医学微生物学课件细菌的生理

1、Chapter 2 Bacterial Physiology第2章 细菌的生理Section 1 Physical and Chemical Characteristics of Bacteria第一节细菌的理化性状一、细菌的化学组成占细胞总重量75%-90%碳、氢、氮、氧、磷、硫等钾、钠、铁、镁、钙等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等水：有机物：无机离子：特有成分：光学性质半透明体外表积体积小、外表积大带电现象革兰阳性菌 pI 23革兰阴性菌 pI 45半透性细胞壁、膜有半透性渗透压中性环境带负电荷革兰阳性菌 2025大气压革兰阴性菌 56大气压二、细菌的物理性状Section 2 BACTERIAL

2、 NUTRITION AND GROWTH第二节细菌的营养与生长繁殖Classification based on their source of carbon碳源 一、细菌的营养类型Classification based on their source of carbon碳源自养菌(autotroph)异养菌(heterotroph 以简单的无机物为原料，合成菌体成分必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，大局部是寄生菌腐生菌寄生菌Water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。Carbon source碳源：来源于糖类， 合成菌体成分和提

3、供能量。Nitrogen source氮源：来源于氨基酸、蛋白质等,合成菌体成分。Minerals无机盐：常用元素钾、钠、钙、镁、磷、硫等 微量元素钴、锌、锰、铜等Growth factors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。二、细菌的营养物质Nutrient requirements of bacterial growth营养物质水碳源糖氮源氨基酸 蛋白胨无机盐生长因子重要溶剂菌体成分能源菌体成分原料某些菌需之菌体及酶的组分能量储存及转运调节渗透压与繁殖及致病相关 营养物质Nutrients pH值 温度Temperature Psychrophile 嗜冷菌,

4、15-20 mesophile 嗜温菌, 30-37 thermophile 嗜热菌, 50-60 渗透压Osmotic pressure 气体O2 、CO2四、影响细菌生长的环境因素Environmental factors affecting growth of bacteria ： 根据细菌对氧的需要与否，将细菌分为四类：1.专性需氧菌Obligate aerobes :具有完善的呼吸酶系统，如结核杆菌、 霍乱弧菌They grow only in the presence of oxygen. They obtain their energy through aerobic respi

5、ration 需氧呼吸。2.微需氧菌Microaerophiles :低氧压5%6%下生长最好，如幽门螺杆菌They require a low concentration of oxygen (2% to 10%) for growth. They obtain their energy through aerobic respiration. 3.兼性厌氧菌Facultative anaerobes :多数病原菌They grow with or without oxygen, but generally better with oxygen. They obtain their ener

6、gy through aerobic respiration if oxygen is present, but use fermentation 发酵or anaerobic respiration 厌氧呼吸 if it is absent. 4.专性厌氧菌Obligate anaerobes:缺乏完善的呼吸酶系统，只能在无氧的环境下生长,如破伤风杆菌They grow only in the absence of oxygen. They obtain their energy through anaerobic respiration or fermentation. They are

7、killed by oxygen because they lack certain enzymes (catalase 触酶, peroxidase 过氧化物酶, superoxide dismutase 超氧化物歧化酶) that detoxify both hydrogen peroxide and oxygen free radicals 氧自由基 (superoxide) produced as side-products during metabolism in the presence of oxygen.专性厌氧菌不能在有氧环境中生长繁殖的原因：1、缺乏氧化复原电势(Eh)高的

8、呼吸酶 细胞色素和细胞色素氧化酶培养基有氧存在时Eh=300 mVFOODEh=150 mVFOOD人体组织厌氧菌：Eh120 mV2、缺乏分解有毒氧基团的酶(超氧化物歧化酶SOD和触媒及过氧化物酶)2 H2O2触酶2 H2O + O2 H2O2 + AH2过氧化物酶2 H2O + A需氧菌具有此3种酶：2O2 + 2H- SOD H2O2 + O2- 根据细菌对氧的需要与否，将细菌分为四类：1.专性需氧菌Obligate aerobes :具有完善的呼吸酶系统，如结核杆菌、 霍乱弧菌2.微需氧菌Microaerophiles :低氧压5%6%下生长最好，如幽门螺杆菌3.兼性厌氧菌Facult

9、ative anaerobes:多数病原菌4.专性厌氧菌Obligate anaerobes:缺乏完善的呼吸酶系统，只能在无氧的环境下生长,如破伤风杆菌五、细菌的生长繁殖Bacterial nutrition and growth 个体的生长繁殖 生长方式以及特点：二分裂法 binary fission; 动画繁殖速度快(20-30分钟/次);结核杆菌例外(1820小时/次)生长曲线(growth curve) 缓慢期 对数期 稳定期 衰退期0 5 10 15 20 25 301、缓慢期(lag phase) 2、对数期(logarithmic phase) 3、稳定期(stationary

10、phase) 4、衰亡期(decline phase) 群体的生长繁殖 缓慢期Lag Phase : 细菌进入新环境后的适应阶段,为大量繁殖作准备;对数期(或称指数期)Logarithmic Phase:生长迅速;形态、染色性、生理活性典型,因此, 采用此期观察细菌的性状(形态染色、生化反响、药物敏感试验等);稳定期Stationary Phase:由于营养物质消耗,有害代谢产物积聚,pH下降以及需氧菌菌数过密通气不良所致。细菌的芽胞和外毒素、抗生素等代谢产物在此期产生。衰亡期Decline Phase:形态多样不典型Section 3 BACTERIAL METABOLISM AND ENE

11、RGY TRANSFER第三节 细菌的新陈代谢与能量转换 新陈代谢包括：分解代谢与合成代谢 特点：代谢旺盛和代谢类型的多样化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Bacterial energy metabolism ： ATP的代谢，病原菌主要能量来源是糖，通过糖的氧化或酵解释放能量，以ADP、ATP形式储存。发酵：以有机物为受氢体呼吸：以无机物为受氢体以分子氧为受氢体需氧呼吸，产能多以其它无机物为受氢体厌氧呼吸， 产能少。糖酵解：产能少磷酸戊糖途径：不是产能的主要途径，主要为生物合成提供前体和复原能。一细菌分解代谢产物和生化反响C

12、atabolic products and biochemical reaction根据细菌具有不完全相同的酶，分解不同营养物质的特点，因而代谢产物各异，利用生物化学方法鉴别不同细菌称为细菌的生化反响试验。二、细菌的代谢产物metabolic products常见的生化反响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试验: ;(+)();VP试验;甲基红试验(M);枸橼酸盐利用试验(C);吲哚试验(I);硫化氢试验;尿素酶试验其中试验合成为IMViC(姻姆维克)试验 二细菌合成代谢产物Synthetic Products及其在

13、医学中的意义利用分解代谢的产物和能量，合成新的物质合成产物热原质Pyrogen毒素和侵袭性酶Toxins and Invasive Enzyme 抗生素Antibiotics 细菌素Bacteriocin 维生素Vitamins色素Pigments1热原质Pyrogen :能引起机体的发热;G菌产生,细胞壁的脂多糖为其组分;热源质体温上升耐高温,高压蒸气12120分钟不被灭活;吸附剂和石棉滤板可除去大局部热原质,蒸馏法更好;玻璃器皿需250高温干烤;医疗过程中严格遵守无菌操作,防止细菌污染。2毒素和侵袭性酶Toxins and Invasive Enzyme :(1)外毒素:为蛋白质;生长繁殖

14、过程中释出,多为G+菌;(2)内毒素:为脂多糖; G菌细胞壁中,菌体死亡崩解后才游离出;(3)侵袭性酶:例产气荚膜梭菌-卵磷脂酶链球菌-透明质酸酶3色素:(1)产生条件:营养丰富、氧气充足、温度适宜; (2)分水溶性和脂溶性; (3)作用:鉴别细菌,例绿脓杆菌色素-水溶性,脓液及纱布绿色。4抗生素:多由放线菌和真菌产生;作用范围广;5细菌素:由细菌产生, 作用范围窄;6维生素:例大肠杆菌-viB,viK3色素:(1)产生条件:营养丰富、氧气充足、温度适宜; (2)分水溶性和脂溶性; (3)作用:鉴别细菌,例绿脓杆菌色素-水溶性,脓液及纱布绿色。Section 4 ARTIFICIAL CULT

15、IVATION OF BACTERIA 第四节 细菌的人工培养培养方法： 别离培养Isolation Culture、纯培养Pure Culture一、培养细菌的方法二、 培养基Medium用人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品。常用培养基种类1对成分了解程度分：合成培养基、天然培养基2按营养组成和用途不同分：根底培养基增菌培养基选择培养基 SS鉴别培养基 底物和指示剂厌氧培养基 ：如 庖肉培养基3根据培养基的物理状态，培养基可分：液体培养基、固体培养基和半固体培养基一液体培养基中In liquid medium沉淀生长均匀混浊生长外表生长三、细菌在培养基中的生长情况Phenomena of bacterial growth二固体培养基中生长情况 On plate 菌落colony： 单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团。菌落类型： 1、光滑型S型； 2、粗糙型R型； 3、黏液型M型。菌落的类型： 1S型菌落(smooth colony)2R菌落(rough colony)3M菌落(mucoid colony)混浊生长沿穿刺线生长生长有鞭毛细菌无鞭毛细菌三半固体