医学微生物学 （第8版）课件：2 细菌的生理

1、第二章细菌的生理 Physiology of Bacterium,第一节 细菌的理化性状,细菌的化学组成: 与其它生物细胞相似的成分：包括水、无机盐、蛋白质、 糖类、脂类与核酸等。 与其它生物细胞不同的成份：如肽聚糖、磷壁酸、DPA等。 细菌的物理性状：光学性质、带电现象、表面积、半透性、渗透压。,第二节 细菌的营养与生长繁殖,一、细菌的营养物质：要充足,水：水是细菌重要成分之一。 碳源：合成菌体成份，细菌代谢的主要能量来源。 氮源：合成菌体的结构蛋白、功能蛋白与核酸等。 无机盐：构成菌体成份、调节菌体的外渗透压、激活酶的活性，还与细菌的致病性有关。 生长因子：某些微生物不能从普通的碳源、氮源

2、等物质中合成，而必须另外加入少量才能满足机体生长需要的物质，如维生素、氨基酸、碱基等。,二、细菌摄取营养物质的机制,被动扩散； 主动转运： ABC转运：依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统 离子偶联转运：化学渗透驱使转运系统 基团转移 特异性转运,三、细菌的营养类型,自养菌（autotroph）：以简单的无机物为原料，利 用CO2等作为碳源，利用 N2、NH3等作为氮源，合成菌体成分。为自然界正常菌群。 异养菌（heterotroph）：只能以有机物为原料，如蛋白质、糖类等合成菌体成分获得能量。 腐生菌（saprophyte）：动植物尸体等腐败物为营养料。 寄生菌（parasite）：寄生于活宿主

3、机体内，获取营养。 病原菌都是异养菌，大部分属寄生菌。,四、影响细菌生长的因素,营养物质 氢离子浓度（pH）：多数病原菌最适pH为7.2-7.6 温度：多数病原菌最适温度为37 气体： 渗透压：一般培养基渗透压适于大多数细菌。,根据细菌代谢时对分子氧的需要与否，可以分为4类：,专性需氧菌：如结核杆菌； 微需氧菌：如空肠弯曲菌； 兼性厌氧菌：大多数病原菌； 专性厌氧菌：如破伤风梭菌（缺乏氧化还原电势高的呼吸酶，如细胞色素、细胞色素氧化酶；缺乏分解有毒氧基团的酶：SOD、触酶、过氧化物酶）； 另外，CO2对细菌的生长也很重要；不过大部分细菌在新陈代谢过程中产生的CO2可满足其需要。,根据细菌对氧的

4、需要程度，细菌分为：专性需氧菌、微需氧菌、兼性厌氧菌、耐氧菌和专性厌氧菌,2O2- + 2H+ SOD H2O2+O2 2H2O2 触酶 2H2O +O2 H2O2+AH2 过氧化物酶 2H2O+A,破伤风：氧气对厌氧菌是有害的！,清创扩创,个体生长繁殖：无性繁殖方式，即二分裂。 多数细菌分裂一代需 2030 min； 结核分枝杆菌需1820h 。 群体生长繁殖：一定数量的纯种细菌接种于液体培养基，其生长过程表现一定的规律性。 生长曲线,五、细菌的生长繁殖,细菌的二分裂,细菌的个体生长,细菌以二分裂法 进行无性繁殖,多数细菌分裂一代 需2030min,三分裂（trinary fission）：

5、某些细菌进行的一种特殊裂殖方式，如绿色硫细菌，大部分细胞能进行正常的二分裂，一小部分细胞个体能够一分为三，形如“Y”字形，之后仍然进行二分裂，最终形成网眼状结构。 复分裂（multiple fission）：又称多分裂、裂殖生殖，是原生动物一种无性生殖方式，分裂时细胞核先分裂多次，形成许多核之后细胞质再分裂，最后形成许多单核子体。分为裂体生殖（如疟原虫）和孢子生殖（如孢子虫）。,细菌群体的生长繁殖,迟缓期（lag phase） 对数期（logarithmic phase） 稳定期（stationary phase） 衰亡期（decline phase）,细菌群体生长繁殖-生长曲线图,延缓期:：

6、准备阶段 对数期： 细菌形态、染色性生理活性典型，对外界因素敏感 稳定期：合成代谢产物 衰亡期：细菌形态改变呈多形态的衰退形,不同生长期的意义：,迟缓期 对数期 稳定期 衰亡期 适应阶段 快速生长 速度减慢 死亡增加 形态染色 产芽胞、 形态显著 生理活性 抗生素、 改变典型 外毒素,第三节 细菌的新陈代谢,细菌的新陈代谢包括分解代谢与合成代谢； 分解代谢：营养物质分解和转化为能量的过程； 合成代谢：所产生的能量用于细胞组分的合成。,发酵 需氧呼吸 厌氧呼吸,一、细菌的能量代谢 metabolism of energy of bacterium,（一）分解代谢产物与细菌的生化反应：,利用不同种

7、类的细菌在物质分解过程中生成不同产物的特点（具有不同或不完全相同的酶），以鉴别或区别不同的细菌而设计的实验技术统称为细菌的生化反应或细菌的生化试验（chemical test for bacteria)。 生化试验大多利用化学指示剂以利于观察。,二、细菌的代谢产物,常见的生化试验：,（1）糖发酵试验（Sugar fermentation） （2）吲哚试验（Indol test，I ） （3）甲基红试验（methy red，M ） IMViC， （4） V-P试验（voges-proskauer） 常用于肠道 （5）枸橼酸盐利用试验 杆菌的鉴定 （citrate utilization，C） （

8、6）尿素酶试验 （7）硫化氢试验等。,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： 大肠杆菌（+），产气杆菌（-） V-P试验： 大肠杆菌（-），产气杆菌（+）,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,脱氢酶 葡萄糖 HCOOH CO2+ H2,糖发酵试验,色氨酸吲哚玫瑰吲哚 吲哚试剂

9、,- +,吲哚（indol）试验,葡萄糖丙酮酸 各种有机酸 甲基红 + 葡萄糖丙酮酸 乙酰甲基甲醇 甲基红 -,- +,甲基红（methyl red）试验,V -P（Voges-Proskauer，Vi）试验,葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 二乙酰红色化合物 + 胍基化合物 葡萄糖丙酮酸 乙酰甲基甲醇 -,枸橼酸盐利用（citrate utilization）试验,利用枸橼酸盐生长 + 不能利用 -,- +,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。 如大肠杆菌 + + - - 产气杆菌 - - + +,I M Vi C 试验 大

10、肠埃希菌 + + - - 产气杆菌 - - + +,硫化氢试验,分解含S氨基酸，产生FeS 黑色沉淀,（二）合成代谢产物及其医学上的意义,1、热原质 : 细菌合成的一种注入人体或 动物体内可引起发热反应的物质，即脂多糖。大多由革兰阴性菌产生。 特性：耐高热，高压蒸气灭菌（120 20min) 不被破坏。250 高温干烤才能破坏。 意义：热原质在人类的生活环境中普遍存在。在制备和使用注射药品过程中应严格遵守无菌操作，防止革兰阴性细菌或热原质污染，否则会引起输液反应。,热原质的特点：耐高温,未按批准工艺灭菌：降低灭菌温度，缩短灭菌时间，增加灭菌柜装载量，影响了灭菌效果。,2、毒素及侵袭性酶 ：是细

11、菌重要的致病因素。 3、色素 ：可分为水溶性和脂溶性两种，有助于细菌的鉴别。 4、抗生素 ：某些微生物在代谢过程中产生的一种能抑制和杀灭其他微生物或癌细胞的物质 5、细菌素：某些细菌产生的对有亲缘关系的细菌具有抗菌作用的蛋白质或蛋白质与脂多糖的复合物。由于只能杀伤有亲缘关系的细菌（大肠菌素），故无治疗意义，但有助于细菌分型。 6、维生素 vitamins,色素：金黄色葡萄球菌金黄色色素（脂溶性） 铜绿假单胞菌绿色色素（水溶性） 故可用于细菌的鉴别。,第四节 细菌的人工培养,一、培养基（medium）： 培养基是人工配制的适合细菌生长繁殖的营养基质，调整pH为7.27.6，并经灭菌后即可使用。可

12、分为以下几种：按营养与用途分类： 基础培养基（basic medium）：能满足一般细菌生长繁殖的营养需要。 营养培养基:供营养要求较高的细菌生长。 选择培养基（selective medium）:利用不同细菌对某种化学物质的敏感性不同而用于细菌的分离。 鉴别培养基（differential medium）: 厌氧培养基（anaerobic medium）:供厌氧菌生长繁殖。,按照培养基的物理性状划分: 液体培养基 固体培养基 半固体培养基,二、细菌在培养基中的生长情况： （1）在液体培养基中的生长情况： 均匀混浊生长；沉淀生长；菌膜生长。 （2）在半固体培养基中的生长情况： 无鞭毛细菌：沿穿

13、刺线生长； 有鞭毛细菌：扩散生长。 （3）在固体培养基中的生长情况： 菌落：由单个细菌繁殖形成的肉眼可见的细菌集团。 菌苔：由两个以上菌落融合而成。 纯培养：,细菌在液体培养基中的生长现象,细菌在半固体培养基中的生长现象,有鞭毛的细菌：扩散生长， 周围浑浊； 无鞭毛的细菌：沿着穿刺线生长， 周围透明。,细菌在固体培养基中的生长现象,各种细菌的菌落,细菌在培养基中的生长情况 固体平板： 用于分离培养 isolation by cultivation 菌落 colony 液体：增菌 浑浊状生长 纯培养 pure culture 半固体：动力、保存菌种,三、人工培养细菌的用途及意义： 1、在医学中的

14、应用： 传染性疾病的诊断； 细菌的鉴定与研究； 生物制品的制备； 作细菌毒力分析及卫生学指标的检测； 2、在工农业生产中的应用： 3、在基因工程中的应用：,第五节 抑制或杀灭微生物的理化因素,消毒（disinfection）:杀灭物体中某些病原微生物的方法。 灭菌（sterilization）:杀灭所有微生物的方法，包括病原微生物和非病原微生物、繁殖体和芽胞。 防腐（antisepsis）:抑制细菌生长繁殖的方法，亦称为抑菌（bacteriostasis） 。 清洁（cleaning）：是指通过除去尘埃和一切污秽以减少微生物数量的过程。 无菌（asepsis）:不含活菌。 无菌操作（aseps

15、is manipulation）,一、消毒灭菌的常用术语：,消毒、灭菌的原则,明确消毒的主要对象：应具体分析引起感染的途径、涉及的媒介物及病原微生物的种类，有针对性地使用消毒剂。 采取适当的消毒方法：根据消毒对象选择简便、有效、不损坏物品、来源丰富、价格适中的消毒方法。,热力灭菌法 辐射杀菌法 物理学方法 超声波杀菌法 滤过除菌法 干燥和低温抑菌法等 化学方法,消毒、灭菌的方法,二、物理消毒灭菌法：,热力灭菌法 辐射杀菌法 滤过除菌法 干燥 低温抑菌法 超声波 渗透压,（一）热力灭菌法：,1、干热灭菌法 作用机制：使菌体脱水干燥、大分子变性。 80 100 1h可杀死繁殖体， 160 170

16、2h可杀死芽胞。 常用方法有焚烧、 干烤、烧灼、红外线等。,可以分为干热灭菌法和湿热灭菌法两大类。,2、湿热灭菌法: 作用机制：在水分子存在情况下更易于使菌体蛋白凝固，热力穿透性更强。 巴氏消毒法： 61.1-62.8，30 min 或者 71.7，15-30 sec 煮沸消毒法：100，5min -10min 流通蒸气消毒法：100，15-30min 间歇蒸汽灭菌法：100，15-30min，37过夜（连续3次） 高压蒸气灭菌法：15磅（121.3），15-30min,高压蒸汽灭菌法,灭菌效果最好、应用最为广泛的一种方法。 原理：高压蒸汽灭菌器装置严密，输入蒸汽不外逸，温度随蒸汽压力增高而升

17、高，当压力增至103-206 kPa时，温度可达121.3-132 。高压蒸汽灭菌法就是利用高压和高热释放的潜热进行灭菌。 适用于耐高温、耐高压且不怕潮湿的物品，如敷料、手术器械、药品、生理盐水、细菌培养基等。 预真空压力蒸汽灭菌器,高压蒸汽灭菌器,湿热与干热灭菌效果的比较,热型 温度（）时间 布层内的温度（）灭菌效果 （h） 20层 40层 100层 湿热 90-105.3 3 101 101 101.5 完 全 干热 130-140 4 86 72 70.5 不 完 全,湿热比干热灭菌好的原因,细菌的蛋白质在有水的情况下易于凝固变性； 湿热的穿透力强； 湿热蒸气有潜热存在，水蒸气凝固成水释

18、放潜热，迅速提高被灭菌物体的温度。,（二）辐射杀菌法 radiation,电离辐射 非电离辐射（紫外线、日光、微波）,1、紫外线： 作用机制：破坏细菌的DNA结构，中断DNA的复制与转录，导致细菌死亡。 紫外线波长265266 nm最强。 特点：穿透力弱。,当DNA受到最易被其吸收波长（265266 nm）的紫外线照射时，主要是使同一条DNA链上相邻的嘧啶以共价键连成二聚体，相邻的两个T、或两个C、或C与T间都可以环丁基环连成二聚体，其中最容易形成的是TT二聚体。,紫外线引起DNA损伤的机理,紫外线引起DNA损伤的机理,2、电离辐射：包括X射线和射线 作用机制：干扰DNA的合成；破坏细胞膜；产

19、生过氧化氢、超氧阴离子等。 特点：穿透力强，不升高温度。 用途：主要用于消毒不耐热的塑料制品以及粮食、食品等的消毒。 缺点：安全性,3、微波 主要通过产热使被照射物品的温度升高，导致杀菌作用；其次化学效应、电磁共振效应和场致力效应等。 用途：非金属器械的消毒，如实验室用品、食用器具等，以及食品、药品的消毒。 4、日光： 其杀菌作用主要是通过其中的紫外线来实现。 特点：只能作为辅助消毒的手段。,（三）滤过除菌法：,作用机制：利用物理阻留、静电吸附等原理除去介质中的微生物。 通过过滤除菌可使病室、手术室或无菌药物控制室内的空气达到绝对净化的目的。主要用于一些不耐高温灭菌的血清、毒素、抗生素以及空气

20、等的除菌。 但不能除去病毒、衣原体和 某些L型细菌。,（四）干燥与低温抑菌法,干燥：没有水，细菌会停止代谢而死亡。 低温：不能用来灭菌，仅能抑制微生物的生长。常用于菌种的保存。 冷冻真空干燥法：也称为升华干燥，是目前保存菌种的最好方法，其原理是将材料冷冻，使其含有的水份变成冰块，然后在真空下使冰升华而达到干燥目的。,三、化学消毒灭菌法：,（一）消毒剂的作用机制： 使菌体蛋白质变性或凝固： 如酚类、 醇类、重金属盐类、 烷化剂等。 干扰细菌的酶系统和代谢：如氧化剂（过氧化氢、过氧乙酸、高锰酸钾等）可与细菌的酶结合，使之失去活性。 损伤菌细胞膜，影响细菌的化学组成、物理结构和生理活动。,高效消毒剂

21、（high-level disinfectants）：可杀灭包括芽胞在内的所有微生物，如含氯消毒剂、过氧化物消毒剂、醛类消毒剂、环氧乙烷等； 中效消毒剂（intermediate-level disinfectants）：可以杀死细菌的繁殖体，但不能杀死芽胞，如含碘消毒剂、醇类消毒剂； 低效消毒剂（low-level disinfectants）：可杀灭多数细菌的繁殖体，但不能杀死芽胞、结核杆菌以及某些抵抗力较强的真菌和病毒，如季铵盐类、氯已定、高锰酸钾等。,（二）化学消毒剂的类型,（三）常用化学消毒剂的种类,（四）各种化学消毒剂的应用,（五）化学消毒灭菌剂的使用原则,根据物品的性能及病原体的

22、特性，选择合适的消毒剂。 严格掌握消毒剂的有效浓度、消毒时间和使用方法。 需消毒的物品应洗净擦干，浸泡时打开轴节，将物品浸没于溶液里。 消毒剂应定期更换，挥发剂应加盖并定期测定比重，及时调整浓度。 浸泡过的物品，使用前需用无菌等渗盐水冲洗，以免消毒剂刺激人体组织。,（六）常用的化学消毒灭菌方法：,浸泡法：选用杀菌谱广、腐蚀性弱、水溶性消毒剂，将物品浸没于消毒剂内，在标准的浓度和时间内，达到消毒灭菌目的。 擦拭法：选用易溶于水、穿透性强的消毒剂，擦拭物品表面，在标准的浓度和时间里达到消毒灭菌目的。 薰蒸法：加热或加入氧化剂，使消毒剂呈气体，在标准的浓度和时间里达到消毒灭菌目的。适用于室内物品及空

23、气消毒或精密贵重仪器和不能蒸、煮、浸泡的物品（血压计、听诊器以及传染病人用过的票证等），均可用此法消毒。,喷雾法：借助普通喷雾器或气溶胶喷雾器，使消毒剂产生微粒气雾弥散在空间，进行空气和物品表面的消毒。 环氧乙烷气体密闭消毒法：将环氧乙烷气体置于密闭容器内，在标准的浓度、湿度和时间内达到消毒灭菌目的。,选择适当的消毒剂,低毒,价廉,低破坏,易贮藏,方便,有效,四、消毒灭菌的运用,高危器械物品：使用时需进入无菌组织的物品，所有这些物品都应该灭菌。 中危器械物品：使用时不进入无菌组织、但接触黏膜的器械，采用消毒即可。 低危器械物品：只接触未损伤皮肤、不进入无菌组织，也不接触黏膜的物品，一般用后清洗

24、、消毒即可。 快速周转的医疗器械：,（一）医疗器械物品的消毒灭菌,（二）室内空气消毒灭菌 物理消毒法： 紫外线照射（1.5W/m3，1h）最常用； 滤过除菌：空气通过孔径小于0.2m的高效过滤装置以除去细菌和带菌尘埃。 化学消毒法：包括化学消毒剂喷雾和熏蒸。 过氧乙酸喷雾、熏蒸； 过氧化氢喷雾； 二氧化氯溶液喷洒； 中草药点燃烟熏。,（三）手和皮肤的消毒 用肥皂和流动水经常并正确的洗手是预防许多病原微生物感染的有效方法； 病原微生物污染时应用消毒剂消毒。,（四）黏膜的消毒 （五）病人排泄物与分泌物的消毒灭菌,（六）病人污染物品的消毒 （七）饮水的消毒 （八）环境的消毒,五、影响消毒灭菌效果的因

25、素,微生物的种类 微生物的生理状态 微生物的数量 消毒剂的性质、浓度与作用时间 温度 酸碱度 有机物,第六节 细菌的分类,分类等级：,界（Kingdom ） 门（Division） 纲（class ） 目（Order ） 科（Family ） 属（Genus ） 种（Species ）,表型分类、分析分类和基因型分类； 细菌的命名：属 genus 种 species 型 type 株 strain 细菌用拉丁双名法命名。,种：是细菌的基本分类单位，生物学性状基本相同 的细菌群构成菌种。 属：性状相同的若干菌种构成属。 株：从来源不同的标本中分离出的同一种或者同一 型细菌称为该种细菌的不同菌株。 金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus 结核分枝杆菌 Mycobacterium tuberculosis,1、杀灭芽胞最常用和最有效的方法是： 。 a. 紫外线照射 b. 煮沸5min c. 巴氏消毒法 d. 流通蒸气灭菌