细菌生理

1细菌的生理2内容细菌的化学组成和物理性状细菌的营养与繁殖细菌的新陈代谢细菌的人工培养3一、细菌的化学组成和物理性状•（一）细菌的化学组成：•水、无机盐、蛋白质、糖类、脂•质和核酸等。4（二）细菌的物理性状1.光学性质——细菌为半透明体。2.表面积——细菌体积微小，相对表面积大。3.带电现象——均带负电。其带电现象与染色反应、凝集反应等密切相关。4.半透性——细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性。5.渗透压——菌体内为高渗透压。5二、细菌的营养与生长繁殖•（一）细菌的生长繁殖条件营养物质氢离子浓度(pH)温度气体61、营养物质细菌的营养物质：水、碳源、氮源、无机盐、生长因子。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。7自养菌和异养菌•自养菌•以简单的无机物为原料，合成菌体成分者。异养菌以多种有机物为原料，合成菌体成分并获能者。包括寄生菌和腐生菌。•所有的病原菌都是异养菌，属寄生菌。82、pH•大多数细菌的最适pH为中性；•有些个别细菌的最适pH为碱性•或酸性（如霍乱弧菌的最适pH•为8.4）。93、温度细菌生长的最适温度随细菌的种类而不同。嗜冷菌在10℃-20℃生长最好；嗜热菌在50℃-60℃生长最好，嗜温菌在30℃-37℃生长最好。绝大多数细菌的最适生长温度为37℃。但也有例外（如鼠疫杆菌最适生长温度为26～28℃）。104、气体根据细菌代谢时对O2的需要与否，可分为四类：专性需氧菌：仅能在有氧环境下生长。如结核杆菌、霍乱弧菌。微需氧菌：在低氧压（5%-6%）生长最好。如空肠弯曲菌、幽门螺旋菌。兼性厌氧菌：兼有有氧呼吸和无氧发酵两种功能，但以有氧时生长较好。大多数病原菌属于此类。专性厌氧菌：只能在无氧环境中生长。如破伤风梭菌、脆弱类杆菌。11（二）生长繁殖方式1、细菌个体的生长繁殖细菌以简单的二分裂方式进行繁殖。繁殖一代所需时间约20～30min。也叫做代时.个别细菌较慢，如结核杆菌经18-20小时才分裂一次。122、细菌群体的生长繁殖迟缓期对数期稳定期衰退期时间细菌数对数生长曲线13•将一定量的细菌接种于适宜液体培养基中，间隔不同时间取样检查活菌数，可发现其生长过程具有规律性。以培养时间为横坐标，培养物中活菌数的对数为纵坐标，可得出一条生长曲线。•细菌的群体生长繁殖可分为四期：•1、迟缓期是细菌为适应新环境并为大量繁殖作准备。此期细菌体积增大，代谢活跃，胞质内积累了足量的酶、辅酶和中间代谢产物。迟缓期长短不一，视菌种、接种菌的菌龄和菌量，以及营养物的不同而异。一般约为1-4h。14•2、对数期细菌生长迅速，以恒定速度分裂繁殖，菌数呈几何级数增长。细菌形态、染色性及生理活动都较典型，对外界因素的作用较敏感。因此，研究细菌性状（形态染色、生化反应、药物敏感试验等）及保存菌种时，应选该期细菌。对数期在培养后12-18h。•3、稳定期细菌繁殖速度渐减，死亡数逐步上升，细菌的繁殖数与死亡数大致平衡。该期的出现是由于培养基中的营养物质消耗，有害代谢产物积聚，以及培养基PH下降、需氧菌数过密通气不良等因素影响所致。15•此期细菌形态和生理性状常有改变，如G+菌的染色反应可变为阴性，一些细菌的芽孢和外毒素、抗生素等代谢产物大多在此期产生。•4、衰亡期死菌数活菌数。该期细菌形态显著改变，出现多形态的衰退型，如菌体变长、肿胀或扭曲等。细菌的生理活动也趋于停滞。因此，由陈旧培养基培养的细菌难以鉴定。16三、细菌的新陈代谢•（一）细菌的能量代谢•多数细菌通过需氧呼吸和发酵获取能量。•那么我们明确以下这两个概念•发酵：以有机物为受氢体的生物氧化过程。对基质（主要是糖类）分解不彻底，产生的能量远比需氧呼吸少。如1分子葡萄糖经乙醇发酵，只产生2分子ATP。•呼吸：以无机物为受氢体的生物氧化过程。需氧呼吸—以分子氧为受氢体在需氧呼吸过程中伴有氧化磷酸化作用，产生并贮藏大量能量。如1分子葡萄糖经三羧酸循环完全氧化后，可产生38分子ATP。•厌氧呼吸—以其他无机物为受氢体17（二）细菌的生化反应和分解代谢产物•1.糖分解产物及检验糖发酵试验VP试验甲基红试验18阴性阳性糖发酵试验VP试验甲基红试验192.蛋白质分解产物及检验•吲哚试验（靛基质实验）••色氨酸吲哚玫瑰靛基质色氨酸酶靛基质试剂阳性20硫化氢试验•细菌分解H2S黑色沉淀含硫氨基酸醋酸铅21（三）合成代谢产物及实际意义•1.热原质：是细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应物质。产生热原质的细菌大多是G-菌，热原质即其细胞壁的LPS组分。热原质耐高温，不被高压灭菌法所破坏。用吸附剂和特殊的石棉滤板可除去液体中的大部分热原质，蒸馏法效果更好。因此，在制备和使用注射药剂过程中应严格遵守无菌操作，防止细菌污染。222.毒素与侵袭性酶：细菌产生外毒素和内毒素两类毒素。外毒素是多数G+和少数G-菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质；内毒素是G-菌的脂多糖。•侵袭性酶如产气荚膜梭菌的卵磷脂酶，链球菌的透明质酸酶等。23•3.色素：细菌的色素有两类•水溶性色素，能弥散到培养基或周围组织。如绿脓杆菌色素，可使培养基呈绿色，其感染的脓液及纱布等敷料等均带绿色。•脂溶性色素，不溶于水，只存在于菌体，如金黄色葡萄球菌色素只使其菌落显色，培养基颜色不变。不同的细菌可产生不同的色素，有助于鉴别细菌。244.抗生素：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。多由放线菌和真菌产生。细菌产生的少，只有多粘菌素、杆菌肽等数种。5.细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质。与抗生素不同的是其作用范围窄，仅对于产生菌有近缘关系的细菌有杀伤作用。细菌素的这种狭谱作用特性，可被用来进行某些细菌得分型。6.维生素：细菌能合成某些维生素除供自身需要外，还能分泌至周围环境中。如人体肠道内大肠杆菌，合成的B族维生素和维生素K也可被人体吸收利用。25四、细菌的人工培养（一）培养细菌的方法根据不同标本及不同培养目的，可选用不同的接种和培养方法。纯培养是最常用和最重要的方法。病原菌的人工培养一般采用37℃，培养时间多数为18-24h，但有时需根据菌种及培养目的作最佳选择。26？？？PetridishSolidmediumPlateColony纯培养（PureCulture)纯培养技术的建立是细菌学得以发展的前提条件。27Incubator2829303132厌氧罐33Petridishes3435（二）培养基培养基：是用人工方法将营养物质按一定配方配置而成的，专供细菌生长繁殖使用的营养基质。分类：按其物理状态分类：固体培养基液体培养基半固体培养基36•按其营养组成和用途不同，分为下列几类：•1.基础培养基基础培养基含有多数细菌生长繁殖所需的基本营养成分。最常用的基础培养基是肉浸液，即新鲜的牛肉浸出液，加入适量的蛋白胨、NaCl、磷酸盐，调节PH至7.2-7.6即成。此外，肉膏汤和蛋白胨水也是常用的基础培养基。•2.营养培养基在基础培养基中添加一些营养物质，如葡萄糖、血清、血液、酵母浸膏等，即成营养培养基。如链球菌、肺炎球菌需在含血清或血液的培养基中生长，结核杆菌的培养基中需添加鸡蛋、马铃薯、甘油等。最常用的营养培养基是血琼脂平板。37•3.选择培养基在培养基中加入某些化学物质，使之抑制某些细菌生长，而有利于另些细菌生长从而将后者从多种细菌混杂的标本中分离出来。这种培养基称为选择培养基。如培养肠道致病菌的SS培养基，其中含有的胆酸盐能抑制革兰阳性菌，枸橼酸钠和煌绿能抑制大肠杆菌，因而是致病的沙门菌和志贺菌等容易分离。•4.鉴别培养基利用各种细菌分解糖类和蛋白质的能力及其代谢产物的不同，在培养基中加入特定的底物，观察细菌在其中生长后对底物作用如何，从而鉴别细菌，含特定作用底物的培养基称为鉴别培养基。如鉴别大肠杆菌的伊红美兰培养基。38•5.厌氧培养基•专性厌氧菌须在无游离氧环境中才能生长。厌氧培养的方法，一种是将普通培养基放在无氧环境中培养；另种是在培养基中加入还原剂以降低其中的氧化还原电势，并在培养基表面用凡士林或石蜡等封住，与空气隔绝，使培养基本身称为无氧的环境，这就是厌氧培养基。常用的厌氧培养基有庖肉培养基，是在肉浸液中加入煮过的肉渣，其中含有不饱和脂肪酸和谷光甘肽，具有还原性；还有巯基乙酸钠培养基等。39细菌在固体培养基中的生长情况•菌落：单个细菌生长后形成的细菌集团。光滑型菌落光滑型菌落粘液型菌落粗糙型菌落40•一般从固体培养基上挑出一个菌落，移种到另一培养基中，生长出来的细菌均为纯种，称为纯培养。分离纯培养是检查、鉴定细菌的第一步。各种细菌在固体培养基上形成的菌落，在大小、形状、颜色、气味、透明度、表面光滑或粗糙、湿润或干燥、边缘整齐或不规则，以及在血琼脂平板上是否溶血等方面，均有助于识别和鉴定细菌。•细菌的菌落一般分为三型：•1、光滑型菌落（S型菌落）表面光滑、湿润、边缘整齐。一般新分离的细菌大多呈现此型菌落。•2、粗糙型菌落（R型菌落）表面粗糙、干燥、表面呈皱纹或颗粒状，边缘大多不整齐。•3、粘液型菌落（M型菌落）粘稠、有光泽，似水珠样。多见于有厚荚膜或丰富粘液层的细菌，如肺炎球菌、肺炎杆菌、流感杆菌等。41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42细菌在半固体培养基中的生长情况无动力有动力43五、细菌的分类与命名（一）细菌的分类细菌的分类方法很多，最古老最常用的是传统分类法。它的特点是根据一种或几种生物学特征将细菌分成纲、目、科、属、种等级别。现今国际上普遍应用的伯杰细菌分类学手册是这一传统分类法的代表。种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。同一菌属的各个细菌，虽性状基本相同，但在某些方面仍有一定差异。根据这些差异可进一步分组，差异较明显的称亚种或变种，差异较小的则为型。来自不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株。同一菌种的不同菌株，形状可以完全相同，也可有某些差异。具有某种细菌典型特征的菌株，称为该菌的标准菌株或典型菌株。44（二）细菌的命名法细菌的命名采用拉丁双名法，每个菌名由两个拉丁字组成。前一字为属名，用名词，大些；后一字为名词，用形容词，小写。一般属名表示细菌的形态或发现或有贡献者，种名表示细菌的性状特征、寄居部位或所致疾病等。中文的命名次序与拉丁文相反，是种名在前，属名在后。如Staphylococcusaureus,金黄色葡萄球菌；Escherichiacoli,大肠埃希菌等。有些常见菌也可用习惯通用的俗名，如tubeclebacillus，结核杆菌；typhoidbacillus,伤寒杆菌等。