医学微生物学：4 细菌的生理

1、细菌的生理,第2章,医学微生物学,2,Key Words,专性需氧菌 Obligate aerobe 专性厌氧菌 Obligate anaerobe 兼性厌氧菌 Facultative anaerobe 培养基 Medium/media 培养物 Culture 菌落 Colony 代时 Generation time 生长曲线 Growth curve,一、细菌的理化性状 二、影响细菌生长的因素 三、细菌的生长繁殖 四、细菌的新陈代谢 五、细菌的人工培养,掌握菌落的概念、细菌分裂方式、繁殖速度和生长曲线的分期及意义 掌握对氧需求不同的细菌的分类,一、细菌的理化性状,菌体无色半透明 观察方法-染

2、色法 表面积大 物质交换率高 带电现象 半透性 扩散、主动运输 渗透压差异的耐受性 细胞壁的功能,细菌的物理性状,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; 氮源：来源于氨基酸、蛋白质等，合成菌体 成分; 碳源： 来源于糖类，提供能量; 无机盐： 钾、钠、钙、镁、磷、硫、铁等; 生长因子：生长必需但自身不能合成的物质， 如维生素、氨基酸等;,细菌的营养类型,利用能源和碳源的不同，将细菌营养类型分为：,自养菌autotroph 利用无机碳源、氮源 -化能自养菌 -光能自养菌 异养菌heterotroph 利用有机碳源、氮源 -腐生菌saprophyte -寄

3、生菌parasite -大多数病原菌,二、影响细菌生长的因素,水 营养: 碳源、氮源 pH： 多数病原菌最适pH为7.27.6 (嗜中性) 少数菌嗜酸性或嗜碱性，可用于鉴别菌种 温度： 多数病原菌为嗜温菌，最适37 嗜冷菌-冷藏食物 渗透压 等渗（生理盐水、PBS） -高渗防腐(果酱、咸肉) 气体环境: 氧气、二氧化碳,病原菌的培养条件？ 如何控制温度和气体 -培养箱 3. 如何保证所需营养条件 -培养基,嗜中性 Neutralophiles (pH 6.0-8.0) 大多数致病菌 嗜酸性 Acidophiles ( pH 3.0) Helicobacter pylori 嗜碱性 Alkali

4、philes (pH10.5) bacteria from salina, Vibrio. cholera,O2 与感染部位、致病机制、治疗和细菌培养有关 专性需氧菌（obligate aerobe） 结核分枝杆菌、铜绿假单胞菌 微需氧菌（microaerophilic bacterium） 低氧浓度56%生长好，空肠弯曲菌、幽门螺杆菌 兼性厌氧菌（facultative anaerobe） 有氧生长更好，厌氧亦生长；大多数病原菌 专性厌氧菌（obligate anaerobe） 破伤风梭菌、肉毒梭菌 与细菌是否含有相关的呼吸酶或分解有毒氧基团酶有关 CO2 某些细菌-脑膜炎奈瑟菌，布鲁氏菌,

5、2O2- + 2H+ H2O2+O2 2H2O2 触酶 2H2O +O2 H2O2+AH2 过氧化物酶 2H2O+A,缺乏氧化还原电势高的呼吸酶：细胞色素、细胞色素氧化酶 缺乏分解有毒氧基团的酶：超氧化物歧化酶、触酶、过氧化物酶,超氧化物歧化酶,专性厌氧菌在有氧环境不生长的原因？,三、细菌的生长繁殖,1 to 2 to 4 to 8 to N,代时(generation time)： 多数病原菌为2030 min 结核分枝杆菌需1820h,二分裂无性繁殖 （Binary fission）,1迟缓期 lag phase 2对数期 logarithmic phase 3稳定期 stationary

6、 phase 4衰亡期 decline phase,细菌生长曲线 （Growth curve）,细菌生长期 （体外）,Lag phase 迟缓期 适应期 Log phase 对数期 细菌代谢生长活跃 -形态学研究、药敏试验 Stationary phase 稳定期 死亡率 = 生长率 -提取抗生素、外毒素等 Death phase衰亡期 营养消耗 pH 质降低 细菌生长曲线的影响因素：起始菌量及状态 温度/培养基/培养条件,思考：在体内是否会出现生长曲线？为什么？,Bacterial Growth Curve （in vitro）,发热对嗜温菌（Mesophile）生长的影响?,该曲线告诉我们

7、什么？,四、细菌的新陈代谢,能量代谢 有氧呼吸 发酵 物质代谢 分解代谢 合成代谢,（一）细菌的分解代谢产物与生化反应,通过生化试验的方法检测细菌对各种基质的代谢作用及其代谢产物，从而鉴别细菌的反应统称为细菌的生化反应。,大肠埃希菌分解乳糖，产酸产气； 伤寒沙门菌不分解乳糖。,（色氨酸酶） 色氨酸吲哚玫瑰吲哚 吲哚试剂,大肠杆菌、变形杆菌、霍乱弧菌等含色氨酸酶，分解色氨酸产生吲哚，与指示剂作用显玫瑰红色(+)。,吲哚（indole）试验,甲基红（methyl red）实验 葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 甲基红 - pH5.4黄(-) 葡萄糖丙酮酸 甲基红+ pH5.4 红(+),大肠杆菌（） 产气

8、杆菌（）,丙酮酸脱羧酶,VP（Voges-Proskauer）试验,葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 二乙酰+胍基化合物 葡萄糖丙酮酸,大肠杆菌（） 产气杆菌（）,丙酮酸脱羧酶,VP +,碱性溶液,红色化合物,枸橼酸盐利用试验（citrate utilization）,产气杆菌利用枸橼酸盐生长 + 大肠杆菌不能利用 -,溴百里酚兰：pH6.07.6 淡绿 深蓝 ,蓝,绿,IMViC试验（用于肠道杆菌的鉴定） I-吲哚（indol）试验 M-甲基红（methyl red）试验 V-VP（Voges-Proskauer）试验 C-枸橼酸盐利用试验（citrate utilization）,I M Vi C

9、 大肠埃希菌 + + - - 产气杆菌 - - + +,酚红：pH8.210 红色 +,硫化氢试验 变形杆菌、沙门菌分解含硫氨基酸产生硫化氢遇铅或铁离子生成黑色的硫化物 尿素酶试验 变形杆菌有尿素酶，可分解尿素产生氨培养基变碱酚红指示剂显红色,E.coli 25922,（二）合成代谢产物,1.热原质 细菌合成的一种注入人体内引起发热反应的物质。大多数是G-菌的脂多糖。 热原质耐高温 高压蒸汽灭菌不破坏（121，20 min），250 高温干烤才能破坏 导致输液反应的因素之一 热原质检查：鲎试验（从栖生于海洋的节肢动物“鲎”的兰色血液中提取变形细胞溶解物，若试剂立即凝固或变色，就说明注射液内含有

10、热原质-内毒素）,濒危动物,内毒素 G菌的脂多糖 外毒素 G菌和少数G菌产生的蛋白质 侵袭性酶 损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散，如卵磷脂酶 （产气荚膜梭菌 ）、透明质酸酶（链球菌）,2.毒素和侵袭性酶 （见细菌的感染与免疫）,4. 抗生素：多粘菌素、杆菌肽。 5. 细菌素：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。 6. 维生素：某些肠道菌合成，如B族维生素、VK。,3.色素：金黄色葡萄球菌金黄色色素（脂溶性） 铜绿假单胞菌绿色色素（水溶性） 可用于细菌鉴别,五、细菌的人工培养,培养基（culture medium） 人工方法配制，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物

11、制品 培养基的分类： 基础培养基（basic medium） 增菌培养基（enrichment medium +营养 选择培养基（selective medium） +抑制剂 鉴别培养基（differential medium）+指示剂 厌氧培养基（anaerobic medium） 物理性状： 液体培养基、固体培养基、半固体培养基,液体培养基中生长现象 -混浊：大多数细菌 -沉淀：链状生长的细菌 -菌膜：结核杆菌、枯草杆菌(专性需氧菌),无法获得单个细菌,液体培养基 固体培养基（15g/L琼脂） 半固体培养基 （35g/L琼脂）,固体培养基,Richard Petri,Petri dish,

12、半固体培养基,Angelina Fannie Eilshemius Hesse 琼脂-用于制备果酱、果冻、糖等 1.藻类多糖 agarobiose 2. 不被细菌分解，无营养； 3. 溶化温度85 ； 凝固温度32-40 ,分离培养： 划线接种，通过划线细菌分散 菌落（colony）： 单个细菌分裂繁殖成肉眼可见的细菌集落。,固体培养基中生长情况,固体培养基：,平板（菌落）,斜面（菌苔）,半固体培养基中生长情况 有鞭毛细菌： 扩散生长，周围浑浊 无鞭毛细菌： 沿穿刺线生长，周围透明,无动力 有动力,液体培养基：增菌 （保存时间短，数天） 固体培养基：纯化（平板）（保存时间短，周） 保种（斜面）

13、 （保存时间相对长 3个月-6个月） 半固体培养基：动力检测,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 -细菌学的研究 -生物制品的制备 在工农业生产中的应用 在基因工程中的应用,思考题（细菌结构）,了解G菌与G-菌细胞壁结构有什么医学实践的意义 比较G菌与G-菌细胞壁结构的异同 细菌的四种特殊结构在医学实践的中意义 革兰染色的原理、方法和实际意义 根据你所了解的细菌结构特点，分析哪些可能是抗生素的潜在靶点？,思考题(细菌生理),致病菌的生长繁殖条件？ 请解释学习细菌生长曲线的实际意义？ 细菌繁殖对氧需要与医学实践有何相关性？ 了解细菌代谢产物对临床实践有何意义？ 细菌培养基的类型、作用人工培养有哪些实际意义？,Quiz （简答）： 请注明日期_, 姓名_, 学号_,G+菌细胞壁特