医学微生物学细菌的生理课件

1、第2章 细菌的生理Bacterial Physiology 教学大纲掌握内容细菌的生化反应及意义 细菌的代谢产物在医学上的意义 熟悉内容细菌生长繁殖的条件与生长繁殖的规律培养基的种类、细菌在培养基上的生长情况 了解内容细菌的理化性状细菌新陈代谢的特点培养基的用途 细菌的属、种、型、株的概念细菌的理化性状（自学）细菌的营养与生长繁殖细菌的新陈代谢细菌的人工培养抑制或杀灭微生物的理化因素细菌的分类（自学）一、细菌的化学组成 水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等二、细菌的物理性状 光学性质：半透明颗粒（透射、折射） 表面积大：较一般生物体大一万倍 带电现象： G+ pI为23、G- pI为4 5

2、半透性： CW、CM选择性通透 内部渗透压高： G+ 20 25个大气压 G- 5 6个大气压 第一节 细菌的理化性状（自学）第二节 细菌的营养与生长繁殖一、细菌的营养物质A、水：菌体重要成分，占其总重量的80%90% 作用 作为溶媒，参与细菌营养的吸收、转运 （渗透、分泌、排泄）B、碳源：合成菌体的必需原料，也是获取能量的 来源，如：葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、甘露醇等C、氮源：合成菌体蛋白（结构、功能）、核酸，主要是有机氮化合物，如蛋白胨、氨基酸等D、无机盐（电解离子）：构成菌体成分、调节渗透压和电势、调节酶活性（辅基）、参与能量储存和运输、有的元素（如 Fe VS 白喉棒状杆菌）参与细菌

3、的致病力E、生长因子：菌体生长所必需，但自身又不能主动合成的微量物质，如：维生素、 氨基酸等 流感嗜血杆菌 X因子（高铁血红素） V因子（辅酶或）二、细菌摄取营养物质的机制其实施、完成，必经由生物膜半透性完成 摄取营养的方式浓度方向载体动力构型改变与否被动扩散高低浓度梯度简单扩散高低浓度梯度易化扩散高低浓度梯度主动转运低高需要能量依赖周浆间隙结合蛋白转运系统低高周浆间隙受体蛋白高能磷酸 键（ATP）化学渗透驱使转运系统低高离子梯度透性酶泵电势能基团转移低高磷酸转移酶系高能磷酸键三、细菌的营养类型自养菌 autotroph异养菌 heterotroph腐生菌和寄生菌病原菌都是异养菌，大部分是寄生

4、菌最初能源有机物日光还原态无机物化能异养菌光能自养菌化能自养菌通用能源ATP四、影响细菌生长的因素1、营养物质：提供原料、能量2、酸碱度：即 PH 值或氢离子浓度，细菌细胞借此调节胞膜的状态（离子泵系统）以平衡菌体内的PH 一般病原菌的最适值为7.27.6 特殊如：偏酸性的结核杆菌，PH值为6.56.8 偏碱性的霍乱弧菌，PH值为8.49.23、温度：致病菌一般37，过高杀菌，过低抑菌 嗜冷菌：530 ， 最适1020； 嗜温菌: 1045 ，最适2040 嗜热菌：2595 ，最适5060 4、气体 O2 : 据代谢时对氧分子的需求程度不同分为四类：专性需氧菌：有完善的呼吸酶系统，仅在有氧时生

5、长，如：结核杆菌、霍乱弧菌微需氧菌：低氧分压时长势良好，过高则抑制，如:空肠弯曲菌、幽门螺杆菌兼性厌氧菌：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：呼吸酶系统不完善，只能在无氧条件下发酵产能；如有游离氧分子存在则对其代谢产生毒害作用如：破伤风芽胞杆菌、肉毒梭菌 专性厌氧菌的呼吸酶系统不完善表现在： 其体内缺乏（1）氧化还原电势高的呼吸酶 （2）分解有毒氧基团的酶 过氧化氢酶 过氧化物酶 CO2:少数细菌初次分离培养需510%CO2 获得方法：烛缸法、焦性没食子酸法、与需氧菌密闭共培养5、渗透压：一般以与0.8%NaCl等

6、渗的环境为宜，但个别细菌有特殊的需求，如：嗜盐菌需3%NaCl五、细菌的生长繁殖（一）细菌个体的生长繁殖 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1820h（二）细菌群体的生长繁殖 迟缓期 (lag phase): 适应、活化期 对数期 (logarithmic phase)：迅速生长期，典型性 稳定期 (stationary phase)：新生、死亡平衡特征产物积累期 衰亡期 (decline phase)：营养少，代谢物蓄积，菌体死亡细菌的生长曲线（growth curve ）细菌数目的对数培养时间（小时）5 10 15

7、 20 25 30 6.06.57.07.58.08.59.0活菌数总菌数迟缓期对数生长期稳定期衰退期 第三节 细菌的代谢 细菌的新陈代谢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一、细菌的能量代谢 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.EMP（糖酵解） 1G2丙酮酸2（NADH+H+）+ 2ATP 2.磷酸戊糖途径（一磷酸己糖途径，HMP） 己糖戊糖12（ NADPH+H+）+ 1ATP 3.需氧呼吸： EMP三羧循环电子传递链（呼吸酶系） 1G CO2 + H2O +

8、 38ATP 4.厌氧呼吸 1G 乳酸2ATP二、细菌的代谢产物 （一）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试验其他试验分解代谢产物与细菌的生化反应 细菌的酶不一样，对营养物质的分解能力不一样糖发酵试验大肠杆菌发酵葡萄糖和乳糖；伤寒沙门菌发酵葡萄糖，不发酵乳糖 大肠杆菌具有甲酸脱氢酶葡萄糖 HCOOH 脱氢酶 CO2+H2 五糖发酵葡萄糖、乳糖、麦芽糖、甘露醇、蔗糖V- VP（Voges-Proskauer）试验 - +2个丙

9、酮酸 乙酰甲基甲醇 双乙酰 红色碱性溶液-萘酚氧气肌酸缩合用于区别产气杆菌和大肠杆菌，产气杆菌VP实验阳性，大肠杆菌为阴性。葡萄糖 M - 甲基红（methyl red）实验 葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 （pH值5.4）甲基红 - 橘黄色 葡萄糖丙酮酸 （大肠杆菌） （pH4.5） 甲基红 + 红色产气肠杆菌 大肠杆菌C -枸橼酸盐利用（citrate utilization）试验利用枸橼酸盐生长 +不能利用 -碳酸盐 NH3 指示剂变色有些细菌以铵盐作为唯一氮源，并且以枸橼酸盐作为唯一炭源枸橼酸盐I-吲哚（indol）试验色氨酸 吲哚 玫瑰吲哚 （靛基质） （红色）对二甲基氨基苯甲醛乙型副伤寒

10、沙门菌和变形杆菌硫化氢试验：胱氨酸 醋酸铅 硫化铅 硫化氢 甲硫氨酸 硫酸亚铁 硫化亚铁半胱氨酸尿素酶试验： 尿素尿素酶 氨 （酚红指示剂变红）变形杆菌+IMViC试验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（citrate utilization）试验常用于鉴定肠道杆菌 I M Vi C试验 大肠埃希菌 + + - - 产气杆菌 - - + + （二）合成代谢产物及其在医学上的意义 1.热原质(pyrogen) 大多为G-的内毒素（脂多糖）；G+的致热性多糖 耐高温，高压蒸气灭菌不能破坏 去除

11、方法： 250干烤30min 蒸馏法 2.侵袭性酶：透明质酸酶、血浆凝固酶 、 卵 磷脂酶、链激酶、 DNA酶3.毒素内毒素由G-菌产生，主要是脂类A，在菌体裂解后释放。外毒素由G+菌和少数G-菌在代谢过程中产生分泌出的毒性蛋白。如破伤风痉挛毒素，肉毒毒素4、色素 水溶性：绿脓杆菌 脂溶性：金葡菌5、抗生素（antibiotic） 某些微生物产生的抑制或杀灭其它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，细菌产生的只有多粘菌素、杆菌肽等。6、细菌素（bactericin） 是细菌产生的类似抗生素的杀菌物质 ，只作用于与产生细菌素有亲缘关系的细菌。 有种型特异性，可用于分型和流行病学调

12、查7、维生素：B6、B12、K等一、培养细菌的方法根据不同标本及不同培养目的，可选用不同的接种和培养方法；常用的有分离培养和纯培养两种方法。病原菌的人工培养一般采用35-37，培养时间多数为18-24h，但有时需根据菌种及培养目的作最佳选择。 第四节 细菌的人工培养二、培养基(culture medium) 是由人工方法培配置而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品。 按其物理状态分类： 固体培养基、液体培养基、半固体培养基。 按其成分分类：合成培养基、天然培养基。 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、厌氧培养基液体培养基+15g/L琼脂固体培养基

13、细菌的分离培养3-5g/L琼脂半固体培养基用于大量繁殖细菌+动力检查根据培养基的物理状态，培养基可分：三、细菌在培养基中的生长情况液体培养基 混浊、沉淀、菌膜半固体培养基动力固体培养基纯培养分离培养 菌落colony在液体培养基中沉淀生长混浊生长表面生长菌膜菌沉淀均匀浑浊对照菌落菌苔在固体培养基中光滑型菌落粗糙型菌落粘液型菌落混浊生长沿穿刺线生长无鞭毛细菌在半固体培养基中有鞭毛细菌四、人工培养细菌的用途医学中的应用工农业生产 中的应用基因工程中的应用感染性疾病的诊断细菌学研究生物制品的制备制造各种产品处理垃圾制造菌肥农药等表达重组DNA制备产品第五节 抑制或杀灭微生物的理化因素（自学） 属（genera）:由密切相关的种组成，如金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌属、于葡萄球菌属。种（species）：细菌的基本分类单位型（type）：同一种细菌基本性状相同，而某些方