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1、第第2章章 细菌的生理细菌的生理潘建平潘建平 教授教授浙江大学医学院浙江大学医学院第一节第一节 细菌的理化性状细菌的理化性状一一、细菌的化学组成细菌的化学组成 二、细菌的物理性状二、细菌的物理性状uu 菌体半透明菌体半透明菌体半透明菌体半透明uu 表面积大表面积大表面积大表面积大uu 带电现象带电现象带电现象带电现象：GG+菌菌菌菌pIpI为为为为pH23pH23，GG- -菌菌菌菌pIpI为为为为 pH45 pH45uu 半透性半透性半透性半透性：细胞壁和细胞膜允许水和小分子通过：细胞壁和细胞膜允许水和小分子通过：细胞壁和细胞膜允许水和小分子通过：细胞壁和细胞膜允许水和小分子通过uu 内部渗
2、透压高内部渗透压高内部渗透压高内部渗透压高 包包包包括括括括水水水水、无无无无机机机机盐盐盐盐、蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质、糖糖糖糖类类类类、脂脂脂脂质和核酸等质和核酸等质和核酸等质和核酸等。第二节第二节 细菌的营养与生长繁殖细菌的营养与生长繁殖一、细菌营养类型一、细菌营养类型根据细菌利用能源和碳源的不同分类：根据细菌利用能源和碳源的不同分类：自养菌（自养菌（autotroph）：以无机物或以无机物或光合作用为能源光合作用为能源异养菌（异养菌（heterotroph）：以有机物为以有机物为原料合成菌体成分原料合成菌体成分，大部分病原菌都大部分病原菌都是异养菌是异养菌二、细菌的营养物质二、细菌的营
3、养物质 v水水水水：营养物质必须先溶于水，营养的吸收与代谢：营养物质必须先溶于水，营养的吸收与代谢：营养物质必须先溶于水，营养的吸收与代谢：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均需有水才能进行均需有水才能进行均需有水才能进行。v氮源氮源氮源氮源：来自氨基酸、来自氨基酸、来自氨基酸、来自氨基酸、蛋白质等蛋白质等蛋白质等蛋白质等，合成菌体成分合成菌体成分合成菌体成分合成菌体成分。v碳源碳源碳源碳源：来源于糖类，提供能量：来源于糖类，提供能量：来源于糖类，提供能量：来源于糖类，提供能量。v无机盐无机盐无机盐无机盐：钾、钠、钙、镁、磷、硫等：钾、钠、钙、镁、磷、硫等：钾、钠、钙、镁、
4、磷、硫等：钾、钠、钙、镁、磷、硫等。v生长因子生长因子生长因子生长因子：生长必需但自身不能合成的物质：生长必需但自身不能合成的物质：生长必需但自身不能合成的物质：生长必需但自身不能合成的物质， 如维生素、氨基酸等如维生素、氨基酸等如维生素、氨基酸等如维生素、氨基酸等。三、细菌摄取营养物质的机制三、细菌摄取营养物质的机制被动扩散被动扩散被动扩散被动扩散 主动转运系统主动转运系统主动转运系统主动转运系统 1 1 1 1. . . .依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统 2 2 2 2. . . .化化化化学
5、学学学渗渗渗渗透透透透驱驱驱驱使使使使转转转转运运运运系系系系统统统统：质质质质子子子子动动动动力力力力或或或或钠钠钠钠动动动动力力力力作作作作为物质跨膜转运的能量为物质跨膜转运的能量为物质跨膜转运的能量为物质跨膜转运的能量 3 3 3 3. . . .基基基基团团团团转转转转移移移移：营营营营养养养养物物物物在在在在转转转转运运运运中中中中被被被被磷磷磷磷酸酸酸酸化化化化，同同同同时时时时与与与与代谢相结合代谢相结合代谢相结合代谢相结合四四、影响细菌生长繁殖的环境因素、影响细菌生长繁殖的环境因素1.1.营养物质营养物质2.2.氢离子浓度氢离子浓度( (pH) ) 多数病原菌最适多数病原菌最适
6、多数病原菌最适多数病原菌最适pHpH为为为为7.27.6 7.27.6 3.3.温度温度多数病原菌最适多数病原菌最适多数病原菌最适多数病原菌最适37374.4.气体气体 根据细菌代谢时对根据细菌代谢时对O O2 2的需求分为的需求分为（1 1 1 1）专性需氧菌）专性需氧菌）专性需氧菌）专性需氧菌：如结核杆菌如结核杆菌如结核杆菌如结核杆菌（2 2 2 2）专性厌氧菌）专性厌氧菌）专性厌氧菌）专性厌氧菌：如破伤风梭菌如破伤风梭菌如破伤风梭菌如破伤风梭菌，厌氧机制厌氧机制厌氧机制厌氧机制（3 3 3 3）兼性厌氧菌）兼性厌氧菌）兼性厌氧菌）兼性厌氧菌：大多数病原菌大多数病原菌大多数病原菌大多数病原
7、菌（4 4 4 4）微需氧菌）微需氧菌）微需氧菌）微需氧菌：如空肠弯曲如空肠弯曲如空肠弯曲如空肠弯曲 COCO2 2对对对对细细细细菌菌菌菌的的的的生生生生长长长长也也也也很很很很重重重重要要要要。大大大大部部部部分分分分细细细细菌菌菌菌在新陈代谢过程中产生的在新陈代谢过程中产生的在新陈代谢过程中产生的在新陈代谢过程中产生的COCO2 2可满足需要。可满足需要。可满足需要。可满足需要。 5.5.渗透压渗透压 一般培养基渗透压适于大多数细菌。一般培养基渗透压适于大多数细菌。一般培养基渗透压适于大多数细菌。一般培养基渗透压适于大多数细菌。五、细菌的生长繁殖五、细菌的生长繁殖 细菌个体的生长繁殖细菌
8、个体的生长繁殖细菌个体的生长繁殖细菌个体的生长繁殖 二分裂繁殖二分裂繁殖二分裂繁殖二分裂繁殖；繁殖速度一般繁殖速度一般繁殖速度一般繁殖速度一般20203030分钟一代分钟一代分钟一代分钟一代 细菌群体的生长繁殖细菌群体的生长繁殖细菌群体的生长繁殖细菌群体的生长繁殖：生长曲线生长曲线生长曲线生长曲线 迟缓期迟缓期迟缓期迟缓期 对数期对数期对数期对数期 稳定期稳定期稳定期稳定期 衰退期衰退期衰退期衰退期第三节第三节 细菌细菌的新陈代谢的新陈代谢细菌新陈代谢包括分解代谢与合成代谢细菌新陈代谢包括分解代谢与合成代谢v营养物质分解和转化为能量的过程营养物质分解和转化为能量的过程营养物质分解和转化为能量的
9、过程营养物质分解和转化为能量的过程：分解代谢分解代谢分解代谢分解代谢v所产生的能量用于细胞组分的合成所产生的能量用于细胞组分的合成所产生的能量用于细胞组分的合成所产生的能量用于细胞组分的合成：合成代谢合成代谢合成代谢合成代谢一、分解代谢一、分解代谢产物和生化反应产物和生化反应 v细细细细菌菌菌菌对对对对糖糖糖糖、蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的分分分分解解解解能能能能力力力力各各各各不不不不相相相相同同同同，因因因因而而而而代代代代谢谢谢谢产产产产物物物物各各各各异异异异，利利利利用用用用生生生生物物物物化化化化学学学学方方方方法法法法鉴鉴鉴鉴别别别别不不不不同细菌同细菌同细菌同细菌称为称为称
10、为称为细菌的细菌的细菌的细菌的生化反应生化反应生化反应生化反应。糖发酵试验糖发酵试验 大肠埃希菌分解乳糖，产酸产气；大肠埃希菌分解乳糖，产酸产气；大肠埃希菌分解乳糖，产酸产气；大肠埃希菌分解乳糖，产酸产气； 伤寒沙门菌不分解乳糖。伤寒沙门菌不分解乳糖。伤寒沙门菌不分解乳糖。伤寒沙门菌不分解乳糖。吲哚试验吲哚试验 大肠杆菌有色氨酸酶，分解色氨酸产生吲哚大肠杆菌有色氨酸酶，分解色氨酸产生吲哚大肠杆菌有色氨酸酶，分解色氨酸产生吲哚大肠杆菌有色氨酸酶，分解色氨酸产生吲哚甲基红试验甲基红试验 大肠杆菌（大肠杆菌（大肠杆菌（大肠杆菌（+ + + +），产气杆菌（），产气杆菌（），产气杆菌（），产气杆菌（-
11、 - - -） VP试验试验 大肠杆菌（大肠杆菌（大肠杆菌（大肠杆菌（- - - -），产气杆菌（），产气杆菌（），产气杆菌（），产气杆菌（+ + + +）枸橼酸盐利用试验枸橼酸盐利用试验 产产产产气气气气杆杆杆杆菌菌菌菌以以以以枸枸枸枸橼橼橼橼酸酸酸酸盐盐盐盐为为为为碳碳碳碳源源源源、以以以以铵铵铵铵盐盐盐盐为为为为氮氮氮氮源源源源分分分分解解解解铵铵铵铵盐盐盐盐产产产产氨氨氨氨（碱碱碱碱性性性性）指指指指示示示示剂剂剂剂淡淡淡淡绿绿绿绿变深蓝为阳性变深蓝为阳性变深蓝为阳性变深蓝为阳性尿素酶试验尿素酶试验 变变变变形形形形杆杆杆杆菌菌菌菌有有有有尿尿尿尿素素素素酶酶酶酶，可可可可分分分分解解
12、解解尿尿尿尿素素素素产产产产生生生生氨氨氨氨培养基变碱培养基变碱培养基变碱培养基变碱酚红指示剂显红色酚红指示剂显红色酚红指示剂显红色酚红指示剂显红色硫化氢试验硫化氢试验 变变变变形形形形杆杆杆杆菌菌菌菌、沙沙沙沙门门门门菌菌菌菌分分分分解解解解含含含含硫硫硫硫氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸产产产产生生生生硫化氢硫化氢硫化氢硫化氢遇铅或铁离子生成黑色的硫化物遇铅或铁离子生成黑色的硫化物遇铅或铁离子生成黑色的硫化物遇铅或铁离子生成黑色的硫化物IMViC试验I I：吲哚试验吲哚试验吲哚试验吲哚试验MM：甲基红试验甲基红试验甲基红试验甲基红试验ViVi：VPVP试验试验试验试验C C：枸枸枸枸橼橼橼橼酸酸酸
13、酸盐盐盐盐利利利利用用用用试验试验试验试验 常常常常用用用用于于于于鉴鉴鉴鉴定定定定肠肠肠肠道道道道杆杆杆杆菌菌菌菌，如如如如大大大大肠肠肠肠埃埃埃埃希希希希菌菌菌菌+ + + + + + + + - - - - - - - -，产产产产气杆菌气杆菌气杆菌气杆菌- - + +- - + +- - + +- - + +。二、合成代谢产物及其医学上的意义二、合成代谢产物及其医学上的意义热原质热原质 细细细细菌菌菌菌合合合合成成成成的的的的一一一一种种种种注注注注入入入入人人人人体体体体内内内内引引引引起起起起发发发发热热热热反反反反应应应应的物质。大多是的物质。大多是的物质。大多是的物质。大多是G
14、G- -菌的脂多糖。菌的脂多糖。菌的脂多糖。菌的脂多糖。 热热热热原原原原质质质质耐耐耐耐高高高高温温温温，高高高高压压压压蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽灭灭灭灭菌菌菌菌（121121，20min20min）不能破坏，）不能破坏，）不能破坏，）不能破坏，250250高温干烤才能破坏高温干烤才能破坏高温干烤才能破坏高温干烤才能破坏。v内毒素内毒素内毒素内毒素：GG菌的脂多糖菌的脂多糖菌的脂多糖菌的脂多糖v外毒素外毒素外毒素外毒素：GG菌和少数菌和少数菌和少数菌和少数GG菌产生的蛋白质菌产生的蛋白质菌产生的蛋白质菌产生的蛋白质v侵侵侵侵袭袭袭袭性性性性酶酶酶酶：损损损损伤伤伤伤机机机机体体体体组组组组织织织织，
15、促促促促进进进进细细细细菌菌菌菌侵侵侵侵袭袭袭袭和和和和扩扩扩扩散散散散，如如如如卵卵卵卵磷磷磷磷脂脂脂脂酶酶酶酶 （产产产产气气气气荚荚荚荚膜膜膜膜梭梭梭梭菌菌菌菌 ）、透透透透明质酸酶（链球菌）明质酸酶（链球菌）明质酸酶（链球菌）明质酸酶（链球菌）。毒素和侵袭性酶毒素和侵袭性酶抗生素：抗生素：抗生素：抗生素：多粘菌素、杆菌肽。多粘菌素、杆菌肽。多粘菌素、杆菌肽。多粘菌素、杆菌肽。细细细细菌菌菌菌素素素素：只只只只能能能能杀杀杀杀伤伤伤伤有有有有亲亲亲亲缘缘缘缘关关关关系系系系的的的的细细细细菌菌菌菌，如如如如大大大大肠肠肠肠菌菌菌菌素。无治疗意义，有助于细菌分型素。无治疗意义，有助于细菌分
16、型素。无治疗意义，有助于细菌分型素。无治疗意义，有助于细菌分型。维生素：维生素：维生素：维生素：某些肠道菌合成，如某些肠道菌合成，如某些肠道菌合成，如某些肠道菌合成，如B B族维生素、族维生素、族维生素、族维生素、V VK K。色素：色素：色素：色素：金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色色素（脂溶性）金黄色色素（脂溶性）金黄色色素（脂溶性）金黄色色素（脂溶性） 铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌- - - -绿色色素（水溶性）绿色色素（水溶性）绿色色素（水溶性）绿色色素（水溶性） 可用于细菌鉴别可用于细菌鉴别可用于细菌鉴别可用于细菌鉴别第四节第四节 细菌
17、细菌的人工的人工培养培养分离培养分离培养纯培养纯培养一、一、培养培养细菌的方法细菌的方法二、二、培养培养基基n培培培培养养养养基基基基（culture culture mediummedium）：是是是是由由由由人人人人工工工工方方方方法法法法配配配配制制制制而而而而成成成成的的的的，专专专专供供供供微微微微生生生生物物物物生生生生长长长长繁繁繁繁殖殖殖殖使使使使用用用用的的的的混混混混合合合合营营营营养养养养物物物物制品。制品。制品。制品。v基础培养基基础培养基基础培养基基础培养基v营养培养基营养培养基营养培养基营养培养基v选择培养基选择培养基选择培养基选择培养基v鉴别培养基鉴别培养基鉴别培
18、养基鉴别培养基v厌氧培养基厌氧培养基厌氧培养基厌氧培养基三、三、细菌在培养基中的生长现象细菌在培养基中的生长现象v液体培养基中生长现象液体培养基中生长现象液体培养基中生长现象液体培养基中生长现象 混浊混浊混浊混浊：大多数细菌大多数细菌大多数细菌大多数细菌 沉淀沉淀沉淀沉淀：链状生长的细菌链状生长的细菌链状生长的细菌链状生长的细菌 菌膜菌膜菌膜菌膜：专性需氧菌，如结核杆菌、枯草杆菌专性需氧菌，如结核杆菌、枯草杆菌专性需氧菌，如结核杆菌、枯草杆菌专性需氧菌，如结核杆菌、枯草杆菌 v固体培养基中生长情况固体培养基中生长情况固体培养基中生长情况固体培养基中生长情况 分离培养：分离培养：分离培养：分离培
19、养： 将将将将标标标标本本本本或或或或培培培培养养养养物物物物划划划划线线线线接接接接种种种种在在在在固固固固体体体体培培培培养养养养基基基基的的的的表表表表面面面面，因因因因划划划划线线线线的的的的分分分分散散散散作作作作用用用用，使使使使许许许许多多多多原原原原混混混混杂杂杂杂的的的的细细细细菌菌菌菌在在在在固固固固体体体体培培培培养养养养基基基基表表表表面上散开面上散开面上散开面上散开。菌菌菌菌落落落落（colonycolony）：单单单单个个个个细细细细菌菌菌菌分分分分裂裂裂裂繁繁繁繁殖殖殖殖而而而而成成成成的的的的一一一一堆堆堆堆肉肉肉肉眼眼眼眼可可可可见的细菌集团。见的细菌集团。见
20、的细菌集团。见的细菌集团。v半固体培养基中生长情况半固体培养基中生长情况半固体培养基中生长情况半固体培养基中生长情况 有鞭毛细菌：有鞭毛细菌：有鞭毛细菌：有鞭毛细菌：扩散生长，周围浑浊扩散生长，周围浑浊扩散生长，周围浑浊扩散生长，周围浑浊无无无无鞭鞭鞭鞭毛毛毛毛细细细细菌菌菌菌：沿沿沿沿穿穿穿穿刺刺刺刺线线线线生生生生长长长长，周周周周围围围围透明透明透明透明四、人工培养细菌的用途四、人工培养细菌的用途在医学上的应用在医学上的应用疾病诊断疾病诊断细菌学研究细菌学研究生物制品制备生物制品制备在工农业生产中的应用在工农业生产中的应用在基因工程中的应用在基因工程中的应用第五节第五节 细菌的分类细菌的
21、分类属（属（属（属（gengenusus） 由由由由密密密密切切切切相相相相关关关关的的的的种种种种组组组组成成成成，如如如如金金金金黄黄黄黄色色色色葡葡葡葡萄萄萄萄球球球球菌菌菌菌、表表表表皮皮皮皮葡葡葡葡萄萄萄萄球菌属于葡萄球菌属。球菌属于葡萄球菌属。球菌属于葡萄球菌属。球菌属于葡萄球菌属。种（种（种（种（speciesspecies） 细细细细菌菌菌菌的的的的基基基基本本本本分分分分类类类类单单单单位位位位。性性性性状状状状基基基基本本本本相相相相同同同同的的的的细细细细菌菌菌菌群群群群体体体体构构构构成成成成一个种。一个种。一个种。一个种。型（型（型（型（typetype） 同同同同一
22、一一一种种种种细细细细菌菌菌菌基基基基本本本本性性性性状状状状相相相相同同同同，而而而而某某某某些些些些方方方方面面面面的的的的特特特特征征征征稍稍稍稍有有有有不不不不同，便可分为不同的型别。同，便可分为不同的型别。同，便可分为不同的型别。同，便可分为不同的型别。株（株（株（株（strainstrain） 不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株。不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株。不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株。不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株。 思考题思考题1.1.细菌的生长繁殖条件是什么？细菌的生长繁殖条件是什么？细菌的生长繁殖条件是什么？细菌的生长繁殖条
23、件是什么？2.2.细菌生长曲线分哪细菌生长曲线分哪细菌生长曲线分哪细菌生长曲线分哪4 4个阶段？个阶段？个阶段？个阶段？3.3.细细细细菌菌菌菌根根根根据据据据对对对对氧氧氧氧的的的的需需需需要要要要程程程程度度度度分分分分为为为为哪哪哪哪几几几几种种种种类类类类型型型型？专专专专性厌氧菌的厌氧原理是什么？性厌氧菌的厌氧原理是什么？性厌氧菌的厌氧原理是什么？性厌氧菌的厌氧原理是什么？4.4.细菌合成代谢产物细菌合成代谢产物细菌合成代谢产物细菌合成代谢产物有哪些？有何医学意义？有哪些？有何医学意义？有哪些？有何医学意义？有哪些？有何医学意义？5.5.何谓何谓何谓何谓IMViCIMViC试验？试验
24、？试验？试验？专性厌氧菌在有氧环境中不能生长的机制专性厌氧菌在有氧环境中不能生长的机制缺乏氧化还原电势（缺乏氧化还原电势（缺乏氧化还原电势（缺乏氧化还原电势（EhEh）高的呼吸酶）高的呼吸酶）高的呼吸酶）高的呼吸酶 人组织的人组织的人组织的人组织的EhEh约为约为约为约为150mV150mV，普通培养基在有氧环境中，普通培养基在有氧环境中，普通培养基在有氧环境中，普通培养基在有氧环境中EhEh可达可达可达可达300mV300mV，细菌必须有高，细菌必须有高，细菌必须有高，细菌必须有高EhEh的呼吸酶类（如细胞色素的呼吸酶类（如细胞色素的呼吸酶类（如细胞色素的呼吸酶类（如细胞色素和细胞色素氧化酶
25、）才能氧化环境中的营养物质。和细胞色素氧化酶）才能氧化环境中的营养物质。和细胞色素氧化酶）才能氧化环境中的营养物质。和细胞色素氧化酶）才能氧化环境中的营养物质。缺乏分解有毒氧基团的酶缺乏分解有毒氧基团的酶缺乏分解有毒氧基团的酶缺乏分解有毒氧基团的酶 细菌在有氧环境中代谢会产生具有强力杀菌作用的氧细菌在有氧环境中代谢会产生具有强力杀菌作用的氧细菌在有氧环境中代谢会产生具有强力杀菌作用的氧细菌在有氧环境中代谢会产生具有强力杀菌作用的氧基团，如基团，如基团，如基团，如OO2-2-和和和和H H2 2OO2 2，厌氧菌缺乏分解这些有毒氧基团的酶，厌氧菌缺乏分解这些有毒氧基团的酶，厌氧菌缺乏分解这些有毒氧基团的酶，厌氧菌缺乏分解这些有毒氧基团的酶类（如超氧化物歧化酶、触酶、过氧化物酶）类（如超氧化物歧化酶、触酶、过氧化物酶）类（如超氧化物歧化酶、触酶、过氧化物酶）类（如超氧化物歧化酶、触酶、过氧化物酶）返回返回
