和重量1）细菌的比重=1.07-1.192）细菌的重量：以单位体积细菌群体的干种来表示的。,细菌的物理性质,三、细菌的光学性质细菌是一个半透明体，光线不能全部透过，而被吸收一部分，因此，有透光度和光吸收值四、细胞膜的半渗透性将细菌置于清水中，可吸收水分，细菌膨胀，破裂，称胞浆压出将细菌置于高渗溶液中，可排除水分，胞质皱缩，细菌变小，称质壁分离,第三节细菌的营养与生长繁殖,1.细菌细胞的化学组成2.细菌所需的营养物质3.吸收营养物质的方式4.细菌的营养类型5.细菌的生长繁殖（掌握）6.细菌的人工培养（熟悉）,营养物质（nutrient）：细菌生长繁殖、进行生理活动所需的物质，是细菌生存的重要物质基础。营养（nutrition）：获得和利用营养物质的过程，是细菌维持和延续其生命形式的一种生理过程。,一、细菌细胞的化学组成,1.化学元素（chemicalelements）,主要化学元素,微量化学元素,化学元素,C、H、O、N、S、P结构组成Na、K、Ca渗透压、电势Mg、Fe、Mn辅酶,2、化学组分(chemicalcomponents),二、细菌需要的营养物质,营养物质nutrient,碳源carbonsource,氮源nitrogensource,无机盐inorganicsalt,生长因子growthfactor,水water,1.碳源：合成菌体的必需原料，获取能量的来源无机碳源和有机碳源各种有机碳源中，容易被细菌吸收的是糖类物质如：葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、甘露醇等2.氮源：合成菌体蛋白（结构、功能）、核酸无机氮源、有机氮源和氮气分子大多数利用前两种固氮菌有固氮作用，可以借助特殊的酶将分子态的氮转化成氨和其他氮化物,3.无机盐：细胞生长必需的各种金属元素及微量元素酶或辅酶的组分调节酶活性调节胞内渗透压、氧化还原电位特殊类型细菌的能源维持生物大分子和细胞结构的稳定性,4.生长因子：菌体自身不能合成或合成量不足,需要外源加入的、微量即可的营养物质。如：维生素、氨基酸等营养缺陷型细菌流感嗜血杆菌需X（高铁血红素）,V因子（辅酶或），而金葡可产生，两者共培养时出现卫星菌落现象5.水：菌体重要成分功能细胞组分、溶媒、参与代谢、适宜反应温度的保障、维持大分子构象稳定,三、吸收营养物质的方式,借助细胞壁和细胞膜的结构和功能完成,营养物质运输方式,简单扩散,基团转移,促进扩散,主动运输,四、细菌的营养类型,按照碳源、能源及电子供体性质的差异分类,营养类型,光能营养型,化能营养型,光能自养型,光能异养型,化能自养型,化能异养型,腐生型,寄生型,五、细菌的生长繁殖,（一）细菌生长繁殖的条件,主要环境因素：营养物质、温度、pH值、氧气等,1.营养物质：提供原料、能量2.酸碱度：即pH值细菌细胞借此调节胞膜的状态以保证酶促反应的进行大多数细菌的最适pH值是6.8-7.4特殊如：偏酸性的结核杆菌，PH为6.5-6.8偏碱性的霍乱弧菌，PH值为8.8-9.0,3.温度：对细菌的生长速度影响最大致病菌一般37，过高杀菌，过低抑菌细菌以此分为：嗜冷菌：5-30最适10-20嗜温菌:10-50最适30-37嗜热菌：25-80最适50-604.气体：CO2、O2CO2:数细菌初次分离培养需5-10%CO2获得方法：烛缸法、CO2培养箱,O2:代谢时对氧分子的需求程度不同分为：需氧菌：有完善的呼吸酶系统，仅在有氧时生长，如：结核杆菌微需氧菌：低氧分压时长势良好，过高则抑制，如:空肠弯曲菌耐氧菌：一般不需要O2，O2存在也影响不大如：乳酸菌,兼性厌氧菌：兼有需氧呼吸和无氧发酵两种功能，有无O2的环境下皆可生长，但以有氧时生长态势较好，大多数病原菌都属此类；专性厌氧菌：O2对其生长有毒害作用如：破伤风梭菌专性厌氧菌在有氧条件下不能生长的原因：缺乏细胞色素和细胞色素氧化酶不能获得营养物质缺乏超氧化物歧化酶、过氧化氢酶超氧阴离子、超氧化物歧化酶-生成H2O2过氧化物酶-分解H2O2,（二）细菌的繁殖方式,细菌多无性繁殖细菌以简单的二分裂方式进行繁殖，繁殖一代所需时间约2030min；但少数细菌代时较长，如:结核分枝杆菌代时为18h-24h。,六、细菌的人工培养,（一）培养基(medium)人工配制的满足细菌及其他微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。,配制注意事项,培养基的类型按主要营养物质的来源：天然培养基和合成培养基按物理状态：固体、液体、半固体培养基按用途：基础培养基营养培养基选择培养基鉴别培养基厌氧培养基,（二）细菌的培养方法及生长现象1.固体培养法：细菌的分离、纯化、鉴定、保存、计数2.液体培养法：收集菌体、获得发酵产物、菌种鉴定3.半固体培养法：观察运动、保种、测定生化反应4.厌氧培养法：厌氧菌的培养,细菌在固体培养基中的生长情况,液体培养基中,沉淀生长,混浊生长,表面生长,混浊生长,沿穿刺线生长,无鞭毛细菌,半固体培养基中,有鞭毛细菌,（三）细菌的生长繁殖规律生长曲线,生长曲线（growthcurve）描述细菌群体在整个培养期间的菌数变化规律的曲线。典型的生长曲线可分为延迟期、对数期、稳定期和衰亡期。,2、细菌群体的生长繁殖迟缓期(lagphase):适应、活化期对数期(logphase)：迅速生长期，典型性稳定期(stationaryphase)：新生、死亡平衡特征产物积累期衰亡期(declinephase)：营养少，代谢物蓄积，菌体死亡,细菌群体的生长曲线（growthcurve）以此指导对细菌的研究和生产实践,（四）细菌生长量的测定,测定依据：细菌的数目、重量及生理指标1.计数法：直接计数、间接计数、比浊法2.重量法：湿重法、干重法3.生理指标法：呼吸强度、耗氧量、酶活性等,复习题目,1.营养；营养物质；培养基；生长曲线2.专性厌氧菌在有氧环境下不能生长的原因。3.试述细菌群体生长繁殖的规律。4.细菌生长量的测定方法有哪些？,第四节细菌的新陈代谢,细菌的新陈代谢(metabolism)是指菌体细胞内分解代谢与合成代谢的总和，其显著特点是代谢旺盛和代谢类型的多样化比表面积（表面积/体积）：人0.024细菌5000名词：分解代谢(catabolism)合成代谢(anabolism),细菌的酶,存在部位产生方式专一性限制与修饰系统,二、细菌的产能方式主要以糖类为底物，通过氧化或酵解释放能量，并以高能磷酸键的形式（ADP、ATP）储存起来。具体的产能方式及其途径如下：,（1）糖分解A、EMP（糖酵解）1G2丙酮酸2（NADH+H+）+2ATPB、磷酸戊糖途径（一磷酸己糖途径）1己糖1甘油醛-6（NADPH+H+）+3CO2,P,（2）呼吸：EMP三羧循环电子传递链（呼吸酶系）1GCO2+H2O+38ATP（3）发酵1G乳酸2ATP,3、细菌的代谢过程：分解代谢与合成代谢（1）分解代谢产物和细菌的生化反应细菌的生化反应实验：酶系不同对底物分解能力不同最终代谢产物不同,对糖的分解：需氧TCAC：CO2、H2O多糖胞外酶单糖丙酮酸厌氧酸、醛、醇等,对蛋白质的分解：脱氨基酶NH3+酸Pr.胞外酶短肽、AA脱羧基酶胺+CO2,常见的生化反应,对糖的发酵,对蛋白质的发酵,枸橼酸盐利用试验,尿素酶试验,甲基红试验,吲哚试验,硫化氢试验,单糖发酵试验,VP试验,其他试验,糖发酵：单糖甲酸CO2+H2O,硫化氢试验：胱氨酸醋酸铅硫化铅硫化氢甲硫氨酸硫酸亚铁硫化亚铁,尿素酶试验：尿素尿素酶氨（酚红指示剂变红）,吲哚试验（霍乱红反应）：色氨酸靛基质+对二甲基氨玫瑰靛基质（吲哚）基苯甲醛（红色）,糖发酵试验,不同细菌分解糖类的能力和代谢产物不同。乳糖：大肠埃希菌可分解，而致病性肠道杆菌则不能。,糖VP试验,大肠杆菌：-产气杆菌：+,二分子丙酮酸+乙酰甲基甲醇二乙酰胍基化合物（红色沉淀）,大肠杆菌：+产气杆菌：,产气葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇中性PH5.4,甲基红试验,枸橼酸利用试验,大肠杆菌：产气杆菌：+,枸唯一碳源，铵N源，生氨，碱性，为阳,吲哚试验,大肠杆菌：+产气杆菌：,H2S试验,乙型副伤寒沙门氏菌和变形杆菌,含硫氨基酸,硫化氢,遇铁或铅,硫化物,尿素酶试验,变形杆菌（尿素酶）,