细菌的生理细菌的遗传与变异常德基础医学系病原生物学与免疫学教研室课件

细菌的生理细菌的遗传与变异常德职业技术学院基础医学系病原生物学与免疫学教研室第二节细菌的生理一、细菌的理化性状细菌的化学组成（一）水（80%）、无机盐、蛋白质、糖类、脂质、核酸肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等细菌的物理性状（二）

1、带电现象pI（等电点）：G+菌

pI2.0~3.0，G-菌

pI4.0~5.0，在中性或弱碱性环境中，细菌均带负电荷。2、表面积单位体积表面积大3、光学性质半透明4、半透性5、渗透压第二节细菌的生理二、细菌的营养与生长繁殖细菌生长繁殖的条件（一）

1、充足的营养物质①水②碳源③氮源④无机盐⑤生长因子有些细菌需要2、适宜的温度3、合适的PH4、必要的气体环境

多数病原菌最适生长温度为37℃

多数病原菌最适PH为pH7.2～7.6①根据细菌对氧气要求不同分为四类：专性需氧菌微需氧菌兼性厌氧菌专性厌氧菌②对CO2要求：5%CO2第二节细菌的生理二、细菌的营养与生长繁殖细菌生长繁殖的方式与速度（二）

细菌以二分裂方式无性繁殖。细菌分裂倍增的时间称为代时(generationtime)。在适宜条件下，多数细菌繁殖速度极快。细菌代时一般为20～30分钟，在最佳条件下，1个细胞10小时后可繁殖超过10亿。第二节细菌的生理二、细菌的营养与生长繁殖细菌的繁殖规律（三）

细菌繁殖速度极快，但由于细菌繁殖中营养物质的消耗，毒性产物的积聚及环境pH的改变，细菌不可能始终保持原速度无限增殖，经过一定时间后，细菌增殖的速度减慢，死亡菌数增加、活菌数逐减。细菌生长曲线

将一定数量的细菌接种适当培养基后，研究细菌生长过程的规律，以培养时间为横坐标，培养物中活菌数的对数为纵坐标，可得出一条反映细菌群体增殖规律的曲线，称为生长曲线。分为四期：迟缓期、对数期、稳定期、衰退期对数期迟缓期0103040506020衰退期总菌数活菌数细菌数的对数次小时稳定期

分为四期：迟缓期、对数期、稳定期、衰退期细菌生长曲线

不同的细菌具有不同的酶系，对糖和蛋白质的分解能力以及分解后的代谢产物也不相同，可通过生化试验的方法检测各种糖代谢产物和蛋白质代谢产物，通常称为细菌的生化反应。

意义：生化反应─→鉴别细菌

常用方法：糖发酵试验、VP试验、甲基红试验、枸橼酸盐利用试验、

吲哚试验、硫化氢试验、三、细菌的代谢细菌的分解代谢产物及意义（一）第二节细菌的生理三、细菌的代谢细菌的分解代谢产物及意义（一）第二节细菌的生理

1、

乳糖发酵试验

鉴别大肠埃希菌与肠道致病菌大肠埃希菌能分解乳糖产酸产气“+”

肠道致病菌不能分解乳糖“(–)”

三、细菌的代谢细菌的分解代谢产物及意义（一）第二节细菌的生理

2、IMViC试验I-吲哚（indol）试验M-甲基红（methylred）试验V-VP（Voges-Proskauer）试验C-枸橼酸盐利用试验（citrateutilization）

三、细菌的代谢细菌的分解代谢产物及意义（一）第二节细菌的生理

2、IMViC试验I-吲哚（indol）试验M-甲基红（methylred）试验V-VP（Voges-Proskauer）试验C-枸橼酸盐利用试验（citrateutilization）

IMViC试验大肠埃希菌++--产气杆菌--++三、细菌的代谢细菌的分解代谢产物及意义（一）第二节细菌的生理

3、硫化氢试验

某些细菌分解培养基中胱氨酸等含硫氨基酸生成硫化氢，硫遇到培养基中的铅盐或铁盐（如硫酸亚铁）形成黑褐色的硫化铅（或硫化铁）沉淀物。将乙型副伤寒杆菌和大肠杆菌分别穿刺接种于醋酸铅培养基中，置37℃恒温箱经18～24小时培养后，若出现黑色沉淀者为阳性。

三、细菌的代谢细菌的合成代谢产物及意义（二）第二节细菌的生理1、利用分解代谢的产物和能量，合成菌体成分和新的代谢产物合成产物热原质毒素和侵袭性酶色素

抗生素细菌素维生素五素一质一酶

三、细菌的代谢

细菌的合成代谢产物及意义(1)热原质

某些革兰阴性菌及少数革兰阳性菌产生的一类多糖物质，注入人体或动物体内可引起发热反应。革兰阴性菌产生的热原质为脂多糖。耐高热，用高压灭菌法不能破坏，可经250℃45分钟或180℃4小时高温处理，液体中的热原质可用蒸馏方法或离子交换剂除去。

热原质污染是制药和制备生物制品时必须严格预防的问题，因此制备注射用药液时应严格无菌操作，防止细菌污染，必须用无热原质的蒸馏水配置。（二）第二节细菌的生理

三、细菌的代谢

细菌的合成代谢产物及意义(2)毒素与侵袭性酶细菌可产生对机体组织细胞有毒害作用的合成代谢产物如内、外毒素，侵袭性酶如血浆凝固酶、透明质明酸酶等（详见第十章细菌感染）。

(3)色素如葡萄球菌产生的金黄色色素、绿脓杆菌产生的绿脓素，可用于鉴别细菌。

（二）第二节细菌的生理

三、细菌的代谢

细菌的合成代谢产物及意义

（二）第二节细菌的生理杀菌或抑菌作用，用于治疗感染性疾病杀菌或抑菌作用，用于治疗感染性疾病抗生素维生素

如大肠埃希菌能合成B族维生素和维生素K2等，可用于治疗维生素缺乏所致的疾病。

细菌素具抑菌或杀菌作用，但抑菌谱窄，主要用于细菌分型和流行病的调查。

三、细菌的代谢

细菌的合成代谢产物及意义

2、

细菌的合成代谢产物的医学意义

（1）与细菌致病有关：热原质、毒素与侵袭性酶（2）鉴别细菌：色素、细菌素（3）防治疾病：抗生素、维生素（二）第二节细菌的生理细菌的人工培养细菌的人工培养：是指根据细菌生长繁殖的条件及其规律，用人工方法提供细菌必需的营养物质和适宜的生长环境来培养细菌的方法。细菌的人工培养培养基：人工配制的专供细菌生长繁殖的混合营养制品。按其物理状态可分为：液体培养基固体培养基（2%-5%琼脂）半固体培养基（0.2%-0.5%琼脂）细菌的人工培养按培养基的用途可分为：基础培养基营养培养基选择培养基鉴别培养基厌氧培养基细菌的人工培养细菌在培养基中的生长现象液体培养基混浊生长沉淀生长菌膜生长对照混浊生长沉淀生长菌膜生长细菌的人工培养细菌在培养基中的生长现象固体培养基菌落菌苔细菌的人工培养细菌在培养基中的生长现象半固体培养基扩散生长沿穿刺线生长沿穿刺线生长扩散生长细菌的人工培养细菌人工培养的意义：感染性疾病的病原学诊断细菌的鉴定与研究生物制品的制备在基因工程中的应用在工农业生产中的应用分类：界、门、纲、目、科、属、种(亚种、亚型)

金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌同属于葡萄球菌属，细球菌科；大肠埃希菌属于埃希菌属、肠杆菌科；细球菌科和肠杆菌科皆属于真细菌目、裂殖菌纲、菌门。命名：拉丁文双名法

第一个属名，第一个字母大写；第二个种名，不用大写，全名斜体。例如，Escherichiacoli，大肠埃希菌第三节细菌的分类和命名原则第四节细菌的遗传与变异

细菌同其它生物一样，也具有遗传和变异的生命特征。子代与亲代之间的生物学特征（形态、结构、免疫原性等）的相似性，称为遗传（heredity）。子代与亲代之间的生物学特征的差异，称为变异（variation）。细菌的变异分为遗传性和非遗传性变异。第四节细菌的遗传与变异遗传性变异（基因型变异）非遗传性变异（表型变异）遗传性变异非遗传性变异基因改变+-遗传+-可逆性-+外界环境-+变异幅度个别细胞群体第四节细菌的遗传与变异１．形态与结构变异２．毒力变异３．耐药性变异４．抗原性变异5．菌落变异一、细菌的变异现象

3-6%食盐

鼠疫杆菌────→多形态性(衰残型)。

琼脂培养基１．形态变异第四节细菌的遗传与变异一、细菌的变异现象形态结构变异（一）

3-6%食盐

鼠疫杆菌多形态性(衰残型)。

琼脂培养基

3-6%食盐

鼠疫杆菌────→多形态性(衰残型)。

琼脂培养基１．形态变异第四节细菌的遗传与变异一、细菌的变异现象形态结构变异（一）

青霉素、溶菌酶

正常形态细菌L型变异（失去细胞壁）

抗体或补体

合适环境

L型细菌正常形态细菌

3-6%食盐

鼠疫杆菌────→多形态性(衰残型)。

琼脂培养基2．结构变异第四节细菌的遗传与变异一、细菌的变异现象形态结构变异（一）

42-43℃

炭疽杆菌────→失去形成芽胞能力,毒性降低。

10-20天

无血清

肺炎链球菌───→失去荚膜。

培养基0.1%石碳酸

变形杆菌─────→失去鞭毛（H-O变异）。

少量化学药物、免疫血清

强毒株───────----------→弱毒株或无毒株

或长期人工培养

胆汁、甘油、马铃薯培基

牛型结核杆菌─────────--→卡介苗

13年(230代)第四节细菌的遗传与变异一、细菌的变异现象毒力变异（二）

含链霉素培基

痢疾杆菌─────---→依链株(耐药菌株)

长期培养多重耐药菌株——“超级细菌”第四节细菌的遗传与变异一、细菌的变异现象耐药性变异细菌对某种抗菌药物由敏感变成耐药（三）第四节细菌的遗传与变异一、细菌的变异现象抗原性变异

（四）

H抗原Ⅰ型────→H抗原Ⅱ型

肠道杆菌菌落变异（五）

在陈旧培养基中长期培养

光滑型菌落────────→粗糙型菌落（H-R变异）

或在有免疫力的人体内

第四节细菌的遗传与变异二、细菌遗传变异的物质基础（一）基因组：染色体和染色体外遗传物质噬菌体：毒性噬菌体、温和噬菌体质粒转位因子（二）第四节细菌的遗传与变异三、细菌的变异机制（一）（二）

基因转移和重组

基因转移--外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。基因重组--转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，

使受体菌获得供体菌的某些性状。细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、溶原性转换等方式进行。基因突变细菌的遗传基因发生突然而稳定的改变导致性状的遗传性变异第