细菌的生理ch02课件

第二章细菌的生理学概念:研究细菌的营养代谢，生长、繁殖等生理活动规律及人工培养细菌原则的科学。

研究细菌的生理学，不但有理论意义，对生产实践也有重要意义：如细菌致病性、免疫机制、抗药性、疫苗制造、毒素与抗毒素的生产等都与细菌生理学有关。

第一节

细菌的营养与代谢一、细菌的营养需要

细菌生长繁殖所需的营养物质主要有：（一）

水（二）碳源（三）氮源（四）无机物

主要有P、S、K、Na、Ca、Mg、Fc等，需要量很少，但是不可缺少。（五）生长因子

主要是B族维生素的化合物如硫胺素（B1）、核黄素（B2）、泛酸（B3）.烟酸（B5）、吡哆酸（B6）、对氨基苯甲酸（PABA）、生物素、X、V因子（辅酶I或辅酶II）等。

在化能异养型细菌中又分为：

1、腐生菌——从无生命的有机物上生长繁殖的细菌，此类菌不致病，但可引起食物腐败变质，有的可引起食物中毒）。

2、寄生菌（1）专性寄生菌——只能在活细胞或组织内生活的细菌称为专性寄生菌。（2）兼性寄生菌——既能在活的生物体、也能在死生物体上生长繁殖的细菌。三、细菌的代谢细菌与真核生物新陈代谢的主要区别：

1.细菌生长和繁殖速度快2.利用各种化合物作为能源的能力强3.营养需求多种多样4.可利用超常流水线合成大分子物质5.细菌能产生特殊物质

物质摄取生物合成聚合作用组装细菌细胞的代谢过程（一）单纯扩散（simplediffusion）也称被动扩散不需要能量，决定与营养物质的浓度梯度。如CO2、H2O、盐的交换。（胞外（溶质浓度高）胞内（溶质浓度低）（二）促进扩散（facilitateddiffusion）以细胞膜上的特异性蛋白质（透性酶）作为营养物质的载体，象“渡船”一样，将营养物质由细胞外运到细胞内释放。不需要能量参与。（三）主动运输（Activetransport）

当细胞内的营养物质浓度高于细胞外若干倍时，这些营养物质仍能逆浓度梯度往细胞内运送。除了需要透性酶外，需要能量。（四）基团转位(grouptransport)

糖及其衍生物在经过胞浆膜时，被磷酸转移酶系统磷酸化。大多数可利用的糖及嘌呤、嘧啶、乙醇等的吸收都是由磷酸转移酶系统（即基团转位）运送的。

四、细菌的呼吸概念：细菌对有机物或无机物氧化还原产生能量的过程，称为呼吸。呼吸类型：根据细菌对氧的需要程度，细菌的呼吸分四种类型：1、需氧呼吸：需氧菌、兼性厌氧菌在有氧环境下才能生长，如结核杆菌。2、厌氧呼吸：只有在无氧环境下才能生长，如破伤风梭菌。3、兼性厌氧呼吸：在有氧和无氧环境中均能生长的细菌，如大肠杆菌。4、微需氧呼吸：在有低浓度氧的情况下生长，如布氏杆菌。第二节细菌的生长繁殖一、细菌个体的生长繁殖世代时间:一个菌体分裂为两个菌体所需的时间。不同细菌的世代时间不一样，一般20-30min。二、细菌群体的生长繁殖生长曲线（growthcurve）：将细菌接种在液体培养基并置于适宜的温度中，定时取样检查活菌数，可发现其生长过程具有规律性。以时间为横坐标，以活菌数的对数为纵坐标，可得出一条生长曲线。液体培养细菌的生长曲线

细菌此时生长迅速，以恒定速度进行分裂繁殖，活菌数以几何级数增长，达到顶峰，生长曲线接近一条斜的直线。一般而言，该期的病原菌致病力最强，其形态、染色特性及生理活性均较典型，对抗菌药物等的作用较为敏感。2.对数期（logarithmicphase）

新繁殖的活菌数与死菌数大致平衡，营养的消耗、代谢产物的蓄积等。

3.稳定期（stationaryphase）4.衰亡期（declinephase）死菌数超过活菌数，如不移植到新的培养基，最终可全部死亡，此期细菌的菌体变形或自溶，染色不典型，难以进行鉴定。

3、温度一般病原菌的最适温度与人畜的体温相近似。4、渗透压在适宜的渗透压下细菌才能生长。个别细菌（粪链球菌、葡萄球菌、盐杆菌）能在较高盐浓度下生长。

5、气体

气体对细菌生长繁殖有影响，主要是O2和CO2。

四、分裂方式

细菌以二等分裂进行繁殖。繁殖时菌体中部的细胞膜凹陷，形成隔膜，将一个菌体横分裂为2个大小不等的细菌，再从2个分裂分为4个……。G+菌分裂细菌繁殖二分裂法繁殖方式：链球菌八叠球菌葡萄球菌第三节细菌的人工培养一、培养基（culturemedium）

按照细菌生长繁殖必需的营养物质而人工配制的基质。培养基制成后，通常都要经灭菌处理。

（一）按营养组成的差异分

1.基础培养基:

基本营养成分

2.营养培养基:

在基础培养基中添加一些其它营养物质，如葡萄糖、血液、血清、生长因子等。二、培养基的分类

普通培养基血液培养基

细菌在固体培养基中的生长情况光滑型菌落粗糙型菌落粘液型菌落细菌在半固体培养基中的生长情况1：有动力2：无动力

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

1.鉴别培养基:在培养基中加入特定底物，观察细菌在其生长后分解底物如何，从而鉴别细菌。

2.选择培养基:在培养基中加入某种化学物质，使之抑制一类细菌生长，而有利于另一类细菌生长，从而将后者选择出来。

3.厌氧培养基:专供厌氧菌的分离、培养和鉴别用.将普通培养基放在无氧环境中培养，或者使培养基本身成为无氧的环境。（三）按功能的差异麦康凯琼脂培养基细菌在血琼脂上的生长特性：

α－半透明带绿色弱毒

β－透明溶血环强毒

γ－不溶血非致病性平板划线分离培养结果接种环灭菌法细菌培养物的取材

双管移植法双管移植法培养分离好的平板做好标记，倒置于37℃温箱培养18～24h

。接种好的斜面、液体、半固体培养基做好标记，放37℃温箱培养18～24h

。2、细菌的生长表现

第四节细菌的生化试验

（一）细菌的生化试验原理不同的细菌在代谢类型上表现了很大的差异。不同细菌分解、利用糖类、脂肪类和蛋白类物质的能力不同，所以其发酵的类型和产物也不相同，也就是说，不同细菌具有不同的酶系统。即使在分子生物学技术和手段不断发展的今天，细菌的生理生化反应在菌株的分类鉴定中仍有很大作用。

细菌具有分解某些糖类的特定酶，可根据细菌分解利用糖能力的差异，表现出是否产酸产气作为鉴定菌种的依据。是否产酸，可在糖发酵培养基中加入指示剂溴甲酚紫（即B.C.P指示剂，其pH在5.2以下呈黄色，pH在6.8以上呈紫色），经培养后根据指示剂的颜色变化来判断。是否产气，可在发酵培养基中放入倒置杜氏小管观察。1、糖类发酵试验原理与对照管比较，若糖发酵管保持原有颜色，其反应结果为阴性，表明该菌不能利用该种糖，记录用“－”表示；如呈黄色，反应结果为阳性，表明该菌能分解该种糖产酸，记录用“＋”表示。培养基中有气泡为阳性反应，表明该菌分解糖能产酸并产气，记录用“⊕”表示；没有气泡为阴性反应，记录用“－”表示。糖发酵试验结果观察2、甲基红试验（M.R.）

肠杆菌科各菌属都能发酵葡萄糖，在分解葡萄糖过程中产生丙酮酸，进一步分解，由于糖代谢的途径不同，可产生乳酸，琥珀酸、醋酸和甲酸等大量酸性产物，可使培养基pH值下降至pH4.5以下。有机酸的产生可由加入的甲基红指示剂变色进行检验，甲基红变色范围为pH4.2（红）—pH6.3（黄），细菌分解葡萄糖产酸，使甲基红指示剂变红，将培养液由原来的橘黄色变为红色，则M.R.（+）反应。M.R.试验结果观察于M.R.培养液中，各加入2～3滴甲基红指示剂，注意沿管壁加入，仔细观察培养液上层，若培养液上层变成红色，即为阳性反应；若仍呈黄色，则为阴性反应，分别用“＋”或“－”表示。3、V.P.试验某些细菌在葡萄糖蛋白胨水培养液中能分解葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸缩合，脱羧成乙酰甲基甲醇，后者在强碱环境下，被空气中氧气氧化为二乙酰，二乙酰与蛋白胨中的胍基生成红色化合物，称V.P.（+）反应。V.P.试验结果观察取V.P.试管，加入等量V.P.试剂，摇匀，以使空气中的氧溶入，静置于37℃恒温箱中保温15～30min后，若培养液呈红色，记录为V.P.试验阳性结果（用“＋”表示）；若不呈红色，仍未为黄中带蓝色者记录为V.P.试验阴性结果（用“－”表示）。

4、吲哚试验有些细菌含有色氨酸酶，能分解蛋白胨中的色氨酸生成吲哚(靛基质)。吲哚本身没有颜色，不能直接看见，但当加入对二甲基氨基苯甲醛试剂时，该试剂与吲哚作用，形成红色的玫瑰吲哚。吲哚试验结果观察在培养液中加入乙醚1～2ml，经充分振荡使吲哚萃取至乙醚中，静置片刻后乙醚层浮于培养液的上面，此时沿管壁缓慢加入1ml吲哚试剂（加入吲哚试剂后切勿摇动试管，以防破坏乙醚层影响结果观察）。如有吲哚存在，乙醚层呈现玫瑰红色，此为吲哚试验阳性反应，仍呈黄色为阴性反应，阳性用“＋”、阴性用“－”表示。吲哚（靛基质）试验。

5、

硫化氢试验有些细菌（变形杆菌）能分解蛋白胨中的含硫的氨基酸（胱氨酸、钾硫氨酸）生成H2S，若遇醋酸铅或硫酸亚铁，可生成黑色的硫化铅或硫化亚铁。

利用这些产物可有助于细菌分类鉴定。硫化氢(H2S)试验

（二）细菌合成产物细菌在代谢过程中，还产生一些具有特殊作用的产物。有的与致病有关，有的可供鉴定细菌之用。1、有机酸类：

乳酸、醋酸、丙酸等。

2、醇类、酯类及芳香物质3、维生素

是某些微生物生长所必须的因子。如大肠杆菌能合成VB6、VB12、VK等；醋酸杆菌可产生VC。4、抗生素是某些微生物在代谢过程中产生的一种抗菌物质。5、色素各种细菌和霉菌在条件适宜时，能形成各种色素。6、毒素分内毒素和外毒素。7.热源质

一种多糖，将其注入人和动物体内可引起发热反应，所以叫热源质。能耐高压蒸汽灭菌。