细菌的营养与生长繁殖

细菌细菌生长细菌繁殖吸取营养新陈代谢第二节细菌的营养与生长繁殖第三节细菌的新陈代谢第二节细菌的营养与生长繁殖1.细菌细胞的化学组成2.细菌所需的营养物质3.吸收营养物质的方式4.细菌的营养类型5.细菌的生长繁殖（掌握）6.细菌的人工培养（熟悉）营养物质（nutrient）：细菌生长繁殖、进行生理活动所需的物质，是细菌生存的重要物质基础。营养（nutrition）：获得和利用营养物质的过程，是细菌维持和延续其生命形式的一种生理过程。一、细菌细胞的化学组成1.化学元素（chemicalelements）mainlyelementstraceelementschemicalelementsC、H、O、N、S、P结构组成Na、K、Ca渗透压、电势Mg、Fe、Mn辅酶组分所占比重存在形式主要功能水细菌重量70-90%结合水参与有机物组成游离水溶媒，参与各种生理活动蛋白质固形成分40-80%简单蛋白细胞结构的基本物质、酶组分，参与各种生命活动复合蛋白核酸干重3%DNA遗传的物质基础RNA参与控制蛋白质的生物合成糖类固形成分10-30%复杂组分细菌细胞壁、荚膜等结构游离形式贮藏性能源脂类固形成分1-7%脂肪酸、磷脂等各种膜成分，细胞壁成分，能源性物质维生素维生素B族辅酶前体2、化学组分(chemicalcomponents)脂类结核分枝杆菌含量高（４０％）特有成分肽聚糖、磷壁酸、吡啶二羧酸二、细菌需要的营养物质营养物质nutrient碳源carbonsource氮源nitrogensource无机盐inorganicsalt生长因子growthfactor水water1.碳源：合成菌体的必需原料，获取能量的来源无机碳源和有机碳源各种有机碳源中，容易被细菌吸收的是糖类物质如：葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、甘露醇等2.氮源：合成菌体蛋白（结构、功能）、核酸无机氮源、有机氮源和氮气分子大多数利用前两种固氮菌有固氮作用，可以借助特殊的酶将分子态的氮转化成氨和其他氮化物3.无机盐：细胞生长必需的各种金属元素及微量元素酶或辅酶的组分调节酶活性调节胞内渗透压、氧化还原电位特殊类型细菌的能源维持生物大分子和细胞结构的稳定性4.生长因子：菌体自身不能合成或合成量不足,需要外源加入的、微量即可的营养物质。如：维生素、氨基酸等营养缺陷型细菌流感嗜血杆菌需X（高铁血红素）,V因子（辅酶Ⅰ或Ⅱ），而金葡可产生，两者共培养时出现卫星菌落现象5.水：菌体重要成分功能细胞组分、溶媒、参与代谢、适宜反应温度的保障、维持大分子构象稳定三、吸收营养物质的方式借助细胞壁和细胞膜的结构和功能完成营养物质运输方式简单扩散运输方式浓度方向载体动力构型变化营养物质简单扩散高→低—浓度梯度—水、脂肪酸促进扩散高→低载体浓度梯度+氨基酸、单糖主动运输低→高特异性渗透酶能量＋离子、糖类、氨基酸基团转移低→高磷酸转移酶系高能磷酸键＋糖类、脂肪酸、核苷基团转移促进扩散主动运输四、细菌的营养类型按照碳源、能源及电子供体性质的差异分类营养类型光能营养型化能营养型光能自养型光能异养型化能自养型化能异养型腐生型寄生型五、细菌的生长繁殖（一）细菌生长繁殖的条件主要环境因素：营养物质、温度、pH值、氧气等1.营养物质：提供原料、能量2.酸碱度：即pH值细菌细胞借此调节胞膜的状态以保证酶促反应的进行大多数细菌的最适pH值是6.8-7.4特殊如：偏酸性的结核杆菌，PH为6.5-6.8偏碱性的霍乱弧菌，PH值为8.8-9.03.温度：对细菌的生长速度影响最大致病菌一般37℃，过高杀菌，过低抑菌细菌以此分为：嗜冷菌：－5℃-30℃最适10℃-20℃嗜温菌:10℃-50℃最适30℃-37℃嗜热菌：25℃-80℃最适50℃-60℃4.气体：CO2O2CO2:少数细菌初次分离培养需5-10%CO2获得方法：烛缸法、CO2培养箱O2:代谢时对氧分子的需求程度不同分为：需氧菌：有完善的呼吸酶系统，仅在有氧时生长，如：结核杆菌微需氧菌：低氧分压时长势良好，过高则抑制，如:空肠弯曲菌耐氧菌：一般不需要O2，O2存在也影响不大如：乳酸菌兼性厌氧菌：兼有需氧呼吸和无氧发酵两种功能，有无O2的环境下皆可生长，但以有氧时生长态势较好，大多数病原菌都属此类专性厌氧菌：O2对其生长有毒害作用，如：破伤风梭菌专性厌氧菌在有氧条件下不能生长的原因：缺乏细胞色素和细胞色素氧化酶——不能获得营养物质缺乏超氧化物歧化酶、过氧化氢酶——超氧阴离子、过氧化氢的毒害作用超氧化物歧化酶_生成H2O2过氧化物酶_分解H2O2（二）细菌的繁殖方式细菌多无性繁殖细菌以简单的二分裂方式进行繁殖，繁殖一代所需时间约20~30min；但少数细菌代时较长，如:结核分枝杆菌代时为18h-24h。六、细菌的人工培养（一）培养基(medium)人工配制的满足细菌及其他微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。配制注意事项合适配方注意成分浓度比例pH适宜无菌培养基的类型按主要营养物质的来源：天然培养基和合成培养基按物理状态：固体、液体、半固体培养基按用途：基础培养基营养培养基选择培养基鉴别培养基厌氧培养基（二）细菌的培养方法及生长现象1.固体培养法：细菌的分离、纯化、鉴定、保存、计数2.液体培养法：收集菌体、获得发酵产物、菌种鉴定3.半固体培养法：观察运动、保种、测定生化反应4.厌氧培养法：厌氧菌的培养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液体培养基中沉淀生长混浊生长表面生长菌膜菌沉淀均匀浑浊对照混浊生长沿穿刺线生长无鞭毛细菌半固体培养基中有鞭毛细菌（三）细菌的生长繁殖规律—生长曲线生长曲线（growthcurve）描述细菌群体在整个培养期间的菌数变化规律的曲线。典型的生长曲线可分为延迟期、对数期、稳定期和衰亡期。2、细菌群体的生长繁殖迟缓期(lagphase):适应、活化期对数期(logphase)：迅速生长期，典型性稳定期(stationaryphase)：新生、死亡平衡特征产物积累期衰亡期(declinephase)：营养少，代谢物蓄积，菌体死亡细菌群体的生长曲线（growthcurve）——以此指导对细菌的研究和生产实践（四）细菌生长量的测定测定依据：细菌的数目、重量及生理指标1.计数法：直接计数、间接计数、比浊法2.重量法：湿重法、干重法3.生理指标法：呼吸强度、耗氧量、酶活性等复习题目1.营养；营养物质；培养基；生长曲线2.专性厌氧菌在有氧环境下不能生长的原因。3.试述细菌群体生长繁殖的规律。4.细菌生长量的测定方法有哪些？第三节细菌的新陈代谢细菌的新陈代谢(metabolism)是指菌体细胞内分解代谢与合成代谢的总和，其显著特点是代谢旺盛和代谢类型的多样化比表面积（表面积/体积）：人——0.024细菌——5000名词：分解代谢(catabolism)合成代谢(anabolism)细菌的酶存在部位产生方式专一性限制与修饰系统1、能量的代谢主要以糖类为底物，通过氧化或酵解释放能量，并以高能磷酸键的形式（ADP、ATP）储存起来。具体的产能方式及其途径如下：（1）糖分解A、EMP（糖酵解）1×G＝2×丙酮酸＋2×（NADH+H+）+2×ATPB、磷酸戊糖途径（一磷酸己糖途径）1己糖——1×甘油醛-＋6×（NADPH+H+）+3CO2P（2）需氧呼吸：EMP＋三羧循环＋电子传递链（呼吸酶系）1×G——CO2+H2O+38×ATP（3）发酵1×G——乳酸＋2×ATP2、细菌的代谢产物：分解产物与合成产物（1）分解代谢产物和细菌的生化反应细菌的生化反应实验：酶系不同对底物分解能力不同最终代谢产物不同对糖的分解：需氧TCAC：CO2、H2O多糖—胞外酶单糖丙酮酸厌氧酸、醛、醇等对蛋白质的分解：脱氨基酶NH3+酸Pr.—胞外酶短肽、AA脱羧基酶胺+CO2常见的生化反应对糖的发酵对蛋白质的发酵枸橼酸盐利用试验尿素酶试验甲基红试验吲哚试验硫化氢试验单糖发酵试验VP试验其他试验糖发酵：单糖甲酸CO2+H2O硫化氢试验：胱氨酸醋酸铅硫化铅硫化氢甲硫氨酸硫酸亚铁硫化亚铁尿素酶试验：尿素——尿素酶氨（酚红指示剂变红）吲哚试验（霍乱红反应）：色氨酸靛基质+对二甲基氨玫瑰靛基质（吲哚）基苯甲醛（红色）糖发酵试验不同细菌分解糖类的能力和代谢产物不同。乳糖：大肠埃希菌可分解，而致病性肠道杆菌则不能。糖—VP试验阴性阳性大肠杆菌：-产气杆菌：+二分子丙酮酸+乙酰甲基甲醇二乙酰胍基化合物（红色沉淀）阳性阴性对照大肠杆菌：+产气杆菌：—产气葡萄糖丙酮酸乙酰甲基甲醇中性PH5.4甲基红试验枸橼酸利用试验大肠杆菌：—产气杆菌：+枸—唯一碳源，铵—N源，生氨，碱性，为阳阳性吲哚试验大肠杆菌：+产气杆菌：—H2S试验乙型副伤寒沙门氏菌和变形杆菌含硫氨基酸硫化氢遇铁或铅硫化物尿素酶试验对照阳性阴性变形杆菌（尿素酶）尿素氨（碱性）辅助鉴定细菌、诊断传染病1、分解糖产物(1)糖发酵试验：此类菌具有脱氢酶，可分解多糖、单糖产生多种酸和气体(2)甲基红试验：（3）VP试验：2、分解蛋白：吲哚试验、硫化氢试验3、枸橼酸盐利用试验——吲哚（I）、甲基红（M）、VP（V）、枸掾酸盐利用（C）四种实验常用于鉴定肠道杆菌，合称为IMViC实验。以上示例中可知：——大肠杆菌：“＋＋－－”——产气肠杆菌：“－－＋＋”4、尿素酶试验IMViC试验大肠埃希菌++--产气杆菌--++（2）合成代谢产物A、具致病作用1、热原质(pyrogen)——G—的内毒素（脂多糖）；G＋的外毒素致热性发热耐热性180℃4h250℃30min去除方法：干烤、过滤吸附2、侵袭性酶：透明质酸酶、血浆凝固酶卵磷脂酶、链激酶、DNA酶3、毒素——G—是内毒素（脂多糖）；G＋是外毒素如破伤风痉挛毒素，肉毒毒素1.合成产物：如色素2.细菌素（bactericin）——是细菌产生的类似抗生素的杀菌物质，只作用于与产生细菌素有亲缘关系的细菌。——有种型特异性，可用于分型和流行病学调查B、鉴别作用C、治疗疾病抗生素（antibiotic）——是某些微生物产生的抑制或杀灭其它微生物的物质。D、补充营养物质维生素：B6、B12、K等复习题目1.代谢；分解代谢；合成代谢；发酵；IMViC试验2.细菌合成代谢产物及其临床意义。