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1、第二章 细菌的生理,第一节 细菌的理化性状,细菌的化学组成：包括水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等。 细菌的物理性状： 菌体半透明：悬液呈一定浊度 表面积大：有利于与外界物质交换 带电现象: 均带负电荷(中性及弱碱性环境) 半透性：水和小分子物质通过 内部渗透压高：坚韧细胞壁的保护,一、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。 碳源：来源于糖类，提供能量。 氮源：来源于氨基酸、蛋白质等，合成菌体成分。 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。,第二节 细菌的营养与生长繁殖,二、细菌摄取营养物质的机制
2、,被动扩散 : 主动转运系统 : 1.依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统 2.化学渗透驱使转运系统 3.基团转移,三、细菌营养类型,自养菌(autotroph): 以无机物或通过光合作用获取能源。 异养菌(heterotroph): 以有机物为原料合成菌体成分，大部分病原菌都是异养菌。 腐生菌：以动植物尸体、腐败食物作为营养物。 寄生菌：从宿主(人或动物)体内的有机物质中获得 营养和能量。,四、影响细菌生长的环境因素,营养物质： 氢离子浓度(pH)：多数病原菌最适pH为7.27.6。 温度：多数病原菌最适37。 气体条件：依据对氧气的需求分4类。 渗透压:嗜盐菌(副溶血弧菌),五、细菌的生长繁殖
3、,1.细菌个体的生长繁殖 繁殖方式：二分裂繁殖，速度一般20-30分钟一代。结核分支杆菌生长缓慢，18-20h一代。,2.细菌群体的生长繁殖 将一定量的细菌接种于适宜的液体培养基中，连续定时取样检查活菌数，细菌的生长过程具有规律性。 以培养物中活菌的对数为纵坐标，培养时间为横坐标，绘制的曲线叫生长曲线(Growth curve) 。,迟缓期 对数期 稳定期 衰退期,Lag phase: production of new enzymes needed for growth Log phase: maximum growth Stationary phase: growth = death; n
4、utrients or waste products limiting growth Death phase: death growth; lack of nutrients or accumulation of waste products killing cells,细菌生长曲线,迟缓期(lag phase)： 细菌的适应阶段。 2. 对数期(logarithmic phase)：生长迅速，菌数以几何级数增长，细菌的形态、染色性、生理活性等都较典型。 3. 稳定期(stationary phase)：细菌的繁殖数与死亡数几乎相等，活菌数保持稳定；细菌的芽胞、外毒素和抗生素等大多在该期产生。
5、 4. 衰亡期(decline phase)：死菌数活菌数。,学习细菌生长曲线的意义,研究生物学性状取对数生长期细菌。 发酵生产中不断更新营养液， 通气保持细菌于对数生长期。 细菌芽胞、外毒素、抗生素产生于稳定期。,第三节 细菌的新陈代谢,细菌的生化反应 分解代谢:营养物质分解和转化为能量的过程。细菌对糖、蛋白质的分解能力的不同，因而代谢产物各异，利用生物化学方法检测代谢产物，可用以鉴别不同细菌称为细菌的生化反应。 合成代谢:所产生的能量用于菌细胞组分的合成。,（一）分解代谢产物和生化反应 糖发酵试验：大肠埃希菌分解乳糖，产酸产气； 伤寒沙门菌不分解乳糖。 糖 甲酸 CO2+H2 糖 甲酸,二
6、、细菌的代谢产物,1. 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(121，20 min)，250 高温干烤才能破坏。为导致输液反应的主要原因。,（二）合成代谢产物及其医学意义,内毒素：G菌的脂多糖(LPS) 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 (产气荚膜梭菌)、透明质酸酶(链球菌)。,2.毒素和侵袭性酶,脂溶性 ：金黄色葡萄球菌金黄色色素。 水溶性： 铜绿假单胞菌-绿色色素。可用于细菌鉴别,3.色素,4. 抗生素(antibiotics)：放线菌和真菌产生，能抑制或杀
7、死其他微生物或肿瘤细胞的物质。 5. 维生素(vitamine)：维生素B、K 6. 细菌素(bactericin)：某些细菌产生的具有抗菌作用的蛋白质，只对有近缘关系的细菌有杀伤作用。,第四节 细菌的人工培养,一、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。配置后灭菌 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,根据不同的标本或不同的培养目的和方法，可采用不同的接种和培养方法，常用的有细菌的分离培养和纯培养。 菌落：单个细菌分裂繁殖形成的肉眼可见的细菌集团,二、细菌在培养基中的生长现象,1.液体培养基中生长现象 混浊
8、：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,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。,2.固体培养基中生长情况,有鞭毛细菌：扩散生长，周围浑浊。 无鞭毛细菌：沿穿刺线生长，周围透明。,半固体培养基中生长情况,第五节 抑制或杀灭微生物的理化因素,灭菌(sterilization): 杀死物体上所有微生物的方法，包括杀灭细菌芽胞、病毒和真菌在内的全部病原和非病原微生物。“无菌物品” 消毒(disinfection)： 杀灭物体表面
9、或环境中的病原微生物，并不一定能杀死含芽孢的细菌或非病原微生物。用于消毒的化学药物称消毒剂(disinfectant)，如“消毒灵”，“新洁尔灭”。,一、消毒与灭菌的常用术语,防腐 (antisepsis)：防止或抑制微生物生长繁殖的方法。 细菌一般不死亡。 无菌 (asepsis)：不含活菌的意思 ，多为灭菌的结果。 无菌操作(aseptic technique)：防止微生物进入人体或其他物品的操作技术。 清洁(cleaning)： 通过除去尘埃和一切污秽以减少微生物数量的过程。,无菌操作,二、 物理消毒灭菌法,（一）热力灭菌法 高温对细菌有明显的致死作用：蛋白质变性，核酸断裂。 热力灭菌
10、干热灭菌（热空气灭菌） 湿热灭菌（热蒸汽灭菌） 在同一温度下，后者比前者的效力大。 湿热中菌体蛋白较易凝固。 湿热的穿透力比干热大。 湿热的蒸汽有潜热存在。,干热的杀菌作用是通过脱水干燥和大分子变性。 焚烧：直接点燃或在焚烧炉内焚烧。是一种彻底的灭菌方法。 适用于废弃物品或动物尸体。 烧灼：直接用火焰灭菌。适用于接种环，试管口等的灭菌。 干烤：将物品置干烤箱内，加热至160-170 ，2h。 适用于高温下不变质、不损坏、不蒸发的物品。 红外线：利用电磁波的热效应灭菌。1 10m波长的热效应 最强。适用于医疗器械的灭菌。,干热灭菌方法,巴氏消毒法(pasteurization) ：用较低温度杀灭
11、液体中的病原微生物或特定的微生物，而仍保持物品中不耐热成分不被破坏的消毒方法。61.162.8oC ，30min; 71.7 oC , 1530s。用于牛乳制品、酒类等的消毒。 煮沸法: 100oC 水浴，10min。食具、刀剪等消毒。 流动蒸气消毒法： 100oC 气浴，30min。 间歇蒸气灭菌法： 100oC 气浴，30min/次。 高压蒸气灭菌法：121.3oC （103.4kPa)，1520min。培养基、生理盐水、手术敷料等 。耐高温、耐湿物品的灭菌。,湿热灭菌方法,（二）辐射杀菌法 1.紫外线： 波长240-300nm的紫外线有杀菌作用，其中以265-266nm最强。 杀菌机制：
12、形成嘧啶二聚体,干扰DNA复制与转录。 作用特点：穿透力弱，表面消毒。 适用范围：手术室、传染病房、实验室的空气消毒,或不耐热物品的表面消毒。,无菌室紫外线消毒,紫外线杀菌车,紫外灯,紫外线杀菌效果,2. 电离辐射: 高速电子、射线、射线等。 杀菌机制：产生游离基，破坏DNA。 应用范围：一次性医用塑料制品；食品。 3.微波（1-1000mm 电磁波）： 杀菌机制：主要热效应杀菌(需要水分子的快速运动)。 应用范围：食品、非金属器械、餐具、药具等,（三）滤过除菌法 用细菌滤器滤去液体或气体中的细菌、真菌，达到无菌目的。 用于不耐高温的血清、细胞培养液、抗生素等的除菌。,抽气,过滤除菌装置 正压
13、抽滤装置 负压抽滤装置 一次性微孔滤膜滤器 滤膜的孔径0.8m、0.45m、0.22m和0.1m等几种，除菌需要采用0.22m滤膜。,正压滤器,负压过滤装置,一次性针式滤器,生物洁净技术： 通过初、中、高三级高效分子空气过滤器(high-efficiency particulate air HEPA filters)，除掉空气中0.5-5m的尘埃微粒，并采用合理的气流方式来达到空气洁净的目的。,（四）干燥与低温抑菌法 干燥：使菌体内的水分逸出，使细菌生命 活动停止。 低温：使细菌的新陈代谢减慢，影响细菌 的生长。 冷冻真空干燥法：保存菌种。,在低温状态下真空抽去水份,冷冻真空干燥,三、化学消毒
14、灭菌法,（一）消毒剂的作用机制： 1.菌体蛋白变性或凝固： 酚类、醇类、重金属盐类、酸碱类、醛类等。 2.干扰细菌酶系统和代谢，破坏蛋白和核酸基团。如氧化剂、重金属盐类。 3.损伤细菌细胞膜，降低菌细胞的表面张力并加其通透 性，胞外液体内渗，致使细胞破裂。 如酚类表面活性剂、脂溶剂等。如酚类表面活性剂、脂溶剂等。,（二）消毒剂的分类 1.高效消毒剂：杀灭所有种类的微生物。 2.中效消毒剂：杀灭除细菌芽孢以外的微生物，包括TB在内的细菌繁殖体，有包膜病毒和部分真菌。 3.低效消毒剂：杀灭大多数细菌繁殖体和有包膜病毒，对真菌也有一定作用，但不能杀灭TB和亲水性病毒。,四、消毒灭菌的运用,医疗器械物
15、品(快速周转器械) 室内空气 手/皮肤 粘膜 病人排泄物与分泌物 病人污染物 饮水 环境,根据不同的目的选用不同的消毒灭菌方法,微生物的种类 微生物的生理状态 微生物的数量 消毒剂的化学性质、浓度作用、时间 环境温度 酸碱度 有机物,五. 影响消毒灭菌效果的因素,D 值(Decimal reduction velue)： 在一定的条件下杀灭90%微生物所需要的时间。D值越大，作用越慢。,附录 病原微生物实验室生物安全,生物安全(biosafety),广义概念：与生物有关的各种因素对社会、经济、人来健康及生态环境产生的危害或潜在风险。 狭义概念：现代生物技术研究、开发、应用及转基因生物可能对生物
16、多样性、生态环境和人类健康产生的潜在危害。 病原微生物学实验室生物安全的核心是保护操作人员、防止病原微生物防扩散至外环境。,一、病原微生物危害程度分类,类： 指能够引起人类或者动物非常严重疾病的微生物，以及我国尚未发现或者已经宣布消灭的微生物。 主要包括29种病毒，如克里米亚-刚果出血热病毒、埃博拉病毒、马尔堡病毒、猴痘病毒等。 目前尚无疫苗可预防。,类： 指能够引起人类或者动物严重疾病，比较容易直接或者间接在人与人、动物与人、动物与动物间传播的微生物。 主要包括51种病毒，朊粒，10种细菌，4种真菌。如汉坦病毒、HIV、高致病性禽流感病毒、炭疽芽胞杆菌、结核分枝杆菌、霍乱弧菌等。 部分已有疫苗可用。 类和类病原微生物又被称为高致病性病原微生物。,类： 指能够引起人类或者动物疾病，但一般情况下对人、动物或者环境不构成严重危害的微生物。 人类
