第二章细菌的生理
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第二章细菌的生理ppt课件
第一节 细菌的生长繁殖
一、细菌生长繁殖的条件 二、细菌生长繁殖的方式与速度 三、细菌菌体的生长繁殖的规律
一、 细菌生长分的原料，也是新陈代 谢过程中能量的来源。细菌生长必不可少的营养物 质主要有以下五类：
碳源
五
氮源
大
类
无机盐
营
养
生长因子
素
水
细菌生长所需的营养物质
灭菌(sterilization)
杀灭物体上所有微生物的方法
防腐(antisepsis)
防止或抑制体外细菌生长繁殖的方法
无菌(asepsis) 不存在活菌的意思
物理消毒灭菌法
热力灭菌法
焚烧 干热灭菌法 烧灼
干烤（160~170℃/2h） 红外线
湿热灭菌法
巴氏消毒法pasteurization 用较低温度杀
补充细菌自身不能合成的有机营养 成分、呼吸辅酶
营养吸收和代谢
• 细菌生长繁殖其他环境因素
酸碱度（pH）：
大多数病原菌最适的生长PH值为7.2~7.6，个别细菌例外： 如结核杆菌生长最适pH为6.5~6.8，霍乱弧菌8.4~9.2。
温度：
大多数病原菌的最适生长温度为37℃。
气体（氧气、二氧化碳）
煮沸法 流动蒸气消毒法
灭液体中的病原菌或特定 微生物，而仍保持物品中 所需的不耐热成分不被破
间歇蒸气灭菌法 坏的消毒方法。
高压蒸气灭菌法 62℃30‘ 或72℃ 30’‘
121℃,15个大气压,20分钟
同一温度下,湿热比干热效果好
辐射杀菌法 紫外线 265~266nm
– 杀菌原理 – 用途与缺陷
人 体 内 正 常 菌 群 的 分 布
阴道
大肠杆菌、乳杆菌 白念珠菌、类白喉杆菌
初中八年级(初二)生物 第二章 细菌的生理特性
第二章
细菌的生理特性
生理特性
生理——生命活动机理（食、住）
生命活动——营养、呼吸、环境卫生 营养物及其获取方式——营养 营养物质的代谢
——呼吸
那些环境因素使细菌病、死？——环境
卫生
• 食（营养、呼吸）
营养物的种类、用途及营养物的吸收方式
水、盐、“粮食” 异养－自养；吸收方式—四种
提问：什么是化能自养菌？ 自养——碳源CO3－ 化能——以
？物质氧化产能
S、H2S、H2、NH3、Fe
• 种类：硫细菌 ( 硫化细菌和硫磺细菌 ) 、（亚）硝
化细菌及铁细菌、氢细菌。
• 例如，亚硝化细菌进行有机物合成反应如下 • 2NH3 + 2O2 HNO2 + 4 H + 619千焦耳 • ATP • CO2 + 4 H [CH2O] + H2 O
① 无机营养细菌（自养菌）
无机（自养）—CO2、CO和CO32提问：能否也利用有机物呢？
• 绝大多数能， “能吃苦也能享福”，优先利
用； • 又根据能源不同 • 又分为光能自养型细菌和化能自养型细菌。
（1）光能自养细菌（无氧有光）
只有紫硫细菌和绿硫细菌
较洁净的光照池塘无氧臭（H2S) 区
10％～20％干物质 10%无机盐
70％～90％水
90%有机物
细菌化学成分示意图
一、细菌营养物组成及生理功能
传统上根据功能不同对营养物归类
水、无机盐和碳源、氮源、能源、生
长因子等。
（一）水
提问：水对细菌有哪些作用？
1)溶剂作用
2)运输物质的载体
3)参与生化反应(如脱水、加水反应)
细菌的生理特性
生理特性
生理——生命活动机理（食、住）
生命活动——营养、呼吸、环境卫生 营养物及其获取方式——营养 营养物质的代谢
——呼吸
那些环境因素使细菌病、死？——环境
卫生
• 食（营养、呼吸）
营养物的种类、用途及营养物的吸收方式
水、盐、“粮食” 异养－自养；吸收方式—四种
提问：什么是化能自养菌？ 自养——碳源CO3－ 化能——以
？物质氧化产能
S、H2S、H2、NH3、Fe
• 种类：硫细菌 ( 硫化细菌和硫磺细菌 ) 、（亚）硝
化细菌及铁细菌、氢细菌。
• 例如，亚硝化细菌进行有机物合成反应如下 • 2NH3 + 2O2 HNO2 + 4 H + 619千焦耳 • ATP • CO2 + 4 H [CH2O] + H2 O
① 无机营养细菌（自养菌）
无机（自养）—CO2、CO和CO32提问：能否也利用有机物呢？
• 绝大多数能， “能吃苦也能享福”，优先利
用； • 又根据能源不同 • 又分为光能自养型细菌和化能自养型细菌。
（1）光能自养细菌（无氧有光）
只有紫硫细菌和绿硫细菌
较洁净的光照池塘无氧臭（H2S) 区
10％～20％干物质 10%无机盐
70％～90％水
90%有机物
细菌化学成分示意图
一、细菌营养物组成及生理功能
传统上根据功能不同对营养物归类
水、无机盐和碳源、氮源、能源、生
长因子等。
（一）水
提问：水对细菌有哪些作用？
1)溶剂作用
2)运输物质的载体
3)参与生化反应(如脱水、加水反应)
02第二章 细菌的生理
原理：
葡萄糖
丙酮酸 大肠杆菌分解 （无脱羧酶） 乙醛 乳酸 甲酸 琥珀酸 乙酰甲基甲醇(呈中性) （pH>5.4） 碱性条件下被空气中的氧氧化 产气杆菌脱羧酶作用
乙酸
乙醇
二乙酰
（pH≤4.5） 与蛋白胨中精氨酸的胍基作用
加入甲基红
pH 4.4-4.6
（红→黄）
呈红色 ( V.P. -) M.R. +
第二章 细菌的生理
• 第一节 细菌细胞的代谢过程 • 第二节 细菌的生长繁殖 • 第三节 细菌的人工培养
§2－1 程Байду номын сангаас
细菌细胞的代谢过
细菌细胞的代谢过程按其功能分 为：物质摄取、生物合成、聚合作用 及组装四个步骤。
一、物质摄取 ：指从周围环境获得营养 。 营养物质进出细胞的方式有： 1、单纯扩散（被动扩散）：细胞膜两侧的 物质靠浓度差（浓度梯度）进行分子扩散的 过程。 特点：1）无特异性和选择性，速度较 慢。 2） 不需要载体，不消耗能量。 2、促进扩散：指某些物质与位于细胞膜上 的特异性载体蛋白相结合，而将其转运到细 胞内的过程。 特点：1）具有特异性和选择性。 2）需要载体，但不消耗能量。
四、组装：细菌细胞结构的组装有两种方 式： 1、自我组装：如鞭毛、核糖体等 2、指导组装：如细菌表面的膜结构等
§2－2 细菌的生长繁殖
一、细菌个体的生长繁殖： 1、繁殖方式：二等分分裂法。 2、繁殖速度： 世代时间：一个菌体分裂为两个菌体所需 的时间 称为世代时间。 有的细菌繁殖快，如大肠杆菌及许多其 它病原菌（体）在适宜的条件下，20分钟 分裂一次（即一代），而有的细菌繁殖慢， 如分枝杆菌需18-24小时才分裂 一次。
3、主动输送：指某些物质与位于细胞膜上的 特异性载体蛋白相结合后逆浓度梯度“泵”入 细胞内的过程。 特点： 1）具有特异性和选择性。 2）需要载体，需要能量。 4、基团转位：指物质在运输的同时受到化学 修饰，从而源源不断输入细胞的过程。
第二章 细菌的生理
二、生物合成（biosynthesis）
与其他生物类似 吸收的各种前体代谢物通过各种代谢途径， 合成所需物质：多种氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸及其大分 子物质。但细菌不能自身合成，须从环境中获得。各种细菌 的合成途径和合成能力不同，对营养的需要以及代谢产物也 不尽相同，可作为细菌鉴定指标。
三、聚合作用（polymerization）
3 、稳定期（ stationary phase ）此时因营 养的消耗、代谢产物的蓄积等，细菌繁殖 速度下降，死亡数逐步上升，新繁殖的活 菌数与死菌数大致平衡。该朔细菌的形态 及生理性状常有改变，革兰氏阳性菌此时 可染成阴性。毒素等代谢产物大多此时产 生。大肠杆菌的稳定期持续约8h。 4、衰亡期 （decline phase）细菌开始大 量死亡，死菌数超过活菌数。如不移植到 新的培养基，最终可全部死亡。此期细菌 的菌体变形或自溶，染色不典型，难以进 行鉴定。
特点：
需要特异性的载体蛋白顺浓度梯度运输
不消耗能量
运输SO42-、PO43-、糖（真核）
胞外
细胞膜
胞内
促进扩散示意图
3、主动运输 (active transport)
特点： 是微生物吸收营养的主要方式 可逆浓度梯度运输，耗能 需载体蛋白，有特异性
运输有机离子、无机离子、氨基酸、乳糖等糖类
第二章 细菌的生理
主要内容：
细菌的代谢
细菌的生长繁殖
细菌的人工培养 细菌的生化试验
第一节
细菌细胞的代谢过程
细菌与其他生物一样，有独立的 生命活动，涉及复杂的新陈代谢。 细菌的生理涉及细菌的组分、营养 要求、能量代谢、生物生长合成繁 殖及基因调控等。
细菌与动物真核生物新陈代谢的主要区别 有如下几点:
病原微生物学,第二章细菌的生理,包括细菌的理化性状,细菌的营养与生长繁殖,细菌的代谢
典型的生长曲线 （Growth curve）
延 滞 期 对 数 期
稳定期
衰亡期
时期的划分：按照生长速率常数（growth race constant）不同。
第四节 细菌的代谢
新陈代谢（metabolism）是细胞内发生的各 种化学反应的总称，由分解代谢和合成代 谢两个过程组成。
一、细菌的能量代谢 1. 发酵： 2. 呼吸：需氧呼吸
一般20 min分裂一次，一个细菌经10个小时可以繁殖 10亿个，24小时可以繁殖272个细菌。
3. 细菌群体的生长繁殖
生 长 曲 线
1.迟缓期:(lag phage) 2.对数期:(logarithmic phage)：20 21 22 2n
3.稳定期:(stationary phage) 4.衰亡期:(decline phage)
引起发热的物质。
产生热原质的细菌大多是G-菌，热原质即其细
胞壁的脂多糖。
热原质耐高温，高压蒸气灭菌(121℃、20
min) 不被破坏，250℃高温干烤30 min或180℃,4 h才 能破坏热原质。
2. 毒素(toxin)与侵袭性酶:
外毒素：多数革兰氏阳性菌和少数革兰氏阴性菌在生长繁 殖过程中产生并分泌到胞外的毒素，毒性强，化学成分： 蛋白质。 内毒素：革兰氏阴性菌的脂多糖成分，只有当细菌死亡裂 解后才能大量释放到菌细胞外，毒性较弱。 侵袭性酶：损伤机体组织，促进细菌、毒素入侵。
厌氧呼吸
二、细菌的代谢产物
㈠ 分解代谢产物和细菌的生化反应： 不同细菌的酶不完全相同，对同一种营养物 质的代谢途径和代谢产物也不相同，因此可 以通过不同的代谢产物来鉴定细菌。
1.糖发酵试验：
葡萄糖 HCOOH 脱氢酶 CO2+H2
第二章 细菌的生理
（3）流动蒸汽消毒法
（4）间歇蒸汽灭菌法 应用：适用于不耐高温的营养物质的灭菌
（5）高压蒸汽灭菌法
应用最广泛，灭菌效果最好 压力—103.4KPa（1.05kg/cm2） 温度—121.3℃ 维持时间—15～20分钟
应用：适用于耐高温、耐潮湿物品的灭菌
相同温度下，湿热的灭菌效力比干热大，原因： 1、蛋白质在有水的条件下，易变性 2、湿热穿透力强 3、湿热存在潜热
3.鉴别培养基 利用细菌分解糖类 和蛋白质的能力及其代谢产物的不同， 在培养基中加入特定的底物和指示剂， 通过指示剂的反应不同来鉴别细菌。
如：单糖发酵管、伊红-美蓝琼脂 培养基、克氏双糖铁琼脂等。
4.选择培养基 在培养基中加入抑制剂，抑 制标本中的杂菌生长，利于所需细菌的生长。
如： SS琼脂
麦康凯培养基
第六节 细菌的分类
一、分类原则与层次
❖ 原则：传统分类、种系分类 ❖ 层次：界、门、纲、目、科、属、种 ❖ 在细菌中常用属和种、亚种、型（噬菌体
型、血清型、生物型等）
❖ 不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不 同菌株（strain）
❖ 标准菌株或模式菌株：具有某种细菌典型 特征的菌株
❖ 最具权威的：《伯杰氏系统细菌学手册》
殖体（包括结核杆菌）、真菌和大多数病毒 （包括含碘消毒剂、醇类消毒剂等）
含碘消毒剂：
皮肤黏膜、物体表面等
醇类消毒剂：
3、低效消毒剂 ——可杀灭多数细菌繁殖体，但不能杀灭
细菌芽胞、结核杆菌及某些抵抗力较强的真 菌和病毒 （包括季铵盐类消毒剂（新洁尔灭）、氯己定 （洗必泰）、高锰酸钾等）
皮肤黏膜、物体表面、 地面等
（二）辐射杀菌法
1、紫外线 波长：265～266nm 原理：损伤细菌DNA 特点：杀菌力强、穿透力弱
2细菌的生理
（2）温度：37℃
①水 ②碳源 ③氮源 ④无机盐 ⑤生长因子
（3）PH :大多数7.2～7.4
需氧菌
①对氧气要求 厌氧菌
（4）对气体要求
兼性厌氧菌 微需氧菌
②对CO2要求： 5~10% CO2
3、细菌生长繁殖规律
（1）繁殖方式：
链球菌 八 叠 球 菌
二分裂法 （2）速度：20～30分钟/次
葡萄球菌
常见的生化反应
对
对
VP试验
糖
的甲基红试验分来自解糖发酵试验蛋 白 质 的 分 解
吲哚试验 硫化氢试验
其
他
尿素酶试验
试
验
枸橼酸盐利用试验
糖发酵试验
葡萄糖： 分解－－产酸、产气：大肠杆菌 产酸、不产气：伤寒杆菌
乳糖： 不能分解－－致病菌 分解－－产酸、产气－－非致病菌
葡萄糖
E.coli
丙酮酸 产气肠杆菌
脱羧：产气肠杆菌
乙酰甲基甲醇（中性）
碱性溶液
二乙酰
胍基化合物
甲 PH>5.4,桔黄色，阴性 基 红 PH<5.4,红色，阳性
红色化合物 （＋） 桔黄色（－）
VP试验
甲基红试验
色氨酸 分解
吲哚（靛基质）
对二甲基氨基苯甲醛
玫瑰吲哚 （红色）
吲哚试验
含硫氨基酸 H2S
Fe、Pb离子
黑色硫化物 硫化氢试验
第二章 细菌的生理
第一节 细菌的理化性状
1、化学组成 （1）与其他生物细胞相似
（2）水是主要成分，75%-90% 2、理化性状
（1）光学性质 半透明 （2）相对表面积大 （3）带电现象 （4）通透性 （5）渗透压
第二节 细菌的营养与生长繁殖
①水 ②碳源 ③氮源 ④无机盐 ⑤生长因子
（3）PH :大多数7.2～7.4
需氧菌
①对氧气要求 厌氧菌
（4）对气体要求
兼性厌氧菌 微需氧菌
②对CO2要求： 5~10% CO2
3、细菌生长繁殖规律
（1）繁殖方式：
链球菌 八 叠 球 菌
二分裂法 （2）速度：20～30分钟/次
葡萄球菌
常见的生化反应
对
对
VP试验
糖
的甲基红试验分来自解糖发酵试验蛋 白 质 的 分 解
吲哚试验 硫化氢试验
其
他
尿素酶试验
试
验
枸橼酸盐利用试验
糖发酵试验
葡萄糖： 分解－－产酸、产气：大肠杆菌 产酸、不产气：伤寒杆菌
乳糖： 不能分解－－致病菌 分解－－产酸、产气－－非致病菌
葡萄糖
E.coli
丙酮酸 产气肠杆菌
脱羧：产气肠杆菌
乙酰甲基甲醇（中性）
碱性溶液
二乙酰
胍基化合物
甲 PH>5.4,桔黄色，阴性 基 红 PH<5.4,红色，阳性
红色化合物 （＋） 桔黄色（－）
VP试验
甲基红试验
色氨酸 分解
吲哚（靛基质）
对二甲基氨基苯甲醛
玫瑰吲哚 （红色）
吲哚试验
含硫氨基酸 H2S
Fe、Pb离子
黑色硫化物 硫化氢试验
第二章 细菌的生理
第一节 细菌的理化性状
1、化学组成 （1）与其他生物细胞相似
（2）水是主要成分，75%-90% 2、理化性状
（1）光学性质 半透明 （2）相对表面积大 （3）带电现象 （4）通透性 （5）渗透压
第二节 细菌的营养与生长繁殖
第二章细菌生理
第二章细菌生理
㈡细菌的营养类型
1.自养菌 本身具有完备的酶系统，合成能力较强， 能以简单的无机碳化物作为碳源，合成菌体所 需的复杂的有机物质。
2.异养菌 无完备的酶系统，合成能力较差，必 须利用有机物作为碳源，合成自身所需要的有 机物质
㈢细菌摄取营养的方式
1.被动扩散（简单扩散） 2.促进扩散
3.主动运输
第二章 细菌的生理
一、细菌的化学组成 ㈠水分（75~85~90％）芽胞含水50% 1.游离水或自由水，它是菌体内物质的溶剂。 2.结合水。与细菌体内其它成分结合。 ㈡干物质
1.无机物（2~3％）：磷、钾、硫、钙、镁、 铁、钠、氯及锰等。 2.
⑴蛋白质（50~80％）核物质、细胞浆和 其它构造中均含有蛋白质 。
第二章细菌生理
二、细菌的营养 ㈠营养物质及其作用
1. 水 80%（湿重）营养物质的吸收、排泄及 代谢过程中的有关反应均需在有水的条件下进 行。
2.氮源 有机氮化物——氨基酸、蛋白胨（供 合成碳、原生质和其他构造用）
3.碳源 糖类（单糖、多糖、有机酸、醇类、 脂类、氨基酸）
4.无机盐类 钾、钠、钙、镁、磷、硫、铁 5.生长因子 B族维生素、某些氨基酸、嘌呤、 嘧啶等。
4.基团转位 在主动运输营养物质的同时实现营 养物质磷酸化的一种特殊运输方式，在细菌细 胞膜上有一种磷酸转移酶系统，能使糖分在进 入细胞膜的同时发生磷酸化。
第二章细菌生理
细胞膜构造
自由扩散
第二章细菌生理
单纯扩散(simple diffusion)特点
• 物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差。 • 这种运输方式不消耗能量,扩散速度慢. • 没有特异性，被运输物质不与膜上物质发生
异性。酶的主要成分是蛋白质，对热、酸、碱 都不稳定。 ⑵酶的种类 可分为胞外酶与胞内酶，胞外酶由 细菌产生，分泌于培养基中，大都属于水解酶； 胞内酶含于菌体细胞内，大都是氧化还原酶 。 2.细菌的酶类在医学上的意义 许多病原菌能合成与该菌毒力有关的酶。 利用各种酶的反应，对病原菌的鉴别、疾病的 诊断和发病机制的阐述等均有重要意义。
㈡细菌的营养类型
1.自养菌 本身具有完备的酶系统，合成能力较强， 能以简单的无机碳化物作为碳源，合成菌体所 需的复杂的有机物质。
2.异养菌 无完备的酶系统，合成能力较差，必 须利用有机物作为碳源，合成自身所需要的有 机物质
㈢细菌摄取营养的方式
1.被动扩散（简单扩散） 2.促进扩散
3.主动运输
第二章 细菌的生理
一、细菌的化学组成 ㈠水分（75~85~90％）芽胞含水50% 1.游离水或自由水，它是菌体内物质的溶剂。 2.结合水。与细菌体内其它成分结合。 ㈡干物质
1.无机物（2~3％）：磷、钾、硫、钙、镁、 铁、钠、氯及锰等。 2.
⑴蛋白质（50~80％）核物质、细胞浆和 其它构造中均含有蛋白质 。
第二章细菌生理
二、细菌的营养 ㈠营养物质及其作用
1. 水 80%（湿重）营养物质的吸收、排泄及 代谢过程中的有关反应均需在有水的条件下进 行。
2.氮源 有机氮化物——氨基酸、蛋白胨（供 合成碳、原生质和其他构造用）
3.碳源 糖类（单糖、多糖、有机酸、醇类、 脂类、氨基酸）
4.无机盐类 钾、钠、钙、镁、磷、硫、铁 5.生长因子 B族维生素、某些氨基酸、嘌呤、 嘧啶等。
4.基团转位 在主动运输营养物质的同时实现营 养物质磷酸化的一种特殊运输方式，在细菌细 胞膜上有一种磷酸转移酶系统，能使糖分在进 入细胞膜的同时发生磷酸化。
第二章细菌生理
细胞膜构造
自由扩散
第二章细菌生理
单纯扩散(simple diffusion)特点
• 物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差。 • 这种运输方式不消耗能量,扩散速度慢. • 没有特异性，被运输物质不与膜上物质发生
异性。酶的主要成分是蛋白质，对热、酸、碱 都不稳定。 ⑵酶的种类 可分为胞外酶与胞内酶，胞外酶由 细菌产生，分泌于培养基中，大都属于水解酶； 胞内酶含于菌体细胞内，大都是氧化还原酶 。 2.细菌的酶类在医学上的意义 许多病原菌能合成与该菌毒力有关的酶。 利用各种酶的反应，对病原菌的鉴别、疾病的 诊断和发病机制的阐述等均有重要意义。
第二章细菌的生理
二. 培养基(culture medium)
培养基：是由人工方法培配置而成的，专供微生物生长繁殖使
用的混合营养物制品。
✓按其营养组成和用途分类：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。 ✓按其物理状态分类：固体培养基、液体培养基、半固体 培养基。 ✓按其成分分类：合成培养基、天然培养基。
专性需氧菌 微需氧菌 兼性厌氧菌 专性厌氧菌
• 细菌生长的条件：
3.合适的温度 病原微生物的最适生长温度：35～37℃。 根据最适生长温度不同细菌可分成： 嗜冷菌 嗜温菌 嗜热菌
• 细菌生长条件：
4.适宜的酸碱度 嗜酸性细菌最适生长pH可低至3.0 嗜碱性细菌最适生长pH可高至10.0 病原性细菌最适pH为7.0～7.6 个别细菌如霍乱弧菌pH在8.4～9.2生长最佳
➢ 热原质(pyrogen)：或称致热原。是细菌合成的一种注入人体或动物
体内能引起发热反应物质。产生热原质的细菌大多是革兰阴性菌，热原 质即其细胞壁的脂多糖。
➢ 毒素与侵袭性酶：细菌产生外毒素和内毒素两类毒素。外毒素
(exotoxin)是多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到 菌体外的蛋白质；内毒素(endotoxin)是革兰阴性菌的脂多糖。
五. 细菌的生长繁殖
➢ 细菌个体的生长繁殖
细菌以简单的二分裂方式进行繁殖。 繁殖一代所需时间约20-30min。 但少数细菌代时较长，如结核分枝杆菌代时为18小时。
➢ 细菌群体的生长繁殖 迟缓期 (lag phase)
对数期 (logarithmic phase) 稳定期 (stationary phase) 衰亡期 (decline phase)
大肠杆菌：— 产气杆菌：+
第二章细菌的生理
主动转运系统
需要消耗能量； 营养物质可以进行逆浓度转运。
1. 依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统
2. 化学渗透驱使转运系统
3. 基团转移
依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统
化学渗透驱使转运系统
基团转移
三、影响细菌生长的环境因素
营养物质 氢离子浓度(pH)
嗜中性菌：pH 6.0~8.0 （病原菌 pH 7.2~7.6） 嗜酸性菌：pH 3.0 嗜碱性菌：pH 10.5
第三节 细菌的新陈代谢与能量转换
小分子 外界 营养物质
主动转运 被动转运
胞 质
分解代谢 catabolism 合成代谢 anabolism
一、细菌的能量代谢
发酵：细菌将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化
的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。以有机 物为受氢体。
生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解。
无机盐的作用
作为酶活性中心的组成部分，维持酶的活性；
参与能量的储存和转运；
维持细菌的渗透压平衡； 参与细菌的致病作用。
第二节 细菌的营养与生长繁殖
细菌的营养物质：
水---营养物质必须先溶于水。 碳源---来源于糖类，提供能量。 氮源---来源于蛋白质、氨基酸等，合成菌体成分。 无机盐---钾、钠、钙、镁、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、嘌呤、嘧啶等。
侵袭性酶 损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散
3. 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
金黄色葡萄球菌
铜绿假单胞菌
4. 抗生素(antibiotics)
需要消耗能量； 营养物质可以进行逆浓度转运。
1. 依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统
2. 化学渗透驱使转运系统
3. 基团转移
依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统
化学渗透驱使转运系统
基团转移
三、影响细菌生长的环境因素
营养物质 氢离子浓度(pH)
嗜中性菌：pH 6.0~8.0 （病原菌 pH 7.2~7.6） 嗜酸性菌：pH 3.0 嗜碱性菌：pH 10.5
第三节 细菌的新陈代谢与能量转换
小分子 外界 营养物质
主动转运 被动转运
胞 质
分解代谢 catabolism 合成代谢 anabolism
一、细菌的能量代谢
发酵：细菌将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化
的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。以有机 物为受氢体。
生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解。
无机盐的作用
作为酶活性中心的组成部分，维持酶的活性；
参与能量的储存和转运；
维持细菌的渗透压平衡； 参与细菌的致病作用。
第二节 细菌的营养与生长繁殖
细菌的营养物质：
水---营养物质必须先溶于水。 碳源---来源于糖类，提供能量。 氮源---来源于蛋白质、氨基酸等，合成菌体成分。 无机盐---钾、钠、钙、镁、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、嘌呤、嘧啶等。
侵袭性酶 损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散
3. 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
金黄色葡萄球菌
铜绿假单胞菌
4. 抗生素(antibiotics)
细菌的生理ppt课件
液体中热原质----蒸馏法效果好
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
❖ 侵袭性酶 损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散，
如卵磷脂酶（产气荚膜梭菌）、透明质酸酶（ 链球菌）。
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
无鞭毛 细菌
云雾状生长
沿穿刺线生长
人工培养细菌的用途
• 病原性诊断、治疗 医学中的应用 • 细菌学鉴定、研究
• 生物制品的制备
工农业
• 制造各种产品
生产中的应用 • 处理垃圾
• 制造菌肥农药等
基因 工程中的应用
表达重组DNA制备产品
细菌的分类与命名
细菌的分类层次 ：以大肠杆菌为例
界 —— 原核生物界 域 —— 细菌域 门 —— 变形菌门 纲 —— γ-变形菌纲 目 ——肠杆菌目 科 —— 肠杆菌科 属 —— 埃希菌属 种 —— 大肠埃希菌种
细菌的人工培养
培养基 细菌在培养基中的生长情况 人工培养细菌的用途
培养基 cultrue m品。
常用培养基种类
1、按物理性状分：
液体培养基 固体培养基：含1.5%琼脂 半固体培养基：含0.3-0.5%琼脂
2、按营养组成和用途分
厌氧培养基
鉴别培养基
增菌培养基
选择培养基
基础培养基
• 固体培养基中细菌的生长情况
菌落（colony）：
单个细菌分裂 繁殖成一堆肉眼可 见的细菌集团。
菌落（R型） 菌落（S型）
菌苔
• 液体培养基中细菌的生长情况
•
混浊、沉淀、菌膜
沉
混
淀
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
❖ 侵袭性酶 损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散，
如卵磷脂酶（产气荚膜梭菌）、透明质酸酶（ 链球菌）。
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
无鞭毛 细菌
云雾状生长
沿穿刺线生长
人工培养细菌的用途
• 病原性诊断、治疗 医学中的应用 • 细菌学鉴定、研究
• 生物制品的制备
工农业
• 制造各种产品
生产中的应用 • 处理垃圾
• 制造菌肥农药等
基因 工程中的应用
表达重组DNA制备产品
细菌的分类与命名
细菌的分类层次 ：以大肠杆菌为例
界 —— 原核生物界 域 —— 细菌域 门 —— 变形菌门 纲 —— γ-变形菌纲 目 ——肠杆菌目 科 —— 肠杆菌科 属 —— 埃希菌属 种 —— 大肠埃希菌种
细菌的人工培养
培养基 细菌在培养基中的生长情况 人工培养细菌的用途
培养基 cultrue m品。
常用培养基种类
1、按物理性状分：
液体培养基 固体培养基：含1.5%琼脂 半固体培养基：含0.3-0.5%琼脂
2、按营养组成和用途分
厌氧培养基
鉴别培养基
增菌培养基
选择培养基
基础培养基
• 固体培养基中细菌的生长情况
菌落（colony）：
单个细菌分裂 繁殖成一堆肉眼可 见的细菌集团。
菌落（R型） 菌落（S型）
菌苔
• 液体培养基中细菌的生长情况
•
混浊、沉淀、菌膜
沉
混
淀
第二章 细菌的生理
4、气体环境
根据细菌对氧的需求与否，可分为四类： 专性需氧菌 有完善的呼吸酶系统，需要分子氧作为受 氢体以完成需氧呼吸，仅能在有氧环境下生长。结核 杆菌、霍乱弧菌 专性厌氧菌 缺乏完善的呼吸酶系统，利用氧以外的其 它物质作为受氢体，只能在无氧环境中进行发酵。且 游离氧分子能杀死细菌。 微需氧菌 细菌在低氧压（5%～6%）生长最好。氧 浓度 ≻10% 对其生长有抑制作用。空肠弯曲菌、幽 门螺杆菌。 兼性厌氧菌 可以有氧呼吸和无氧发酵，但以有氧是 最好。大多数细菌。
（二）细菌生长繁殖的条件
1. 2. 3. 4. 5.
营养物质 酸碱度 温度 气体环境 渗透压
1、营养物质
水、碳源、氮源、无机盐及生长因子
2、酸碱度
参与反应的酶需要适宜的PH 大多数细菌的最适pH为pH7.0～7.6。 特例：结核杆菌 pH6.6～6.8 霍乱弧菌 pH8.8～9.0
3、温度
病原菌均为嗜温菌，最适生长温度为 37℃。
6、细菌素：某些细菌产生的一类具有抗 菌作用的蛋白质，杀伤有近缘关系的细 菌
掌握细菌生长繁殖所需条件 了解细菌的新陈代谢和人工培养
思考题：
1、 名词解释：代时、热原质、抗生素 2、 细菌正常生长繁殖需要哪些条件？ 3、 什么是细菌的生长曲线？各期有何 实际意义？
4、VP试验
产气杆菌能使丙酮酸脱羧、氧化（在碱 性溶液中）生成二乙酰，后者可与含胍 基的化合物反应，生成红色化合物，称 VP阳性。 大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，VP阴 性。
5、枸橼酸盐利用试验
能利用枸橼酸盐作为唯一碳源的细菌如 产气杆菌，分解枸橼酸盐生成碳酸盐， 同时分解培养基的铵盐生成氨，由此使 培养基变为碱性，使指示剂溴麝香草酚 蓝（BTB）由淡绿转为深蓝，此为枸橼 酸盐利用试验阳性。 大肠杆菌在含枸橼酸盐的培养基上不能 生长。
微生物第二章 细菌的生理学
细菌类型 生长范围 最适生长温度 嗜冷菌 -5~30℃ 10~20℃ 嗜温菌 10~45℃ 20~40℃ 嗜热菌 25~95℃ 50~60℃
26
3．氢离子浓度（pH）
H+影响代谢过程酶活性，从而影响营养物质吸收。多 数细菌最适pH7.2-7.6。 每种细菌都有一个可生长的pH范围,以及最适生长pH。 嗜中性细菌生长的pH范围是6.0～8.0 嗜酸性细菌最适生长pH可低至3.0 嗜碱性细菌最适生长pH可高达10.5。 多数病原菌最适pH为7.2～7.6,在宿主体内极易生存； 个别细菌如霍乱弧菌在 pH8.4-9.2 生长最好 , 结核分枝 杆菌生长的最适pH为6.5-6.8.
系列生化反应。
5
(二)、无机盐：
占细菌重量的2%～3%; 常量营养元素:
P、 K、 Ca、 Mg、 Na、Cl、 S等 微量营养元素: Cu、 Fe、 Zn、 Mn、 Si、Al、Co等。 作用: 构成菌体成分 作为酶的组成部分,维持酶的活性 调节渗透压
6
(三)、有机物
1.蛋白质和含氮化合物：
第二章 细菌生理学
细菌的生理活动包括摄取和合成营养物质, 进行新陈代谢及生长繁殖。整个生理活动 的中心是新陈代谢,细菌的代谢活动十分活 跃而且多样化,乃至繁殖迅速是其显著的特 点。
研究细菌的生理活动不仅是基础生物学科 的范畴,而且与医学、环境卫生、工农业生 产等都密切相关。
1
2
第一节 细菌的理化性状
（4）化能异养菌：能量来源于化学反应，以有机物作为碳源。
病原菌
33
腐生型：利用无生命的有机物获得营养物质 寄生型：从活的寄生体内获取营养物质。
中间类型（兼性腐生或兼性寄生）如大肠杆 菌。
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细菌细胞的代谢过程
物质摄取
生物合成
聚合作用
组装
一、物质摄取
➢ 单纯扩散 ➢ 促进扩散 ➢ 主动运输 ➢ 基团转位
需要载体蛋白，需要能量。两个突出特点: (1)转运过程中物质发生了化学变化； (2)主要存在于厌作为鉴别细菌的主要措施 2. 细菌生物合成环节可被药物影响 （磺胺类）
糖发酵试验（氧化发酵O/F试验）
大肠埃希菌分解乳糖，产酸产气； 伤寒沙门菌不分解乳糖。
培养基的营养条件
(1)基本营养。 (2)氧 气：根据细菌对氧的需求，可将其分为需氧菌、厌氧菌及兼性厌氧菌 。 (3)厌氧培养基：是为培养厌氧菌而设计的。 (4)温 度：根据细菌对温度的适应范围，可将细菌分为嗜冷菌、嗜温菌、
嗜热菌。 (5)酸碱度：多数病原菌的最适pH为7.2至7.6，个别偏酸。
培养基的分类
➢ （4）衰亡期：随着稳定期发展，细菌繁殖越来越缓慢，死亡细菌数明显增多，与培 养时间成正比。此期细菌生理代谢活动趋于停滞，细菌形态呈现肿胀或畸形衰亡，甚 至自溶。
第三节 细菌的人工培养
培养基（culture medium） 是人工配制的基质，含有细菌生长繁殖必 需的营养物质。培养基制成后，通常都要经灭 菌处理。
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
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。
细菌在半固体培养基中的生长情况
第二章 细菌的生长繁殖与生态
第一节 细菌细胞的代谢过程 第二节 细菌的生长繁殖 第三节 细菌的人工培养 第四节 细菌的生化反应 第五节 细菌群落生长的调控 第六节 细菌的生态
第一节 细菌细胞的代谢过程
细菌与真核生物新陈代谢的主要区别：
1.细菌生长和繁殖速度快 2.利用各种化合物作为能源的能力强 3.营养需求多种多样 4 .可利用超常流水线合成大分子物质 5.细菌能产生特殊物质
➢ 指导组装（guided assembly）: 细菌表面 膜结构则只能依赖指导组装来完成。
第二节 细菌的生长繁殖
一、细菌个体的生长繁殖
世代时间:一个菌体分裂为两个菌体所需的时间 。一般20-30min。
菌落 ：某个菌体分裂繁殖在固体培养基上形成肉眼可见细菌集落。 菌落形成单位：colony-forming unit,cfu
(1)代谢活跃，合成并积累所需酶系统 ; (2) RNA含量明显增多，但DNA的量无变化; (3)细菌数并不增加
2. 对数期（logarithmic phase）
细菌此时生长迅速，以恒定速度进行分裂繁殖，活 菌数以几何级数增长，达到顶峰，生长曲线接近一 条斜的直线。一般而言，该期的病原菌致病力最强 ，其形态、染色特性及生理活性均较典型，对抗菌 药物等的作用较为敏感。
1：有动力 2：无动力
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
细菌在液体培养基中的生长情况
菌膜
对照
菌沉淀
均匀浑浊
(三)按功能的差异
1.鉴别培养基:在培养基中加入特定底物，观察细菌在其生长后分解
底物如何，从而鉴别细菌。
2.选择培养基:在培养基中加入某种化学物质，使之抑制一类细菌
生长，而有利于另一类细菌生长，从而将后者选 择出来。
3.厌氧培养基:专供厌氧菌的分离、培养和鉴别用. 将普通培养基放在
环境。
无氧环境中培养，或者使培养基本身成为无氧的
麦康凯琼脂培养基
第三节 细菌的生化反应
❖ 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。
二、细菌群体的生长繁殖
生长曲线（growth curve ）：将细菌接种在液体培养基并置于
适宜的温度中，定时取样检查活菌数，可发现其生长过程具有规律性。 以时间为横坐标，以活菌数的对数为纵坐标，可得出一条生长曲线。
液体培养细菌的生长曲线
1.迟缓期（lag phase）
细菌来到新环境的一个适应过程。 特点：
➢ （2）对数期（指数期）：此期细菌大量繁殖，活菌数以恒定的几何级数极快增长， 持续几小时至几天不等，此期细菌形态、染色和生物活性都很典型，对外界环境因素 的作用十分敏感，因此，研究细菌的生物学性状以此期细菌为最好。
➢ （3）稳定期：该期细菌总数处于稳定状态，细菌群体活力变化较大。此期细菌死亡 数与增殖数渐趋平衡。细菌形态、染色和生物活性可出现改变，并产生很多代谢产物 如外毒素、内毒素、抗生素等。细菌芽孢一般在该期形成。
三、聚合作用
➢ DNA复制（新生霉素） 半保留复制
➢ 转 录（利福平） ➢ 翻译（氯霉素林可霉素红霉素；四环素链霉素壮观霉素）
转录
翻译
DNA
mRNA
蛋白质
3H
+
C
E
D
B
A
1.5代
放射自显影
图11-7 Cairns 实验原理及过程
四、组装（杆菌肽，万古霉素）
➢ 自我组装（self-assembly）: 自我组装可 在体外试管内完成，鞭毛及核糖体即采用此 种方式。
(一)按营养组成的差异
1.基础培养基 : 基本营养成分 2.营养培养基 : 在基础培养基中添加一些其它营养物质，如葡
萄 糖、血液、血清、生长因子等
普通培养基
血液培
(二)按状态的差异
1.固体培养基 : 1.5%~2%琼脂，用于细菌分离纯化。 2.半固体培养基: 0.5%琼脂，作穿刺试验。 3.液体培养 : 扩增纯培养的菌体。
3.稳定期（stationary phase）
新繁殖的活菌数与死菌数大致平衡 ，营养的消 耗、代谢产物的蓄积等。
4.衰亡期（decline phase）
死菌数超过活菌数,如不移植到新的培养基，最 终可全部死亡，此期细菌的菌体变形或自溶， 染色不典型，难以进行鉴定 。
细菌生长繁殖四个期的特点
➢ （1）迟缓期：细菌被接种于培养基后，对新的环境有一个短暂的适应过程。因细菌 繁殖极少，故生长曲线平缓稳定，一般为1～4小时。此期细菌菌体增大，代谢活跃， 为细菌进一步分裂增殖而合成充足的酶、能量及中间代谢产物。