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1、第 2 章,细菌的生理,病原生物学教研室 彭江龙,第一节 细菌的理化性状,化学组成,占细胞总重量75%-90%,碳、氢、氮、氧、磷、硫等,钾、钠、铁、镁、钙等,肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等,水：,有机物：,无机离子：,特有成分：,一、细菌的化学组成,包括水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等。,二、细菌的物理性状,细菌细胞为半透明体,细菌表面积大利于物资交换，故代谢旺盛，繁殖迅速,均带负电革兰阳性菌的pH为23，革兰阴性菌为45，,半透性细胞壁、膜有半透性,高渗透压革兰阳性菌 2025大气压 革兰阴性菌 56大气压,第二节 细菌的营养 与生长繁殖,一、细菌的营养物质,水：营养物质必须先溶于水，营养
2、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。,二、细菌摄取营养物质的机制,被动扩散（高浓度低浓度） 主动转运系统 （主要方式） 1.ABC转运：依赖于细菌特异性结合蛋白的转运系统 2.离子偶联转运：内外渗透压差 3.基团转移：物质转运与代谢相结合 4.特异生转运：铁的转运,营养类型,自养菌,以简单的无机物为原料，合成菌体成分，所需能量来自无机物的氧化。,必须以多种有机物为原料，合成菌体成分并获能量，所有的病原菌属之。,异养菌,三、细菌营
3、养类型,四、影响细菌生长的环境因素,1.营养物质（充足与否） 2.氢离子浓度(pH) 多数病原菌最适pH为7.27.6 3.温度 多数病原菌为嗜温菌，最适37。 嗜冷菌：1020 嗜热菌：5060 ,4.气体 （1）专性需氧菌：如结核杆菌有呼吸酶系统 （2）专性厌氧菌：如破伤风梭菌 （3）兼性厌氧菌：大多数病原菌，有氧生长好 （4）微需氧菌：如空肠弯曲 CO2对细菌的生长也很重要。大部分细菌在新陈代谢过程中产生的CO2可满足需要。 5.渗透压 一般培养基渗透压适于大多数细菌。,五、细菌的生长繁殖,细菌个体的生长繁殖：二分裂繁殖,代时：繁殖一代所需时间。多数细菌2030分钟，结核杆菌为1820小
4、时。,* 细菌群体的生长繁殖,生长曲线,迟缓期 对数期 稳定期 衰退期,第三节 细菌的新陈代谢,细菌新陈代谢包括分解代谢与合成代谢 营养物质分解和转化为能量的过程：分解代谢 所产生的能量用于细胞组分的合成：合成代谢,一、细菌的能量代谢,生物氧化供能 1.EMP途径：糖酵解，多数菌 2.磷酸戊糖途径：EMP分支 3.需氧呼吸：氧为受氢体 4.厌氧呼吸：无机氧化物为受氢体（CO2、NO3）,二、分解代谢产物,细菌对糖、蛋白质的分解能力的不同，因而代谢产物各异，利用生物化学方法鉴别不同细菌称为细菌的生化反应试验。,（一）分解代谢产物和生化反应,分解代谢,糖类代谢,糖发酵试验,VP试验,甲基红试验,枸
5、橼酸盐利用试验,蛋白质代谢,靛基质（indol）的生成,硫化氢试验,尿素分解试验,IMViC：主要用于鉴别肠道杆菌,糖发酵试验,产酸,产酸产气,不产酸产气-,原理 不同的细菌因酶系统不同，能分解不同的糖； 细菌分解糖后能产酸； 如某些细菌因具有特殊的解氢酶则进一步分解酸产气。,大肠埃希菌发酵葡萄糖，伤寒沙门菌+,吲哚（indol，I）试验,某些细菌（如大肠埃希菌、变形杆菌、霍乱弧菌等）能分解色氨酸产生靛基质（无色）,二甲基氨基苯甲醛,玫瑰吲哚（红色）,原理,甲基红（methy red，M）试验,葡萄糖,大肠埃希菌,丙酮酸（酸性）,甲基红指示剂变红（阳性）,葡萄糖,产气杆菌,丙酮酸,甲基红指示剂
6、呈橘黄色（阴性）,脱羧,乙酰甲基甲醇（中性）,VP (voges-proskauer) 试验,葡萄糖,产气杆菌,丙酮酸,缩合,乙酰甲基甲醇（中性）,二乙酰,胍基化合物,红色化合物 （阳性）,碱性,大肠杆菌（-），产气杆菌（+）,枸橼酸盐利用 (citrate utilization，C) 试验,产气杆菌以枸橼酸盐为碳源、以铵盐为氮源分解铵盐产氨（碱性）指示剂淡绿变深蓝为阳性,硫化氢与尿素酶试验,某些细菌能分解含硫氨基酸产生硫化氢,硫化亚铁（黑色）,硫酸亚铁,变形杆菌可分解含硫氨基酸产生硫化氢; 又有尿素酶，分解培养基中尿素使培养基碱性增强，培养基变红。,IMViC试验,I：吲哚试验 M：甲基红
7、试验 Vi：VP试验 C：枸橼酸盐利用实验，常用于鉴定肠道杆菌，如大肠埃希菌+ + - -，产气杆菌- - + +。,生化反应用于鉴别细菌举例,鉴别大肠埃希菌与伤寒沙门菌,葡萄糖 乳糖,大肠杆菌 伤寒杆菌,+,2、鉴别大肠杆菌和产气杆菌,I M Vi C,大肠杆菌 伤寒杆菌,+ + - -,- - + +,-,合成代谢产物,热原质 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。 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。,内毒素 G菌的脂多糖 外毒素 G菌和少数G菌产生的蛋白质 侵袭性酶 损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散，如卵磷脂酶
8、 （产气荚膜梭菌 ）、透明质酸酶（链球菌）。,毒素和侵袭性酶,抗生素：多粘菌素、杆菌肽。 细菌素：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。 维生素：某些肠道菌合成，如B族维生素、VK。,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,合成代谢,可供利用：抗生素、维生素,与致病性有关：毒素、侵袭性酶、热原质,与细菌鉴定有关：色素、细菌素,外毒素（exotoxin） 内毒素（endotoxin）,主要由G菌合成的极耐高温的脂多糖成分，注入机体能引起发热反应,第四节 细菌的人工培养,一、培养细菌的方法,充足的营养、合适的酸碱度和渗
9、透压、适宜的温度和必要的气体。 分离培养 纯培养,二、培养基,培养基（culture medium）：是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。 基础培养基 增菌培养基 选择培养基 鉴别培养基 厌氧培养基,三、细菌在培养基中的生长现象,液体培养基中生长现象 混浊：大多数细菌 沉淀：链状生长的细菌 菌膜：专性需氧菌，如结核杆菌、枯草杆菌,固体培养基中生长情况 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。,半固体培养基中生长情况 有鞭毛细菌
10、： 扩散生长，周围浑浊 无鞭毛细菌： 沿穿刺线生长，周围透明,四、人工培养细菌的用途,医学中的应用,工农业 生产中的应用,基因 工程中的应用,感染性疾病的诊断,细菌学研究,生物制品的制备,制造各种产品,处理垃圾,制造菌肥农药等,表达重组DAN制备产品,第五节 抑制或杀灭微生物的理化因素,消毒（disinfection） 是指杀死物体上病原微生物，但不一定能杀死含芽胞的细菌和非病原微生物的方法。用以消毒的药品称为消毒剂（disinfectant）。,灭菌（sterilization） 是指杀灭物体上所有微生物，包括病原微生物和非病原微生物、细菌的繁殖体和芽胞的一切方法。,防腐（Antisepsi
11、s） 是指防止或抑制微生物生长繁殖的方法，细菌一般不死亡。同一种化学药品在高浓度时为消毒剂，低浓度时为防腐剂。,无菌（Asepsis） 不含活菌的意思。防止细菌进入人体或其他物品的操作技术，称为无菌操作。进行微生物学实验、外科手术、医疗操作等过程，均需要严格的无菌操作，以防止污染和感染。,清洁（cleaning）是指通过除去尘埃和一切污秽以减少微生物数量的过程。,常 用 术 语,物理消毒灭菌法,化学消毒灭菌法,化学消毒灭菌法是用化学药品进行消毒灭菌的方法,热力灭菌法 辐射杀菌法 滤过除菌法 超声波杀菌法 干燥与低温抑菌法,消毒灭菌的方法,热力灭菌法,焚烧和烧灼：是一种彻底的灭菌方法。微生物实验
12、时，接种环和试 管口可通过火焰烧灼灭菌。 干烤法： 160170，维持23小时，可杀灭一切微生物包括芽胞。 红外线,干热灭菌,湿热灭菌,压力蒸气灭菌法(autoclaving) 是一种最常用、最有效 的灭菌方法。 煮沸法 流动蒸气消毒法 间歇蒸气灭菌法 巴氏消毒法（pasteurization）,应用范围 凡是耐高温又不怕潮湿的物品，如敷料、手术衣、生理盐水和一般培养基，均可用此法灭菌。,压力蒸气灭菌法,压力蒸气灭菌器 是一个密闭的蒸锅，锅内蒸气压力愈大，温度也随之升高.,温度和时间 1.05kg/cm2 （15磅）的蒸气压力温度达121.3，维持1520分钟后，可杀灭一切细菌芽胞和微生物。,
13、压力蒸汽灭菌器,61.1 62.8经30分钟，或71.7经15 30秒钟.,巴氏消毒法,温度和时间,是用较低温度杀灭液体中无芽胞的病原菌，但不影响消毒物品的营养成分及香味的消毒方法。,常用于不耐高温的物品消毒，如牛奶、酒类等。,应用范围,在灭菌温度和时间相同的情况下，以湿热灭菌法效果为佳,湿热条件下，菌体吸收水分，使菌体蛋白质易于凝固变性。 湿热蒸气的穿透力比干热空气强、故能较快提高灭菌物品 内部的温度。 热蒸气与被灭菌的物品表面接触时气态变为液态，放出大 量潜热，能迅速提高灭菌物品的温度。,辐 射 杀 菌 法,日晒和紫外线,原理 日光中杀菌的成分主要是紫外线。紫外线的波长在240300nm时
14、，具有杀菌作用，其中以265266nm杀菌力最强，易被DNA吸收。细菌DNA吸收紫外线后，其生物学活性发生改变，同时蛋白质也光解变性，导致细菌死亡。 特点 紫外线穿透力弱，玻璃、尘埃、纸张、水蒸气均能阻挡紫外线。 应用范围 日晒是有效的杀菌方法，用于病人的衣服、被褥、书报等的灭菌。紫外线仅适用于手术室、婴儿室、烧伤病房、传染病房和无菌室的空气消毒，亦可用于不耐热物品的表面消毒。,电磁辐射和微波,原理：电离射线具有较高的能量和穿透力，对微生物有致死作用。包括高速电子、X射线和射线等 机制：细胞分子产生诱发辐射，干扰DNA合成；破坏细胞膜，损伤酶系统；水分子电离后产生游离基和新分子如过氧化氢等杀菌
15、。 用途：电离辐射主要用于不耐热的塑料、橡胶制品、药品和食品的消毒与灭菌。 微波：可穿透玻璃、陶瓷、薄塑料，不能穿过金属表面。以热效应杀菌。 用途：食品、药杯等消毒,滤过除菌法,应用范围 滤菌器仅可除去细菌，不能除去病毒、支原体、 衣原体等微生物。主要用于不耐高温的血清、抗生素、 药液等物质。现代医院的手术室、烧伤病房以及无菌 制剂室，已逐步采用高效滤菌器。,滤器和层流室,化学消毒灭菌法,（一）高效消毒剂 1.含氯消毒剂；2.过氧化物消毒剂； 3.醛类消毒剂；4.环氧乙烷 （二）中效消毒剂 1.含碘消毒剂；2.醇类消毒剂 （三）低效消毒剂 1.季铵盐类；2.氯已定；3.高锰酸钾,化学消毒灭菌法
16、,杀菌机制 菌体蛋白质变性或凝固，例如酚类（高浓度）、醇类、重金属盐类（高浓度）、酸碱类、醛类。 干扰细菌的酶系统和代谢，例如某些氧化剂、重金属盐类（低浓度）与细菌的-SH基结合使有关酶失去活性。 损伤菌细胞膜，例如酚类（低浓度），表面活性剂、脂溶剂等，能降低细菌细胞的表面张力并增加其通透性，胞外液体内渗，致使细菌破裂。,常用消毒剂的种类及对微生物的作用,促进菌体蛋白质变性或凝固： 酚类 如石炭酸、来苏等。 醇类 如乙醇等。 重金属盐类 如红汞、硫柳汞、硝酸银等。 酸碱类 如醋酸、氢氧化钠、生石灰等。 醛类 如甲醛、戊二醛等。,干扰细菌的酶系统和代谢，破坏蛋白和核酸的基因 氧化剂 如高锰酸钾、过氧化氢、过氧乙酸等。 重金属盐类 如红汞、硫柳汞、硝酸银等。 卤素
