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第二章细菌的生理细菌的生理活动包括摄取和合成营养物质，进行新陈代谢及生长繁殖。第一节细菌的理化性状第二节细菌的营养与生长繁殖第三节细菌的新陈代谢和能量转换第四节细菌的人工培养第五节细菌的分类一、细菌的理化性状细菌的化学组成：水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等。细菌的物理性状：光学性质——细菌为半透明体。带电现象——均带负电。其带电现象与染色反应、凝集反应、抑菌和杀菌作用等密切相关。半透性——细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性。渗透压——菌体内为高渗透压。营养物质水、碳源、氮源、无机盐、生长因子酸碱度(pH)最适生长pH温度噬冷菌；噬温菌，嗜热菌渗透压少数为嗜盐菌气体环境专性厌氧菌(obligateanaerobe)：兼性厌氧菌(facultativeanaerobe)：大多数病原菌微需氧菌（microaerophilicbacterium）专性需氧菌（obligateaerobe）：细菌的营养与生长因素细菌摄取营养物质的机制被动扩散主动转运系统1.ABC(ATPbindingcarrier)转运2.离子偶联转运3.基团转移4.特异性转运二、细菌的营养与生长繁殖根据细菌所利用的能源和碳源的不同，将细菌分为两大营养类型——自养菌和异养菌。•自养菌(autotroph)：以简单的无机物为原料，合成菌体成分。•异养菌(heterotroph)：以多种有机物为原料，合成菌体成分并获得能量。所有的病原菌都是异养菌。为什么厌氧菌在有氧情况下不能生长？原因：1.缺乏氧化还原电势高的酶；2.缺乏分解有毒基团的酶。细菌的生长细菌个体的生长以简单的二分裂方式进行繁殖。代时(generationtime)。普通细菌繁殖一代所需时间约20-30min，但少数细菌时间较长，如结核分枝杆菌代时为18小时。细菌群体的生长（生长曲线）细菌生长曲线（growthcurve）迟缓期对数期稳定期衰亡期24h18h细菌生长曲线的医学意义•研究细菌形态等生物学性状应选：期，即培养约小时，•观察芽胞，获得外毒素、抗生素应选：期，即培养小时。是指分解代谢和合成代谢的总和代谢过程以胞外酶水解外界的营养物开始底物分解和转化为能量的过程为分解代谢产生的能量和少数几种前体用于细胞组分的合成为合成代谢能量代谢的基本生化反应时生物氧化有发酵、需氧呼吸、厌氧呼吸等的不同三、细菌的新陈代谢（一）分解代谢产物和细菌的生化反应糖发酵试验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二、细菌的代谢产物糖发酵试验不同的细菌分解糖的能力和代谢产物不同。1对照，没有接种细菌123452产酸3产酸产气4，5不分解糖，不产酸酸碱指示剂酚红——遇酸变黄大肠杆菌产气杆菌分解葡萄糖产酸产气丙酮酸乙酰甲基甲醇甲酸、乙酸二乙酰碱性环境氧化胍基红色化合物（VP试验阳性）产气杆菌大肠杆菌VP试验（VP试验阴性）阴性阳性大肠杆菌：－产气杆菌：＋VP试验大肠杆菌产气杆菌分解葡萄糖产酸产气丙酮酸乙酰甲基甲醇甲酸、乙酸产气杆菌大肠杆菌产气杆菌使丙酮酸脱羧，形成中间产物，培养液pH≥5.4，指示剂甲基红呈黄色（－）；大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，甲酸等，培养液pH4.5，指示剂甲基红红色（＋）。甲基红试验甲基红试验大肠杆菌：＋产气杆菌：－阳性阴性对照枸橼酸盐利用试验大肠杆菌：－产气杆菌：＋有些细菌能分解培养基中的枸橼酸盐，作为唯一的碳源生成碳酸盐，使培养基变碱性，由绿色变深蓝色。阳性吲哚试验大肠杆菌：＋产气杆菌：－大肠杆菌，变形杆菌等含有色氨酸酶，分解培养基中的色氨酸产生靛基质（吲哚，无色）。加入对二甲基氨基苯甲醛生成玫瑰色吲哚（红色）。H2S试验变形杆菌等能分解胱氨酸，产生硫化氢与培养基中的醋酸铅或硫酸亚铁作用，生成硫化铅或硫化铁（黑色）。IMViC试验：吲哚试验甲基红试验V－P试验枸橼酸盐利用试验大肠杆菌：＋＋－－产气杆菌：－－＋＋热原质(pyrogen)毒素与侵袭性酶（toxinsandinvasiveenzymes）色素(pigments)抗生素(antibiotics)细菌素(bacteriocins)维生素(vitamin)（二）合成代谢产物•化学成分：脂多糖•特点：耐高温（121℃不被破坏，180℃4h、250℃45min被破坏）2006年7月，青海省药品不良反应监测中心发现患者使用“欣弗”后出现严重的不良反应症状——安徽华源违反规定生产，未按批准的工艺参数去除热原质。热原质（pyrogen）如何去除热原质？蒸馏、吸附；防止污染。毒素与侵袭性酶：革兰阴性菌细胞壁的脂多糖，其毒性存在于类脂A的部分，当菌体裂解后释放出来，故称内毒素。革兰阳性和少数革兰阴性菌在代谢过程当中，可以分泌有毒的蛋白质，称为外毒素。某些细菌还能产生侵袭性的酶，损伤机体组织，促进细菌侵袭扩散，如链球菌的透明质酸酶。色素：水溶性色素和脂溶性色素。抗生素：某些微生物代谢过程中产生的能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质。仅对与产生菌有近缘关系的细菌有杀菌作用。维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需要外，还能分泌到周围环境中。抗菌谱广抗菌谱窄四、细菌的人工培养(RobertKoch,1843~1910):创用固体培养基，还创用了染色方法和实验动物感染，为发现多种传染病的病原菌提供实验手段。常用的有分离培养和纯培养两种方法。1.培养细菌的方法2.培养基(culturemedium)培养基：是专供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品，由人工方法配制而成。按其物理状态分类：固体培养基、半固体培养基、液体培养基。按其营养组成和用途分类：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。固体培养基斜面半固体培养基平板液体培养基厌氧箱厌氧袋3.细菌在固体培养基中的生长情况光滑型菌落粗糙型菌落粘液型菌落4.细菌在液体培养基中的生长情况菌膜菌沉淀均匀浑浊对照5.细菌在半固体培养基中的生长情况1：有动力2：无动力3：对照管消毒灭菌常用术语灭菌（sterilization）：杀灭物体上所有微生物的方法。消毒（disinfection）：杀死物体上或环境中的病原微生物的方法。防腐（antisepsis）：防止或抑制皮肤表面细菌生长繁殖的方法。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）和无菌操作：无菌是无活菌的意思，多是灭菌的结果。防止细菌进入人体或其它物品的操作技术，称为无菌操作。物理消毒灭菌法热力灭菌法干热灭菌法焚烧烧灼干烤（160～170℃，2h）红外线湿热灭菌法巴氏消毒法煮沸法流动蒸气消毒法间歇蒸气灭菌法高压蒸气灭菌法121℃,15个大气压,20分同一温度下,湿热比干热效果好。用较低温度杀灭液体中的病原菌或特定微生物，而仍保持物品中所需的不耐热成分不被破坏的消毒方法。62℃30分或72℃30秒辐射杀菌法1.紫外线——杀菌原理，波长265～266nm用途与缺陷2.电离辐射——β、γ射线、X射线、CT3.微波滤过除菌法——滤菌器（0.45um）不耐热血清、空气、净水器干燥与低温抑菌法——冷冻真空干燥保存菌种滤过除菌法（Filtration）赛氏滤器薄膜滤器化学消毒灭菌法(外用)常用消毒剂的杀菌机制–使菌体蛋白变性或凝固–干扰微生物酶系统和影响其代谢–损伤细胞膜选择原则–效果好–毒力低–便宜消毒剂的主要种类类别作用机制常用种类酚类蛋白变性，细胞膜损伤石炭酸醇类蛋白变性乙醇氧化剂氧化、蛋白沉淀高锰酸钾、过氧乙酸、碘酒重金属盐氧化、蛋白酶变性红汞、硫柳汞表面活性剂蛋白变性，细胞膜损伤新洁而灭染料干扰氧化、抑制繁殖龙胆紫酸碱类破坏膜、壁，蛋白凝固醋酸、生石灰烷化剂蛋白质、核酸烷基化环氧乙烷化学消毒剂高效消毒剂中效消毒剂低效消毒剂繁殖体（不包括结核杆菌）+++繁殖体（包括结核杆菌）++芽胞+消毒灭菌的应用医疗器械室内空气皮肤粘膜病人污染物病人排泄物和分泌物环境熟悉医院内相关物品常用的消毒灭菌方法影响消毒灭菌效果的因素–微生物的种类、数量与物理状态–消毒剂的性质、浓度与作用时间–温度–酸碱度–有机物五、细菌的分类细菌的分类原则上分为：传统分类和种系分类具体的分类方法有：表型分类分析分类基因型分类揭示细菌进化16SrRNA在所有生物中都共有，在进化过程中保守稳定，很少发生变异，是目前种系分类的重要依据五、细菌的分类1987年Woese在大量16SrRNA序列分析的基础上，描绘出生物系统发育树，由古细菌、真细菌和真核细胞共同构三原界（kingdom）。目前国际上最具权威的的细菌分类系统专著是《伯杰氏系统细菌学手册》它将原核生物分为两个域，古生菌域和细菌域，后者又分为纲（class）、目(order)、科(family)、属(genus)、种(species)、亚种（subspecies）、型（type）对不同来源的同一种细菌称不同的菌株（strain）细菌的命名法拉丁双名法：前一字为属名，用名词，大写后一字为种名，用形容词，小写中文命名跟拉丁文相反，种名在前，属名在后。Staphylococcusaureus，金黄色葡萄球菌Escherichiacoli，大肠埃希菌有些用通用俗名，如tuberclebacillus结核杆菌