微生物学第02章 细菌的生理

五、细菌的生长繁殖
♣细菌个体的生长繁殖 细菌繁殖方式 二分裂
繁殖速度 一般20-30分钟分裂一代（结 核杆菌18-20小时）
细菌个体繁殖方式与速度
链球菌
八 叠 球 菌
繁殖方式： 二分裂法
葡萄球菌
细菌群体的生长繁殖
生长曲线 : 以培养时间为横坐标，培养 物中活细菌数的对数为纵坐标，画得的 曲线叫生长 曲线。
色素
金黄色葡萄球菌——金黄色色素（脂溶性） 铜绿假单胞菌——-绿色色素（水溶性） 可用于细菌鉴别
抗生素：
某些微生物在代谢过程中产生的一类能抑 制或杀死某些其他微生物（或肿瘤细胞）的物 质。如多粘菌素、杆菌肽等。
细菌素
由一些菌株产生的具有抗菌作用的 蛋白质，但抗菌谱窄，只能作用于同 种或近缘关系的菌种，如大肠菌素。 故只能用于细菌的分型。
硫化氢（H2S）试验
培养基：含有胱氨酸及醋酸铅（或硫 酸亚铁）的培养基。 原理：凡能分解含S氨基酸细菌，可产 生H2S，与铅/铁离子结合后产生黑 色沉淀。
结果判断：
H2S阳性：有黑色沉淀 H2S阴性：无黑色沉淀
枸橼酸盐利用试验
培养基：枸橼酸盐为唯一碳源、磷酸二氢铵为唯 一氮源 原理：当有的细菌(如产气肠杆菌)能利用铵盐作 为唯一氮源，并能同时利用枸橼酸盐作为唯一碳 源时，便可在此培养基上生长，分解枸橼酸钠， 使培养基变碱，培养基中的溴麝香草酚蓝指示剂 由绿色变为深蓝色。
兼性厌氧菌：兼有有氧呼吸和无氧发 酵二种能力，大多数病原菌属此类 专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶，只 能在无氧环境下发酵。有游离氧时，会 受毒害，导致细菌死亡
专性厌氧菌不能在有氧环境中生长原因
1、缺乏氧化还原电势(Eh)高的呼吸酶 人体的Eh为150mv，培养基中为300mv， 细菌必须有Eh高的细胞色素和细胞色素氧化 酶，才能氧化环境中的营养物质。 2、缺乏分解有毒氧基团的酶 细菌在有氧环境中代谢时，常产生具有 强烈杀菌作用的超氧离子和过氧化氢。需氧 菌能产生各种酶（如超氧化物歧化酶、触酶、 过氧化氢酶等）将其分解，厌氧菌无此酶， 故不能生长。
菌落（S型）
菌落（R型）
菌苔
光滑型 菌落 粘液型 菌落
粗糙型 菌落
半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
有鞭毛 动力+
无鞭毛 动力－
混浊生长
沿穿刺线生长生长
三、人工培养细菌的用途
在医学中的应用
1.感染性疾病的病原学诊断 2.细菌学的研究 3.生物制品的制备
对蛋白质的分解
吲哚试验 硫化氢试验
其它试验
尿素酶试验 枸橼酸盐利用试验
吲哚试验
培养基：含有色氨酸的培养基。 原理：有些细菌(如大肠杆菌、变形杆菌霍 乱弧菌等)具有色氨酸酶→分解色氨酸→吲 哚（即靛基质）→加入吲哚试剂后（对二甲 基氨基苯甲醛）与吲哚结合→红色的玫瑰吲 哚。
结果判断：
吲哚试验阳性：红色 吲哚试验阴性：仍为黄色
在工农业生产中的应用 在基因工程中的应用
第五节 细菌的分类
属（genera）
由密切相关的种组成，如金黄色葡萄球 菌、表皮葡萄球菌属于葡萄球菌属。
种（species）
细菌的基本分类单位。
型（type）
同一种细菌基本性状相同，而某些方面 的特征稍有不同，便可分为不同的型别。
株（strain）
对不同来源的同一菌种的细菌称为该菌 的不同菌株。
第2 章
细菌的生理
第一节 细菌的理化性状
一、细菌的化学组成
水：细胞总重量75%-90% 有机物：碳、氢、氮、氧、磷、硫等 无机离子：钾、钠、铁、镁、钙等 特有成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等
二、细菌的物理性状
光学性质：半透明体 体表面积：体积小、表面积大 带电现象： 革兰阳性菌 pI 2-3；革兰阴性菌 pI 4-5 中性环境带负电荷 半透性：细胞壁、膜有半透性 渗透压： 革兰阳性菌 20-25大气压 革兰阴性菌 5-6大气压
维生素
某些肠道菌合成，如B族维生素、 VK。
第四节 细菌的人工培养
一、培养基
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。 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
固体 培养基 牛肉膏 蛋白胨 氯化钠 水
加热混合
液体 培养基
迟缓期 对数期
Hale Waihona Puke 稳定期衰退期特点
生各 迟缓期：代谢活跃，分裂迟缓，繁殖极少。 长期 曲特 对数期：生长迅速，形态、染色、生理活性等较典型， 线点 对外界环境因素敏感。
稳定期:
菌数稳定，产物积累，产芽胞、外毒素和抗生素。
衰退期：菌种衰亡，数量骤减。
第三节 细菌的代谢
一、细菌的能量代谢
①发酵（糖酵解） 厌氧菌获取能量的唯一途径，产生的能 量较少。 ②需氧呼吸 需氧菌和兼性厌氧菌的主要获能方式， 产生能量较多。 ③厌氧呼吸 专性厌氧菌的一类产能效率极低的特殊 呼吸方式。
对糖的发酵
单糖发酵试验 甲基红试验 VP试验
单糖发酵试验
培养基：含不同单糖的蛋白胨 水培养基 指示剂：溴甲酚紫 内置一小倒管（观察有无气体 产生）
结果判断：
A： 不发酵 － B：发酵、产酸 ＋
C：发酵、产酸产气
⊕
甲基红试验
培养基：葡萄糖蛋白胨水培养基 指示剂：甲基红 细菌分解葡萄糖→丙酮酸→甲酸、乙酸、琥珀 酸、乳酸等→pH降至4.5以下→甲基红指示剂呈红 色。 细菌分解葡萄糖→产酸量少，或进一步转化 醇、酮、醛、气体和水等→培养基的酸度在 pH6.2以上→甲基红指示剂呈黄色。 如：大肠埃希菌（＋）与产气肠杆菌（－）
思考题
1.细菌的生长繁殖条件是什么？ 2.细菌生长曲线分哪4个阶段？各有何特点？ 3.细菌根据对氧的需要程度分为哪几种类型？ 4.细菌合成代谢产物及其在医学中的作用。
细菌合成代谢产物
热原质
定义：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。
特点：耐高温（耐受121℃ 20分钟） 去除方法：吸附法、蒸馏法、高温 干烤。
毒素和侵袭性酶
内毒素 G－菌的脂多糖 外毒素 G＋菌和少数G－菌产生的蛋白质 （二者区别在致病性章中详述） 侵袭性酶 损伤机体组织，促进细菌侵袭和 散，如卵磷脂酶 （产气荚膜梭菌 ）、 透明质酸酶（链球菌）。
脲素酶试验
培养基：尿素琼脂培养基 原理：某些细菌(如变形杆菌)产生脲素酶→ 分解尿素产氨→使培养基的pH变为碱性→酚 红指示剂变红色。
结果：
阳性：变红 阴性：不变红
IMViC试验
I：吲哚试验 M：甲基红试验 Vi：VP试验 C ：枸橼酸盐利用 实验，常用于鉴 定肠道杆菌，如 大肠埃希菌+ + - -，产气杆菌- + +。
二、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、蛋白胨等，合成菌体 成分。 无机盐：钾、钠、钙、镁、铁、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。
三、细菌摄取营养物质的机制
被动扩散 主动转运系统 1.ABC转运 2.离子偶联转运 3.基团转移 4.特异性转运
二、细菌的代谢产物
细菌新陈代谢包括分解代谢与合成 代谢
分解代谢 营养物质分解和转化为能 量的过程 合成代谢 所产生的能量用于细胞组 分的合成
细菌分解代谢
分解代谢产物和生化反应
细菌对糖、蛋白质的分解能 力的不同，因而代谢产物各异， 利用生物化学方法鉴别不同细 菌称为细菌的生化反应。
临床常用的生化反应
四、影响细菌生长的环境因素
1.营养物质 2.氢离子浓度(pH) 多数病原菌最适pH为7.2～7.6 3.温度 多数病原菌最适37℃ 4.渗透压 一般培养基渗透压适于大多数细 菌
5.气体
氧气 根据细菌代谢对氧气的需要分： 专性需氧菌：具完善的呼吸酶系统，需 用分子氧作为受氢体以完成需氧呼吸（结核菌） 微需氧菌：在低氧压时生长良好，氧气 浓度>10%时可抑制其生长（幽门螺杆菌）
V-P试验
试剂：葡萄糖蛋白胨水培养基 指示剂：V-P试剂： A液（6%α -萘酚酒精溶 液），B液（40%氢氧化钾溶液） 有些细菌具有丙酮酸脱羧酶→分解葡萄糖→丙 酮酸→脱羧→乙酰甲基甲醇→碱性条件下，可 被空气中的O2氧化→二乙酰→与培养基中精氨 酸的胍基起作用→生成红色化合物。
红色：阳性（如产气肠杆菌） 无红色：阴性（如大肠埃希菌）
第二节 细菌的营养 与生长繁殖
一、细菌营养类型
自养菌（autotroph） 以简单的无机物为原料，利 用 CO2 等作为碳源，利用 N2 NH3 等 作为氮源,合成菌体成分。 以无机物氧化或光合作用为 能源。 为自然界正常菌群。
异养菌 heterotroph 只能以有机物为原料，如蛋 白质、糖类等合成菌体成分获得 能量。 腐生菌 saprophyte --- 动 植物尸体等腐败物为营养物。 寄生菌 parasite --- 寄生 于活宿主机体内，获取营养。 病原菌都是异养菌。
半固体 培养基
二、细菌在培养基中的生长现象
液体培养基中生长现象
混浊：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
固体培养基中生长情况
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。