医学微生物学(第八版)第二章细菌的生理

第2章

细菌的生理

Bacterialphysiology重点与难点细菌的生长繁殖：了解细菌的繁殖方式和速度，掌握细菌的生长繁殖的条件。细菌的代谢产物及其实际意义：了解分解产物及其在细菌鉴别上的意义，掌握与医学有关的合成代谢产物的种类及意义。细菌的人工培养：熟悉培养基的定义及种类，熟悉细菌在人工培养基中的生长情况，掌握细菌菌落概念及意义。

第一节细菌的理化性状

PhysicalandChemicalPropertyOpticalproperty半透明Surfaceproportions较一般生物体大1万倍ElectronicphenomenaG+菌pI2~3G-菌pI4~5permeability细胞壁、膜有半透性OsmoticpressureG+菌20~25大气压G-菌5~6大气压物理的性状(physicalProperty)化学组成(chemicalcomponent)占细胞总重量75%-90%carbon、hydrogen、nitrogen、oxygen、phosphorus、sulfuretc.钾、钠、铁、镁、钙等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等water：organisminorganicsSpecialcomposition第二节

细菌的营养与生长繁殖Nutritionandgrowth

nutrimentwaterCarbonNitrogeninorganicsaltGrowthfactors重要溶剂菌体成分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一、细菌的营养物质nutritivesubstance二、细菌摄取营养物质的机制

Mechanismofbacteriaingestingnutriment

被动扩散(passivediffusion)：简单扩散、易化扩散

(simpleandfacilitateddiffusion)主动转运(activetransport):ABC转运、离子偶联转运、基团转移、特异性转运三.细菌营养类型

nutrimenttypes自养菌（autotroph）

以无机物或光合作用为能源异养菌（heterotroph）

以有机物为原料合成菌体成分，包括腐生菌和寄生菌病原菌都是异养菌，且大部为寄生菌。四.影响细菌生长的因素

FactorsAffectingGrowth营养物质

Nutrients氢离子浓度pH

6.0～8.0温度temperature

Psychrophilic(嗜冷的)forms--10–20oC

Mesophilic(嗜温的)forms--20–40oC

Thermophilic(嗜热的)forms--50–60oCPathogenicbacteria--37℃气体(gas)

专性需氧菌Obligateaerobe：如结核分枝杆菌专性厌氧菌

Obligateanaerobe

：如破伤风梭菌

兼性厌氧菌facultativeanaerobe：大多数病原菌

微需氧菌microaerophile：如空肠弯曲,CO2对细

菌的生长也很重要。渗透压

Ionicstrength&osmoticpressure

一般培养基渗透压适于大多数细菌。五、细菌的生长繁殖

grothandmultiplication个体生长繁殖：二分裂法(binaryfission)，20～30min一代，而结核分支杆菌18～20h才分裂一次。群体生长繁殖--生长曲线：迟缓期(lagphase)

对数期(logarithmicphase)

稳定期(stationaryphase)

衰亡期(declinephase)BacteriaMultiplicationBinaryfission(二分裂)TheGrowthCurveA:TheLagPhase E:TheMaximumStationaryPhaseC:TheExponentialPhase F:TheDeathPhase(DeclinePhase)COLONYFORMINGUNITSTIMELagLogStationary

Death

分解代谢：营养物质分解和转化为能量的过程

合成代谢：几种简单的前体+能量

用于细胞组分的合成第三节细菌的新陈代谢一、分解代谢产物和生化反应

细菌对糖、蛋白质的分解能力的不同，因而代谢产物各异，利用生物化学方法鉴别不同细菌称为细菌的生化反应。糖发酵试验

大肠埃希菌分解乳糖，产酸产气；

伤寒沙门菌不分解乳糖吲哚试验

大肠杆菌有色氨酸酶，分解色氨酸产生吲哚。甲基红试验VP试验枸橼酸盐利用试验

产气杆菌以枸橼酸盐为碳源、以铵盐为氮源→分解铵盐产氨（碱性）→指示剂淡绿变深蓝为阳性尿素酶试验

变形杆菌有尿素酶，可分解尿素产生氨→培养基变碱→酚红指示剂显红色硫化氢试验

变形杆菌、沙门菌分解含硫氨基酸产生硫化氢→遇铅或铁离子生成黑色的硫化物IMViC试验I

：吲哚试验M：甲基红试验Vi：VP试验C：枸橼酸盐利用实验

常用于鉴定肠道杆菌，如大肠埃希菌++--，产气杆菌--++Vitek鉴定系统-96E

二、合成代谢产物

热原质

细菌合成的一种注入人体或动物体内引起发热反应的物质。大多数是G-菌的脂多糖，耐高温、高压，250℃干烤才能破坏。毒素和侵袭性酶

内毒素：G－菌的脂多糖

外毒素：G＋菌和少数G－菌产生的蛋白质外毒素毒性强于内毒素

侵袭性酶

损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散，如卵磷脂酶(产气荚膜梭菌

)、透明质酸酶(链球菌)。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。如多粘菌素、杆菌肽。细菌素：只能杀伤有亲缘关系的细菌，如大肠菌素。无治疗意义，有助于细菌分型。维生素：某些肠道菌合成，如B族维生素、VK。色素：

金黄色色素（脂溶性）

绿色色素（水溶性）

第四节细菌的人工培养Artificalcultureofbacteria一、细菌的培养方法分离培养：划线接种在固体培养基的表面，因划线的分散作用，使许多原混杂的细菌在固体培养基表面上散开。纯培养：挑取一个菌落，移种到另一培养基中，可生长出来的大量的纯种细菌。发酵培养：在适宜的条件下，发酵罐中大量培养微生物（细菌、真菌等）细胞和生产代谢产物的工艺过程。纯培养(pureculture)液体培养基斜面培养基菌落(colony)菌种筛选摇瓶试验发酵罐中试验发酵培养——由实验室研究到产业化的过程发酵生产二、培养基培养基（culture

medium):是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制品。LiquidmediumSolidmediumSemi-Solidmedium三、细菌在培养基中的生长现象

1.液体培养基中生长现象混浊：大多数细菌

沉淀：链状生长的细菌菌膜：专性需氧菌，如结核杆菌、枯草杆菌。

2.菌落（colony）-单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细

菌集团。Mycobacteriumtuberculosis3.半固体培养基中生长情况

有鞭毛细菌：

扩散生长，周围浑浊。无鞭毛细菌：

沿穿刺线生长，周围透明。四、人工培养细菌的用途

在医学中的应用

感染性疾病的病原学诊断

细菌学的研究

生物制品的制备

在工农业生产中的应用

在基因工程中的应用

第五节抑制或杀灭微生物

Preventionofmicrooganisms消毒DisinfectionTheprocessthatreducesthenumberofpathogenicmicroorganisms.Bacterialsporesandotherrelativelyresistantorganismsmayremainviable.灭菌(Sterilization)Atreatmentthatdestroysallmicrobiallife,includingvegetativeformandendospores抑菌

(Bacteriostasis)

Toinhibitthegrowthofbacteria防腐(Antisepsis)

Achemicalagentsafelyusedinoronlivingtissuetodestroymicroorganisms无菌(Asepsis)

Aconditioninwhichlivingmicroorganismsareabsent无菌或无菌操作技术(Aseptictechniques)

MeasurestakentoensurethatlivingmicroorganismsareabsentMETHODSPhysicalmethodsofdisinfectionandsterilizationChemicalmethodsofdisinfectionandsterilizationBioticcontrollingofpathogenicmicobialinfection1.PhysicalcontrolsonmicrooganismsIncluding:HeatColdDryingRadiationFiltrationOsmoticstrengthDryheat(干热)HotairsterilizationFlaming Incineration

Hotairsterilization

Conditions 160-170℃,1-2hrs Significance&applications glassware,metalobjects(operatingknife、scissor、forceps)burningmethod(incineration)flowingsteamdisinfectionhotairdryingmethod(烤箱)boilingwaterdisinfectionMoistheat(湿热)Moistheat

Boilingwater

Autoclaving

PasteurizationPasteurization

Definition:aprocessinwhichfluidsareheatedattemperaturesbelowboilingpointtokillpathogenicmicroorganismsinthevegetativestatewithoutalteringthefluid’spalatability.

Conditions:62℃,30minuteor71.7℃,15second Significance:killsvegetativepathogens Applications:milk,beerBoiling100℃at1atmosphericpressure.5minkillingmostnon-sporingbacteria.For1-2hwillkillafewsporing

microoganisms.2%sodiumcarbonatecanenhancetheefficiency,105℃(theboilingpoint).Steamsterillization(with

commonpressure)Itapplieswatervaportodisinfect100℃for15～30min,notusefulforspore.FractionalsterilizationIttakeswatervaporintermittentlytosterilizationatcommonpressure.itusuallyappliestomediumcontainingsugarormilk,whichcannotbearhightemperature.Autoclaving

Conditions:Whenpressureis103.4kpa,thetemperatureintheautoclavecanreach121.3ºc,15~20minutesisenoughforsterilization.

Significance:

killsbothsporesandvegetativemicroorganisms;themostcommonandeffectivemethodofsterilization.

Application:

sterilizesmaterialsnotdamagedbyheatandmoisture.pressurekettleSummary:

Moistheatisgenerallymoreeffectivethandryheat

Reasons--- Steamismoreeasilytoinactivateproteins.Steampenetratesmoreeasily. Steamhaspotentheat.RadiationUltravioletradiation

Themosteffectivewavelengths:250-260nm Mechanism:destroyDNAbyformingthyminedimers Characteristics: poorpenetratingpower damageoftheeyesandtheskin Applications: Airdisinfections SurfacedisinfectionFiltrationMechanism

mechanicallyremovesmicroorganismsApplication sterilizematerialslikelytobedamagedbyheat2.ChemicalantimicrobialmethodsMechanisms

Injuryofcellmembranes Inactivationofproteins(e.g.,enzymes) DamageofgeneticmaterialsCommonchemicalagents

Phenol(苯酚)Alcohols:70-75%(乙醇)Heavymetals:Silvernitrate(1%)(硝酸银)

Chlorine(氯)

Iodine(碘)

37%Formalin(甲醛