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1、兽医微生物学兽医微生物学2020年6月第一节 细菌的形态与结构第二节 细菌的生理第三节 细菌的生态第四节 细菌的致病第五节 细菌的控制第六节 细菌的变异第七节 细菌的鉴定第一章 细菌学基础一.一.细菌的理化性质细菌的理化性质二.二.细菌的营养需要细菌的营养需要三.三.细菌的生长繁殖细菌的生长繁殖四.四.细菌的新陈代谢细菌的新陈代谢五.五.细菌的人工培养细菌的人工培养第二节第二节 细菌的生理细菌的生理一一. 细菌的理化性状细菌的理化性状 1. 化学组成化学组成 细菌细胞的化学组成，与其他高等动植物细胞一样，细菌细胞也是大量元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫（这六种元素占细菌细胞干重的97，表1）和微量
2、元素：铁、锰、锌等构成。细菌细胞中这些元素主要以蛋白质、糖、脂、核酸、维生素及它们的降解产物、代谢产物等有机物质，水和无机盐等无机物质的形式存在（表2）。水是细菌细胞中的一种主要成分，一般可占细胞干重的90以上。 表1 细菌细胞中几种主要元素的含量（干重的百分数） 元素 细菌 酵母菌 霉菌 碳 50 49.8 47.9 氮 15 12.4 5.2 氢 8 6.7 6.7 氧 20 31.1 40.2 磷 3 硫 1 表2 细菌细胞的化学组成 主要成分 细菌 酵母菌 霉菌 水分 7585 7080 8590（占细胞鲜重的%） 蛋白质 5080 3275 1415 碳水化合物 1228 2763
3、740 脂肪 520 215 440 核酸 1020 6 8 1 无机盐 230 3.87 6122. 细菌的物理性状（1）光学性质：细菌为半透明，可用比浊法或分光光 度计估计细菌数量。（2）表面积：1cm3体积的葡萄球菌，其表面积可达 60000cm2；（3）带电现象：（4）半透性：利于营养物质交换（5）渗透压：二二. 细菌的营养需要细菌的营养需要碳源碳源 （carbon sourcecarbon source） 氮源（氮源（nitrogen sourcenitrogen source） 生长因子（生长因子（growth factorgrowth factor） 水（水（waterwater
4、） 无机盐（无机盐（mineral saltsmineral salts）(一)细菌的营养要素(二)细菌的营养类型(四)细菌的营养摄取(三)细菌的呼吸类型 细菌细胞含水约占细胞鲜重的细菌细胞含水约占细胞鲜重的70709090， 水作水作用是多方面的。用是多方面的。 水的功能：水的功能： A. A. 是细胞中生化反应的良好介质；是细胞中生化反应的良好介质； B. B. 营养物质和代谢产物都必须溶解在水里，营养物质和代谢产物都必须溶解在水里， 才能被吸收或排出细胞外；才能被吸收或排出细胞外； C. C. 水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放 出的热量，不致使细胞
5、的温度骤然上升；出的热量，不致使细胞的温度骤然上升； D. D. 维持细胞的膨压（控制细胞形态）。维持细胞的膨压（控制细胞形态）。1. 1. 水（水（waterwater）(一) 细菌的营养要素 凡能构成微生物细胞或代谢产物中碳元素凡能构成微生物细胞或代谢产物中碳元素来源的营养物质都称为碳来源的营养物质都称为碳 源源 。2. 2. 碳源碳源(carbon source)(carbon source)碳源功能：碳源功能：碳素构成细胞及代谢产物的骨架碳素构成细胞及代谢产物的骨架 碳素碳素 是大多数微生物代谢所需的能量来源是大多数微生物代谢所需的能量来源 无机无机C C源：源：CO2CO2、碳酸盐，
6、只能被自养、碳酸盐，只能被自养 微生物利用微生物利用有机有机C C源：各种糖类，其次是有机酸、源：各种糖类，其次是有机酸、 醇类、醇类、 脂类和烃类化合物脂类和烃类化合物 碳源种类：碳源种类：类型元素水平 化合物水平 培养基原料水平有机碳CHONX复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生饼粉等CHON多数氨基酸、简单蛋白质等一般氨基酸、明胶等CHO糖、有机酸、醇、脂类等葡萄糖、蔗糖、各种淀粉、糖蜜等CH烃类天然气、石油及其不同馏份、石蜡油等无机碳C(?)COCO2CO2COXNaHCO3NaHCO3、CaCO3、白垩等表3 细菌的碳源谱v凡是可以构成微生物细胞和代谢产物中氮素来源的凡是可以构成微
7、生物细胞和代谢产物中氮素来源的营养物质都称为氮源。营养物质都称为氮源。v氮源功能：为微生物提供合成细胞物质代谢产物的氮源功能：为微生物提供合成细胞物质代谢产物的原料，原料，v氮源一般不做能源，只有硝化细菌利用铵盐，亚硝氮源一般不做能源，只有硝化细菌利用铵盐，亚硝酸盐作氮源酸盐作氮源, ,同时也作能源。同时也作能源。3. 3. 氮源氮源(nitrogin(nitrogin source) source)分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源 无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用 有机态氮：蛋白质及其降解产物有机
8、态氮：蛋白质及其降解产物氮氮源源种种类类 表表4 细菌的氮源谱细菌的氮源谱类型 元素水平化合物水平培养基原料水平有机氮NCHOX复杂蛋白质、核酸等牛肉膏、酵母膏、饼粕粉、蚕蛹粉等NCHO尿素、一般氨基酸、简单蛋白质等尿素、蛋白胨、明胶等无机氮NHNH3、铵盐等(NH4)2SO4等NO硝酸盐等KNO3等NN2空气4 4、无机盐（、无机盐（mineral saltsmineral salts） 无机盐 是微生物生长必不可少的一类营养物质，它们为机体生长提供多种重要的生理功能（见下图），包括大量元素和微量元素。 大量元素大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe等。 （细菌生长所需浓度在10-31
9、0-4mol/L） 微量元素微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co等。 （细菌生长所需浓度在10-610-8mol/L） 一般微生物生长所需要的无机盐有：硫酸盐、磷酸盐、氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。一般功能细胞内一般分子成分 如P、S、Ca、Mg、Fe等渗透压的维持（Na+等）无氧呼吸时的氢受体,如NO3-、SO42-等酶的激活剂（Mg2+等）大量元素pH的稳定特殊功能化能自养菌的能源 如S2-、Fe2+、NH4+、NO2-等酶的激活剂（Cu2+、Mn2+ 、Zn2+等）微量元素特殊分子结构成分（Co、Mo等）生理调节物质无机盐无机盐的生理功能5. 5. 5. 5. 生长因
10、子生长因子生长因子生长因子（growth factorgrowth factor）：）：）：）： 有些细菌的生长还需要少量的生长因子，生长因子有些细菌的生长还需要少量的生长因子，生长因子有些细菌的生长还需要少量的生长因子，生长因子有些细菌的生长还需要少量的生长因子，生长因子实际上就是细菌生长所必需的微量有机物质，包括实际上就是细菌生长所必需的微量有机物质，包括实际上就是细菌生长所必需的微量有机物质，包括实际上就是细菌生长所必需的微量有机物质，包括维生维生素类素类( (特别是特别是B B族维生素族维生素) )和一些有机酸、嘌呤、嘧啶和一些有机酸、嘌呤、嘧啶等，等，等，等，如如如如硫胺素、核黄袁、
11、生物素、泛酸、叶酸硫胺素、核黄袁、生物素、泛酸、叶酸等。等。等。等。 这些生长因素多半是辅基或辅酶的主要成分，对细这些生长因素多半是辅基或辅酶的主要成分，对细这些生长因素多半是辅基或辅酶的主要成分，对细这些生长因素多半是辅基或辅酶的主要成分，对细菌的生命活动至关重要。充足的生长因素可使细菌生长菌的生命活动至关重要。充足的生长因素可使细菌生长菌的生命活动至关重要。充足的生长因素可使细菌生长菌的生命活动至关重要。充足的生长因素可使细菌生长加快数百倍。加快数百倍。加快数百倍。加快数百倍。 各种细菌对生长因素的需要情况有所不同。某些微各种细菌对生长因素的需要情况有所不同。某些微各种细菌对生长因素的需要
12、情况有所不同。某些微各种细菌对生长因素的需要情况有所不同。某些微生物能合成和积累生长因素的特性，已被用于人类生产生物能合成和积累生长因素的特性，已被用于人类生产生物能合成和积累生长因素的特性，已被用于人类生产生物能合成和积累生长因素的特性，已被用于人类生产和医药、食品、饲料等。和医药、食品、饲料等。和医药、食品、饲料等。和医药、食品、饲料等。 （二）细菌的营养类型（二）细菌的营养类型1. 1. 根据生长所需要的营养物质的性质，可将细菌分成根据生长所需要的营养物质的性质，可将细菌分成 异养型细菌异养型细菌：生长时需要复杂的有机物质作为营养物质 自养型细菌：自养型细菌：生长时能以简单的无机物质作为
13、营养物质 植物、动物属于异养型生物，而细菌既有异养型的 也有自养型的，大多数细菌属于异养型生物，少数细菌 属于自养型生物。2. 2. 根据生长时能量的来源不同，又可将细菌分成根据生长时能量的来源不同，又可将细菌分成 化能营养型细菌：化能营养型细菌：依靠化合物氧化释放的能量进行生长 光能营养型细菌：光能营养型细菌：依靠光能进行生长 动物和大部分细菌属于化能营养型生物，它们从 物质的氧化过程中获得能量。植物和少部分细菌属于 光能营养型生物3. 3. 综合上述两种方法，可将细菌分为综合上述两种方法，可将细菌分为光能自养菌化能自养菌化能异养菌光能异养菌 在完全无机的环境中生长，以在完全无机的环境中生长
14、，以COCO2 2为为碳源，光做能源，无机物为供碳源，光做能源，无机物为供H H体还原体还原COCO2 2合成细胞有机物质的细菌。合成细胞有机物质的细菌。 在完全无机的环境中生长，以无机化在完全无机的环境中生长，以无机化合物氧化时释放的能量为能源，以合物氧化时释放的能量为能源，以COCO2 2或或碳酸盐为碳源，合成细胞物质的细菌。碳酸盐为碳源，合成细胞物质的细菌。 能利用光做能源，以有机化合物为供能利用光做能源，以有机化合物为供H H体，还原体，还原CO2,CO2,合成细胞物质的细菌。合成细胞物质的细菌。 以有机化合物为碳源，利用有机化合以有机化合物为碳源，利用有机化合物氧化过程中产生的能量为
15、能源，合成细物氧化过程中产生的能量为能源，合成细胞物质的细菌。胞物质的细菌。微生物的营养类型区别微生物的营养类型区别 营养类型营养类型 主要碳源主要碳源 能源能源 代表菌代表菌 光能自养型 二氧化碳 光能 蓝细菌 光能异养型 有机物 光能 红螺细菌 化能自养型 二氧化碳 无机物 硫杆菌 化能异养型 有机物 有机物 大肠杆菌 ( ( ( (三三三三) ) ) )细菌的呼吸类型细菌的呼吸类型细菌的呼吸类型细菌的呼吸类型 1. 1. 1. 1. 细菌呼吸的概念细菌呼吸的概念细菌呼吸的概念细菌呼吸的概念 由由细细菌菌引引起起的的，使使代代谢谢基基质质发发生生复复杂杂的的氧氧化化- -还还原原作作用用，
16、以以释释放放能能量量，供供细细菌菌生生命命活活动动利利用用的的生生物物化化学学过过程程，称称为为细细菌菌的的呼吸。呼吸。 细细菌菌的的呼呼吸吸作作用用既既是是能能量量代代谢谢过过程程，也也是是物物质质代代谢谢过过程程。由由细细菌菌的的呼呼吸吸酶酶系系统统完完成成，其其主主要要的的化化学学作作用用，是是使使有有机机物物分分子子的的碳碳- -碳碳链链破破裂裂，分分解解和和释释放放能能量量。呼呼吸吸酶酶分分为为两两大大类类：发发酵酵酶类酶类和和氧化还原酶类氧化还原酶类。 一一种种细细菌菌只只能能具具有有一一定定种种类类和和数数量量的的呼呼吸吸酶酶，其其呼呼吸吸作作用用，可可利利用用一一定定的的基基质质，产产生生一一定定的的产产物物，这这是是具具有有种种的的特特征征性性，在生产上和微生物鉴定上有实际意义。在生产上和微生物鉴定上有实际意义。 2. 2. 2. 2. 细菌的呼吸类型细菌的呼吸类型细菌的呼吸类型细菌的呼吸类型 具有不同呼吸酶系统的细菌，在进行呼吸时，对于空气中具有不同呼吸酶系统的细菌，在进行呼吸时，对于空气中分子氧利用能力也是不同的。据此，可以把细菌及其呼吸作用分子氧利用能力也是不同
