动物微生物学及免疫学课件细菌生理

第二章细菌生理•细菌的化学组成•细菌的物理性状•细菌的营养•细菌的新陈代谢•细菌的生长繁殖第一节细菌的化学组成结合水水份（75-85%）自由水无机物干物质（15-25%）有机物第二节细菌的物理特性•比面积大•光学性质•多相胶体性质•渗透压•带电现象•布朗氏运动第三节细菌的营养一、营养物质的吸收与运转扩散：物质由高浓度向低浓度方向的运输方式。分为：单纯扩散易化扩散主动运输：物质由低浓度向高浓度方向的运输方式。它需要酶的作用，如渗透酶各周围间隙蛋白，在运输大分子物质（糖、氨基酸、无机离子）中起着重要作用。•运输示意图为：主支运输转动方式营养物质释放营养物质渗透酶载体复合物细胞内周围间隙蛋白载体回位二、细菌的营养需要水分—新陈代谢所需媒介。含碳化合物—用来合成菌体的糖、蛋白质、核酸等，亦作为能量来源。含氮化合物—用来合成菌体的各种含氮化合物。矿物质—在细菌代谢中起着酶激活物的作用，用来构成酶的辅基，对于维持原生质胶体状态和细胞渗透性具有较大作用。Vit—在代谢中起重要作用（如B簇Vit起着辅酶或辅基的作用。三、细菌的营养类型•自养型这类细菌酶系统完善，能利用无机碳（CO2、C、H2CO3）合成菌体有机碳。分为光能和化能自养型两类。•异养型这类细菌酶系统不完善，只能利用有机碳作为养料。分为光能异养菌和化能异养菌两大类。绝大多数病原菌都属于化能异养菌。第四节细菌的新陈代谢一、细菌的酶胞外酶、胞膜酶、固有酶、适应酶与医学有关的酶类：卵磷脂酶、透明质酸酶、胶原酶、溶纤蛋白酶、凝血浆酶、溶血素、尿素酶二、细菌的呼吸1、细菌呼吸的概念：细菌借助于体内的酶类，从物质的氧化还原过程中获得它所需要的能量的过程，称细菌的呼吸。2、细菌呼吸类型：专性需氧菌微需氧菌兼性厌氧菌厌氧菌专性厌氧菌各型细菌呼吸特点•专性需氧菌：需充足O2，生长于表面.。•微需氧菌：需低浓度O2，生长于表面以下数mm处。•兼性厌氧菌：生长于整个培养基中。•厌氧菌和专性厌氧菌：生长于培养基底部。3、厌氧菌培养的原理1、厌氧菌缺乏细胞色素和细胞色素氧化酶•二者具有较高的氧化还原电势，能氧化高电势的化合物产生能量。在有氧环境中，培养基中的营养物质多为氧化型状态，氧化还原电势随之升高。故厌氧菌不能利用这些营养物质，造成能量不足而不能生长。2、缺乏过氧化氢酶和过氧化物酶细菌在有氧环境的代谢中常产生H2O2，这是一种氧化剂，有杀菌作用，缺乏二酶，故厌氧菌不能分解H2O2，而不能生长。3、有氧环境中－SH被氧化－SH是菌体许多酶类的辅酶（如CoA、琥珀酸脱氢酶、氨基酸转移酶等），故厌氧菌不能生长。三、细菌的代谢产物（一）分解产物的检测1．糖代谢测定糖发酵试验：多糖经胞外酶分解为双糖单糖再经胞内酶分解为有机酸、醇、CO2和H2O。细菌分解糖的能力是不同的。⊕—产酸不产气—产酸产气－—阴性VP试验：大肠杆菌与产气杆菌均分解葡萄糖⊕，为区分两菌可采用VP试验及甲基红试验。产气杆菌能使丙酮酸脱羧、氧化（在碱性溶液中）生成二乙酰，后者可与含胍基的化合物反应，生成红色化合物，称VP阳性。甲基红试验：产气杆菌使丙酮酸脱羧后形成中性产物，培养液pH＞5.4，甲基红指示剂呈桔黄色，为甲基红试验阴性，大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，培养液呈酸性pH＜5.4，指示剂甲基红呈红色，称甲基红试验阳性。枸橼酸盐利用试验：能利用枸橼酸盐作为唯一碳源的细菌如产气杆菌，分解枸橼酸盐生成碳酸盐，同时分解培养基的铵盐生成氨，由此使培养基变为碱性，使指示剂溴麝香草酚蓝（BTB）由淡绿转为深蓝，此为枸橼酸盐利用试验阳性。2、蛋白质代谢测定①H2S试验：含S氨基酸菌产生H2S与基中醋酸铅PbS黑色沉淀物。②吲哚试验：色氨酸菌吲哚③明胶试验：明胶菌液化④紫乳试验：酪蛋白菌胨化（二）合成代谢产物及临床意义热原质毒素与酶色素抗生素细菌素第五节细菌的生长繁殖一、细菌生长繁殖的条件•1、营养物质供给细菌适量的H2O、糖类、蛋白质或氨基酸、无机盐及Vit等。•2、温度细菌生长的最适温度随菌种不同而异，一般病原菌要求与体温相同，如牛羊病原菌需37℃，鱼类病原菌则要求22℃。•3、酸碱度（PH）PH对细菌发育影响很大，大多数病原菌最适酸碱度为PH7.2-7.6，少数细菌可在特殊PH条件下生长，如霍乱弧菌在PH6.4-9.6时均能生长（最适为7.8-8.0），乳酸杆菌在PH3.4-4.5时可生长，霉菌则在PH3.0-6,0生长良好。•4、渗透压细菌只有在等渗环境中才能生存。若环境渗透压过高，则菌体被脱水造成质壁分离；若环境渗透压过低，则细菌臌胀破裂。•5、气体O2、CO2、N二、细菌的繁殖方式和速度•多数细菌为横分裂式繁殖（1→2→2²→2³→2ⁿ）。少数细菌如酵母进行出芽繁殖。近年来，电子显微镜观察可见，某些细菌也存在有性结合。•绝大多数细菌繁殖速度为15-30min一代。但菌种不同其繁殖速度亦不同，如大肠杆菌20min繁殖一代，结核杆菌较慢，需0.5-18h才能繁殖一代。三、细菌群体的人工培养•用人工的方法，将细菌从自然界、动物体或病料中分离出来，其目的是为了研究细菌的形态、生理特性、生物学特性或制取细菌的某种代谢产物等。这对于传染病的诊断、流行病学调查、菌苗制备、微生物的工业生产都具有重要意义。为此，了解和掌握细菌分离培养的有关基础知识是十分必要的。（一）培养基的种类和常用培养基•培养基的概念：将细菌所需的各种营养物质按一定比例混合在一起，并调节到适宜的PH，这种人工配制的适合细菌生长繁殖的细菌营养物，称为培养基。•培养基必需符合以下条件：•营养物•适宜的PH环境•温度和渗透压•无菌培养基种类1、基础培养基含有培养一般细菌的最基本成分。又分为：液体培养基、固体培养基和半固体培养基三种。在液体（肉汤）培养基中，加入2-3%琼脂即为固体培养基，加入0.2-0.5%琼脂即为半固体培养基。2、营养培养基于基础培养基中加入高营养物质如葡萄糖、血液、血清、腹水、生长因子等，以满足营养要求较高的细菌生长需要。有的细菌还需加入特殊物质，如结核杆菌需加入鸡蛋清、马铃薯、甘油等才能良好生长3、选择培养基利用细菌对某种物质敏感程度的不同，可在培养基中加入抑制某些细菌生长的药物，而选择性地让欲分离的细菌旺盛生长的培养基如胆盐和蔷薇色酸可以选择性地抑制G+菌的生长，而不影响Gˉ菌的生长。在培养基中加入二药后可选择性地分离出肠道杆菌。4、鉴别培养基利用细菌分解底物及其代谢产物的不同，可在培养基中加入某种物质和指示剂，即制为鉴别培养基，以测定不同细菌的生化反应。5、厌气培养基将培养基与空气及氧隔离，或降低培养基中的氧化还原电势，供厌氧菌生长。除去培养基中氧的方法：a、降低培养基中氧化还原电势：如肝汤或加入谷胱甘肽、硫基醋酸盐等。b、化合去氧法：如焦性没石子酸、好氧厌氧菌混合、种子发芽等。c、隔绝阻氧法：如液体石腊等。（二）细菌群体的生长现象•划线接种•分点接种•涂抹接种•液体接种•穿剌接种•倾注接种•注射接种•活体接种1、细菌在固体培养基上的生长现象：观察细菌在平板上的菌落特征：形态、大小、边缘、表面构造（湿润度和光滑度）、隆起度、透明度、颜色等，及在血平板上的溶血现象（β溶血、α溶血）。2、细菌在半固体培养基中的生长现象•有鞭毛的细菌，沿穿剌线呈模糊羽毛状生长。•无鞭毛的细菌，沿穿剌线呈清晰的线状生长。3、细菌在液体培养基中的生长现象•观察肉汤培养物的混浊度、管底沉淀、肉汤表面菌膜或菌环，以及有无汽泡等。•⑸⑹⑺⑻⑴⑵⑶⑷：迟缓期：细菌进入新环境，数目不增加，一般需2-6h。对数生长期：细菌代谢最旺盛繁殖快，细菌数以对数的速度增加，细菌抵抗力最强病原菌毒力最强，形态染色特征典型。此期需6-10h。稳定期：细菌数目保持恒定不变，G๋菌可变为Gˉ菌。此期持续8h。衰退期：活菌数下降。