Chapter 02 Physiology of Bacteria

第2章细菌的生理PhysiologyofBacteria1.0teachinghrHigherEducationPressHigherEducationPress目的要求：1.掌握细菌生长繁殖所需的基本条件与方式2.熟悉细菌分解代谢产物及相关生化反应，掌握与医学有关的细菌合成代谢产物的种类和意义。3.熟悉细菌生长曲线的分期及医学意义4.掌握培养基的定义和分类及细菌在培养基中的生长状况5.了解人工培养细菌在医学中的用途6.了解细菌的分类及细菌的命名法，熟悉标准菌株的概念。7.了解细菌的能量代谢。HigherEducationPressHigherEducationPress第一节细菌的生长繁殖一、细菌的理化性状(一)、细菌的化学组成细菌细胞中含有多种化学元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、镁、钾和铁等。(二)、细菌的物理性状1.半透明体，比浊法可以粗略地估计细菌的数量；2.细菌表面积相对较大；3.菌体内渗透压较高。HigherEducationPressHigherEducationPress二、细菌的营养物质水：营养物质必须先溶于水，营养的吸收与代谢均需有水才能进行。氮源：来源于氨基酸、蛋白质等，合成菌体成分。碳源：来源于糖类，提供能量。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。HigherEducationPressHigherEducationPress三、细菌生长繁殖(一)、细菌生长繁殖的条件1.营养物质水,碳源,氮源,无机盐,生长因子2.氢离子浓度（pH）大多数病原菌最适pH为7.2～7.6。3.温度病原菌最适生长温度是37℃。4.气体指氧气或二氧化碳。HigherEducationPressHigherEducationPress根据细菌对氧气的需要，可将细菌分为3种类型。（1）专性需氧菌（obligateaerobe）（2）兼性厌氧菌（facultativeanaerobe）（3）专性厌氧菌（obligateanaerobe）专性厌氧菌在有氧的条件下不能生长，是由于：①缺乏氧化还原电势较高的酶，不能获得足够能量，也就不能生长繁殖；②缺乏超氧化物歧化酶和过氧化氢酶（触酶），因此不能清除有毒氧基团的损害。HigherEducationPressHigherEducationPress(二)、细菌生长繁殖的方式，速度1.细菌的繁殖方式细菌的生长包括细菌个体形态的改变和数量的增长。在适宜的条件下，细菌以简单的二分裂法（binaryfission）繁殖。中介体介导G+菌分裂HigherEducationPressHigherEducationPress2.细菌的繁殖速度细菌每分裂一次称为一代，所需时间称为代时。大多数细菌每分裂一次仅需20～30min；少数细菌繁殖较慢，如结核分枝杆菌约18～24h。HigherEducationPressHigherEducationPress3.细菌的繁殖规律将一定量的细菌接种至适宜的定量液体培养基中，在适宜的条件培养，每隔一定时间取样，测算菌数，以时间为横坐标，菌数的对数为纵坐标进行作图，即可观察到细菌的群体生长规律，即细菌的生长曲线（growthcurve）。HigherEducationPressHigherEducationPress细菌生长曲线可分为四期：迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期。HigherEducationPressHigherEducationPress生长时期迟缓期对数期稳定期衰亡期维持时间1～4h8～18h24hafter24h活菌数量恒定，增加很少对数增长维持平衡逐步减少生长速率迟缓最大速率速率降低死亡速率增加细胞代谢非常活跃活性高而稳定活性稳定活性降低，衰老适用范围培养初期形态、染色典型，药物敏感及保存菌种产生外毒素、抗生素及芽胞基本不用于研究细菌生长曲线各期的特点HigherEducationPressHigherEducationPress第二节细菌的人工培养一、培养基培养基（culturemedium）指由人工方法配制的，将细菌所需要的各种营养物质合理地配制成为细菌生长繁殖的基质。1.按物理性状不同分为：（1）液体培养基（2）固体培养基（3）半固体培养HigherEducationPressHigherEducationPress2.按营养组成和用途不同分为：（1）基础培养基（2）增菌培养基（3）选择培养基（4）鉴别培养基（5）厌氧培养基HigherEducationPressHigherEducationPress二、细菌在培养基中的生长现象固体琼脂平板半固体培养基液体培养基HigherEducationPressHigherEducationPress三、细菌人工培养的意义在医学中的应用1.感染性疾病的病原学诊断2.细菌学的研究3.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HigherEducationPressHigherEducationPress第三节细菌的代谢产物及意义一、细菌的分解代谢产物及其意义通过生化试验的方法检测细菌对各种基质的代谢作用及其代谢产物，借以区别和鉴定细菌的种类。与此有关的试验称为细菌的生化反应。HigherEducationPressHigherEducationPress常见的细菌生化反应试验：1.糖发酵试验2.甲基红试验3.硫化氢试验4.V-P试验5.吲哚试验6.枸橼酸盐利用试验HigherEducationPressHigherEducationPress二、细菌的合成代谢产物及其意义1.热原质pyrogen:多由G-细菌合成的一种注入人体内引起发热反应的物质。大多数是G-菌的脂多糖(LPS)。特点:热原质耐高温，高压蒸汽灭菌不能破坏（121℃，20min），250℃高温干烤才能破坏。意义:生物制品检测指标.热原质在人类的生活环境中普遍存在。在制备和使用注射药品过程中应严格遵守无菌操作，防止革兰阴性细菌或热原质污染HigherEducationPressHigherEducationPress2.毒素及侵袭性酶病原性细菌能合成对人和动物有毒性的物质，称为毒素（toxin）。毒素分为外毒素和内毒素。某些细菌还能产生对人体有损伤作用的侵袭性酶（invasiveenzymes），能损伤机体组织，促进细菌的侵袭和扩散。3.色素（pigments）分为水溶性和脂溶性两类的，金葡菌—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。HigherEducationPressHigherEducationPress4.抗生素（antibiotics）是某些微生物代谢过程中产生的一种能抑制或杀死某些其他微生物或癌细胞的物质。5.细菌素（bacteriocins）是某些细菌菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质或蛋白质与脂多糖的复合物。与抗生素相比，其作用范围较窄。6.维生素（vitamin）细菌合成一些维生素，除供自身需要外，还能分泌至周围环境中。HigherEducationPressHigherEducationPress第四节细菌的分类与命名原则一、细菌的分类层次1.属（genus）性状相近、关系密切的若干菌种组成。2.种（species）细菌分类的基本单位。3.型（type）同一菌种但在某些方面有差异。4.株（strain）不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株。HigherEducationPressHigherEducationPress二、细菌命名法采用拉丁双名法，每个菌名由两个拉丁字组成。原则：菌名=属（大写拉丁文名词——源于细菌形态或首发现者或巨大贡献者）+种（小写拉丁文形容词——源于细菌的重要生物学特征、定植部位或所致疾病）例如：金黄色葡萄球菌Staphylococcusaureus结核分枝杆菌MycobacteriumtuberculosisHigherEducationPressHigherEducationPress主要内容：1.细菌生长繁殖的四个基本条件：①充足的营养②必要的气体环境（据此可分为专性需氧菌、微需氧菌、兼性厌氧菌、专性厌氧菌）。③适宜的温度（病原菌大多为37℃）。④合适的PH值：大多为7.2—7.6，但结核分枝杆菌和霍乱弧菌等例外。细菌以无性二分裂方式繁殖。⑤渗透压2.细菌的分解性代谢产物可用生化反应鉴定：糖发酵试验、VP试验、甲基红试验、枸橼酸盐利用试验、吲哚试验、硫化氢试验、尿素酶试验。其中吲哚（I）甲基红（M）、VP（Vi），枸橼酸盐利用（C）四种试验常用于鉴定肠道杆菌，合称IMViC试验。大肠杆菌对这四种试验的结果是十十一一，而产气杆菌是一一十十。医学上有重要意义的细菌的合成性代谢产物：热原质、侵袭性酶与毒素、色素、抗生素、细菌素、维生素。HigherEducationPressHigherEducationPress3.细菌的生长曲线描述的是培养时间与培养物中活菌数之间的关系，分四期：①迟缓期②对数期（形态染色、生化反应典型，常用于医学研究）③稳定期（毒素、抗生素、芽胞产生期）④衰亡期。4.培养基（culturemedium）：是由适合于细菌生长繁殖需要的各种营养物质混合配制而成的基质。按用途分为基础培养基、增菌培养基、鉴别培养基、选择培养基、厌氧培养基。按物理性状分为固体、液体、半固体培养基。液体培养基主要用于增菌，有沉淀、浑浊、膜状生长三种生长状态。固体培养基主要用于杂菌的分离和培养，有光滑型（S型），粗糙型（R型），粘液型（M型）三种菌落。半固体培养基主要用于观察细菌的动力及短期保种，有沿穿刺线线状生长和扩散生长两种生长状态。①菌落（colony）：细菌划线接种在固体培养基表面时，因划线的分散作用，单个细菌繁殖后堆积成肉眼可见的细菌集团称为菌落。HigherEducationPressHigherEducationPress②纯培养（pureculture）：从固体培养基上挑出一个菌落移种到另一培养基中，生长出来的细菌均为纯种，称为纯培养。•5.人工培养细菌的用途：病原诊断及预防感染、鉴定与研究细菌、制备生物制品、基因工程。•6.细菌的分类有种系分类和人工分类两种。•①细菌的分类层次为界、门、纲、目、科、属、种。•②标准菌珠（typestrain）：具有某种细菌典型特征的菌株•③命名法：拉丁文双命名。原则：菌名=属（大写拉丁文名词——源于细菌形态或首发现者或巨大贡献者）+种（小写拉丁文形容词——源于细菌的重要生物学特征、定植部位或所致疾病）HigherEducationPressHigherEducationPress•思考题•1.细菌的生长繁殖条件是什么？•2.什么是细菌生长曲线？细菌生长曲线分哪4个阶段？•3.细菌根据对氧的需要程度分为哪几种类型？•4.细菌合成代谢产物有哪几种？•5.什么是培养基及分离培养,简述细菌在培养基上的生长状态。