细菌的生理学学习教案

1、会计学1第一页，共98页。一、细菌的化学组成一、细菌的化学组成成分成分水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质、核酸水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质、核酸元素元素(yun s)碳、氢、氧、氮、磷、硫碳、氢、氧、氮、磷、硫特有化学组成特有化学组成肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、型氨基酸、二氨基庚二酸、吡啶二羧酸等二氨基庚二酸、吡啶二羧酸等第1页/共97页第二页，共98页。水水75-90%75-90%蛋白质、糖类蛋白质、糖类(tn li)、脂质、脂质核酸、无机盐核酸、无机盐肽聚糖、胞壁酸、肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、磷壁酸、D型型AA、DAP、吡啶、吡啶(bdng)二羧酸二羧酸化学(h

2、uxu)组成第2页/共97页第三页，共98页。光学性质：细菌为半透明体。当光线照射至细菌，部分光学性质：细菌为半透明体。当光线照射至细菌，部分被吸收，部分被折射，故细菌悬液呈混浊状态。被吸收，部分被折射，故细菌悬液呈混浊状态。表面积：细菌体积微小，相对表面积：细菌体积微小，相对(xingdu)(xingdu)表面积大，有表面积大，有利于同外界进行物质交换。利于同外界进行物质交换。带电现象：带电现象：蛋白质，带负电荷蛋白质，带负电荷与染色、凝集、抑杀菌有关系与染色、凝集、抑杀菌有关系 半透性半透性 ：细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性，允许水：细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性，允许水及部分小分子物质通

3、过，有利于吸收营养和排出代谢产及部分小分子物质通过，有利于吸收营养和排出代谢产物。物。渗透压渗透压 G+ G+菌菌20-2520-25个大气压，个大气压，G-G-菌菌5-65-6个个, ,菌体内为高渗透压菌体内为高渗透压第3页/共97页第四页，共98页。一、一、 根据细菌所利用根据细菌所利用(lyng)(lyng)的能源和碳源的的能源和碳源的不同，将细菌分为两大营养类型不同，将细菌分为两大营养类型自养菌和自养菌和异养菌。异养菌。自养菌自养菌(autotroph)(autotroph)：以简单的无机物为原料，：以简单的无机物为原料，合成菌体成分。化能自养和光能自养菌合成菌体成分。化能自养和光能自

4、养菌异养菌异养菌(heterotroph)(heterotroph)：以多种有机物为原料，：以多种有机物为原料，合成菌体成分并获得合成菌体成分并获得(hud)(hud)能量。异养菌包括能量。异养菌包括腐生菌腐生菌(saprophyte)(saprophyte)和寄生菌和寄生菌(parasite)(parasite)。所有。所有的病原菌都是异养菌，大部分属寄生菌。的病原菌都是异养菌，大部分属寄生菌。第4页/共97页第五页，共98页。第5页/共97页第六页，共98页。营养物质营养物质水水碳源（糖）碳源（糖）氮源氮源（氨基酸（氨基酸 蛋白蛋白(dnbi)胨）胨）无机盐无机盐生长生长(shngzhng

5、)因子因子重要溶剂菌体成分(chng fn)能源菌体成分原料某些菌需之菌体及酶的组分能量储存及转运调节渗透压与繁殖及致病相关第6页/共97页第七页，共98页。第7页/共97页第八页，共98页。第8页/共97页第九页，共98页。 单纯扩散单纯扩散 是一种最简单的物质交换方式。细胞是一种最简单的物质交换方式。细胞膜两侧的物质靠浓度差膜两侧的物质靠浓度差( (浓度梯度浓度梯度) )进行分子扩散，不进行分子扩散，不需要能量。此种方式无特异性或选择性，细胞内外溶需要能量。此种方式无特异性或选择性，细胞内外溶质浓度平衡时，扩散便停止，不是物质运输的主要方质浓度平衡时，扩散便停止，不是物质运输的主要方式。如

6、式。如0202、水、乙醇等。、水、乙醇等。 促进促进(cjn)(cjn)扩散扩散 某些物质如糖或氨基酸与位某些物质如糖或氨基酸与位于细胞膜的特异性载体蛋白相结合，而后将其转运至于细胞膜的特异性载体蛋白相结合，而后将其转运至细胞内外。具有特异性和选择性，不需要能量。细胞内外。具有特异性和选择性，不需要能量。1.1.被动被动(bidng)(bidng)扩散扩散第9页/共97页第十页，共98页。细胞膜外细胞膜外细胞膜内细胞膜内细胞膜细胞膜被输送的物质，靠细胞内外被输送的物质，靠细胞内外(niwi)浓度差为动力，以透析或浓度差为动力，以透析或扩散的形式从高浓度区向低浓度区的扩散。扩散的形式从高浓度区向

7、低浓度区的扩散。单纯单纯(dnchn)扩散扩散(simple diffusion)第10页/共97页第十一页，共98页。促进扩散促进扩散 以细胞以细胞(xbo)内外的浓度梯度为动力，在载体物质参与下，物内外的浓度梯度为动力，在载体物质参与下，物质从浓度高的胞外向浓度低的胞内扩散。（真核微生物）质从浓度高的胞外向浓度低的胞内扩散。（真核微生物）膜载体在膜外与营养物质亲合力强，与这种物质结合，进入细膜载体在膜外与营养物质亲合力强，与这种物质结合，进入细胞后亲合力降低释放营养物质。像渡船一样，膜外装货，膜内胞后亲合力降低释放营养物质。像渡船一样，膜外装货，膜内卸货，这种扩散方式比单纯扩散速度快。卸货

8、，这种扩散方式比单纯扩散速度快。膜内外亲合力的改变与载体分子膜内外亲合力的改变与载体分子(fnz)(fnz)构型改变有关。构型改变有关。第11页/共97页第十二页，共98页。单纯扩散单纯扩散(kusn)(kusn)与促进扩散与促进扩散(kusn)(kusn)的比较的比较第12页/共97页第十三页，共98页。2 2主动主动(zhdng)(zhdng)运输运输(Active transport)(Active transport)主动运输主动运输(ynsh)是广泛存在于微生物中的一种主要的是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输物质运输(ynsh)方式。方式。第13页/共97页第十四页，共98页。

9、（1）依赖于周浆间隙结合）依赖于周浆间隙结合(jih)蛋白的转运系统蛋白的转运系统（periplasmic-binding protein-dependent transport system）:营养物与周浆间隙内的受体蛋白结合后，引起营养物与周浆间隙内的受体蛋白结合后，引起(ynq)(ynq)后者构型的改变后者构型的改变，继而将营养物转送给细胞膜上的，继而将营养物转送给细胞膜上的ATPATP结合型载体结合型载体(ATP-binding (ATP-binding cassette-type carrier)cassette-type carrier)，导致，导致ATPATP水解提供能量，使营养

10、物通过细胞水解提供能量，使营养物通过细胞膜进入胞质内。革兰阳性菌以膜结合脂蛋白作为该系统的受体蛋白。膜进入胞质内。革兰阳性菌以膜结合脂蛋白作为该系统的受体蛋白。第14页/共97页第十五页，共98页。Na+-K+-ATPase是存在于原生质膜上的一种重要离是存在于原生质膜上的一种重要离子通道蛋白子通道蛋白功能功能(gngnng): 利用利用ATP能量将能量将Na+由细胞内由细胞内“泵泵”出胞外出胞外,并将并将K+“泵泵”入胞内。入胞内。该酶由大小两个亚基组成（该酶由大小两个亚基组成（MW: 12万万, 5.5万）万）第15页/共97页第十六页，共98页。作用步骤作用步骤:1. ATP酶酶(E)在

11、细胞内侧与在细胞内侧与Na+结合结合,同时同时(tngsh)消耗能量消耗能量;2. 磷酸化磷酸化ATP酶酶(E+)构象变化将构象变化将Na+排除胞外排除胞外,并与并与K+结合结合;3. K+激发激发E+脱磷酸化恢复为脱磷酸化恢复为E, 同时同时(tngsh)将将K+运入细胞运入细胞.第16页/共97页第十七页，共98页。基团转位基团转位(zhun wi)又称为磷酸烯醇式丙酮酸又称为磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸糖转移磷酸糖转移酶运输系统（酶运输系统（PTS），），PTS 通常由五种蛋白质组成，包括酶通常由五种蛋白质组成，包括酶I、酶酶II（包括（包括a、b、c三种亚基）和一种低相对分子量的热稳定蛋三种

12、亚基）和一种低相对分子量的热稳定蛋白质（白质（HPr）。）。（3)3)基团基团(j tun)(j tun)移位移位(Group (Group translocation)translocation)基团基团(j tun)移位是另一种类型的主动运输，它与主动运输方移位是另一种类型的主动运输，它与主动运输方式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输，式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化。而物质在运输过程中发生化学变化。第17页/共97页第十八页，共98页。基团转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中，主要用于基团转移主要存在于厌氧型和兼性

13、厌氧型细菌中，主要用于糖的运输，脂肪酸、核苷、碱基等也可以通过糖的运输，脂肪酸、核苷、碱基等也可以通过(tnggu)这种方式这种方式运输。运输。运送步骤运送步骤: : 热稳载体蛋白热稳载体蛋白(HPr)(HPr)的激活的激活 细胞内高能细胞内高能(gonng)(gonng)化合物磷酸烯醇式丙酮酸化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEPPEP）的磷酸基团把）的磷酸基团把HPrHPr激活。激活。 酶酶1 1 PEP+HPr PEP+HPr 丙酮酸丙酮酸+P-HPr+P-HPrHPrHPr是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上，是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上，具有高能具有高能(gonng)(g

14、onng)磷酸载体的作用。磷酸载体的作用。第18页/共97页第十九页，共98页。 糖被磷酸化后运入膜内糖被磷酸化后运入膜内膜外环境中的糖先与外膜表面的酶膜外环境中的糖先与外膜表面的酶2 2结合，再被转运到内膜表面。这时，糖被结合，再被转运到内膜表面。这时，糖被P-P-HPrHPr上的磷酸激活，并通过酶上的磷酸激活，并通过酶2 2的作用将糖的作用将糖- -磷酸释放到细胞磷酸释放到细胞(xbo)(xbo)内。内。 酶酶2 2 P-HPr+ P-HPr+糖糖 糖糖-P +HPr-P +HPr酶酶2 2是一种结合于细胞是一种结合于细胞(xbo)(xbo)膜上的蛋白，它对底物具有特异性选择作用，膜上的蛋

15、白，它对底物具有特异性选择作用，因此细胞因此细胞(xbo)(xbo)膜上可诱导出一系列与底物分子相对应的酶膜上可诱导出一系列与底物分子相对应的酶2 2。第19页/共97页第二十页，共98页。在酶在酶的作用的作用(zuyng)下下HPr被激活被激活在酶在酶的作用下的作用下P-HPr将磷酸将磷酸(ln sun)转移给糖转移给糖第20页/共97页第二十一页，共98页。基团转位的特点：基团转位的特点： 被吸收物质被吸收物质(wzh)以微生物的代谢能为动力，通以微生物的代谢能为动力，通过一个复杂的运输系统从胞外转运到胞内，并发过一个复杂的运输系统从胞外转运到胞内，并发生化学变化。生化学变化。（厌氧细菌和

16、兼性厌氧细菌）（厌氧细菌和兼性厌氧细菌）第21页/共97页第二十二页，共98页。1.1.营养物质：营养物质： （1 1）水：）水：70-9070-90 （2 2）无机盐：）无机盐： （3 3）碳源）碳源 （4 4）氮源）氮源 （5 5）生长因子）生长因子: :维生素、嘌呤、维生素、嘌呤、 嘧啶嘧啶(m dn)(m dn)、氨基酸、氨基酸 2. 2. 酸碱度（酸碱度（PH)PH)：3. 3. 温度：温度：第22页/共97页第二十三页，共98页。需氧菌（需氧菌（aerobeaerobe）: : 厌氧菌（厌氧菌（anaerobeanaerobe）: : 缺乏呼吸酶缺乏呼吸酶 缺乏氧化缺乏氧化(yng

17、hu)(ynghu)还原电势较高的酶还原电势较高的酶: : 不能氧化不能氧化(ynghu)(ynghu)营养物质获得能量营养物质获得能量 缺乏过氧化缺乏过氧化(ynghu)(ynghu)物酶与过氧化物酶与过氧化(ynghu)(ynghu)氢酶氢酶: : 不能处理代谢中产生的不能处理代谢中产生的O2O2和和H2O2H2O2 O2 O2- H2O2- H2O2-H2OH2O兼性厌氧菌（兼性厌氧菌（facultative anaerobefacultative anaerobe）: :5. 渗透压:少数细菌如嗜盐菌需要在高浓度（3%）的NaCl环境中生长(shngzhng)良好。4. 4. 气体环境

18、气体环境(hunjng)(hunjng)：氧气、二氧化：氧气、二氧化碳碳第23页/共97页第二十四页，共98页。生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大个体体积扩大(kud)的生物学过程。的生物学过程。生长生长(shngzhng)生物个体生长到一定阶段，通过特定方式生物个体生长到一定阶段，通过特定方式(fngsh)产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。生物学过程。繁殖繁殖在在高等生物高等生物里这两个过程可以明显分开，但在低等特别是在里这两个过程可以明显分开，但在低等特别是在单单细胞生物中细

19、胞生物中，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划分的过程。分的过程。五、细菌的生长繁殖五、细菌的生长繁殖第24页/共97页第二十五页，共98页。一个一个(y )微生物细胞微生物细胞合适的外界条件，吸收合适的外界条件，吸收(xshu)营养物质，进行代谢营养物质，进行代谢如果同化作用的速度超过如果同化作用的速度超过(chogu)了异化作用了异化作用个体的生长个体的生长原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就会发生繁

20、殖，引起个体数目的增加。定程度后就会发生繁殖，引起个体数目的增加。群体内各个个体的进一步生长群体内各个个体的进一步生长群体的生长群体的生长第25页/共97页第二十六页，共98页。(一）细菌一）细菌(xjn)的个体生长的个体生长包括包括(boku)细胞结构的复制和再生、细胞分裂和控制细胞结构的复制和再生、细胞分裂和控制 在适宜的人工培养条件下，多在适宜的人工培养条件下，多数细菌繁殖速度数细菌繁殖速度(sd)极快，每极快，每20-30分钟分裂一次（一代）。分钟分裂一次（一代）。第26页/共97页第二十七页，共98页。第27页/共97页第二十八页，共98页。(二)细菌群体的生长(shngzhng)繁

21、殖群体：生长曲线（群体：生长曲线（growth curvegrowth curve）: :以培养以培养(piyng)(piyng)时间时间 为横坐标，培养为横坐标，培养(piyng)(piyng)物中活菌数的对物中活菌数的对数为纵数为纵 坐标，可得出一条生长曲线坐标，可得出一条生长曲线 迟缓期（迟缓期（lag phaselag phase）：）： 对数期（对数期（logarithmic phaselogarithmic phase）：）： 稳定期（稳定期（stationary phasestationary phase）：）： 衰退期（衰退期（decline phasedecline phas

22、e）：）：第28页/共97页第二十九页，共98页。小时(xiosh)细菌细菌(xjn)数的对数数的对数衰亡期(dicline phase)稳定期(stationary phase)对数期(logarithmic phase)细菌生长细菌生长(shngzhng)曲线曲线(growth curve)迟缓期(lag phase)第29页/共97页第三十页，共98页。第30页/共97页第三十一页，共98页。迟缓迟缓(chhun)期期(Lag phase)将少量将少量(sholing)菌种接入新鲜培养菌种接入新鲜培养基后，在开始一段时间内菌数不立即基后，在开始一段时间内菌数不立即增加，增加，或增加很少，

23、生长速度接近于零。也或增加很少，生长速度接近于零。也称延迟期、适应期。称延迟期、适应期。第31页/共97页第三十二页，共98页。迟缓迟缓(chhun)期的特点期的特点分裂迟缓、代谢分裂迟缓、代谢(dixi)活跃活跃 1、细胞形态变大或增长、细胞形态变大或增长(zngzhng)（一般来说处于迟缓期的细菌细胞（一般来说处于迟缓期的细菌细胞 体积最大）。体积最大）。 例如：巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞的平均长度比刚例如：巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞的平均长度比刚 接种时长接种时长6倍。细胞内倍。细胞内RNA，尤其是，尤其是rRNA含量增高，含量增高， 合成代谢活跃，核糖体、酶类和合成代谢活跃，核

24、糖体、酶类和ATP的合成加快，的合成加快， 易产生诱导酶。易产生诱导酶。2、对外界不良条件反应敏感。、对外界不良条件反应敏感。细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。第32页/共97页第三十三页，共98页。迟缓期出现迟缓期出现(chxin)的原因的原因微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏足够的能量和必须的生长因子，种子微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏足够的能量和必须的生长因子，种子(zhng zi)老化老化或未充分活化，接种造成损伤等，就需要一段适应期。或未充分活化，接种造成损伤

25、等，就需要一段适应期。调整调整(tiozhng)代谢代谢在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；(2)利用对数生长期的细胞作为种子；利用对数生长期的细胞作为种子；(3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；(4)适当扩大接种量适当扩大接种量第33页/共97页第三十四页，共98页。对数(du sh)生长期(Log phase)：又称指数生长期(Exponential phase)特点：特点： 1、以最大的速率生长和分裂，细

26、菌数量呈对数、以最大的速率生长和分裂，细菌数量呈对数(du sh)增增 加，代时稳定。加，代时稳定。 2、细菌细胞均衡生长，其个体形态、化学组成和生、细菌细胞均衡生长，其个体形态、化学组成和生 理特性等均较一致。理特性等均较一致。 3、酶系活跃，代谢旺盛。、酶系活跃，代谢旺盛。 是研究微生物基本代谢的良好材料。在生产上用此时期微生物作种是研究微生物基本代谢的良好材料。在生产上用此时期微生物作种子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。第34页/共97页第三十五页，共98页。稳定稳定(wndng)生长期生长期(Stationary phase)：（恒

27、定期或最高生长期）：（恒定期或最高生长期）原因：营养物质消耗；代谢产物积累；原因：营养物质消耗；代谢产物积累；pH及氧化还原电位及氧化还原电位等的变化。等的变化。特点：生长速率降低直至零特点：生长速率降低直至零(即细菌新增殖的细胞数等即细菌新增殖的细胞数等 于细菌死亡数于细菌死亡数)； 培养液中活细菌数最高并维持稳定；培养液中活细菌数最高并维持稳定； 细菌代谢物积累达到最高峰；细菌代谢物积累达到最高峰； 芽孢芽孢(y bo)杆菌这时开始形成芽孢杆菌这时开始形成芽孢(y bo)； 生产收获时期。生产收获时期。 第35页/共97页第三十六页，共98页。衰亡衰亡(shuiwng)期期(Decline

28、或或Death phase) 营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超营养物质耗尽和有毒代谢产物的大量积累，细菌死亡速率超过过(chogu)新生速率，整个群体呈现负增长。新生速率，整个群体呈现负增长。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，仍有部分活菌存在。分细菌产生抗性也会使细菌死亡的速率降低，仍有部分活菌存在。特点：特点：1、细菌代谢活性降低，细菌衰老并出现自溶，产生或、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。释

29、放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。 2、细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊。、细胞呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊。 3、有些革兰氏染色、有些革兰氏染色(rns)反应阳性菌变成阴性反应等。反应阳性菌变成阴性反应等。第36页/共97页第三十七页，共98页。新陈代谢：发生在活细胞中的各种分解代谢（新陈代谢：发生在活细胞中的各种分解代谢（catabolismcatabolism）和合成代谢（）和合成代谢（anabolismanabolism）的总和。）的总和。分解代谢：底物分解和转化为能量的过程分解代谢：底物分解和转化为能量的过程 合成代谢：所产生合成代谢：所产生(

30、chnshng)(chnshng)的能量用于细胞的能量用于细胞组分的合成组分的合成第37页/共97页第三十八页，共98页。一、细菌一、细菌(xjn)(xjn)的能量代谢的能量代谢微生物的产能代谢微生物的产能代谢物质在生物体内经过物质在生物体内经过一系列的氧化一系列的氧化(ynghu)(ynghu)还原反应还原反应, ,逐步分逐步分解并释放能量的过程（又叫生物氧化解并释放能量的过程（又叫生物氧化(ynghu)(ynghu)）发酵(f jio)呼吸 有氧呼吸 厌氧呼吸。第38页/共97页第三十九页，共98页。发酵：以有机物为受氢体；呼吸(hx)：以无机物为受氢体。 有氧呼吸(hx)：其中以分子氧为

31、受氢体； 厌氧呼吸(hx)：以其他无机物（硝酸盐、硫酸盐等）为受氢体。第39页/共97页第四十页，共98页。a :预备性反应预备性反应(fnyng)b :氧化氧化(ynghu)还原反应还原反应底物底物(d w)(d w)水平磷酸化水平磷酸化底物水平磷酸化底物水平磷酸化 EMP途径意义：途径意义：为细胞生命活动提供为细胞生命活动提供ATP 和和 NADH 1、 EMP途径途径（Embden-Meyerhof pathway）第40页/共97页第四十一页，共98页。第41页/共97页第四十二页，共98页。从从6-6-磷酸磷酸(ln sun)-(ln sun)-葡萄糖开始，即在单磷酸葡萄糖开始，即在

32、单磷酸(ln sun)(ln sun)己糖基础上开始降解的，故称为单磷酸己糖基础上开始降解的，故称为单磷酸(ln sun)(ln sun)己糖途径。己糖途径。HMPHMP途径与途径与EMPEMP途径有着密切的关系，途径有着密切的关系，HMPHMP途径中的途径中的3-3-磷酸磷酸- -甘油醛可以进入甘油醛可以进入(jnr)EMP(jnr)EMP途径途径磷酸戊糖支路。磷酸戊糖支路。HMPHMP途径的一个途径的一个(y (y )循环的最终结果是一分子葡萄糖循环的最终结果是一分子葡萄糖-6-6-磷酸磷酸转变成一分子甘油醛转变成一分子甘油醛-3-3-磷酸、磷酸、3 3个个CO2CO2、6 6个个NADP

33、HNADPH。一般认为一般认为HMPHMP途径不是产能途径，而是途径不是产能途径，而是为生物合成提供为生物合成提供大量还原力（大量还原力（NADPHNADPH）和中间代谢产物）和中间代谢产物。HMP途径特点途径特点第42页/共97页第四十三页，共98页。6 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸(ln sun)+12NADP+6H2O 5 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸(ln sun)+12NADPH+12H+12CO2+Pi第43页/共97页第四十四页，共98页。三羧酸三羧酸(su sun)循环（循环（Tricarboxylic acid cycle，TCA）或柠檬酸循环。在绝大多数异养微生物的呼吸代）或柠

34、檬酸循环。在绝大多数异养微生物的呼吸代谢中起关键作用。其中大多数酶在真核生物中存在于线谢中起关键作用。其中大多数酶在真核生物中存在于线粒体内膜中，在细菌中存在于细胞膜中。粒体内膜中，在细菌中存在于细胞膜中。Krebs有氧呼吸：三羧酸有氧呼吸：三羧酸(su sun)循循环环主要主要(zhyo)(zhyo)产物：产物：C3COCoANADH+4HFADHGTP3CO（底物水平）（底物水平）12ATP2ATPATPCH32第44页/共97页第四十五页，共98页。1.丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体2.柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶3.顺乌头酸酶顺乌头酸酶4.顺乌头酸酶顺乌头酸酶5.异柠檬酸脱氢酶异柠檬

35、酸脱氢酶6. -酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶8.琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶9.延胡索酸酶延胡索酸酶10.苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶第45页/共97页第四十六页，共98页。v三羧酸循环的总反应式为：三羧酸循环的总反应式为：v乙酰乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2Ov 2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+2H+v循环有以下特点：循环有以下特点：v（1）乙酰）乙酰CoA与草酰乙酸缩合与草酰乙酸缩合(suh)形成柠檬酸，使两个形成柠檬酸，使两个C原子进入原子进入循环。在以后的两步脱羧反应中，有两个循环。在以后的两步脱羧反应中，有两个C原子以原子以CO2的形式离开循环的形式离开

36、循环，相当于乙酰，相当于乙酰CoA的的2个个C原子形成原子形成CO2。v （2）在循环中有）在循环中有4对对H原子通过原子通过4步氧化反应脱下，其中步氧化反应脱下，其中3对用以还原对用以还原NAD+生成生成3个个NADH+H+,1对用以还原对用以还原FAD,生成生成1个个FADH2。第46页/共97页第四十七页，共98页。（3）由琥珀酰）由琥珀酰CoA形成形成(xngchng)琥珀酸时，偶琥珀酸时，偶联有底物水平磷酸化生成联有底物水平磷酸化生成1个个GTP, 1GTP 1ATP。（4）循环中消耗两分子水。）循环中消耗两分子水。 （5）3NADH 9 ATP ， 1FADH2 2 ATP，再加上

37、，再加上1个个GTP。1分子乙酰分子乙酰CoA通过通过TCA循环被氧化，可生成循环被氧化，可生成12分子分子ATP。第47页/共97页第四十八页，共98页。4. 4. 厌氧呼吸厌氧呼吸: : 专性厌氧菌没有需氧电子专性厌氧菌没有需氧电子传递链和完整的三羧酸循环传递链和完整的三羧酸循环(xnhun)(xnhun)，1 1分子葡萄糖经厌氧糖酵解只能产生分子葡萄糖经厌氧糖酵解只能产生2 2分子分子ATPATP，最终以外源的无机氧化物，最终以外源的无机氧化物(CO2 (CO2 、SO42- SO42- 、NO3-NO3-）作为受氢体的一类产能效）作为受氢体的一类产能效率低的特殊呼吸。率低的特殊呼吸。第

38、48页/共97页第四十九页，共98页。（一）生化反应：主要用于鉴别（一）生化反应：主要用于鉴别(jinbi)(jinbi)不同的细菌不同的细菌 糖发酵试验：糖发酵试验： V-P V-P试验：试验： 甲基红试验：甲基红试验： 枸橼酸盐利用试验：枸橼酸盐利用试验： 吲哚试验：吲哚试验： 硫化氢试验：硫化氢试验： 尿素酶试验：尿素酶试验：第49页/共97页第五十页，共98页。对对糖糖的的发发酵酵甲基红试验甲基红试验单糖发酵试验单糖发酵试验VP试验试验对对蛋蛋白白质质的的发发酵酵吲哚试验吲哚试验硫化氢试验硫化氢试验枸橼酸盐利用试验枸橼酸盐利用试验尿素酶试验尿素酶试验其其他他试试验验第50页/共97页第

39、五十一页，共98页。 不同细菌分解糖类的能力和代谢产物不同不同细菌分解糖类的能力和代谢产物不同。例如大肠埃希菌能发酵葡萄糖和乳糖；而伤。例如大肠埃希菌能发酵葡萄糖和乳糖；而伤寒寒(shnghn)(shnghn)沙门菌可发酵葡萄糖，但不能发沙门菌可发酵葡萄糖，但不能发酵乳糖。大肠埃希菌有甲酸脱氢酶，能将葡萄酵乳糖。大肠埃希菌有甲酸脱氢酶，能将葡萄糖发酵生成的甲酸进一步分解为糖发酵生成的甲酸进一步分解为CO2CO2和和H2H2，故产，故产酸并产气；而伤寒酸并产气；而伤寒(shnghn)(shnghn)沙门菌缺乏该酶沙门菌缺乏该酶，发酵葡萄糖仅产酸不产气。，发酵葡萄糖仅产酸不产气。1. 糖酵解试验糖

40、酵解试验(shyn)：第51页/共97页第五十二页，共98页。糖酵解试验糖酵解试验(shyn)：+气泡(qpo)不发酵(f jio)产酸不产气产酸又产气大肠杆菌伤寒杆菌伤寒杆菌第52页/共97页第五十三页，共98页。 大肠埃希菌和产气杆菌(gnjn)均能发酵葡萄糖，产酸产气，两者不能区别。但产气杆菌(gnjn)能使丙酮酸脱羧生成中性的乙酰甲基甲醇，在碱性溶液中被氧化生成二乙酰，二乙酰与含胍基化合物反应生成红色化合物，是为VP试验阳性。大肠埃希菌不能生成乙酰甲基甲醇，故VP试验阴性.2. VP（Voges-Proskauer）试验(shyn)第53页/共97页第五十四页，共98页。VP试验试验(

41、shyn)：葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰甲基甲醇乙酰甲基甲醇(ji chn)二乙酰二乙酰红色红色(hngs)（+）OH-+含胍基含胍基化合物化合物+脱羧大肠杆菌：产气杆菌：第54页/共97页第五十五页，共98页。 产气杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，脱羧后生成中性的乙酰甲基甲醇，故培养液pH5.4，甲基红指示剂呈桔黄色，是为甲基红试验阴性(ynxng)。大肠埃希菌分解葡萄糖产生丙酮酸，培养液pH 4.5，甲基红指示剂呈红色，则为甲基红试验阳性。3. 甲基红甲基红(methyl red)试验试验(shyn)：第55页/共97页第五十六页，共98页。甲基红甲基红(methyl red)试验试验(shyn

42、)：葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰甲基甲醇（红色）乙酰甲基甲醇（红色）（）（+）大肠杆菌(d chn n jn)：产气杆菌(gnjn)：第56页/共97页第五十七页，共98页。当某些细菌（如产气杆菌）利用铵盐作为(zuwi)唯一氮源，并利用枸橼酸盐作为(zuwi)唯一碳源时，可在枸橼酸盐培养基上生长，分解枸橼酸盐生成碳酸盐，并分解铵盐生成氨，使培养基变为碱性，是为该试验阳性。大肠埃希菌不能利用枸橼酸盐为唯一碳源，故在该培养基上不能生长，是为枸橼酸盐试验阴性。4. 枸橼酸盐利用枸橼酸盐利用(lyng)(citrate utilization)试验：试验：第57页/共97页第五十八页，共98页。枸橼

43、酸盐利用枸橼酸盐利用(lyng)试验：试验：（+）（）枸橼酸盐枸橼酸盐（碳源）（碳源） 铵盐铵盐（氮源）（氮源）氨氨培养基变为碱性培养基变为碱性(jin xn)兰色（兰色（+）碳酸盐碳酸盐大肠杆菌(d chn n jn)：产气杆菌：第58页/共97页第五十九页，共98页。有些细菌如大肠埃希菌、变形杆菌、霍乱弧菌等能分解培养基中的色氨酸生成吲哚（靛基质），经与试剂中的对二甲基氨基苯甲醛作用，生成玫瑰吲哚而呈红色(hngs)，是为吲哚试验阳性。5. 吲哚吲哚(yn du)(indol)试验：试验：第59页/共97页第六十页，共98页。吲哚吲哚(yn du)(indol)试验：试验：（）（+）色氨酸

44、色氨酸吲哚吲哚(yn du)（靛基质）（靛基质）玫瑰吲哚玫瑰吲哚(yn du)（红色）（红色）+二甲基氨二甲基氨基苯甲醛基苯甲醛大肠杆菌：产气杆菌：第60页/共97页第六十一页，共98页。 IMViC：常用：常用(chn yn)于肠道杆菌的于肠道杆菌的鉴定鉴定 吲哚吲哚(indol)、甲基红、甲基红(methyl red) 、VP及及枸橼酸盐利用枸橼酸盐利用(citrate utilization)试验的合试验的合称称.例如例如 大肠杆菌为大肠杆菌为“+ + - -” 产气杆菌为产气杆菌为“- - + +”第61页/共97页第六十二页，共98页。有些细菌如沙门(shmn)菌、变形杆菌等能分解培

45、养基中的含硫氨基酸（如胱氨酸、甲硫氨酸）生成硫化氢，硫化氢遇铅或铁离子生成黑色的硫化物。6. 硫化氢试验硫化氢试验(shyn)：第62页/共97页第六十三页，共98页。6. 硫化氢试验硫化氢试验(shyn)：（）（+）含硫氨基酸含硫氨基酸硫化氢硫化氢硫化铁或硫化铅硫化铁或硫化铅（黑色，（黑色，+）+铁离子铁离子(lz)或或铅离子铅离子(lz)沙门(shmn)菌第63页/共97页第六十四页，共98页。变形杆菌有尿素酶，能分解培养基中的尿素产生(chnshng)氨，使培养基变碱，以酚红为指示剂检测为红色，是为尿素酶试验阳性。7. 尿素尿素(nio s)酶试验：酶试验：第64页/共97页第六十五页，

46、共98页。尿素尿素(nio s)酶试验：酶试验：（）（+）尿素尿素(nio s)氨氨培养基变碱性培养基变碱性(jin xn)（红色，（红色，+）变形杆菌尿素酶尿素酶第65页/共97页第六十六页，共98页。1.1.热原质热原质(yun zh)(yun zh)（pyrogenpyrogen） 2.2.毒素与侵袭性酶毒素与侵袭性酶 （toxins and invasive enzymestoxins and invasive enzymes） 3.3.色素（色素（pigmentspigments） 4.4.抗生素（抗生素（antibioticsantibiotics） 5.5.细菌素（细菌素（bac

47、teriocinsbacteriocins） 6.6.维生素（维生素（vitaminvitamin） 第66页/共97页第六十七页，共98页。1 1、热原质（、热原质（pyrogen)pyrogen)，又称致热原，又称致热原 概念：是细菌合成概念：是细菌合成的一种注入人体或动的一种注入人体或动物体内能引起发热物体内能引起发热(f (f r)r)的物质。的物质。热源热源(ryun)质质体温体温(twn)上升上升第67页/共97页第六十八页，共98页。 特点：耐高温特点：耐高温 消除方法：消除方法：250250高温干烤；用吸附剂和高温干烤；用吸附剂和特殊特殊(tsh)(tsh)石棉滤板可吸附液体中

48、的热原质；石棉滤板可吸附液体中的热原质；蒸馏法除之。蒸馏法除之。第68页/共97页第六十九页，共98页。2.毒素毒素(d s)与侵袭性酶与侵袭性酶 毒素：包括内毒素和外毒素，是细菌重要的致病物毒素：包括内毒素和外毒素，是细菌重要的致病物质质(wzh)(wzh)。 内毒素内毒素(endotoxin)(endotoxin)：G- G- 菌细胞壁的脂多糖，菌体菌细胞壁的脂多糖，菌体死亡崩解后游离出来；死亡崩解后游离出来； 外毒素外毒素(exotoxin)(exotoxin)：多数：多数G+ G+ 菌和少数菌和少数G- G- 菌在生长菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质，毒性强于内毒素。繁殖过程中释

49、放到菌体外的蛋白质，毒性强于内毒素。第69页/共97页第七十页，共98页。侵袭性酶：侵袭性酶： 亦为细菌重要的致病物质，能亦为细菌重要的致病物质，能损伤机体组织，促使损伤机体组织，促使(csh)(csh)细菌的细菌的侵袭和扩散。侵袭和扩散。第70页/共97页第七十一页，共98页。3. 色素色素(s s) 某些某些(mu xi)(mu xi)细菌能产生不同颜色的色素，有助于细菌能产生不同颜色的色素，有助于鉴别细菌，有两类：水溶性色素和脂溶性色素鉴别细菌，有两类：水溶性色素和脂溶性色素金黄色金黄色红色红色(hngs)第71页/共97页第七十二页，共98页。柠檬色柠檬色白色白色(bis)第72页/共

50、97页第七十三页，共98页。4. 4. 抗生素：抗生素： 某些微生物在代谢过程中某些微生物在代谢过程中产生一些能抑制或杀死某些其产生一些能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞他微生物或肿瘤细胞(xbo)(xbo)的的物质，称抗生素。物质，称抗生素。第73页/共97页第七十四页，共98页。5.5.细菌素：细菌素： 某些菌株产生的一类具有抗某些菌株产生的一类具有抗菌作用菌作用(zuyng)(zuyng)的蛋白质，其作的蛋白质，其作用用(zuyng)(zuyng)范围比抗生素狭窄，范围比抗生素狭窄，仅对与产生菌有亲缘关系的细菌仅对与产生菌有亲缘关系的细菌有杀伤作用有杀伤作用(zuyng)(zuyng)

51、。第74页/共97页第七十五页，共98页。6.6.维生素：维生素： 细菌在代谢过程细菌在代谢过程(guchng)(guchng)中能产生一些维生素，除供自身中能产生一些维生素，除供自身所用外，还能分泌到周围环境。所用外，还能分泌到周围环境。第75页/共97页第七十六页，共98页。一、一、 培养培养(piyng)细菌的方法细菌的方法第四节第四节 细菌的人工细菌的人工(rngng)(rngng)培养培养1 . 提供必要的营养物质和生长环境提供必要的营养物质和生长环境 （酸碱度、渗透压、温度（酸碱度、渗透压、温度(wnd)和气体环境）和气体环境） 2 .选择合适的接种和培养方法，选择合适的接种和培养

52、方法， 常用两种方法，即分离培养和纯培养。常用两种方法，即分离培养和纯培养。第76页/共97页第七十七页，共98页。二、培养基：由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用二、培养基：由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物质。的混合营养物质。(一一)根据培养基的营养组成根据培养基的营养组成(z chn)和用途不同，分以下几类：和用途不同，分以下几类：1.1.基础培养基基础培养基(basic (basic medium)medium)含多数细含多数细菌生长繁殖所需的基本菌生长繁殖所需的基本营养成分，也是配制营养成分，也是配制(pizh)(pizh)特殊培养基的特殊培养基的基础。

53、基础。肉汤培养基肉汤培养基第77页/共97页第七十八页，共98页。2.增菌培养基(enrichment medium)： 加入适合某些细菌生长而不利于其他细菌生长的营养物质。 通用(tngyng)增菌培养基： 专用增菌培养基（选择性增菌培养基）：+基础培养基基础培养基+ +其他其他(qt)(qt)细菌生长所需生长因子或微量元素细菌生长所需生长因子或微量元素第78页/共97页第七十九页，共98页。 3.选择(xunz)培养基(selective medium)在培养基中加入某些化学物质，使之抑制某些细菌生长，而有利于另一些细菌的生长。 4. 4.鉴别培养基鉴别培养基(differential m

54、edium)(differential medium)用于培养和区用于培养和区分不同细菌种类分不同细菌种类(zhngli)(zhngli)的培养基，培养基中加入了一的培养基，培养基中加入了一些特定的作用底物和指示剂。些特定的作用底物和指示剂。 第79页/共97页第八十页，共98页。5.5.厌氧培养厌氧培养(piyng)(piyng)基基(anaerobic medium)(anaerobic medium)专供厌氧菌的分离、培养专供厌氧菌的分离、培养(piyng)(piyng)和鉴别。常用：庖肉培养和鉴别。常用：庖肉培养(piyng)(piyng)基基(cooked meat medium)(

55、cooked meat medium)基础基础(jch)(jch)液体培养基液体培养基石蜡石蜡(sh l)普通肉渣普通肉渣+庖肉培养基庖肉培养基第80页/共97页第八十一页，共98页。 (二)根据(gnj)培养基的物理状态，培养基可分：液体液体(yt)培养基培养基+1.5-2.5%1.5-2.5%琼脂琼脂(qingzh)(qingzh)固体培养基固体培养基: :细菌的分离培养细菌的分离培养0.3-0.5%0.3-0.5%琼脂琼脂半固体培养基：半固体培养基：用于大量繁殖细菌用于大量繁殖细菌+动力检查动力检查第81页/共97页第八十二页，共98页。三、细菌在培养基中的生长三、细菌在培养基中的生长(

56、shngzhng)(shngzhng)情况情况1.1.在液体培养基中的生长在液体培养基中的生长(shngzhng)(shngzhng)情况情况菌膜菌膜菌沉淀菌沉淀(chndin)均匀浑浊均匀浑浊对照对照第82页/共97页第八十三页，共98页。2.2.在固体在固体(gt)(gt)培养基中的生长培养基中的生长情况：情况： 18-2418-24小时小时(xiosh)(xiosh)培养培养第83页/共97页第八十四页，共98页。第84页/共97页第八十五页，共98页。菌落菌落( (colony)colony)纯培养纯培养(piyng)(pure culture)液体液体(yt)培养基培养基斜面斜面(ximin)培养基培养基第85页/共97页第八十六页，共98页。