细菌的生长繁殖与变异 PPT

二、与治疗有关的代谢产物 1.抗生素（antibiotics） 某些微生物在代谢过程中产生的一类能抑 制和杀死某些病原微生物和肿瘤细胞的化学 物质。 2.维生素（vitamin） 某些细菌能合成自身所需的维生素，并能 分泌到菌体外供人体吸收利用。
三、与鉴别细菌有关的代谢产物
1. 色素（pigments） 细菌的色素有两类——水溶性色素：能弥散到培 养基或周围组织；脂溶性色素：不溶于水，只存 在于菌体，使菌落显色而培养基颜色不变。 2. 细菌素（bacteriocins） 某些细菌产生的仅对近缘菌株有抗菌作用的蛋 白质。 3. 糖的分解产物 4. 蛋白质的分解产物
（二）细菌生长繁殖的方式与速度
细菌主要以二分裂方式进行无性繁殖，一个 细菌分为两个菌体所需的时间称为世代时间，简 称世代。在适宜的人工条件下，多数细菌的世代 为 20 ～ 30min 。如果按 20min 繁殖一代计算， 10h 后，一个细菌可以繁殖10亿个以上的细菌。 细菌细胞的分裂是从染色体的复制开始的。 为了使遗传物质能均等地分配给两个子代细胞， 染色体的复制与细胞分裂需要配合密切。
大肠杆菌：-
产气杆菌：+
吲 哚 试 验
阳性
大肠杆菌：+
产气杆菌：-
H2S 试验
对照
阳性
阴性
尿 素 酶 试 验
三 细菌的遗传与变异
一、细菌遗传与变异的概念
遗传(heredity)：使细菌的性状保持相对稳定，且代代相传，使 其菌种得以保存。 变异(variation)：在一定条件下，子代与亲代之间以及子代与 子代之间的生物学性状出现的差异。 1. 遗传性变异：是细菌的基因结构发生了改变，故又称 基因型 变异。常发生于个别的细菌，不受环境因素的影响，变异发生 后是不可逆的，产生的新性状可稳定地遗传给后代。 2.非遗传性变异：细菌在一定的环境条件影响下产生的变异， 其 基因结构未改变，称为表型变异。易受到环境因素的影响，凡 在此环境因素作用下的所有细菌都出现变异，而且当环境中的 影响因素去除后，变异的性状又可复原，表型变异不能遗传。
第二节 细菌的生长繁殖与变异
一、细菌的生长繁殖
（一）细菌生长繁殖的条件
1.营养物质
2.温度
3.pH
4.气体
1.营养物质
细菌生长繁殖需要丰富的营养物质， 包括水、碳水化合物、氮化物、无机盐、 生长因子等。
2.温度
依据细菌对温度的需求不同，可以将 其分为嗜冷菌、嗜温菌、嗜热菌三大类。 病原菌一般为嗜温菌，适宜的生长温度为 15～40℃，并且大多数病原菌的最适温度 为37℃。
液体培养基 半固体培养基 固体培养基
（二）按培养基的用途不同分类：
基础培养基 鉴别培养基 营养培养基 厌氧培养基 选择培养基
二、细菌在液体培养基中的生长现象
菌膜生长 沉淀生长
混浊生长 对照
二 散 生 长
沿 穿 剌 线 生 长
二、细菌在固体培养基中的生长现象
微生物生长规律对工业生产的指导：
（1）缩短延迟期
延迟期的存在则使发酵周期延长，为提高设 备的使用率及降低生产成本则需缩短延迟期。 （2）把握对数期
连续投放或补加发酵原料，会使菌体随营养 浓度增加而生长速率上升，从而可获得大量的菌 体。
微生物生长规律对工业生产的指导：
（3）延长稳定期
对于合成产物与微生物细胞的形成过程同步 的，稳定期的末期为最佳收获期，因此，延长稳 定期可以获得更多的产品 。
（三） 耐药性变异
耐药性变异：细菌对某种抗菌药物由敏感变为耐 药的变异。有些细菌还表现为同时耐受多种抗菌 药物，即多重耐药性。
意义：从抗生素广泛应用以来，细菌对抗生素耐 药的不断增长是世界范围内的普遍趋势，给临床 治疗带来很大的困难，并成为当今医学上的重要 问题。
五、 细菌遗传变异的实际意义
二、 细菌的变异现象
形态结构的变异 毒力变异 耐药性变异
（一） 形态结构的变异
细菌的大小和形态的变异：在不同的生长时期可 不同，生长过程中受外界环境的影响也可发生变 异。如：鼠疫耶尔森菌在3%-6%的氯化钠的培养 基中形态的改变。 细菌的特殊结构的变异：如荚膜（肺炎链球菌）, 芽胞（炭疽芽孢杆菌）也可发生变异。
（三）细菌群体生长及生长曲线
细菌生长曲线是专指单细胞微生物的。它是将少量的 单细胞微生物接种纯种到一定容积的液体培养基后，在 适宜的条件下培养，定时取样测定细胞数量。以细胞增 长数目的对数做纵坐标，以培养时间做横坐标，绘制一 条如图所示的曲线，我们称这条曲线为细菌的生长曲线。 根据生长曲线的变化规律，可以把生长曲线分为四个时 期：延迟期、对数期、稳定期、衰亡期。
在疾病的诊断、治疗与预防中的作用 在测定致癌物质中的应用 在流行病中的应用 在基因工程中的应用
3.pH
大多数细菌的最适 pH为7.2～7.6，许 多细菌在代谢过程中分解糖，产生酸，使 pH下降，抑制细菌生长。
4.气体
与细菌生长繁殖有关的气体主要是氧 气和二氧化碳，此外，有些固氮菌能够固 定空气中的氮气。
根据细菌对氧的需要情况分为：
专性需氧菌（aerobe）:必须在有氧的环境中 才能生长繁殖。如结核分枝杆菌 专性厌氧菌（anaerobe）: 缺乏呼吸酶，只有 在无氧状态下才能生长。如破伤风芽胞梭菌 兼性厌氧菌（facultative anaerobe）:在有 氧或无氧状态下均能生长，但在有氧时生长 较好。大多数病原菌属于此类。 微需氧菌 :在低氧状态下生长最好。
（4）监控衰亡期 微生物在衰亡期，细胞活力明显下降，同时 由于逐渐积累的代谢毒物可能会与代谢产物起某 种反应或影响提纯，或使其分解。因而必须掌握 时间，在适当的时候结束发酵。
（三）细菌的人工培养
• 培养基：用人工方法配制的适合于细菌生 长繁殖的营养物质。
一、培养基
（一）按培养基的物理性状不同分类
菌落：由单个细菌分裂繁殖后形成一堆肉眼可见的细菌 集团。 可根据菌落大小、形状、颜色、边缘、气味、透明度、表 面光滑度、湿润度及溶血情况等特片初步鉴定细菌。
各 种 细 菌 的 菌 落
三、人工培养细菌的意义：
细菌性疾病的诊断 细菌的鉴定与研究
生物制品的制备
细菌学指标的检测 在工农业生产和基因工程中的应用
3.稳定期
又称恒定期或最高生长期。这个时期的特点 是生长速率常数为 0 ，即新繁殖的细胞数目与死 亡的细胞数目相等。这时菌体的产量达到最高点。
在稳定期，细胞开始储藏糖原、异染粒和脂 肪等贮藏物，多数的芽孢菌在这时产生芽孢，有 些微生物在稳定期时还开始合成抗生素等次生代 谢产物。
4.衰亡期
在衰亡期中，个体的死亡速度超过个体的新 生速度，因此，整个群体就呈现负增长，活细胞 的数目明显下降。这时，细胞形态多样，例如会 产生很多膨大、不规则的退化形态；有些微生物 因蛋白水解酶活力的增强而发生自溶；有些微生 物会在此时期释放对人类有用的抗生素等次生代 谢产物；在芽孢杆菌中，芽孢的释放往往也发生 在这一时期。
四、分解代谢产物和细菌的生化反应 • • • • • • • • 糖发酵试验 VP试验 甲基红试验 枸橼酸盐利用试验 吲哚试验 硫化氢试验 尿素酶试验 自动化仪器分析
糖 发 酵 试 验
阴性
阳性
VP 试 验
大肠杆菌：产气杆菌：+
甲 基 红 试 验
大肠杆菌：+
产气杆菌：对照
阳性
阴性
枸 橼 酸 利 用 试 验
1.延迟期
又称停滞期，是微生物细胞进入一 个新环境的适应时期。此时的微生物数量 不增加，细胞的形态变大或者变长。处在 延迟期的细胞代谢能力强，对外界的理化 因素敏感，细胞代谢活跃，积累了足够的 酶、辅酶和中间代谢产物。为细胞分裂增 殖做准备。
2.对数期
又称指数期，是细菌细胞适应了新的环境后 生长最为旺盛的一个时期，在此时期细胞的数目 以几何级数增长，故称对数期。对数期有以下几 个特点： 1）生长速率常数最大 2）细胞平衡生长，菌体内的成分最为均匀 3）酶系活跃，代谢旺盛 从以上几个特点可以看出，此时期是研究菌 体的最佳时期。
（二） 毒力变异
毒力增强：无毒力的白喉棒状杆菌常寄居在咽喉 部，不致病；当感染了β-棒状噬菌体后变成溶原 性细菌，则获得产生白喉毒素的能力，引起白喉。 毒力减弱：有毒菌株长期在人工培养基上传代培 养，可使细菌的毒力减弱或消失。卡介苗(BCG) 是有毒的牛型分枝杆菌在含有胆汁、甘油、马铃 薯的培养基上，经过13年，连续接种230代，获 得的一株毒力减弱但仍保持免疫原性的变异株。
二
细菌的代谢产物
一、与致病有关的代谢产物
1.毒素（toxins ） 包括内毒素和外毒素 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毒性蛋白质；内毒素 (endotoxin)是革兰阴性菌细胞壁的脂多糖。 2.热原质（pyrogen）大多数革兰阴性菌和少数革兰阳性 菌合成的多糖，极微量注入人或动物体内即可引起发 热反应。 3.侵袭性酶类（invasive enzymes）某些病原菌在代谢 过程中产生的具有损伤机体组织、促使细菌侵袭和扩 散的致病性物质。如金葡产生的血浆凝固酶。