02PhysiologyofBacteria

1、第第2 2章章 细菌的生理细菌的生理physiology of bacteria1.0 teaching hrhigher education presshigher education press目的要求：目的要求：1. 掌握细菌生长繁殖所需的基本条件与方式掌握细菌生长繁殖所需的基本条件与方式2. 熟悉细菌分解代谢产物及相关生化反应，掌握与熟悉细菌分解代谢产物及相关生化反应，掌握与医学有关的细菌合成代谢产物的种类和意义。医学有关的细菌合成代谢产物的种类和意义。3. 熟悉细菌生长曲线的分期及医学意义熟悉细菌生长曲线的分期及医学意义4. 掌握培养基的定义和分类及细菌在培养基中的生掌握培养基的定义

2、和分类及细菌在培养基中的生长状况长状况5. 了解人工培养细菌在医学中的用途了解人工培养细菌在医学中的用途6. 了解细菌的分类及细菌的命名法，熟悉标准菌株了解细菌的分类及细菌的命名法，熟悉标准菌株的概念。的概念。7.了解细菌的能量代谢。了解细菌的能量代谢。higher education presshigher education press第一节第一节 细菌的生长繁殖细菌的生长繁殖一、细菌的理化性状一、细菌的理化性状( (一一) )、细菌的化学组成、细菌的化学组成 细菌细胞中含有多种化学元素：碳、氢、氧、氮、细菌细胞中含有多种化学元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、镁、钾和铁等。硫、磷、镁、钾和铁等

3、。( (二二) )、细菌的物理性状、细菌的物理性状1. 1. 半透明体，比浊法可以粗略地估计细菌的数量；半透明体，比浊法可以粗略地估计细菌的数量；2. 2. 细菌表面积相对较大；细菌表面积相对较大；3. 3. 菌体内渗透压较高。菌体内渗透压较高。higher education presshigher education press 二、二、细菌的营养细菌的营养物质物质 higher education presshigher education press三、三、 细菌生长繁殖细菌生长繁殖( (一一) )、细菌生长繁殖的条件细菌生长繁殖的条件1.1.营养物质营养物质 水水, ,碳源碳源, ,

4、氮源氮源, ,无机盐无机盐, , 生长因子生长因子2. 2. 氢离子浓度（氢离子浓度（phph）大多数病原菌最适）大多数病原菌最适phph为为 7.27.27.67.6。3. 3. 温度温度 病原菌最适生长温度是病原菌最适生长温度是 3737。4. 4. 气体气体 指氧气或二氧化碳。指氧气或二氧化碳。 higher education presshigher education press 根据细菌对氧气的需要，可将细菌分为根据细菌对氧气的需要，可将细菌分为3种类型。种类型。 （1）专性需氧菌（）专性需氧菌（obligate aerobe） （2）兼性厌氧菌（）兼性厌氧菌（facultativ

5、e anaerobe） （3）专性厌氧菌（）专性厌氧菌（obligate anaerobe） 专性厌氧菌在有氧的条件下不能生长，是由于：专性厌氧菌在有氧的条件下不能生长，是由于： 缺乏氧化还原电势较高的酶，不能获得足够能量，也缺乏氧化还原电势较高的酶，不能获得足够能量，也就不能生长繁殖；就不能生长繁殖； 缺乏超氧化物歧化酶和过氧化氢酶（触酶），因此缺乏超氧化物歧化酶和过氧化氢酶（触酶），因此不不能清除有毒氧基团的损害能清除有毒氧基团的损害 。higher education presshigher education press( (二二) )、细菌生长繁殖的方式，速度、细菌生长繁殖的方式，速

6、度1.细菌的繁殖方式细菌的繁殖方式细菌的生长包括细菌个体形态的改变和数量的增长。在适细菌的生长包括细菌个体形态的改变和数量的增长。在适宜的条件下，细菌以简单的宜的条件下，细菌以简单的二分裂法二分裂法（binary fission）繁殖。繁殖。higher education presshigher education press2.2.细菌的繁殖速度细菌的繁殖速度细菌每分裂一次称为一代，所需时间称为代时。细菌每分裂一次称为一代，所需时间称为代时。大多数细菌每分裂一次仅需大多数细菌每分裂一次仅需202030 min30 min；少数细；少数细菌繁殖较慢，如结核分枝杆菌约菌繁殖较慢，如结核分枝杆菌

7、约181824 h24 h。higher education presshigher education press3.3.细菌的繁殖规律细菌的繁殖规律将一定量的细菌接种至适宜的定量液体培养基中，将一定量的细菌接种至适宜的定量液体培养基中，在适宜的条件培养，每隔一定时间取样，测算菌在适宜的条件培养，每隔一定时间取样，测算菌数，以时间为横坐标，菌数的对数为纵坐标进行数，以时间为横坐标，菌数的对数为纵坐标进行作图，即可观察到细菌的群体生长规律，即细菌作图，即可观察到细菌的群体生长规律，即细菌的的生长曲线（生长曲线（growth curvegrowth curve）。higher education

8、 presshigher education press 细菌生长曲线可分为四期：细菌生长曲线可分为四期：迟缓期、对数期、稳定迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期。期和衰亡期。higher education presshigher education press生长时期生长时期迟缓期迟缓期对数期对数期稳定期稳定期衰亡期衰亡期维持时间维持时间1 14 h4 h8 81 8 h 1 8 h 24 h24 hafter 24hafter 24h活菌数量活菌数量恒定，增加恒定，增加很少很少对数增长对数增长维持平衡维持平衡逐步减少逐步减少生长速率生长速率迟缓迟缓最大速率最大速率速率降低速率降低死亡速率增死亡

9、速率增加加细胞代谢细胞代谢非常活跃非常活跃活性高而稳定活性高而稳定活性稳定活性稳定活性降低，活性降低，衰老衰老适用范围适用范围培养初期培养初期形态形态、染色典型染色典型，药物敏感及保存菌药物敏感及保存菌种种产生外毒素、抗产生外毒素、抗生素及芽胞生素及芽胞基本不用于基本不用于研究研究细菌生长曲线各期的特点细菌生长曲线各期的特点higher education presshigher education press第二节第二节 细菌的人工培养细菌的人工培养一、培养基一、培养基培养基（培养基（culture medium）指由人工方法配制的，将细菌所指由人工方法配制的，将细菌所需要的各种营养物质合理

10、地配制成为细菌生长繁殖的基质。需要的各种营养物质合理地配制成为细菌生长繁殖的基质。1. 按物理性状不同分为：按物理性状不同分为：（1）液体培养基）液体培养基（2）固体培养基）固体培养基（3）半固体培养）半固体培养higher education presshigher education press2. 按营养组成和用途不同分为：按营养组成和用途不同分为：（1）基础培养基）基础培养基（2）增菌培养基）增菌培养基（3）选择培养基）选择培养基（4）鉴别培养基）鉴别培养基（5）厌氧培养基）厌氧培养基higher education presshigher education press二、二、细菌在

11、培养基中的生长现象细菌在培养基中的生长现象固体琼脂平板固体琼脂平板半固体培养基半固体培养基液体培养基液体培养基higher education presshigher education press三、细菌人工培养的意义三、细菌人工培养的意义higher education presshigher education press第三节第三节 细菌的代谢细菌的代谢产物及意义产物及意义一、一、细菌的细菌的分解代谢产物及其意义分解代谢产物及其意义 通过生化试验的方法检测细菌对各种基质的代谢作用及通过生化试验的方法检测细菌对各种基质的代谢作用及其代谢产物，借以区别和鉴定细菌的种类。与此有关的试验其代谢

12、产物，借以区别和鉴定细菌的种类。与此有关的试验称为称为细菌的生化反应细菌的生化反应。higher education presshigher education press常见的细菌生化反应试验常见的细菌生化反应试验：1. 1. 糖发酵试验糖发酵试验 2. 2. 甲基红试验甲基红试验3. 3. 硫化氢试验硫化氢试验4. v-p4. v-p试验试验5. 5. 吲哚试验吲哚试验6. 6. 枸橼酸盐枸橼酸盐利用利用试验试验higher education presshigher education press二、二、的合成代谢产物的合成代谢产物及其意义及其意义1. 热原质热原质 多由多由g-lps)

13、 特点特点: 生物制品检测指标生物制品检测指标. higher education presshigher education press2. 毒素及侵袭性酶毒素及侵袭性酶 病原性细菌能合成对人和动物有病原性细菌能合成对人和动物有毒性的物质，称为毒性的物质，称为毒素（毒素（toxin）。毒素分为外毒素和。毒素分为外毒素和内毒素。某些细菌还能产生对人体有损伤作用的内毒素。某些细菌还能产生对人体有损伤作用的侵袭侵袭性酶（性酶（invasive enzymes），能损伤机体组织，促进细，能损伤机体组织，促进细菌的侵袭和扩散。菌的侵袭和扩散。3. 色素（色素（pigments） 分为水溶性和脂溶性两类

14、的，分为水溶性和脂溶性两类的，。higher education presshigher education press4. 抗生素（抗生素（antibiotics） 是某些微生物代谢过程中产是某些微生物代谢过程中产生的一种能抑制或杀死某些其他微生物或癌细胞的物生的一种能抑制或杀死某些其他微生物或癌细胞的物质。质。5. 细菌素（细菌素（bacteriocins） 是某些细菌菌株产生的一是某些细菌菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质或蛋白质与脂多糖的复合物。类具有抗菌作用的蛋白质或蛋白质与脂多糖的复合物。与抗生素相比，其作用范围较窄。与抗生素相比，其作用范围较窄。6. 维生素（维生素（vitami

15、n） 细菌合成一些维生素，除供自细菌合成一些维生素，除供自身需要外，还能分泌至周围环境中。身需要外，还能分泌至周围环境中。higher education presshigher education press第四节第四节 细菌的分类与命名原则细菌的分类与命名原则一、细菌的分类层次一、细菌的分类层次1. 属（属（ genus） 性状相近、关系密切的若干菌种组成。性状相近、关系密切的若干菌种组成。2. 种种 （species） 细菌分类的基本单位。细菌分类的基本单位。3. 型型 （type） 同一菌种但在某些方面有差异。同一菌种但在某些方面有差异。4. 株（株（ strain） 不同来源的同一菌

16、种的细菌称为该菌的不不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株。同菌株。higher education presshigher education press二、细菌命名法二、细菌命名法采用采用拉丁双名法拉丁双名法，每个菌名由两个拉丁字组成。，每个菌名由两个拉丁字组成。原则：菌名原则：菌名=属（大写拉丁文名词属（大写拉丁文名词源于细菌形态或首源于细菌形态或首发现者或巨大贡献者）发现者或巨大贡献者）+种（小写拉丁文形容词种（小写拉丁文形容词源于源于细菌的重要生物学特征、定植部位或所致疾病）细菌的重要生物学特征、定植部位或所致疾病）例如：例如： 金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌 staphyloco

17、ccus aureus 结核分枝杆菌结核分枝杆菌 mycobacterium tuberculosishigher education presshigher education press主要内容：主要内容：1. 细菌生长繁殖的四个基本条件：细菌生长繁殖的四个基本条件： 充足的营养充足的营养 必要的必要的气体环境（据此可分为专性需氧菌、微需氧菌、兼性厌氧气体环境（据此可分为专性需氧菌、微需氧菌、兼性厌氧菌、专性厌氧菌）。菌、专性厌氧菌）。 适宜的温度（病原菌大多为适宜的温度（病原菌大多为37）。）。 合适的合适的 ph 值：大多为值：大多为 7.27.6，但结核分，但结核分枝杆菌和霍乱弧菌等

18、例外。细菌以无性二分裂方式繁殖。枝杆菌和霍乱弧菌等例外。细菌以无性二分裂方式繁殖。渗透压渗透压2. 细菌的分解性代谢产物可用生化反应鉴定：糖发酵试验、细菌的分解性代谢产物可用生化反应鉴定：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、试验、甲基红试验、枸橼酸盐利用试验、吲哚试验、硫化氢试验、尿素酶试验。其中吲哚（硫化氢试验、尿素酶试验。其中吲哚（i）甲基红（）甲基红（m）、）、vp（vi），枸橼酸盐利用（），枸橼酸盐利用（c）四种试验常用于鉴定肠道）四种试验常用于鉴定肠道杆菌，合称杆菌，合称imvic试验。大肠杆菌对这四种试验的结果是试验。大肠杆菌对这四种试验的结果是十十一一

19、，而产气杆菌是一一十十。医学上有重要意义的十十一一，而产气杆菌是一一十十。医学上有重要意义的细菌的合成性代谢产物：热原质、侵袭性酶与毒素、色素、细菌的合成性代谢产物：热原质、侵袭性酶与毒素、色素、抗生素、细菌素、维生素。抗生素、细菌素、维生素。higher education presshigher education press3. 细菌的生长曲线描述的是培养时间与培养物中活菌数之间细菌的生长曲线描述的是培养时间与培养物中活菌数之间的关系，分四期：的关系，分四期： 迟缓期迟缓期 对数期（形态染色、生化对数期（形态染色、生化反应典型，常用于医学研究）反应典型，常用于医学研究） 稳定期（毒素、抗

20、生素、稳定期（毒素、抗生素、芽胞产生期）芽胞产生期） 衰亡期。衰亡期。4. 培养基（培养基（culture medium）：是由适合于细菌生长繁殖）：是由适合于细菌生长繁殖需要的各种营养物质混合配制而成的基质。按用途分为基需要的各种营养物质混合配制而成的基质。按用途分为基础培养基、增菌培养基、鉴别培养基、选择培养基、厌氧础培养基、增菌培养基、鉴别培养基、选择培养基、厌氧培养基。按物理性状分为固体、液体、半固体培养基。液培养基。按物理性状分为固体、液体、半固体培养基。液体培养基主要用于增菌，有沉淀、浑浊、膜体培养基主要用于增菌，有沉淀、浑浊、膜 状生长三种状生长三种生长状态。固体培养基主要用于杂

21、菌的分离和培养，有光生长状态。固体培养基主要用于杂菌的分离和培养，有光滑型（滑型（s 型），粗糙型（型），粗糙型（r 型），粘液型（型），粘液型（m 型）三种菌型）三种菌落。半固体培养基主要用于观察细菌的动力及短期保种，落。半固体培养基主要用于观察细菌的动力及短期保种，有沿穿刺线线状生长和扩散生长两种生长状态。有沿穿刺线线状生长和扩散生长两种生长状态。 菌落（菌落（colony）：细菌划线接种在固体培养基表面时，）：细菌划线接种在固体培养基表面时，因划线的分散作用，单个细菌繁殖后堆积成肉眼可见的细因划线的分散作用，单个细菌繁殖后堆积成肉眼可见的细菌集团称为菌落。菌集团称为菌落。higher education presshigher education press 纯培养（纯培养（pure culture ）：从固体培养基上挑出一个菌）：从固体培养