《医学免疫学与医学微生物学》课件第十章-细菌的生理.ppt

细细菌菌虽虽小小，但但也也有有完完整整的的细细胞胞结结构构，具具有有独独特特的的生生命命活活动动，主主要要包包括括对对营营养养物物质质的的摄摄取取、进进行行新新陈陈代代谢谢及及生生长长繁繁殖殖。而而且且有有表表面面积积大大、摄摄取取营营养养快快、代代谢谢旺旺盛盛、生生长长繁繁殖殖快快.当当环环境境条条件件不不利利于于细细菌菌生生长长时时，细细菌菌生生命命活活动动受受到到抑抑制甚至死亡。制甚至死亡。了了解解细细菌菌生生长长繁繁殖殖条条件件、生生命命活活动动规规律律以以及及代代谢谢产产物物，有有助助于于细细菌菌的的人人工工培培养养、分分离离鉴鉴定定及及判判断断病病原原菌菌的的致致病病性性，同同时时对对细细菌菌性性疾疾病病的诊断、治疗及预防都有着重要的意义。的诊断、治疗及预防都有着重要的意义。第十章第十章 细菌的生理细菌的生理第一节第一节 细菌生长繁殖细菌生长繁殖细菌的理化性状细菌的理化性状 水水80%80%左右左右蛋白质、糖类、脂质蛋白质、糖类、脂质核酸、无机盐核酸、无机盐1、细菌的化学组成、细菌的化学组成肽聚糖、胞壁酸、肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、脂多糖等磷壁酸、脂多糖等固体成分固体成分15-20%15-20%细菌的生长繁殖细菌的生长繁殖n n细菌生长繁殖条件细菌生长繁殖条件1.1.营养物质：营养物质：2.2.合适的酸碱度：合适的酸碱度：3.3.适宜的温度：适宜的温度：4.4.必要的气体：必要的气体：n n细菌生长繁殖规律细菌生长繁殖规律1、营养物质：水、碳源、氮源、无机盐、营养物质：水、碳源、氮源、无机盐2、pH值：大多病原菌的最适值：大多病原菌的最适pH值为：值为：7.2-7.6 3、温度：病原菌的最适温度为、温度：病原菌的最适温度为37C 4、气体、气体：专性需氧菌、专性需氧菌、微需氧菌微需氧菌 兼性厌氧菌、兼性厌氧菌、专性厌氧菌专性厌氧菌(一一)细菌生长繁殖的条件：细菌生长繁殖的条件：营养物质营养物质水水碳源碳源（糖）（糖）氮源氮源（氨基酸（氨基酸 蛋白胨蛋白胨）无机盐无机盐生长生长因子因子重要溶剂菌体成分能源菌体成分原料某些菌需之菌体及酶的组成能量储存及转运调节渗透压细菌的营养物质细菌的营养物质 细菌生命过程的细菌生命过程的一切生化反应都一切生化反应都必须在水中进行必须在水中进行(二)细菌生长繁殖的方式和速度1、繁殖方式、繁殖方式二分裂方式无性繁殖二分裂方式无性繁殖 2、在适宜的人工培养条件下，多数细菌繁殖速度极快，、在适宜的人工培养条件下，多数细菌繁殖速度极快，每每20-30分钟分裂一次（一代，代时为分钟分裂一次（一代，代时为20-30分钟）。分钟）。n n大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌大肠艾希氏菌代时代时代时代时为为为为2020分钟，以此繁殖速度计算，分钟，以此繁殖速度计算，分钟，以此繁殖速度计算，分钟，以此繁殖速度计算，在最佳条件下，在最佳条件下，在最佳条件下，在最佳条件下，1 1个细菌个细菌个细菌个细菌1010小时后可繁殖小时后可繁殖小时后可繁殖小时后可繁殖1010亿多，亿多，亿多，亿多，2424小时后繁殖的数量可庞大到难以计数和程度！小时后繁殖的数量可庞大到难以计数和程度！小时后繁殖的数量可庞大到难以计数和程度！小时后繁殖的数量可庞大到难以计数和程度！（三）细菌的繁殖规律（三）细菌的繁殖规律n n 迟缓期迟缓期：菌体增大，代谢活跃，为细菌大量繁殖作：菌体增大，代谢活跃，为细菌大量繁殖作好物质准备。好物质准备。n 对数期对数期：细菌繁殖迅速，菌数呈几何级数增长，细：细菌繁殖迅速，菌数呈几何级数增长，细菌的菌的生物学性状典型生物学性状典型。n 稳定期稳定期：随有害代谢产物的增多，细菌繁殖速度减：随有害代谢产物的增多，细菌繁殖速度减慢，死亡数增多，细菌的生物学性状发生某些改变，慢，死亡数增多，细菌的生物学性状发生某些改变，并产生一些代谢产物如抗生素、内、外毒素和芽孢并产生一些代谢产物如抗生素、内、外毒素和芽孢等。等。n 衰亡期衰亡期：死亡菌数增多，超过活菌数，细菌形态显：死亡菌数增多，超过活菌数，细菌形态显著改变（变长、肿胀、畸形，甚至菌体自溶），生著改变（变长、肿胀、畸形，甚至菌体自溶），生理活动趋于停止。理活动趋于停止。细菌生长繁殖曲线：细菌生长繁殖曲线：510152025小时细细菌菌数数的的对对数迟缓期(lag phase)衰亡期(dicline phase)稳定期(stationary phase)对数期(logarithmic phase)细菌生长曲线细菌生长曲线(growth curve)第二节 细菌的人工培养n n一、培养基n n二、细菌在培养基中的生长现象n n三、人工培养细菌的意义一、培养基一、培养基n由人工方法配制而成的，专供微生物生长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质。繁殖使用的混合营养物质。（一）（一）按照培养基的成分按照培养基的成分合成培养基合成培养基按成分按成分天然培养基天然培养基半合成培养基半合成培养基 基础培养基 营养培养基培养基培养基 鉴别培养基 选择培养基 厌氧培养基（二）根据营养组成和用途不同分为：（二）根据营养组成和用途不同分为：(1)(1)基础培养基基础培养基(basic medium)(basic medium)含多数细菌生长繁殖所含多数细菌生长繁殖所需的基本营养成分，也是配制特殊培养基的基础。需的基本营养成分，也是配制特殊培养基的基础。肉汤培养基肉汤培养基(2)营养培养基营养培养基(enrichment medium)(enrichment medium)：加入适合某些细菌生加入适合某些细菌生长的营养物质。长的营养物质。+基础培养基基础培养基+其他细菌生长所需生长因子或微量元素其他细菌生长所需生长因子或微量元素 (3)3)选择培养基选择培养基(selective medium)(selective medium)在培养基中在培养基中加入某些化学物质，使之抑制某些细菌生长，而有利于另加入某些化学物质，使之抑制某些细菌生长，而有利于另一些细菌的生长。一些细菌的生长。(4)(4)鉴别培养基鉴别培养基(differential medium)(differential medium)用于培养用于培养和区分不同细菌种类的培养基，培养基中加入了一些特定和区分不同细菌种类的培养基，培养基中加入了一些特定的作用的作用底物和指示剂底物和指示剂。(5)(5)厌氧培养基厌氧培养基专供厌氧菌的分离、培养和鉴专供厌氧菌的分离、培养和鉴别。将培养基放入无氧环境中培养、在培养基中加入别。将培养基放入无氧环境中培养、在培养基中加入还原剂。还原剂。常用：常用：庖肉培养基庖肉培养基基础液体培养基基础液体培养基石蜡石蜡普通肉渣普通肉渣+庖肉培养基庖肉培养基 （三）根据培养基的物理状态可分：（三）根据培养基的物理状态可分：液体培养基液体培养基+1.5-2.5%1.5-2.5%琼脂琼脂固体培养基固体培养基:细菌的分离培养细菌的分离培养0.3-0.5%0.3-0.5%琼脂琼脂半固体培养基：半固体培养基：用于大量繁殖细菌用于大量繁殖细菌+动力检查动力检查二、细菌在培养基中的生长情况细菌在液体培养基中的生长情况细菌在半固体培养基中的生长情况细菌在固体培养基中的生长情况细菌在液体培养基中的生长情况菌膜菌沉淀均匀浑浊对照细菌在半固体培养基中的生长情况有动力有动力有动力有动力无动力无动力无动力无动力有动力有动力n n菌落菌落菌落菌落-细菌于固体培养基上经细菌于固体培养基上经细菌于固体培养基上经细菌于固体培养基上经18241824小时分离小时分离小时分离小时分离培养后，由单个细菌分裂繁殖后，形成单独的肉培养后，由单个细菌分裂繁殖后，形成单独的肉培养后，由单个细菌分裂繁殖后，形成单独的肉培养后，由单个细菌分裂繁殖后，形成单独的肉眼可见的细菌集落群体，称为菌落。眼可见的细菌集落群体，称为菌落。眼可见的细菌集落群体，称为菌落。眼可见的细菌集落群体，称为菌落。n n菌苔菌苔菌苔菌苔-多个菌落融合成片，形成菌苔。多个菌落融合成片，形成菌苔。多个菌落融合成片，形成菌苔。多个菌落融合成片，形成菌苔。n n细菌种类不同，其菌落的大小、形状、颜色、边细菌种类不同，其菌落的大小、形状、颜色、边细菌种类不同，其菌落的大小、形状、颜色、边细菌种类不同，其菌落的大小、形状、颜色、边缘、气味、透明度、表面光滑度、湿润度以及在缘、气味、透明度、表面光滑度、湿润度以及在缘、气味、透明度、表面光滑度、湿润度以及在缘、气味、透明度、表面光滑度、湿润度以及在血平板上是否溶血等情况均不相同。根据菌落的血平板上是否溶血等情况均不相同。根据菌落的血平板上是否溶血等情况均不相同。根据菌落的血平板上是否溶血等情况均不相同。根据菌落的特征可以初步鉴别细菌。特征可以初步鉴别细菌。特征可以初步鉴别细菌。特征可以初步鉴别细菌。细菌在固体培养基中的生长情况细菌在固体培养基中的生长情况细菌在固体培养基中的生长情况光滑型菌落粗糙型菌落粘液型菌落三、人工培养细菌的意义三、人工培养细菌的意义 用人工的方法，提供细菌生长繁殖所需要的各种用人工的方法，提供细菌生长繁殖所需要的各种条件，可进行细菌的人工培养，进行细菌的鉴条件，可进行细菌的人工培养，进行细菌的鉴定和进一步的利用。定和进一步的利用。传染性疾病的病原学诊断传染性疾病的病原学诊断 细菌的鉴定与研究细菌的鉴定与研究在医学中的意义在医学中的意义 生物制品的制备生物制品的制备 细菌毒力分析与细菌学指标的检测细菌毒力分析与细菌学指标的检测 工农业生产中的意义：工农业生产中的意义：工农业生产中的意义：工农业生产中的意义：1 1、细菌的代谢产物可制成抗生素、维生素、有机溶、细菌的代谢产物可制成抗生素、维生素、有机溶剂、酒、酱油、味精等剂、酒、酱油、味精等2 2、细菌培养物用于处理废水、垃圾、制造菌肥、农、细菌培养物用于处理废水、垃圾、制造菌肥、农药和生产酶制剂等药和生产酶制剂等在基因工程中的意义：因为细菌具有繁殖快、易培养的特点，所以大因为细菌具有繁殖快、易培养的特点，所以大多数基因工程的实验和生产，首先在细菌中进多数基因工程的实验和生产，首先在细菌中进行。行。第三节第三节 细菌代谢产物及意义细菌代谢产物及意义细菌的新陈代谢细菌的新陈代谢分解代谢：分解代谢：将复杂的营养物质分解为简单的化合物，将复杂的营养物质分解为简单的化合物，为合成菌体成分提供原料的同时还可获得能量为合成菌体成分提供原料的同时还可获得能量以供代谢所需的过程。以供代谢所需的过程。合成代谢：合成代谢：将简单的化合物合成复杂的菌体成分或将简单的化合物合成复杂的菌体成分或其它物质，同时消耗能量，保证细菌的生长其它物质，同时消耗能量，保证细菌的生长繁殖的过程。繁殖的过程。一、合成代谢产物及其在医学上的意义一、合成代谢产物及其在医学上的意义（1）、热原质）、热原质-又称致热原又称致热原 概念：是细菌合成概念：是细菌合成的一种注入人体或动的一种注入人体或动物体内能引起发热的物体内能引起发热的物质。物质。热源质热源质体温上升体温上升 特点：耐高温特点：耐高温消除方法：消除方法：250250高温干烤高温干烤3030分钟；用吸附剂分钟；用吸附剂和特殊石棉滤板吸附液体中的热原质；热原质和特殊石棉滤板吸附液体中的热原质；热原质没有挥发性，所以最好的方法是蒸馏法除之。没有挥发性，所以最好的方法是蒸馏法除之。（2）毒素与侵袭性酶）毒素与侵袭性酶 毒素：毒素：包括包括内毒素内毒素和和外毒素外毒素，是细菌重要的致，是细菌重要的致病物质。病物质。内毒素内毒素(endotoxinendotoxin)：G G-菌细胞壁的菌细胞壁的脂多糖脂多糖，菌体死亡崩解后游离出来；菌体死亡崩解后游离出来；外毒素外毒素(exotoxinexotoxin)：多数多数G G+菌和少数菌和少数G G-菌在生菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质，毒性强于内长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质，毒性强于内毒素。毒素。脂质双层脂质双层脂质双层脂质双层脂脂脂脂蛋蛋蛋蛋白白白白 脂质双层脂多糖脂多糖(lipopolysaccharide LPS):由脂质A,核心多糖和特异性多糖组成脂质脂质A A:内毒素生物活性主要组分,无种属 特异性核心多糖:有属特异性特异性多糖:G-菌的菌体抗原(O抗原)有种特异性侵袭性酶侵袭性酶：有些细菌可产生具有侵袭性的酶，为细有些细菌可产生具有侵袭性的酶，为细菌重要的致病物质，能损伤机体组织，促使菌重要的致病物质，能损伤机体组织，促使细菌的侵袭和扩散。细菌的侵袭和扩散。（3）、色素）、色素 一般在营养丰富、氧气充足、温度适宜的条件下一般在营养丰富、氧气充足、温度适宜的条件下产生，功能尚不清楚，有助于鉴别细菌，有两类：产生，功能尚不清楚，有助于鉴别细菌，有两类：水溶性色素、水溶性色素、脂溶性色素脂溶性色素金黄色金黄色红色红色柠檬色柠檬色白色白色水溶性色素水溶性色素绿色绿色-铜绿假单胞菌铜绿假单胞菌（4 4）抗生素：）抗生素：某些微生物在代谢过程中产生一些能某些微生物在代谢过程中产生一些能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质，称抗生素。物质，称抗生素。（5 5）细菌素：）细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质，其作用范围比抗生素狭窄，仅对与产白质，其作用范围比抗生素狭窄，仅对与产生菌有亲缘关系的细菌有杀伤作用。可用于生菌有亲缘关系的细菌有杀伤作用。可用于细菌分型和流行病学调查。细菌分型和流行病学调查。（6 6）维生素：）维生素：细菌在代谢过程中能产生一些维生素，细菌在代谢过程中能产生一些维生素，除供自身所用外，还能分泌到周围环境。人除供自身所用外，还能分泌到周围环境。人体可以吸收利用。体可以吸收利用。二、细菌的分解代谢产物及其意义二、细菌的分解代谢产物及其意义n细菌在分解和合成代谢中能产生多种代谢产物，细菌在分解和合成代谢中能产生多种代谢产物，在细菌的鉴定、生化反应及医学上具有重要意义。在细菌的鉴定、生化反应及医学上具有重要意义。n各种细菌所具有的酶系统不同，因此对营养物质各种细菌所具有的酶系统不同，因此对营养物质的分解能力和代谢途径不一致，其代谢产物亦不的分解能力和代谢途径不一致，其代谢产物亦不同。根据此特点，利用生物化学方法来鉴别不同同。根据此特点，利用生物化学方法来鉴别不同细菌称为细菌的细菌称为细菌的生化试验生化试验。（一）糖的分解代谢产物（一）糖的分解代谢产物（一）糖的分解代谢产物（一）糖的分解代谢产物糖发酵实验糖发酵实验糖发酵实验糖发酵实验VPVP实验实验实验实验 （V V）甲基红实验（甲基红实验（甲基红实验（甲基红实验（MM）枸橼酸盐实验（枸橼酸盐实验（枸橼酸盐实验（枸橼酸盐实验（C C）检测糖代谢产物的试验检测糖代谢产物的试验检测糖代谢产物的试验检测糖代谢产物的试验细菌的新陈代谢产物细菌的新陈代谢产物分解产物分解产物糖的分解产物糖的分解产物糖糖丙酮酸丙酮酸酸类酸类甲甲酸酸乙乙酸酸乳乳酸酸丁丁酸酸琥琥珀珀酸酸酮类酮类丙丙酮酮醇类醇类乙乙醇醇甘甘油油正正丙丙醇醇异异丙丙醇醇丁丁烯烯二二醇醇乙乙酰酰甲甲基基甲甲醇醇气体气体H2CO21、糖分解代谢产物及其意义、糖分解代谢产物及其意义（1）糖酵解糖酵解试验试验：+气泡不发酵产酸不产气 产酸又产气（2）VP试验试验：葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰甲基甲醇乙酰甲基甲醇双乙酰双乙酰红色（红色（+）OH-+含胍基含胍基化合物化合物（）（+）脱羧脱羧氧化氧化（3）甲基红）甲基红(methyl red)试验：试验：葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰甲基甲醇（红色）乙酰甲基甲醇（红色）（pH值值5.4）（）（+）（4）枸橼酸盐利用）枸橼酸盐利用(citrate utilization)(citrate utilization)试验：试验：（+）（）枸橼酸盐枸橼酸盐（碳源）（碳源）碳酸盐碳酸盐铵盐铵盐（氮源）（氮源）氨氨培养基变为碱性培养基变为碱性兰色（兰色（+）（二）蛋白质的分解代谢产物及其意义（二）蛋白质的分解代谢产物及其意义吲哚实验吲哚实验吲哚实验吲哚实验硫化氢实验硫化氢实验硫化氢实验硫化氢实验检测蛋白质代谢产物的检测蛋白质代谢产物的检测蛋白质代谢产物的检测蛋白质代谢产物的试验试验试验试验（2 2）蛋白质的分解产物）蛋白质的分解产物）蛋白质的分解产物）蛋白质的分解产物蛋蛋白白质质蛋蛋白白眎眎蛋蛋白白胨胨短短肽肽或或氨氨基基酸酸脱羧基脱羧基转氨基转氨基脱脱氨基氨基其其 他他无机物质：无机物质：水、水、NH3、CO2、H2、H2S、H2SO4、磷酸等磷酸等含氮有机物质：含氮有机物质：甲胺、尸胺、甲胺、尸胺、酪胺、腐胺、组胺、色胺等酪胺、腐胺、组胺、色胺等有机酸类有机酸类：饱和酸、不饱和饱和酸、不饱和酸、酮酸、羧酸酸、酮酸、羧酸其他：其他：甲烷、酚、甲酚、尿甲烷、酚、甲酚、尿素、硫醇、粪臭素等素、硫醇、粪臭素等（1）吲哚）吲哚(indolindol)试验试验：（）（+）色氨酸色氨酸吲哚（靛基质）吲哚（靛基质）玫瑰吲哚（红色）玫瑰吲哚（红色）+二甲基氨二甲基氨基苯甲醛基苯甲醛2 2、蛋白质的分解代谢产物及其意义蛋白质的分解代谢产物及其意义分解分解（2）硫化氢试验）硫化氢试验：（）（+）含硫氨基酸含硫氨基酸硫化氢硫化氢硫化铁或硫化铅硫化铁或硫化铅（黑色，（黑色，+）+铁离子或铁离子或铅离子铅离子分解分解 IMViC：常用于肠道杆菌的鉴定常用于肠道杆菌的鉴定 吲哚吲哚(indolindol)、甲基红甲基红(methyl red)、VP及枸橼及枸橼酸盐利用酸盐利用(citrate utilization)(citrate utilization)试验的合称。试验的合称。第四节第四节 细菌的分类与命名原则细菌的分类与命名原则 一、细菌的分类原则一、细菌的分类原则n分类 n n传统分类法（又称人工分类传统分类法（又称人工分类 ）n nDNADNA碱基分类法碱基分类法n n数值分类法数值分类法 33界界 Kingdom门门 PhylumPhylum 纲纲 Class Class 目目 Order Order 科科 Family Family 属属 Genus Genus 种种 SpeciesSpecies 亚种亚种.传统分类法（又称人为分类传统分类法（又称人为分类）门菌门菌门 纲 裂殖菌纲裂殖菌纲 目 真细菌目真细菌目 科 肠杆菌科肠杆菌科 属 埃希菌属埃希菌属 种 亚种以大肠杆菌为例，它在分类学上的地位是：以大肠杆菌为例，它在分类学上的地位是：以大肠杆菌为例，它在分类学上的地位是：以大肠杆菌为例，它在分类学上的地位是：界 Kingdom门 PhylumPhylum 纲 Class Class 目 Order Order 科 细球菌科细球菌科 属 葡萄球菌属葡萄球菌属 种 亚种以葡萄球菌为例，它在分类学上的地位是：以葡萄球菌为例，它在分类学上的地位是：以葡萄球菌为例，它在分类学上的地位是：以葡萄球菌为例，它在分类学上的地位是：n基本单位 种种 :生物学性状基本相同的细菌群体构生物学性状基本相同的细菌群体构 成一个菌种。成一个菌种。属属:性状相似的若干菌种组成菌属。性状相似的若干菌种组成菌属。株株:不同来源的同一菌种。不同来源的同一菌种。二、细菌的命名法：二、细菌的命名法：细菌的命名采用拉丁双名法，每个菌名由两个细菌的命名采用拉丁双名法，每个菌名由两个拉丁字组成，前一字为属名，名词，大写；后一字拉丁字组成，前一字为属名，名词，大写；后一字为种名，形容词，小写。中文名则相反，种名在前，为种名，形容词，小写。中文名则相反，种名在前，属名在后。属名在后。属名属名种名种名Staphylococcus（S）aurousEscherichia（E）coliNeisseria（N）meningitidis属名属名 种名种名金黄色金黄色葡萄球菌葡萄球菌大肠大肠埃希菌埃希菌脑膜炎脑膜炎奈瑟菌奈瑟菌Neisseria（N）gonorrhoeae淋病淋病奈瑟菌奈瑟菌问题与思考问题与思考n n细菌生长需要哪些营养物质？n n专性厌氧菌在有氧环境中不能生长的原因？n n常用的培养有哪些类型？n n细菌的合成代谢有哪些？它们在医学上有哪些意义？n n细菌的命名原则