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1、第二节 细菌的生理学 一、细菌的化学组成一、细菌的化学组成 水水无机物无机物有机物有机物组成元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫，组成元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫，90%90%以上；以上；钾、镁、钙、铁、锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴等钾、镁、钙、铁、锌、锰、钠、氯、钼、硒、钴等第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物二、二、 细菌的营养需求细菌的营养需求水分水分碳源：提供能量；合成菌体成分碳源：提供能量；合成菌体成分 氮源：合成菌体成分氮源：合成菌体成分 无无机机盐盐类类：P，S，K，Na，Ca，Mg，Fe等等生长因子：生长因子：B族维生素化合物族维生素化合物 第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物
2、物三、细菌的营养类型三、细菌的营养类型1根据对碳素营养的利用才干区分：根据对碳素营养的利用才干区分：自自养养菌菌(autotrophy)：具具有有高高度度的的合合成成才才干干，能利用简单的无机化合物作营养。能利用简单的无机化合物作营养。异异养养菌菌(heterotrophy)：这这类类细细菌菌合合成成才才干干较差，要有较复杂的有机物作为营养物质。较差，要有较复杂的有机物作为营养物质。第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物2根据能源来源不同区分根据能源来源不同区分光能营养菌：能将光能转变为化学能；光能营养菌：能将光能转变为化学能；化化能能营营养养菌菌：从从无无机机和和有有机机化化合合物物中中
3、获获得得能量的细菌。能量的细菌。3. 四种营养类型四种营养类型光光能能自自养养菌菌：以以光光能能作作为为能能源源，分分解解无无机机物物进进展展生生物物合合成成的的细细菌菌。如如红红硫硫菌菌科科的的一一些些细细菌。菌。 化化能能自自养养菌菌：利利用用某某些些无无机机化化合合物物(如如NH3、H2S、氧氧化化亚亚铁铁等等)获获得得能能量量，以以CO2作作为为碳碳源源，合合成成所所需需求求的的有有机机物物。如如硝硝化化细细菌菌科科的细菌。的细菌。第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物光光能能异异养养菌菌：光光能能营营养养菌菌中中能能同同化化有有机机碳碳者者，均属于光能异养菌。均属于光能异养菌。化
4、化能能异异养养菌菌：化化能能营营养养菌菌中中，要要求求有有机机物物作作为为碳碳源源和和能能源源者者，均均属属于于化化能能养养菌菌。此此种种营营养的类型是生物界中最常见的一种。养的类型是生物界中最常见的一种。第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物 四 细菌的酶 胞内酶：存在于细胞内的称为胞内酶，绝大部分的酶属于这一类。如蛋白酶、核酸酶等。 胞外酶水解酶：有些酶类生成后透过细胞膜分泌到细胞外，称为胞外酶。 五、细菌对营养物质的摄取五、细菌对营养物质的摄取一细菌细胞内外物质交换的方式一细菌细胞内外物质交换的方式单纯分散、促进分散、自动运输和基团转移单纯分散、促进分散、自动运输和基团转移第第一一章
5、章 原原核核细细胞胞微微生生物物运输方式运输方式运输方式运输方式浓度浓度浓度浓度载体载体载体载体耗能耗能耗能耗能运送分子发运送分子发运送分子发运送分子发生变化生变化生变化生变化单纯扩散单纯扩散单纯扩散单纯扩散高高高高低低低低不需要不需要不需要不需要不耗能不耗能不耗能不耗能不变化不变化不变化不变化促进扩散促进扩散促进扩散促进扩散高高高高低低低低需要需要需要需要不耗能不耗能不耗能不耗能不变化不变化不变化不变化主动运输主动运输主动运输主动运输低低低低高高高高需要需要需要需要耗能耗能耗能耗能不变化不变化不变化不变化基团转位基团转位基团转位基团转位低低低低高高高高需要需要需要需要耗能耗能耗能耗能变化变化
6、变化变化四种运送营养物质方式的比较四种运送营养物质方式的比较促进分散促进分散自动运输自动运输基团移位酶酶c酶酶b酶酶aHPr酶酶I运送某一详细糖至少有运送某一详细糖至少有4种蛋白参与，耗费一个种蛋白参与，耗费一个ATP，两步进展：，两步进展：1热稳载体蛋白的激活；热稳载体蛋白的激活；2糖分子被磷酸激活糖分子被磷酸激活磷酸糖磷酸糖细胞质中细胞质中六、细菌的呼吸六、细菌的呼吸1.呼呼吸吸：细细菌菌对对无无机机物物或或有有机机物物进进展展氧氧化化，产产生生能能量量，供供应应本本身身生生命命活活动动的的运运用用，为为此此而进展的一系列氧化复原反响。而进展的一系列氧化复原反响。 需氧呼吸呼吸：受氢体是分
7、子氧。需氧呼吸呼吸：受氢体是分子氧。 发发酵酵fermentation：受受氢氢体体是是氧氧以以外的无机物或有机物。外的无机物或有机物。第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物2.细菌的呼吸类型：细菌的呼吸类型：厌氧菌及厌氧呼吸厌氧菌及厌氧呼吸需氧菌及需氧性呼吸需氧菌及需氧性呼吸 兼性厌氧细菌及其呼吸兼性厌氧细菌及其呼吸七、细菌的代谢产物七、细菌的代谢产物 1分解产物 糖的分解及产物；各种细菌的酶； 蛋白质和氨基酸的分解及产物； 脂类的分解及其产物。 2合成产物 热源质，毒素，抗生素，细菌素，维生素，色素等。1细菌的代谢产物与生化反响细菌的代谢产物与生化反响 细菌的酶不一样，对营养物质的分解
8、才干不一样细菌的酶不一样，对营养物质的分解才干不一样糖发酵实验糖发酵实验 葡萄糖葡萄糖 HCOOH HCOOH 脱氢酶脱氢酶 CO2+H2 CO2+H2 V - VPVoges-Proskauer实验实验葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰甲基甲醇乙酰甲基甲醇 二乙酰二乙酰红色化合物红色化合物 + 胍基化合物胍基化合物葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸 乙酰甲基甲醇乙酰甲基甲醇 - - +M - 甲基红甲基红methyl red实验实验葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰甲乙酰甲基甲醇基甲醇 甲基红甲基红 -葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸 甲基红甲基红 +- +C -枸橼酸盐利用枸橼酸盐利用citrate utilizati
9、on实实验验利用枸橼酸盐生长利用枸橼酸盐生长 +不能利用不能利用 - - +I- I-吲哚吲哚吲哚吲哚indolindol实验实验实验实验色氨酸色氨酸色氨酸色氨酸吲哚吲哚吲哚吲哚玫瑰吲哚玫瑰吲哚玫瑰吲哚玫瑰吲哚 吲哚试剂吲哚试剂吲哚试剂吲哚试剂 - +IMViC实验实验I - 吲哚吲哚indol实验实验M - 甲基红甲基红methyl red实验实验V - VPVoges-Proskauer实验实验C -枸橼酸盐利用枸橼酸盐利用citrate utilization实验实验 I M Vi C实验 大肠埃希菌 + + - - 产气杆菌 - - + + n n硫化氢实验 +FeS黑色n n尿素酶实
10、验2合成性代谢产物合成性代谢产物热源质热源质(pyrogen)：细菌合成的一种：细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反响的注入人体或动物体内能引起发热反响的物质。物质。如：如：LPS去除方法：去除方法：250干烤、蒸馏、吸附剂干烤、蒸馏、吸附剂等等 毒素：毒素：外毒素蛋白质外毒素蛋白质内毒素脂多糖内毒素脂多糖第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物抗抗生生素素：某某些些微微生生物物代代谢谢过过程程中中产产生生的的一一类类能能抑抑制制或或杀杀死死某某些些微微生生物物或或肿肿瘤瘤细细胞胞的的物物质。质。细细菌菌素素蛋蛋白白质质：仅仅对对与与产产生生菌菌有有近近缘缘关系的细菌有杀伤作用。关系
11、的细菌有杀伤作用。第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物维生素：在肠道内能合成VitB族和VitK。色素水溶性：能弥散。脂溶性：只存在于菌体，不分散。侵袭性酶类第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物第三节第三节 细菌的生长和繁衍细菌的生长和繁衍一一 细菌生长繁衍的条件细菌生长繁衍的条件 1营养条件：水、碳源、氮源、无营养条件：水、碳源、氮源、无机盐、生长因子等机盐、生长因子等 2温度：温度： 低温型低温型(嗜冷菌嗜冷菌)、中温型、中温型(嗜温菌嗜温菌)和高温型和高温型(嗜热菌嗜热菌) 3pH：病原菌，：病原菌，7.2-7.6；霉菌，；霉菌，3.0-6.0。 4浸透压浸透压 5气体：气体
12、：O2，CO2第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物根据细菌对氧的要求，将其分为四种类型：根据细菌对氧的要求，将其分为四种类型： 专性需氧菌专性需氧菌(obligate aerobe) 微需氧菌微需氧菌(microaerophilic aerobe) 兼性厌氧菌兼性厌氧菌(facultative anaerobe) 专性厌氧菌专性厌氧菌(obligate anaerobe)第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物n n专性需氧菌专性需氧菌专性需氧菌专性需氧菌(obligate aerobe)(obligate aerobe)n n 结核分枝杆菌结核分枝杆菌结核分枝杆菌结核分枝杆菌 n n
13、微需氧菌微需氧菌微需氧菌微需氧菌microaerophilic bacterium microaerophilic bacterium n n 氧浓度氧浓度氧浓度氧浓度56%56%，空肠弯曲菌、幽门螺杆菌，空肠弯曲菌、幽门螺杆菌，空肠弯曲菌、幽门螺杆菌，空肠弯曲菌、幽门螺杆菌n n兼性厌氧菌兼性厌氧菌兼性厌氧菌兼性厌氧菌(facultative anaerobe) (facultative anaerobe) n n 大多数病原菌大多数病原菌大多数病原菌大多数病原菌 n n专性厌氧菌专性厌氧菌专性厌氧菌专性厌氧菌(obligate anaerobe) (obligate anaerobe) n
14、 n 破伤风梭菌、肉毒梭菌破伤风梭菌、肉毒梭菌破伤风梭菌、肉毒梭菌破伤风梭菌、肉毒梭菌n n 缺缺缺缺乏乏乏乏氧氧氧氧化化化化复复复复原原原原电电电电势势势势高高高高的的的的呼呼呼呼吸吸吸吸酶酶酶酶：细细细细胞胞胞胞色色色色素素素素、细细细细胞胞胞胞色色色色素氧化酶素氧化酶素氧化酶素氧化酶n n 缺缺缺缺乏乏乏乏分分分分解解解解有有有有毒毒毒毒氧氧氧氧基基基基团团团团的的的的酶酶酶酶：SODSOD、触触触触酶酶酶酶、过过过过氧氧氧氧化化化化物物物物酶酶酶酶n n2O2- + 2H+ SOD H2O2+O2n n 2H2O2 触酶 2H2O +O2n nH2O2+AH2 过氧化物酶 2H2O+A
15、另外：有些细菌在生长上要求一定浓度的CO2，例如布氏杆菌在初次分别时，要有510%的CO2 。第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物n n裂殖：多数裂殖：多数n n二分裂：绝大多数细菌二分裂：绝大多数细菌n n三分裂：绿色硫细菌三分裂：绿色硫细菌n n复分裂：蛭弧菌复分裂：蛭弧菌n n芽殖：少数芽殖：少数n n硝化杆菌属、芽生杆菌属等硝化杆菌属、芽生杆菌属等10余属细菌余属细菌二、细菌繁衍的方式二、细菌繁衍的方式第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物三、细菌繁衍的生长曲线三、细菌繁衍的生长曲线 将将细细菌菌接接种种于于适适宜宜液液体体培培育育基基中中置置温温箱箱内内培培育育，间间隔隔不
16、不同同时时间间取取样样，测测定定每每ml培培育育基基中中的的活活菌菌数数，以以培培育育时时间间为为横横坐坐标标，培培育育物物中中的的活活菌菌数数的的对对数数为为纵坐标，可描画出生长曲线。纵坐标，可描画出生长曲线。第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物细菌的生长曲线细菌的生长曲线growth curve活活菌菌数数的的对对数数培育时间培育时间缓慢期缓慢期 对数期对数期 稳定期稳定期衰亡期衰亡期 培育时间培育时间(h)I 延滞期延滞期II 指数期指数期III 稳定期稳定期IV 衰亡期衰亡期0生生长长速速度度总菌数总菌数活菌数活菌数IIIIIIIVlg细胞数细胞数(个个/ml)微生物的典型生长曲
17、线微生物的典型生长曲线(growth curve)生长曲线分为生长曲线分为4期：期： 1缓慢期缓慢期(lag phase)： 2对数期对数期(log phase)： 3稳定期稳定期(stationary phase)： 4衰退期衰退期(phase of decline)：察察看看细细菌菌的的形形状状和和G染染色色反反响响等等，均均应应以以对数期至稳定期中期的细菌为规范。对数期至稳定期中期的细菌为规范。第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物四、细菌的人工培育四、细菌的人工培育 人工培育细菌，除需提供充足的营养物质外，还需有适宜的酸碱度、适宜的温度以及必要的气体环境 。第第一一章章 原原核核细
18、细胞胞微微生生物物培育基培育基 由人工配制供由人工配制供微生物生长繁衍或微生物生长繁衍或积累代谢产物所用积累代谢产物所用的营养物质。的营养物质。一培育基的分类一培育基的分类按形状的差别，可将培育基分为三类：按形状的差别，可将培育基分为三类：液液体体培培育育基基：用用于于扩扩增增纯纯培培育育的的菌菌体体、确确定定细菌生长曲线等。细菌生长曲线等。固固体体培培育育基基：在在液液体体培培育育基基中中参参与与1%2%的的琼琼脂脂。用用于于细细菌菌的的分分别别、纯纯化化、生生物物活性检测等。活性检测等。半半固固体体培培育育基基：将将参参与与液液体体培培育育基基的的琼琼脂脂减减半半即即成成为为半半固固体体培
19、培育育基基。可可作作穿穿刺刺实实验验，察察看细菌的运动力及短期保藏菌种等。看细菌的运动力及短期保藏菌种等。第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物1.在液体培育基上的生长特点n n 外表生长 均匀混浊生长 沉淀生长 液体培育基2.在半固体培育基上的生长特征半固体培育基无动力无动力 有动力有动力3.细菌在固体培育基上的生长特征固体培育基qq按功能的差别，可将培育基分为三类：qq根底培育基qq选择培育基qq鉴别培育基第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物一 些 鉴 别 培 养 基二细菌的培育性状二细菌的培育性状菌菌落落(colony) (colony) ：某某个个细细菌菌在在适适宜宜生生长长
20、的的固固体体培培育育基基外外表表或或内内部部，在在适适宜宜的的条条件件下下经经过过一一定定时时间间生生长长繁繁衍衍出出宏宏大大数数量量的的菌菌体体，构构成成一一个个肉肉眼眼可可见见的的、有有一一定定形形状状的的独独立立群群体体，称为菌落。称为菌落。菌菌苔苔(lawn)(lawn)：假假设设长长出出的的菌菌落落联联成成一一片片，称称菌苔。菌苔。第第一一章章 原原核核细细胞胞微微生生物物菌落特征的描画菌落特征的描画大小：大小：外形：圆形、假根状、放射状、不规那么；外形：圆形、假根状、放射状、不规那么；颜色：颜色：透明程度：透明、不透明、半透明；透明程度：透明、不透明、半透明；隆起形状：低凸、扁平、
21、隆起、乳头状；隆起形状：低凸、扁平、隆起、乳头状；边缘情况：整齐、波浪状、锯齿状；边缘情况：整齐、波浪状、锯齿状；外表形状：光滑、皱褶、同心环；外表形状：光滑、皱褶、同心环；外表光泽：无光泽、金属光泽；外表光泽：无光泽、金属光泽；质地：油脂状、膜状、粘、脆；质地：油脂状、膜状、粘、脆；圆、整圆、整不、波状不、波状不、叶状不、叶状规、放状规、放状细菌菌落外表构造、形状及边缘特征细菌菌落外表构造、形状及边缘特征规、扇状规、扇状规、齿状规、齿状规、环状规、环状不、毛毯不、毛毯规、菌丝规、菌丝不、卷发不、卷发不、丝状不、丝状不、根状不、根状细菌菌落特征细菌菌落特征n n潮湿、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀、菌落正反面颜色一致等。
