第一章 02 细菌生理学

第二节细菌的生理学一、细菌的化学组成水无机物有机物组成元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫，90%以上；钾、镁、钙、铁、锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴等第一章原核细胞微生物二、细菌的营养需要水分碳源：提供能量；合成菌体成分氮源：合成菌体成分无机盐类：P，S，K，Na，Ca，Mg，Fe等生长因子：B族维生素化合物第一章原核细胞微生物三、细菌的营养类型1．根据对碳素营养的利用能力区分：自养菌(autotrophy)：具有高度的合成能力，能利用简单的无机化合物作营养。异养菌(heterotrophy)：这类细菌合成能力较差，要有较复杂的有机物作为营养物质。第一章原核细胞微生物2．根据能源来源不同区分光能营养菌：能将光能转变为化学能；化能营养菌：从无机和有机化合物中取得能量的细菌。3.四种营养类型光能自养菌：以光能作为能源，分解无机物进行生物合成的细菌。如红硫菌科的一些细菌。化能自养菌：利用某些无机化合物(如NH3、H2S、氧化亚铁等)取得能量，以CO2作为碳源，合成所需要的有机物。如硝化细菌科的细菌。第一章原核细胞微生物光能异养菌：光能营养菌中能同化有机碳者，均属于光能异养菌。化能异养菌：化能营养菌中，要求有机物作为碳源和能源者，均属于化能养菌。此种营养的类型是生物界中最常见的一种。第一章原核细胞微生物四细菌的酶胞内酶：存在于细胞内的称为胞内酶，绝大部分的酶属于这一类。如蛋白酶、核酸酶等。胞外酶（水解酶）：有些酶类生成后透过细胞膜分泌到细胞外，称为胞外酶。五、细菌对营养物质的摄取（一）细菌细胞内外物质交换的方式单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团转移第一章原核细胞微生物运输方式浓度载体耗能运送分子发生变化单纯扩散高→低不需要不耗能不变化促进扩散高→低需要不耗能不变化主动运输低→高需要耗能不变化基团转位低→高需要耗能变化四种运送营养物质方式的比较比较项目单纯扩散促进扩散主动运输基团移位特异性载体蛋白无有有有运送速度慢快快快溶质运送方向由浓至稀由浓至稀由稀至浓由稀至浓运送分子的特异性无有有有平衡时内外浓度内外相等内外相等内部高内部高能量消耗不需要不需要需要需要运送前后溶质分子不变不变不变改变举例水、甘油糖、so42-氨基酸葡萄糖促进扩散主动运输基团移位酶Ⅱc酶Ⅱb酶ⅡaHPr酶I运送某一具体糖至少有4种蛋白参与，消耗一个ATP，两步进行：1）热稳载体蛋白的激活；2）糖分子被磷酸激活→磷酸糖→细胞质中六、细菌的呼吸1.呼吸：细菌对无机物或有机物进行氧化，产生能量，供应本身生命活动的使用，为此而进行的一系列氧化还原反应。▲需氧呼吸（呼吸）：受氢体是分子氧。▲发酵（fermentation）：受氢体是氧以外的无机物或有机物。第一章原核细胞微生物2.细菌的呼吸类型：⑴厌氧菌及厌氧呼吸⑵需氧菌及需氧性呼吸⑶兼性厌氧细菌及其呼吸七、细菌的代谢产物（1）分解产物糖的分解及产物；各种细菌的酶；蛋白质和氨基酸的分解及产物；脂类的分解及其产物。（2）合成产物热源质，毒素，抗生素，细菌素，维生素，色素等。（1）细菌的代谢产物与生化反应细菌的酶不一样，对营养物质的分解能力不一样糖发酵试验葡萄糖HCOOH脱氢酶CO2+H2V-VP（Voges-Proskauer）试验葡萄糖→丙酮酸→乙酰甲基甲醇→二乙酰→红色化合物+胍基化合物葡萄糖→丙酮酸××乙酰甲基甲醇--+M-甲基红（methylred）实验葡萄糖→丙酮酸→乙酰甲基甲醇甲基红-葡萄糖→丙酮酸甲基红+-+C-枸橼酸盐利用（citrateutilization）试验利用枸橼酸盐生长+不能利用--+I-吲哚（indol）试验色氨酸→吲哚→玫瑰吲哚↑吲哚试剂-+IMViC试验I-吲哚（indol）试验M-甲基红（methylred）试验V-VP（Voges-Proskauer）试验C-枸橼酸盐利用（citrateutilization）试验IMViC试验大肠埃希菌++--产气杆菌--++硫化氢试验+（FeS黑色）尿素酶试验（2）合成性代谢产物①热源质(pyrogen)：细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应的物质。如：LPS去除方法：250℃干烤、蒸馏、吸附剂等②毒素：外毒素（蛋白质）内毒素（脂多糖）第一章原核细胞微生物③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微生物或肿瘤细胞的物质。④细菌素（蛋白质）：仅对与产生菌有近缘关系的细菌有杀伤作用。第一章原核细胞微生物⑤维生素：在肠道内能合成VitB族和VitK。⑥色素水溶性：能弥散。脂溶性：只存在于菌体，不扩散。⑦侵袭性酶类第一章原核细胞微生物第三节细菌的生长和繁殖一细菌生长繁殖的条件1．营养条件：水、碳源、氮源、无机盐、生长因子等2．温度：低温型(嗜冷菌)、中温型(嗜温菌)和高温型(嗜热菌)3．pH：病原菌，7.2-7.6；霉菌，3.0-6.0。4．渗透压5．气体：O2，CO2第一章原核细胞微生物根据细菌对氧的要求，将其分为四种类型：专性需氧菌(obligateaerobe)微需氧菌(microaerophilicaerobe)兼性厌氧菌(facultativeanaerobe)专性厌氧菌(obligateanaerobe)第一章原核细胞微生物专性需氧菌(obligateaerobe)结核分枝杆菌微需氧菌（microaerophilicbacterium）氧浓度5~6%，空肠弯曲菌、幽门螺杆菌兼性厌氧菌(facultativeanaerobe)大多数病原菌专性厌氧菌(obligateanaerobe)破伤风梭菌、肉毒梭菌缺乏氧化还原电势高的呼吸酶：细胞色素、细胞色素氧化酶缺乏分解有毒氧基团的酶：SOD、触酶、过氧化物酶2O2-+2H+SODH2O2+O22H2O2触酶2H2O+O2H2O2+AH2过氧化物酶2H2O+A另外：有些细菌在生长上要求一定浓度的CO2，例如布氏杆菌在初次分离时，要有5～10%的CO2。第一章原核细胞微生物裂殖：多数二分裂：绝大多数细菌三分裂：绿色硫细菌复分裂：蛭弧菌芽殖：少数硝化杆菌属、芽生杆菌属等10余属细菌二、细菌繁殖的方式第一章原核细胞微生物三、细菌繁殖的生长曲线将细菌接种于适宜液体培养基中置温箱内培养，间隔不同时间取样，测定每ml培养基中的活菌数，以培养时间为横坐标，培养物中的活菌数的对数为纵坐标，可描绘出生长曲线。第一章原核细胞微生物细菌的生长曲线growthcurve活菌数的对数培养时间迟缓期对数期稳定期衰亡期培养时间(h)I延滞期II指数期III稳定期IV衰亡期0生长速度总菌数活菌数IIIIIIIVlg细胞数(个/ml)微生物的典型生长曲线(growthcurve)生长曲线分为4期：1．迟缓期(lagphase)：2．对数期(logphase)：3．稳定期(stationaryphase)：4．衰退期(phaseofdecline)：★观察细菌的形态和G染色反应等，均应以对数期至稳定期中期的细菌为标准。第一章原核细胞微生物四、细菌的人工培养人工培养细菌，除需提供充足的营养物质外，还需有合适的酸碱度、适宜的温度以及必要的气体环境。第一章原核细胞微生物培养基由人工配制供微生物生长繁殖或积累代谢产物所用的营养物质。（一）培养基的分类按状态的差异，可将培养基分为三类：液体培养基：用于扩增纯培养的菌体、确定细菌生长曲线等。固体培养基：在液体培养基中加入1%～2%的琼脂。用于细菌的分离、纯化、生物活性检测等。半固体培养基：将加入液体培养基的琼脂减半即成为半固体培养基。可作穿刺试验，观察细菌的运动力及短期保藏菌种等。第一章原核细胞微生物1.在液体培养基上的生长特点表面生长均匀混浊生长沉淀生长液体培养基2.在半固体培养基上的生长特征半固体培养基无动力有动力3.细菌在固体培养基上的生长特征固体培养基按功能的差异，可将培养基分为三类：基础培养基选择培养基鉴别培养基第一章原核细胞微生物一些鉴别培养基（二）细菌的培养性状菌落(colony)：某个细菌在适合生长的固体培养基表面或内部，在适宜的条件下经过一定时间生长繁殖出巨大数量的菌体，形成一个肉眼可见的、有一定形态的独立群体，称为菌落。菌苔(lawn)：若长出的菌落联成一片，称菌苔。第一章原核细胞微生物菌落特征的描述大小：形状：圆形、假根状、放射状、不规则；颜色：透明程度：透明、不透明、半透明；隆起状态：低凸、扁平、隆起、乳头状；边缘情况：整齐、波浪状、锯齿状；表面状态：光滑、皱褶、同心环；表面光泽：无光泽、金属光泽；质地：油脂状、膜状、粘、脆；圆、整不、波状不、叶状规、放状细菌菌落表面结构、形态及边缘特征规、扇状规、齿状规、环状不、毛毯规、菌丝不、卷发不、丝状不、根状细菌菌落特征湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀、菌落正反面颜色一致等。