第二章 细菌的生理 课件.ppt

第二章 细菌的生理,第一节 细菌的理化性状,细菌的化学组成： 水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等。细菌的物理性状： 半透明体 体积微小，相对表面积大 带电现象 半透性 高渗透压,第二节 细菌的营养与生长繁殖,细菌的营养物质： 水-营养物质必须先溶于水。 碳源-来源于糖类，提供能量。 氮源-来源于蛋白质、氨基酸等，合成菌体成分。 无机盐-钾、钠、钙、镁、磷、硫等。 生长因子-生长必需但自身不能合成的物质，如维生素、 氨基酸等。,无机盐的作用,作为酶活性中心的组成部分，维持酶的活性；参与能量的储存和转运；维持细菌的渗透压平衡；参与细菌的致病作用。,第二节 细菌的营养与生长繁殖,细菌的营养物质： 水-营养物质必须先溶于水。 碳源-来源于糖类，提供能量。 氮源-来源于蛋白质、氨基酸等，合成菌体成分。 无机盐-钾、钠、钙、镁、磷、硫等。 生长因子-生长必需但自身不能合成的物质，如维生素、 氨基酸、嘌呤、嘧啶等。,一、细菌的营养类型,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(autotroph) ：以CO2为唯一或主要碳源。 化能自养菌 能量来自无机物氧化 光能自养菌 能量来自光合作用异养菌(heterotroph)： 以有机物为碳源。 腐生菌：以动植物尸体、腐败食物为营养物 寄生菌：寄生于活细胞内 （大部分病原菌属于寄生菌）,二、细菌摄取营养物质的机制,被动扩散 营养物质从浓度高向浓度低的一侧扩散； 驱动力是浓度梯度，不需要提供能量； 营养物质的分子结构不发生变化； 不能逆浓度运输。 1.简单扩散：不需要其它结构或分子的协助（水） 2.易化扩散：需要载体的协助（氨基酸、单糖、无机盐、维生素等）,二、细菌摄取营养物质的机制,主动转运系统 需要消耗能量；营养物质可以进行逆浓度转运。 1. 依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统 2. 化学渗透驱使转运系统 3. 基团转移,依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统,化学渗透驱使转运系统,基团转移,三、影响细菌生长的环境因素,营养物质氢离子浓度(pH) 嗜中性菌：pH 6.08.0 （病原菌 pH 7.27.6） 嗜酸性菌：pH 3.0 嗜碱性菌：pH 10.5温度 嗜冷菌（-530） 嗜温菌（1045） -病原菌 嗜热菌（2595）,三、影响细菌生长的环境因素,气体 专性需氧菌：具有完善的呼吸酶系统，仅能在有氧环境下生长。 微需氧菌：在低氧压（5%-6%）生长最好。 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。（大多数病原菌属之） 专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统，只能在无氧环境中进行发酵。渗透压,四、细菌的生长繁殖,细菌个体的生长繁殖（简单的二分裂方式）,细菌的生长曲线 (growth curve),细菌群体的生长繁殖,(log),迟缓期 (lag phase)对数期 (logarithmic phase) :研究细菌的生物学性状稳定期 (stationary phase) ：产生芽胞、外毒素、抗生素等衰亡期 (decline phase),第三节 细菌的新陈代谢与能量转换,外界 营养物质,小分子,胞 质,胞外酶,被动转运,主动转运,分解代谢catabolism,合成代谢anabolism,一、细菌的能量代谢,发酵：细菌将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。以有机物为受氢体。 生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解。 呼吸：细菌在降解底物的过程中，将释放的电子传递给无机物，生成水或其他还原型产物并释放能量的过程。以无机物为受氢体。 需氧呼吸：以分子氧为受氢体。 厌氧呼吸：以其它无机物为受氢体。,二、细菌的分解代谢产物和生化反应,糖发酵试验 细菌可分解糖类（葡萄糖、蔗糖、乳糖等），产生有机酸（乳酸、醋酸、丙酸）及各种气体（甲烷、氢气、二氧化碳），如产酸pH下降，培养基变黄，如产气，杜氏小管充气。大肠埃希菌 葡萄糖HCOOH CO2+H2伤寒沙门菌 葡萄糖HCOOH,甲酸脱氢酶,VP（Voges-Proskauer）试验 某些细菌分解葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸又最终转化为二乙酰， 二乙酰与含胍基化合物反应生成红色化合物，称VP（+）反应。 产气杆菌 葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 二乙酰红色化合物 VP+大肠埃希菌 葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 VP-,胍基化合物,甲基红（methyl red）试验 细菌分解葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸继续分解为甲酸、乙酸等酸性产物，可使培养基PH值下降至pH4.5以下，使甲基红指示剂变红。 产气杆菌 葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇 甲基红 -大肠埃希菌 葡萄糖丙酮酸 甲基红 +,枸橼酸盐利用（citrate utilization）试验 利用枸橼酸盐作为唯一碳源，利用铵盐作为氮源的细菌可在枸橼酸盐培养基上生长，分解枸橼酸盐生成碳酸盐，分解铵盐生成氮，培养基变为碱性，使指示剂溴麝香草酚蓝（BTB）由淡绿转为深蓝。产气杆菌 枸橼酸盐作为唯一碳源碳酸盐 铵盐作为唯一氮源氨 +大肠埃希菌 不能利用枸橼酸盐 -,吲哚（indol）试验 大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等能够分解蛋白胨中的色氨酸，产生吲哚。加入吲哚试剂（对二甲基氨基苯甲醛）后，生成玫瑰吲哚，呈现红色，为吲哚试验阳性。,尿素酶试验 常用来鉴别幽门螺杆菌，其具有尿素酶，分解尿素产生氨，使培养基变碱，酚红指示剂变红，为尿素酶试验阳性。,硫化氢试验 某些细菌能分解含硫氨基酸，产生硫化氢，硫化氢遇到铅或铁离子即生成黑色硫化铅。（沙门菌、变形杆菌等）,IMViC试验 I - 吲哚（indol）试验 M - 甲基红（methyl red）试验 V - VP（Voges-Proskauer）试验 C -枸橼酸盐利用（citrate utilization）试验,I M Vi C 试验 大肠埃希菌 + + - - 产气杆菌 - - + +,大肠埃希菌,产气杆菌,三、合成代谢产物及其医学上的意义,1. 热原质(pyrogen) 是细菌合成的一种能引起发热反应的物质,主要为G-菌细胞壁的LPS，耐高温，需250干烤才能破坏。 2. 毒素与侵袭性酶 外毒素exotoxin 多数是革兰阳性菌产生的蛋白质 内毒素 endotoxin 革兰阴性菌细胞壁的LPS 侵袭性酶 损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散,3. 色素 金黄色葡萄球菌金黄色色素（脂溶性） 铜绿假单胞菌 绿色色素（水溶性） 可用于细菌鉴别,4. 抗生素(antibiotics) 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的物质。多粘菌素、杆菌肽。5. 细菌素(bactericin) 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。6. 维生素 某些肠道菌合成，如B族维生素、维生素K。,第四节 细菌的人工培养,1. 培养基（culture medium） 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。 2. 培养基的分类 基础培养基（basic medium） 增菌培养基（enrichment medium） 液体培养基 选择培养基（selective medium） 固体培养基 鉴别培养基（differential medium） 半固体培养基 厌氧培养基（anaerobic medium）,3. 细菌在液体培养基中的生长情况,沉淀生长,表面生长,混浊生长,4. 细菌在固体培养基中的生长情况,分离培养 将标本或培养物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。菌落 (colony) 单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团。纯培养(pure culture) 将一个菌落移种到另一培养基中，生长出来的细菌均为纯种。,分离培养-Streaking For Isolation,平板分区划线分离法,纯培养,细菌菌落的类型,光滑型菌落，S型菌落smooth colony,粗糙型菌落，R型菌落rough colony,粘液型菌落，M型菌落mucoid colony,5. 细菌在半固体培养基中的生长情况,无动力 有动力,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,6. 培养基的用途,液体培养基：增菌固体培养基：纯化，增菌半固体培养基：动力检测，保种,7. 人工培养细菌的用途,在医学中的应用 病原学诊断 细菌鉴定 生物制品 在工农业生产中的应用 抗生素、维生素、氨基酸、酶制剂等在基因工程中的应用 胰岛素、干扰素、疫苗,第五节 细菌的分类,一、细菌的分类层次 界（域）、门、纲、目、科、属、种种(species) 是细菌分类的基本单位 彼此间有70或70以上DNA同源性，同时具有5或更低的Tm值的细菌群体。属(genus) 性状相近关系密切的若干菌种组成一个菌属。,亚种(subspecies, subsp.) 同一菌种的各个细菌，虽性状基本相同，但在某些方面仍有一定差异，差异较明显。 差异小的则为型(type)。 血清型(serotype) 噬菌体型(phage-type) 细菌素型(bacteriocin-type) 生物型(biotype)菌株(strain) 对不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株。标准菌株(standard strain)或模式菌株(type strain) 具有某种细菌典型特征的菌株。,二、细菌命名法,拉丁双名法 Escherichia coli （E. coli） 属名 种名中文 大肠埃希菌 种名 属名 泛指一属细菌，不特指莫个菌种，可在属名后加sp.或spp.如Escherichia sp.,思考题,细菌的生长繁殖条件是什么？细菌生长曲线分哪4个阶段？细菌根据对氧的需要程度分为哪几种类型？细菌合成代谢产物有哪几种？,