《医学微生物学》教学课件：第2章细菌的生理

1、第二章,细菌的生理,生理特性,生理生命活动机理（食、住） 生命活动营养、呼吸、环境卫生 营养物及其获取方式营养 营养物质的代谢 呼吸 那些环境因素使细菌病、死？环境卫生,营养物的种类、用途及营养物的吸收方式 水、盐、“粮食” 异养自养；吸收方式四种 如何代谢？不同代谢类型的细菌分类 光能化能；好氧厌氧；寄生腐生 ！学会养细菌,食（营养、呼吸）,住（环境卫生环境因素对细菌的影响）,温度、电位、pH、渗透压、光线、毒物 学会养好细菌 （其他微生物与之类似）,细菌的生理是研究细菌的营养、代谢、生长繁殖等生理活动规律及其与外界环境相互关系的科学。 整个生理活动的中心是新陈代谢，繁殖迅速是其显著的特点。

2、,第一节 细菌的生长繁殖,一、细菌的化学组成和物理性状： （一）化学组成：包括：水 、无机盐、 蛋白质、 糖类 、脂类与核酸。 其他成分：肽聚糖、 磷壁酸等。,水 80-90%,蛋白质、糖类、脂质 核酸、无机盐,化学组成,肽聚糖、胞壁酸、 磷壁酸、D型AA、 DAP、吡啶二羧酸,2、物理性状,光学性质：细菌为半透明体； 带电现象：氨基酸=氨基、羧基 G+ 等电点pH23 G- 等电点pH45 中性偏碱环境下，带负电；,表面积：单位体积表面积大，1立方厘米细菌表面积60000平方厘米； 半透性：允许小分子物质通过； 渗透压：革兰阳性菌20-25个大气压， 革兰阴性菌5-6个大气压,营养物质,水,

3、碳源 （糖）,氮源 （氨基酸 蛋白胨）,无机盐,生长 因子,细菌的营养物质,（一）水 1)溶剂作用 2)运输物质的载体 3)参与生化反应(如脱水、加水反应),（二）碳源,用于合成菌体的糖类、脂类、蛋白质、核酸等成分，是细菌获得能量的主要来源,供碳元素来源的物质 细菌细胞中的碳素含量占干物质质量的50左右。细菌对碳素的需求量最大。 碳源作用 细胞的碳骨架、大多还是能源物质。,糖 尤其是葡萄糖及其多糖,（三）氮源,哪些物质可作为细菌的氮源？ 有机氮（氨基酸和蛋白质）、无机氮（ N2、 NH3、铵盐、硝酸盐）等。 实验室中有机氮源蛋白胨 作用：用于合成菌体的蛋白质、酶、核酸等,工业投加的细菌氮源？,

4、尿素、粪便,（四）无机盐,阴离子盐：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、碳酸氢盐。 阳离子盐：氨、钾、钠、钙、镁、铁的盐 P和S、Fe、Mg的需求量较大 同时还需要锌、锰、钴、铝、铜、硼、钒、镍等微量元素。 作用：是构成菌体成分，调节细胞渗透压和酸碱平衡，构成细菌的酶类,（五）生长因子,是某些细菌生长所必须而又不能自身合成的有机化合物 主要是B族维生素族、某些氨基酸、 嘌呤和嘧啶、X、V生长因子等,营养物质,水,碳源 （糖）,氮源 （氨基酸 蛋白胨）,无机盐,生长 因子,细菌的营养物质,三、细菌生长繁殖的条件,1、充足的营养物质，按照细菌的种类嗜性满足其营养需求,2、酸碱度,大多数细菌最适的酸碱度

5、为PH7.2-7.6 特例 霍乱弧菌，8.4-9.2 结核分枝杆菌，6.5-6.8,3、温度,大多数病原菌最适温度为37C 鼠疫杆菌2830,4、气体,根据对氧的需要可将细菌分为以下3种,(1)、专性需氧菌：具有完善的呼吸酶系统如结核分枝杆菌，必需在有氧环境下生长。,(2)、兼性厌氧菌：大多数细菌属此类。 再有氧或无氧环境下均能生长的细菌。,(3) 、专性厌氧菌： 缺乏完整的酶系统只能在无氧环境中生长。 如：破伤风梭菌。,(4) 、微需氧菌: 在低氧压(5-6%)生长最好。氧浓度大于10%有抑 制作用。如,幽门螺杆菌、空肠弯曲菌。,（二）、细菌的生长繁殖的方式和速度,1、繁殖方式：,无性二分裂

6、方式繁殖。1、2、4,2、繁殖速度,条件适宜时多数细菌每2030 min繁殖一代 ；1个细菌10小时后达到10亿 有的较慢，如结核分枝杆菌约1820h分裂一次。,（1）迟缓期(lag phase),（2）对数期(logarithmic phase),（3）稳定期(stationary phase）),（4）衰亡期(decline phase),3、细菌的繁殖规律,迟缓期（Lag phage）：细菌来到新环境的适应过程。菌体 增大，代谢活跃，合成各种酶，RNA明显增加。此期 的菌数不增加，14 h 。 对数期（Logarithmic phage）：细菌迅速生长，以几何级数增长，达到高峰，生长曲线

7、接近直线。此期毒力最强，形态、染色特性、生理活性典型。68h 。,稳定期（Stationary phage）： 此期营养大量消耗，代谢产物不断积蓄，繁殖速度下 降，死菌数逐步上升，新繁殖的活菌与死菌数基本平 衡。形态多样，代谢产物增加，变异增加，芽孢多在 此时形成。8 h 。 衰亡期（Decline phage）： 细菌大量死亡，死菌数超过活菌数。细菌开始变形、 死亡、自溶。,细菌的生长曲线growth curve,迟缓期,对数期,稳定期,衰亡期,第二节 细菌的人工培养,一、培养基（culture medium）,概念：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 。,(一)

8、 培养基的分类：,1、按理化性状分： 液体培养基：不加固剂的基础培养基或营养培养基。 半固体培养基：液体培养基加0.5%的琼脂，形成半固体状态。 固体培养基：液体培养基中加1%2%的琼脂制成的培养基。,概念：用人工方法提供细菌在动物体内生长繁殖需要的 基本条件，达到培养、鉴定细菌的目的。 条件： 营养条件、酸碱度、适宜的温度及气体。,2、按用途分：,基础培养基（basic medium）,营养培养基（enrichment medium）,选择培养基（selective medium）,鉴别培养基（differential medium）,厌氧培养基（anaerobic medium）,2按营养

9、组成分： 基础培养基 ：含多种细菌生长繁殖所需要的基本营养成分 如新鲜牛汤、蛋白。 营养培养基 ：在基础培养基 中添加葡萄糖、血液、血清等。 如血琼脂平板。 按功能分： 鉴别培养基：在培养基中加入某些特定作用底物及产生显色 反应的指示剂，根据颜色可识别细菌的培养基。 选择培养基：在培养基中加入某些化学物质，对不同细菌分 别产生抑制或促进作用的培养基。 厌氧培养基：在培养基中加入还原剂或用石蜡封闭，使与氧 隔绝，维持无氧状态的培养基。,鉴别培养基,选择培养基,二、细菌在培养基中的生长情况,（一）、液体培养基：,3、菌膜生长,1、混浊生长,2、沉淀生长,（二）、半固体培养基：,无动力,有动力,（三

10、）、固体培养基：,菌落 ：指由单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团。 一个菌落是由一个细菌繁殖形成，因此，有鉴别 细菌的作用。,三、人工培养细菌的意义,（一）、在医学中的应用 1、细菌的鉴定和研究 形态、生理、抗原的结构、致病性与变异等生物学性状 2、细菌性疾病的诊断和治疗 从病人体内分离病原菌，药敏试验 3、生物制品的制备 纯种细菌用于制成 疫苗、类毒素 4、细菌学指标的检测 分离培养后检测；定量培养计数,（二）、其它方面： 1、工农业生产中的应用。利用细菌的培养发酵，提纯抗生素、维生素等。 2、基因工程中的应用： 细菌作为基因受体细胞，制造干扰素、乙肝疫苗。,第三节、 细菌的新陈代谢,

11、大分子 营养物质,单糖、短 肽、脂肪酸,分解代谢： 底物分解和转化为能量的过程。,合成代谢： 产生的能量用于细胞组分的合成过程。,中间代谢：将以上二者结合的过程。,一、细菌的分解代谢和生化反应 1细菌对糖的分解 不能直接利用多糖，胞外酶分解成单糖，分解产生 丙酮酸,需氧菌三羧酸循环=二氧化碳、水、 ATP,厌氧菌-各种酸、醛、酮,2细菌对蛋白质的分解 胞外酶分解蛋白质=短肽和氨基酸-细菌吸收-分解产生各种氨类或酸类,3细菌的生化反应： 各种细菌的酶不一样，对营养物质的分解能力不一样,其代谢产物有别 ,可用下列生化试验鉴别: (1)、糖发酵试验 (3) 、V-P 试验 (2) 、甲基红试验 (4

12、) 、 吲哚试验 （5）、硫化氢试验,（1）、糖发酵试验,大肠杆菌 分解葡萄糖、乳糖产酸、产气 伤寒杆菌 分解葡萄糖产酸、不产气，不 分解乳糖,+,+,气泡,不发酵,产酸不产气,产酸又产气,分解 产生 脱羧 产气杆菌 葡萄糖 丙酮酸 中性乙酰甲 基甲醇,培养液pH7.4, 甲基红指示剂呈桔黄色, 甲基红试验阴性。,大肠杆菌 葡萄糖 丙酮酸,培养 液pH4.5, 甲基红指示剂呈红色,甲基红试验阳性.。,(2)、M-甲基红（methyl red）实验,葡萄糖丙酮酸 甲基红 +,葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 甲基红 -,（3）、VP（Voges-Proskauer）试验,葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 二乙酰

13、,a-萘酚和肌酸,红色化合物,（4）、C -枸橼酸盐利用（citrate utilization）试验,产气肠杆菌在仅含枸橼酸盐作为唯一碳 源的培养基中生长，使培养基pH由酸 碱指 示剂变色（+） 大肠杆菌不能在此培养基上生长，指示 剂不变色（）,枸橼酸盐利用(citrate utilization)试验：,（+）,（）,枸橼酸盐 （碳源）,碳酸盐,铵盐 （氮源）,氨,培养基变为碱性,兰色（+）,大肠杆菌 分解 产生 变形杆菌 色氨酸 吲哚（无色） 霍乱弧菌 + 对二甲基氨基苯甲醛 玫瑰色吲哚（红色） 靛基质试验阳性 产气肠杆菌 靛基质试验阴性,（5）、I-吲哚（indol）试验,色氨酸吲哚,

14、对二甲基氨基苯甲醛,玫瑰吲哚,（6）硫化氢试验：,（）,（+）,含硫氨基酸,硫化氢,硫化铁或硫化铅 （黑色，+）,+ 铁离子或 铅离子,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,I M Vi C试验 大肠埃希菌 + + - - 产气杆菌 - - + +,（一）毒素与侵袭性酶,毒素：包括内毒素和外毒素，是细菌重要的致病物质。 内毒素(endotoxin)：G- 菌细胞壁的脂多糖，菌体死亡崩解后游离出来； 外毒素(exotoxin)

15、：多数G+ 菌和少数G- 菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质，毒性强于内毒素。,二细菌的合成代谢产物,侵袭性酶： 亦为细菌重要的致病物质，能损伤机体组织，促使细菌的侵袭和扩散。,如 透明质酸酶、链激酶、链道酶等,（二）、热原质(Pyrogens) ：,概念 : 细菌合成的一种耐热多糖物质，极微 量注入人或动 物体内即引起发热反应。,成分：G-菌细胞壁的脂多糖。,特点：耐高温 消除方法：250高温干烤；用吸附剂和特殊石棉滤板吸附液体中的热原质；蒸馏法除之。,（三）、色素(Pigments) 某些细菌代谢过程中合成的不同颜色的色素。 包括，脂溶性和水溶性色素。 如，金葡菌产生金黄色色素而命名。

16、 铜绿假单胞菌产生绿色色素而命名。,一般在营养丰富、氧气充足、温度适宜的条件下产生，功能尚不清楚，有助于鉴别细菌，有两类： 水溶性色素 脂溶性色素,金黄色,红色,柠檬色,白色,（四）、抗生素 (Antibiotics) :,概念: 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。,（六）、细菌素 (Bacteriocins):,概念：某些菌株产生的具有抗菌作用的蛋白质。,（五）、维生素 (Vitamins),如 ， 放线菌，真菌及少数细菌等产生。 广泛用于临床。,某些细菌能合成自身所需的维生素,并能分泌到菌体外供人体吸收利用。如 ，大肠杆菌合成的VB6 、12、VK

17、等。,毒素和侵袭性酶 热原质,与致病性有关,色素细菌的鉴别,细菌素细菌分型、流行病学调查,抗生素 维生素,治疗疾病,医学意义 :,细菌的分类,古细菌、真细菌、真核生物 细菌的分类层次 界、门、纲、目、科、属、种 种(species)是细菌分类的基本单位。生物学性状基本相同的细菌群体构成一个菌种。 性状相近关系密切的若干菌种组成一个菌属（genus）,同一菌种的各个细菌，虽性状基本相同，但在某 些方面仍有一定差异，差异较明显的称亚种(sub species, subsp.)，差异小的则为型(type)。 血清型(serotype) 噬菌体型(phage-type) 细菌素型(bacterioci

18、n-type) 生物型(biotype),菌株(strain),对不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株 (strain)。 标准菌株(standard strain)或模式菌株(type strain)：具有某种细菌典型特征的菌株。,细菌的命名,拉丁双名法 Escherichia coli （E. coli） 属名 种名 中文： 大肠埃希菌 种名 属名,小 结,一、细菌的化学组成 化学组成：包括，水 、无机盐、 蛋白质、糖 类 、脂类与核酸。 其他成分：肽聚糖、 磷壁酸等。 二、细菌生长繁殖的条件 1、营养物质 （1）、水 （2）、碳源 （3）、氮源 （4）、无机盐 （5）、生长因子,2

19、、酸碱度 PH7.2-7.6,3、温度 37C 4、气体 氧和二氧化碳 繁殖方式：无性二分裂繁殖。 细菌的人工培养 一、培养基概念 ： 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 ,2、按用途分：,基础培养基（basic medium）,营养培养基（enrichment medium）,选择培养基（selective medium）,鉴别培养基（differential medium）,厌氧培养基（anaerobic medium）,1、按理化性状分： 液体培养基：不加固剂的基础培养基或营养培养基。 半固体培养基：液体培养基加0.5%的琼脂，形成半固体状态。 固体培养基：液体培养基中加1%2%的琼脂制成的培养基。,液体培养基：,3、菌膜生长,1、混浊生长,2、沉淀生长,人工培养细菌的意义,（一）、在医学中的应用 1、细菌的鉴定和研究 2、细菌性疾病的诊断和治疗 3、生物制品的制备 4、细菌学指标的检测 （二）、其它方面： 工农业生产中、基因工程中的应用,细菌的代谢产物及意义,一细菌的分解代谢和生化反应 1细菌对糖的分解 2细菌对蛋