第二节细菌的生理.

第二节细菌的生理一、细菌的营养与生长繁殖(一)细菌营养类型异养型生物自养型生物生长所需要的营养物质生物生长过程中能量的来源光能营养型化能营养型三、微生物的营养类型营养类型碳源能源举例光能无机自养型（光能自养型）CO2光能着色细菌、蓝细菌、藻类光能有机异养型（光能异养型）有机物光能红螺细菌化能无机自养型（化能自养型）CO2化学能(无机物氧化)氢细菌、硫杆菌、亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)、醋杆菌属(Acetobacter)化能有机异养型（化能异养型）有机物化学能（有机物氧化)假单胞菌属、芽孢杆菌属、乳酸菌属、真菌、原生动物(二)营养物质水碳源氮源无机盐生长因子营养物质1、水生理功能主要有①起到溶剂与运输介质的作用；②参与细胞内一系列化学反应；③维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；⑤通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构。④热的良好导体；2、碳源在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质碳源谱有机碳无机碳异养微生物自养微生物目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、淀粉、麸皮、米糠等。对于为数众多的化能异养微生物来说，有些碳源（双功能营养物质）是兼有能源功能营养物。微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、CO2及碳酸盐等。凡是能被用来构成菌体物质中或代谢产物中氮素来源的营养物质称为氮源。3、氮源氮源谱｛有机氮无机氮NH3铵盐硝酸盐N2｛｛蛋白质核酸氨基酸尿素4、无机盐作用｛参与微生物中氨基酸和酶的组成（如P、S等）调节微生物的原生质胶体状态，维持细胞的渗透与平衡（如Na＋）酶的激活剂（如Mg2＋）微量元素是指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常需要量在10-6--10-8mol/L：锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等。根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成大量元素：Na、K、Mg、Ca、S、P等。5、生长因子生长因子：那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。包括维生素、嘌呤、某些氨基酸、嘧啶等。(三)细菌生长繁殖的条件1．充足的营养物质2、适宜的温度嗜温菌37℃嗜热菌50-60℃嗜低温0-30℃3、合适的酸碱度4、必要的气体环境（1）需氧菌如结核分枝杆菌、霍乱弧菌。（2）微需氧菌如空肠弯曲菌、幽门螺杆菌。（3）兼性厌氧菌大多数病原菌（4）专性厌氧菌如破伤风梭菌、脆弱类杆菌细菌主要是通过无性繁殖产生后代。其繁殖方式是二分裂，简称裂殖。细菌的繁殖过程分为三个连续步骤：①核的分裂和隔膜的形成；②横隔壁形成；③子细胞分裂。另外有的细菌还存在：三分裂和复分裂。（四）细菌生长繁殖的方式和速度（三）细菌的繁殖1、裂殖（fission）1）、二分裂（binaryfission）细菌生长繁殖的速度多数细菌繁殖速度极快，每20—30min分裂一次少数细菌生长速度缓慢（五）细菌生长繁殖的规律一、细菌群体生长规律在不补充营养物质或移去培养物，保持整个培养液体积不变条件下，以时间为横坐标，以菌数为纵坐标，根据不同培养时间时细菌数量的变化，可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。生长曲线生长曲线可分：延滞期对数期衰亡期稳定期1.延缓期将少量菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，或增加很少，生长速度接近于零。也称延迟期、适应期。迟缓期的特点：分裂迟缓、代谢旺盛2.对数期对数生长期的细菌个体形态、化学组成和生理特性等均较一致，代谢旺盛、生长迅速、代时稳定，所以是研究微生物基本代谢的良好材料。以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数增加。细菌内各成分按比例有规律地增加，表现为平衡生长。3.稳定期由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不适宜于微生物生长，导致生长速率降低直至零(即细菌分裂增加的数量等于细菌死亡数量)，从而结束对数生长期，进入稳定生长期。原因：获得更多的菌体物质或代谢产物采取措施：补充营养物质或取走代谢产物或改善培养条件，如对好氧菌进行通气、搅拌或振荡等。4.衰亡期细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。细胞呈现多种形态，有时产生畸形，大小悬殊，有些革兰氏染色反应阳性菌变成阴性反应等。该时期死亡的细菌以对数方式增加，但在衰亡期的后期，由于部分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低。现象：特点：二、细菌的人工培养（一）培养基培养基是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水任何培养基一旦配成，必须立即进行灭菌处理；常规高压蒸汽灭菌：1.05kg/cm2,121.3℃15-30分钟培养基的类型及应用培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用途可将培养分成多种类型。按成分不同划分天然培养基合成培养基含用化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基化学成分完全了解的物质配制而成的培养基高氏1号培养基、查氏培养基可溶性淀粉2gKNO30.1gK2HPO40.05gMgSO4•7H2O0.05gNaCl0.05gFeSO4•7H2O0.001g琼脂2g自来水100mLpH7.2～7.4硝酸钠3g磷酸氢二钾1g硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.5g氯化钾0.5g硫酸亚铁0.01g蔗糖30g琼脂20g蒸馏水1000mL高氏一号培养基查氏培养基按物理状态不同划分固体培养基液体培养基在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态，琼脂含量一般为1.5%-2.0%琼脂含量一般为0.2%-0.7%不加任何凝固剂半固体培养基固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏观察微生物的运动特征、分类鉴定及噬菌体效价测定大规模工业生产及在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的研究液体培养基固体培养基半固体培养基按用途不同划分基础培养基鉴别培养基含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培基。用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基用于鉴别不同类型微生物的培基。选择培养基在基础培养基中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培基。微生物产生某种代谢产物，与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征变化。加富培养基在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。常用培养基种类厌氧培养基基础培养基营养培养基选择培养基鉴别培养基依用途不同(二)细菌在培养基中的生长现象1．细菌在液体培养基中的生长现象①均匀浑浊生长②菌膜生长③沉淀生长：混浊沉淀菌膜液体培养基中沉淀生长混浊生长菌膜生长2．细菌在半固体培养基中的生长现象3．细菌在固体培养基上的生长现象菌落菌苔在固体培养基上（内）的群体形态各种细菌的菌落(三)人工培养细菌的用途及意义1．传染性疾病的病原学诊断2．细菌学研究3．生物制品的制备三、细菌代谢产物及其应用(一)细菌分解产物及生化反应1．吲哚试验色氨酸酶+对儿甲基苯甲醛色氨酸吲哚玫瑰吲哚大肠埃希菌叫吲哚试验为阳性．产气肠杆菌为阴性2、甲基红试验分解甲基红葡萄糖产酸红色（PH4.5以下）如大肠埃希菌阳性分解甲基红葡萄糖乙酰甲基甲醇橙黄色如产气肠杆菌阴性3、Y-P试验葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇二乙酰+含胍基化合物红色如产气肠杆菌为阳性大肠埃希菌为阴性4．枸橼酸盐利用试验枸橼酸盐碳酸盐+溴麝香草酚蓝（绿色）蓝色如产气肠杆菌为阳性大肠埃希菌为阴性上述四种试验合称为IMvic试验。(二)细菌合成代谢产物及其意义1．热原质：热原质又称为致热原，是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应的物质。产生热原质的细菌大多数是G—菌如伤寒沙门菌、大肠埃希菌及少数G+菌如枯草杆菌等。热原质是细菌细胞壁的脂多糖。制备注射药物时应严格无菌操作2．毒素和侵袭性酶毒素内毒素外毒素侵袭性酶：如链球菌的透明质酸酶、链激酶3．抗生素：是某些微生物在代谢过程中产生的能选择性抑制或杀灭其他生物细胞的物质。4．细菌素：某些细菌产生对有亲缘关系的细菌具省抗菌作用的蛋白质称细菌素。5.色素6．维生素