第九章细菌生长繁殖与培养

刘潇第九章细菌的生长繁殖与培养知识要点细菌的生长繁殖细菌的人工培养2020/9/16学习目标掌握细菌生长繁殖的条件、繁殖方式及速度；熟悉细菌在培养基中的生长现象及意义；熟悉细菌的代谢产物及意义。前言细菌是一大类具有独立生命活动的单细胞微生物，能从外界环境中摄取营养物质，合成自身细胞成分并获得能量，同时不断排出废物，完成新陈代谢，得以生长繁殖。细菌的生长繁殖与环境条件密切相关，条件适宜时，细菌的生长繁殖及代谢旺盛，改变条件时可使细菌生命活动受到抑制或使细菌死亡。占细胞总重量80%蛋白质、糖类、脂类、无机盐等；15-20%肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、脂多糖二氨基庚二酸、吡啶二羧酸、2-酮基-3-脱氧辛酸水：固体成分：特有成分：第一节细菌的生长繁殖•一、细菌的化学组成（一）营养物质1.水2.碳源:co2、碳酸盐、糖、脂肪3.氮源:有机氮、无机氮、游离氮4.无机盐:K、Ca、Na、Mg、S、P等5.生长因子(growthfactor)：某些细菌生长所必需而又不能自身合成的有机化合物。种类：B族维生素——硫胺素、核黄素、生物素、泛酸某些必须氨基酸嘌呤、嘧啶、胆碱Ⅴ因子、Ⅹ因子•二、细菌生长繁殖的条件（重点）（二）酸碱度大多数病原菌：pH7.2～pH7.6。霍乱弧菌：pH8.4～pH9.2结核分枝杆菌：pH6.5～pH6.8（三）温度大多数病原菌：37℃（四）气体①O2：专性需氧菌：有氧条件微需氧菌：低氧压(5-6%)，＞10%抑制专性厌氧菌：无氧条件兼性厌氧菌：有氧或无氧，多数致病菌属于此类②CO2：5%-10%CO2（一）细菌个体的生长繁殖方式：无性二分裂速度：20～30分钟/代结核分枝杆菌18～20小时/代•三、细菌生长繁殖的规律（二）细菌群体的生长繁殖细菌生长曲线小时细菌数目的对数迟缓期(lagphase)最初培养1-4小时，菌体不分裂，但菌体增大、代谢活跃对数期(logarithmicphase)一般持续6-8小时。活菌数目呈对数直线上升。细菌形态、染色、生理活性典型，对外界环境敏感稳定期(stationaryphase)细菌繁殖数与死亡数接近。细菌形态、染色、生理活性改变，产生外毒素、抗生素、芽孢衰退期(declinephase)死亡数超过活菌数。细菌变长、肿胀、畸形、自溶细菌生长曲线特点•四、细菌的代谢产物及意义根据细菌具有不同的酶，对糖、蛋白质分解能力及分解后产生的产物不同用生化方法来鉴定细菌称：细菌的生化反应1.糖发酵试验机理：葡萄糖HCOOHCO2+H2方法：肉汤培养基（pH7.4）+葡萄糖酚红红色培养基空白对照大肠杆菌痢疾杆菌37℃，培养18-24h（一）分解代谢产物及生化反应脱氢酶2.VP(Voges-Proskauer)试验由Voges和Proskauer两学者创建，故名。葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇强碱+氧气双乙酰V-P阳性产气杆菌脱羧分解红色化合物α萘酚肌酸肌酐大肠杆菌葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇××葡萄糖蛋白胨培养基VP试验阴性阳性产气杆菌大肠杆菌3.甲基红试验（methylredtest，MR）机理：大肠杆菌产气杆菌葡萄糖乳糖PH＜4.5PH＞5.4甲基红指示剂呈红色甲基红指示剂呈桔黄色甲基红试验阳性甲基红试验阴性丙酮酸中性产物脱羧丙酮酸机理：产气杆菌在以枸橼酸盐为唯一碳源的培养基上生长，分解枸橼酸盐产生CO2，并转变为碳酸盐，同时分解培养基中的铵盐生成氨，使培养基由中性变为碱性，含溴麝香草酚蓝（BTB）指示剂的培养基由淡绿色变为深兰色，此为枸橼酸盐利用试验阳性。大肠杆菌不能利用枸橼酸盐，故在此培养基上不能生长，培养基仍为绿色，为枸橼酸盐利用试验阴性。4.枸橼酸盐利用试验(citrateutilizationtest)产气杆菌：+（深蓝）大肠杆菌：-（绿色）5.吲哚（indol）试验大肠杆菌变形杆菌霍乱弧菌二甲基氨基苯甲醛色氨酸吲哚玫瑰吲哚（红色）6.H2S试验变形杆菌乙型副伤寒杆菌含硫氨基酸硫化氢黑色沉淀含FeSO4的培养基利用分解代谢的产物和能量，合成新的物质合成产物毒素和侵袭性酶热原质色素抗生素细菌素维生素（二）合成代谢产物及医学意义（重点）热原质（pyroten)：细菌合成的，使机体发热的物，如脂多糖耐高温（121.3℃,20min不能破坏)高压蒸汽灭菌法不易使其破坏，需蒸馏、吸附、过滤去除毒素和侵袭性酶：主要的致病物质，包括外毒素、内毒素、侵袭性酶外毒素：G+及少数G-菌产生的毒性极强的蛋白质。内毒素：G-菌细胞壁中的脂多糖。色素(pigmen)脂溶性、水溶性。鉴定细菌抗生素(antibiotic)某些细菌、真菌、放线菌产生的能抑制和杀灭其它他微生物和肿瘤细胞的物质。如青霉素、链霉素等。功能：抗菌谱广，广泛用于治疗细菌感染性疾病和肿瘤。维生素(vitamin)营养机体，可供人体吸收利用。如大肠埃希菌合成的维生素B，K细菌素(bacteriocin)细菌产生仅对亲缘细菌破坏作用的蛋白质。具有种和型的特异性。功能：抗菌谱窄，多用于细菌的分型鉴定和流行病学调查。第二节细菌的人工培养•一、培养基(culturemedium)人工配制适合于细菌生长繁殖的营养基质培养基按其组成和用途不同，分为以下几类：1.基础培养基牛肉膏、牛肉汤+蛋白胨+氯化纳+磷酸盐+水2.营养培养基基础培养基+葡萄糖、血液等3.鉴别培养基基础、营养培养基+指示剂4.选择培养基基础、营养培养基+抑制性化学物质5.厌氧培养基基础、营养培养基+无氧环境按照物理状态分类液体培养基固体培养基半固体培养基2-3%琼脂0.3-0.5%琼脂•二、细菌在培养基中的生长现象（一）细菌在液体培养基中的生长现象（重点）沉淀生长混浊生长菌膜生长（大多数）（链状菌）（专性需氧菌）（二）细菌在固体培养基中的生长现象菌落(colony)：细菌在固体培养基上出现由单个细菌生长繁殖形成的肉眼可见的细菌集团意义：鉴别细菌、分离细菌菌苔(mossy)：多个菌落融合形成的细菌集团（三）细菌在半固体培养基中的生长现象有鞭毛菌无鞭毛菌有鞭毛菌无鞭毛菌•三、人工培养细菌的实际意义1.感染性疾病的诊断和防治标本增菌培养分离培养纯培养生化鉴定显微镜观察染色初步诊断确定诊断诊断标本青庆红链红青链庆培养药浸纸片最敏感药物治疗2.细菌的鉴定与研究例如：嗜肺军团菌3.生物制品的制备结核杆菌（有毒）培养基（胆汁、甘油、马铃薯）卡介苗（BCG）接种13年230代本章小结与知识拓展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：对细菌进行鉴定，研究其形态、生理、抗原结构、致病性、遗传与变异等生物学性状，均需人工培养细菌才能实现。•2.细菌性疾病的诊断和治疗：细菌感染引起的疾病，常须从患者体内分离出病原菌才能确诊。同时对分离出的病原菌作药物敏感试验，帮助临床选择有效的药物进行治疗。本章小结与知识拓展人工培养细菌的意义（二）其他方面的应用•1.在工农业生产中的应用：利用细菌的培养和发酵，可提纯精制出抗生素、维生素、氨基酸、醇类、味精等产品，还可用于石油脱蜡、污水处理、制造菌肥等。•2.在基因工程中的应用：由于细菌繁殖快，容易培养，故常用细菌作为基因受体细胞。如将人或动物细胞中编码胰岛素的基因重组到质粒上，再导入大肠埃希菌，就能从大肠埃希菌的培养液中获得大量基因工程胰岛素。基因工程制造干扰素、乙型肝炎疫苗等都已成功。