细菌生理PPT课件.ppt

细菌的生理,1,.,学习内容细菌的理化性状和营养(Physical,chemistrypropertiesandnutration）细菌的生长、繁殖和代谢（Growth,proliferationandmetabolism）细菌的培养方法（Cultivationmethods）,2,1、细菌的物理性状光学性质:半透明体，细菌悬液呈均匀混浊状态表面积:大带电现象:G+pI2-3，G-pI4-5与染色反应凝集反应杀菌抑菌作用有关半透性:细菌的细胞壁与细胞膜为半透膜渗透压:G+菌为20-25大气压G-菌为5-6大气压所处的环境一般低渗,3,2、细菌的化学组成水、糖、蛋白质、脂、核酸和无机盐水占总重量75%-90%CHNOPSKNaFeCa维持生命和酶的活性特殊物质：肽聚糖胞壁酸磷壁酸D型氨基酸吡啶二羧酸二氨基庚二酸,4,营养物质水有机物：碳源氮源无机盐：常用元素10-310-4mol/LPSKNaCaMgFe微量元素10-610-8mol/LCo,Zn,Mn,Cu,3、细菌的营养,5,无机盐的功用：组成有机物；维持酶的活性；参与能量的储存和转运；调节菌体内外渗透压和某些元素与细菌生长繁殖和致病有关，如结核菌的载铁体。生长因子（自身不能合成）：维生素某些氨基酸嘌呤嘧啶X因子（高铁血红素）V因子（辅酶I/II）,6,细菌的营养类型,自养菌（autotrophicbacteria)能量来源-无机物（CO2、N2/NH3等）化能自养菌（chemotroph)光能自养菌（phototroph)异养菌(heterotrophicbacteria)能量来源-有机物（糖类、蛋白质）腐生菌(saprophyte)寄生菌(parasite),7,8,4、细菌摄取营养物质的机制1、被动扩散以浓度梯度-简单扩散以特异蛋白帮助-易化扩散，如甘油2、主动转运：受体蛋白:与营养物质结合，转给ATP结合型载体透性酶：钠动力作为能量.氧化结合，还原释放基团转移：将营养物质磷酸化，转运与代谢结合,9,5、细菌生长繁殖的条件（Bacterialrequirementsforgrowth）,5.1营养物质：5.2适宜温度optimaltemperature：病原菌均为嗜温菌大多最适生长温度为37耶尔森28弯曲菌属42浅部真菌26-28热休克蛋白-抵抗热,10,5.3酸碱浓度pH：大多数细菌的最适pH7.0-7.6。结核杆菌pH6.6-6.8，霍乱弧菌pH8.8-9.0Na+/H+和K+/H+调节pH,11,5.4气体(O2/CO2)专性需氧菌：如结核菌和霍乱菌微需氧菌：在低氧压5%-6%生长最好，如空肠弯曲菌和幽门螺旋菌兼性厌氧菌：有氧较好,大多数病原菌专性厌氧菌：破伤风杆菌,12,需氧菌具有超氧化物岐化酶(superoxidedismutase,SOD)和触酶（catalase)和过氧化物酶2O2-+2H+-SODH2O2+O22H2O2-触酶2H2O+O2H2O2+A-过氧化物酶2H2O+A(有机物）,13,厌氧菌（anaerobe）:缺乏呼吸酶缺乏氧化还原电势较高的酶:细胞色素、细胞色素氧化酶不能氧化营养物质获得能量缺乏过氧化物酶、过氧化氢酶和触酶不能处理代谢中产生的O2和H2O2O2+H2O2-Fe3+-O2+OH-+*OH5.5渗透压（osmoticpressure）嗜盐菌3%NaClCO2脑膜炎奈瑟菌等需要,14,6、细菌个体生长繁殖：革兰阳性菌：染色体与中介体相连、中介体与复制染色体移向两极、菌体膜内陷、横隔形成、细胞壁内陷及肽聚糖水解酶水解革兰阴性菌：染色体与细胞膜连接、复制新染色体附在膜的另一点，两点间形成横隔,15,细菌个体繁殖方式BinaryfissionGenerationtimesameas2030min;tuberclebacillus1820hrtimeforbacterialmasstodoubleExample100bacteriapresentattime0Ifgenerationtimeis2hrAfter8hmass=100 x24,Binaryfission,16,迟缓期,加速期,对数期,减速期,稳定期,衰亡期,7、细菌群体的生长繁殖,17,细菌群体的生长繁殖迟缓期(lagphase)：是细菌对新环境的短期适应阶段。(1-4h)对数生长期(logarithmicphase)：细菌生物学性状典型,对外界环境因素的作用最敏感。(8-18h)稳定期（stationaryphase）：生物学性状发生改变，产生内外毒素，形成芽胞。衰亡期（declinephase）：死亡菌数明显超出活菌数。意义：实际应用或研究,18,8、细菌能量代谢底物分解并转化能量过程称分解代谢发酵：以有机物为受氢体糖酵解1分子葡萄糖产生2ATP+2NADH+H+磷酸戊糖途径1分子葡萄糖12(NADPH+H+),19,呼吸：以无机物为受氢体有氧呼吸：以氧为受氢体一分子葡萄糖38ATP+CO2+H2O厌氧呼吸：以硝酸盐、硫酸盐等无机物为受氢体一分子葡萄糖2分子ATP+NO3/CO2/SO24,20,9、分解代谢产物及其生化反应,糖发酵试验及鉴定单糖发酵试验：乳糖发酵试验常用于鉴别肠道致病菌与非致病菌VP（Voges-Proskauer）试验：鉴别产气杆菌和大肠杆菌甲基红（methylred）试验:鉴定产气肠杆菌和大肠埃希菌枸橼酸盐利用试验（citrateutilization）：鉴定产气肠杆菌和大肠埃希菌，枸橼酸盐作为唯一碳源。,21,吲哚试验（indoletest）：鉴定产气肠杆菌、变形杆菌霍乱弧菌。尿素酶试验（Urease）：鉴定变形杆菌分解尿素产氨，是培养基变碱。硫化氢试验（hydrogensulfite）：沙门菌变形杆菌等细菌能分解培养基中的含硫氨基酸,22,糖发酵试验：大肠杆菌伤寒杆菌甲酸脱氢酶葡萄糖和乳糖甲酸产酸产气产酸,23,VP(Voges-Proskauer)试验：(-)大肠杆菌、产气肠杆菌(+)丙酮酸(脱羧）碱性溶液+乙酰甲基甲醇二乙酰+胍基化合物（培养基）红色,24,甲基红（methylred）产气肠杆菌脱羧葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇橘黄色（阴性）pH5.4大肠菌葡萄糖丙酮酸红色(pH4.5)（阳性）,25,枸橼酸盐利用（citrateutilization）试验：产气肠杆菌大肠埃希菌枸橼酸盐（碳源）+铵盐(氮源）碳酸盐和氨培养基成碱性（阳性）,26,吲哚（indol）试验：大变霍色氨酸吲哚+对二甲基氨基苯甲醛（试剂）玫瑰吲哚（红色阳性）,27,硫化氢试验沙门变形含硫氨基酸（胱氨酸甲硫氨酸）硫化氢+铅/铁黑色,28,尿素酶试验：变形杆菌尿素氨（碱性）+酚红（指示剂）红色吲I/甲M/VP(Vi)/枸C试验合称IMViC试验:大肠埃希菌+-产气肠杆菌-+,29,10、合成代谢产物及其医学上的意义产生的能量用于细菌组分的合成称为合成代谢热原质（pyrogen）：即G-菌脂多糖，注入人或动物体内可引起发热反应。高压蒸汽灭菌（121OC20分钟）不能破坏250OC干烤可以破坏吸附剂和特殊的石棉滤板可除去液体中大部热原质除去热原质最好的方法是蒸馏法,30,毒素：内毒素：G-的脂多糖引起发热/白细胞反应/休克/弥漫性血管内凝血外毒素：主要由G+菌和少数G-菌产生有毒性蛋白神经毒/细胞毒/肠毒素,31,10、合成代谢产物及其医学上的意义,与细菌致病性关系密切的几种侵袭性酶凝固酶coagulase：使纤维蛋白原转变成纤维蛋白，导致血浆凝固。透明质酸酶Hyaluronidase：降解细胞间质中的透明质酸，促进病原菌扩散。链道酶streptodornase：降解粘稠的DNA，促进病原菌在组织中的扩散，故又称为DNA酶。,32,链激酶streptokinase：可激活溶纤维蛋白酶原，降解凝固的纤维蛋白，促进病原菌的扩散细菌素（bacteriocin）：某些细菌产生的一类具有抗菌作用的蛋白质对近缘关系的细菌有杀伤作用无治疗价值用于细菌分型和流行病调查编码基因位于Col质粒,10、合成代谢产物及其医学上的意义,33,10、合成代谢产物及其医学上的意义,色素（pigment）：产生色素颜色不同有助于鉴别细菌。金黄色葡萄球菌脂溶性铜绿假单胞菌水溶性抗生素（antibiotics）：是由某些微生物在代谢过程中产生的一类能够抑制或杀死某些其它微生物或肿瘤细胞的物质,称为抗生素细菌产生的如多粘菌素和杆菌肽。,34,11、细菌的人工培养ArtificialCultivationofBacteria,营养物质适宜温度酸碱浓度和渗透压气体O2/CO2,35,11.1、细菌的培养方法培养方法：分离培养纯培养：将一个菌落接种到另一培养基中而长出的细菌培养条件：需氧菌及兼性厌氧菌空气中专性厌氧菌无氧环境中少数细菌（布鲁菌等）5-10%CO2,36,11.2、培养基（culturemedium）概念：是由人工方法配制而成，专供微生物生长繁殖使用的营养物制品。基础培养基（basicmedium）含有多数细菌生长繁殖所需的基本营养物质。营养/增菌培养基（enrichmentmedium）在基础培养基中加特殊营养物质（生长因子）,以利于某种细菌生长.,37,38,选择培养基（selectivemedium）在基础培养基中加入某种化学物质，使其抑制某些细菌的生长，而有利于有些细菌的生长，从而将所需的细菌分离出来。鉴别培养基（differentialmedium）在基础培养基中加入特定的作用底物和指示剂，以培养和区分不同细菌的培养基。,39,厌氧培养基（anaerobicmedium）在基础培养基中加入肝组织或肉渣，以吸收培养基中的氧；在液体培养基中加入凡士林或液体石蜡以隔绝空气；专供厌氧菌分离、培养和鉴别用的培养基。培养基亦分为：合成培养基（化学成分确定）和天然培养基液体、固体和半固体,40,11.3、细菌在培养基中生长液体培养基：Bacteriainliquidmedia混浊状、沉淀生长及菌膜生长半固体培养基中生长:有鞭毛细菌沿穿刺线呈羽毛/云雾浑浊生长；无鞭毛细菌沿穿刺线生长。固体培养基中生长分离培养基：混杂的细菌划线接种,41,菌落（colony）：单个细菌繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团。光滑型菌落（smoothcolony;S型菌落）表面光滑、湿润、边缘整齐。粗糙型菌落（roughcolony;R型菌落）表面粗糙、干燥呈皱纹/颗粒状，边缘大多不整齐。黏液型菌落（mucoidcolony,M型菌落）粘稠、有光泽，象水珠一样。,42,11.4、人工培养细菌的用途,在医学中的应用感染性疾病的病原学诊断：细菌分离、鉴定、药敏细菌学基础研究：生理、遗传、致病、耐药机制制备生物制品：疫苗、抗毒素、类毒素、免疫血清、诊断菌液基因工程中的应用：作为基因工程载体,43,44,在工业生产中的应用酒、酱油、味精等饮食品抗生素、维生素等医疗保健品处理城市垃圾、工业废水制造菌肥和农药,45,12、细菌的分类自然界生物分类：病毒界、原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。广义细菌包括；细菌、放线菌、衣原体、支原体、立克次体和螺旋体。传统细菌分类（人为分类artificialclassification）：,46,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组成一个菌种。属（genus）形状相近的若干菌种组成一个菌属。亚种（subspecies）/变种：种内性状差异较明显。菌株（strain）不同来源的同一菌种。具有某种细菌典型特征的菌株称为该菌的标准菌株。,47,化学分析分类分子生物学分类数值分类：对细菌组分代谢性状分析相似程度进行归类，相视度大于80%为同种噬菌体和细菌素分类根据抗原结构分类,48,国际最权威的细菌分类：四大类，35个群G-有细胞璧的真细菌、G+有细胞璧的细菌、无细胞壁的真细菌、古细菌。古细菌