医学微生物学(第八版)第二章细菌的生理课件

1、 第2章 细菌的生理 Bacterial physiology 第2章 细菌的生理重点与难点细菌的生长繁殖：了解细菌的繁殖方式和速度，掌握细菌的生长繁殖的条件。细菌的代谢产物及其实际意义：了解分解产物及其在细菌鉴别上的意义，掌握与医学有关的合成代谢产物的种类及意义。细菌的人工培养：熟悉培养基的定义及种类，熟悉细菌在人工培养基中的生长情况，掌握细菌菌落概念及意义。 重点与难点细菌的生长繁殖：了解细菌的繁殖方式和速度，掌握细菌 第一节 细菌的理化性状 Physical and Chemical PropertyOptical property半透明Surface proportions较一般生物体

2、大1万倍Electronic phenomenaG+菌 pI 23G-菌 pI 45permeability细胞壁、膜有半透性Osmotic pressureG+菌 2025大气压G-菌 56大气压物理的性状(physical Property) 第一节 细菌的理化性状Optical prop化学组成(chemical component)占细胞总重量75%-90%carbon、hydrogen、nitrogen、oxygen、phosphorus、sulfur etc.钾、钠、铁、镁、钙等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等water：organisminorganicsSpecial composit

3、ion化学组成(chemical component)占细胞总重量第二节 细菌的营养与生长繁殖Nutrition and growth第二节 细菌的营养与生长繁殖 nutrimentwaterCarbonNitrogeninorganic saltGrowth factors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一、细菌的营养物质nutritive substance nutrimentwaterCarbonNitrogen二、细菌摄取营养物质的机制Mechanism of bacteria ingesting nutriment 被动

4、扩散(passive diffusion)： 简单扩散、易化扩散 (simple and facilitated diffusion)主动转运(active transport): ABC转运 、离子偶联转运、基团转移、特异性转运二、细菌摄取营养物质的机制Mechanism of bac三.细菌营养类型nutriment types自养菌（autotroph） 以无机物或光合作用为能源异养菌（heterotroph） 以有机物为原料合成菌体成分，包括腐生菌和寄生菌病原菌都是异养菌，且大部为寄生菌。三.细菌营养类型nutriment types自养菌（au四.影响细菌生长的因素 Factors

5、Affecting Growth营养物质 Nutrients氢离子浓度pH 6.0 8.0温度temperature Psychrophilic(嗜冷的)forms - 1020oC Mesophilic(嗜温的)forms - 2040oC Thermophilic (嗜热的)forms - 5060oC Pathogenic bacteria-37四.影响细菌生长的因素 Factors Affecting气体(gas) 专性需氧菌 Obligate aerobe ：如结核分枝杆菌 专性厌氧菌 Obligate anaerobe ：如破伤风梭菌 兼性厌氧菌facultative anaero

6、be：大多数病原菌 微需氧菌microaerophile：如空肠弯曲,CO2对细 菌的生长也很重要。渗透压 Ionic strength & osmotic pressure 一般培养基渗透压适于大多数细菌。气体(gas)五、细菌的生长繁殖groth and multiplication个体生长繁殖： 二分裂法(binary fission)，2030min一 代，而结核分支杆菌1820h才分裂一次。群体生长繁殖- 生长曲线： 迟缓期(lag phase) 对数期(logarithmic phase) 稳定期(stationary phase) 衰亡期(decline phase)五、细菌的生

7、长繁殖groth and multiplicaBacteria MultiplicationBinary fission (二分裂)Bacteria MultiplicationThe Growth CurveA: The Lag PhaseE: The Maximum Stationary Phase C: The Exponential PhaseF: The Death Phase (Decline Phase)The Growth CurveA: The Lag PhaCOLONY FORMING UNITS TIMELagLogStationary DeathCOLONY TIMEL

8、agLogStationary De 分解代谢： 营养物质分解和转化为能量的过程 合成代谢： 几种简单的前体 + 能量 用于细胞组分的合成第三节 细菌的新陈代谢 分解代谢：第三节 细菌的新陈代谢一、分解代谢产物和生化反应 细菌对糖、蛋白质的分解能力的不同，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应。糖发酵试验 大肠埃希菌分解乳糖，产酸产气； 伤寒沙门菌不分解乳糖吲哚试验 大肠杆菌有色氨酸酶，分解色氨酸产生吲哚。甲基红试验VP试验一、分解代谢产物和生化反应 细菌对糖、蛋白质的分解能力的不同枸橼酸盐利用试验 产气杆菌以枸橼酸盐为碳源、以铵盐为氮源分解铵盐产氨（碱性）指示剂淡绿

9、变深蓝为阳性尿素酶试验 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枸橼酸盐利用试验 IMViC试验I ： 吲哚试验M： 甲基红试验Vi： VP试验C： 枸橼酸盐利用实验 常用于鉴定肠道杆菌，如大肠埃希菌+ + - -，产气杆菌- - + +IMViC试验I ： 吲哚试验Vitek鉴定系统-96E Vitek鉴定系统-96E 二、合成代谢产物 热原质 细菌合成的一种注入人体或动物体内引起发热反应的物质。大多数是G-菌的脂多糖，耐高温、高压，250 干烤才能破坏。 二、合成代谢产物 热原质毒素和侵袭性

10、酶 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 外毒素毒性强于内毒素 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)。毒素和侵袭性酶抗生素：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。如多粘菌素、杆菌肽。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。维生素：某些肠道菌合成，如B族维生素、VK。色素： 金黄色色素（脂溶性） 绿色色素（水溶性）抗生素：某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微 第四节 细菌的人工培养Artifical culture of bacter

11、ia一、细菌的培养方法分离培养：划线接种在固体培养基的表面，因划线的分散作用，使许多原混杂的细菌在固体培养基表面上散开。 纯培养：挑取一个菌落，移种到另一培养基中，可生长出来的大量的纯种细菌。 发酵培养：在适宜的条件下，发酵罐中大量培养微生物（细菌、真菌等）细胞和生产代谢产物的工艺过程。 第四节 细菌的人工培养一、细菌的培养方法分离培养：划线接种纯培养(pure culture)液体培养基斜面培养基菌落(colony)纯培养液体斜面菌落(colony)菌种筛选摇瓶试验发酵罐中试验发酵培养由实验室研究到产业化的过程发酵生产菌种筛选摇瓶试验发酵罐中试验发酵培养由实验室研究到产业化二、培养基培养基（

12、culture medium):是由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。Liquid mediumSolid mediumSemi-Solid medium二、培养基培养基（culture medium):是由人工方三、细菌在培养基中的生长现象 1.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：专性需氧菌，如结核杆菌、枯草杆菌。 三、细菌在培养基中的生长现象 1.液体培养基中生长现象2.菌落（colony）-单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团。Mycobacterium tuberculosis2.菌落（colony）-单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼

13、可见的细3.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。3.半固体培养基中生长情况 四、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 四、人工培养细菌的用途 在医学中的应用第五节 抑制或杀灭微生物 Prevention of microoganisms消毒Disinfection The process that reduces the number of pathogenic microorganisms. Bacterial spores and oth

14、er relatively resistant organisms may remain viable.灭菌(Sterilization) A treatment that destroys all microbial life, including vegetative form and endospores抑菌 (Bacteriostasis) To inhibit the growth of bacteria第五节 抑制或杀灭微生物 Prevention of m防腐(Antisepsis) A chemical agent safely used in or on living tis

15、sue to destroy microorganisms无菌(Asepsis) A condition in which living microorganisms are absent无菌或无菌操作技术(Aseptic techniques) Measures taken to ensure that living microorganisms are absent防腐(Antisepsis)METHODSPhysical methods of disinfection and sterilizationChemical methods of disinfection and steril

16、izationBiotic controlling of pathogenic micobial infection METHODSPhysical methods of dis1. Physical controls on microoganismsIncluding: Heat Cold Drying Radiation Filtration Osmotic strength1. Physical controls on microoDry heat(干热)Hot air sterilizationFlamingIncineration Hot air sterilization Cond

17、itions160-170, 1-2hrs Significance & applicationsglassware, metal objects(operating knife、scissor、forceps)Dry heat(干热)Hot air sterilizatburning method(incineration)flowing steam disinfectionhot air drying method(烤箱)boiling water disinfectionburning method(incineration)flMoist heat(湿热)Moist heat Boil

18、ing waterAutoclavingPasteurizationMoist heat(湿热)Moist heat PasteurizationDefinition: a process in which fluids are heated at temperatures below boiling point to kill pathogenic microorganisms in the vegetative state without altering the fluids palatability. Conditions: 62, 30 minute or 71.7, 15secon

19、dSignificance: kills vegetative pathogensApplications: milk, beerPasteurizationBoiling 100 at 1 atmospheric pressure. 5min killing most non-sporing bacteria. For 1-2h will kill a few sporing microoganisms. 2% sodium carbonate can enhance the efficiency ,105(the boiling point).BoilingSteam sterilliza

20、tion(with common pressure) It applies water vapor to disinfect 100 for 1530min, not useful for spore.Fractional sterilization It takes water vapor intermittently to sterilization at common pressure.it usually applies to medium containing sugar or milk,which cannot bear high temperature.Steam sterill

21、ization(with commAutoclaving Conditions: When pressure is 103.4kpa, the temperature in the autoclave can reach 121.3c, 1520 minutes is enough for sterilization. Significance: kills both spores and vegetative microorganisms;the most common and effective method of sterilization.Application: sterilizes

22、 materials not damaged by heat and moisture.pressure kettleAutoclaving pressure kettleSummary: Moist heat is generally more effective than dry heat Reasons- Steam is more easily to inactivate proteins. Steam penetrates more easily.Steam has potent heat. Summary:RadiationUltraviolet radiation The mos

23、t effective wavelengths: 250-260nmMechanism: destroy DNA by forming thymine dimersCharacteristics:poor penetrating power damage of the eyes and the skin Applications: Air disinfectionsSurface disinfectionRadiationUltraviolet radiationFiltrationMechanismmechanically removes microorganismsApplications

24、terilize materials likely to be damaged by heatFiltrationMechanism2. Chemical antimicrobial methodsMechanisms Injury of cell membranes Inactivation of proteins (e.g., enzymes )Damage of genetic materials2. Chemical antimicrobial methCommon chemical agents Phenol(苯酚) Alcohols: 70-75% (乙醇) Heavy metals: Silver nitrate (1%)(硝酸银) Chlorine(氯) Iodine(碘) 37% Formalin(甲醛) Crystal violet(龙胆紫)Common chemical agents Effects levelDisinfectants examplesHigh levelEthylene oxide, peracetic acid ,kinds of aldehydeNormal levelKinds of alcohol, kinds of io