第二章细菌的生理
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细菌分裂.swf
代时(generation time)：多数为 20~30 min 例外：TB（18~20h)
13
正在分裂的细菌
14
㈡细菌群体的生长繁殖
1.迟缓期(lag phase)：一般为1~4h 2.对数期(logarithmic phase) • 又称指数期，代谢活性、酶活性高并且稳定，
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二、细菌的代谢产物
㈠分解代谢产物和细菌的生化反应
• 由于细菌的酶不同，对营养物质的分解能 力也不一样。根据细菌对底物分解后所生 产的代谢产物的不同，利用生物化学的方 法来鉴别细菌称为细菌的生化反应。
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1.糖发酵试验
葡萄糖→HCOOH 脱氢酶 CO2+H2 溴甲酚紫指示剂
葡萄糖 乳糖
葡萄糖 乳糖
第二章 细菌的生理
第一节 细菌的理化性状
一、细菌的化学组成
水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类和核酸。
1 . 水：75~90％细胞重量 。 2. 有机物：包括有机物 如 C、H、O、N、P、S等。
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)
3.无机盐：K、Na、Fe、Mg、Ca、Cl等。
3.带电现象
菌体固体成分50%－80％为蛋白质 G＋菌等电点( pI )为pH2~3 G－菌等电点( pI )为pH4~5
•近中性或弱碱性环境中，细菌均带负电荷， G＋菌带得更多。 意义：与细菌的染色、凝集反应、抑菌、 杀菌作用有关。
4
4.半透性：细胞壁、细胞膜
物质交换—吸收营养，排出废物。 5.渗透压
10
4.气体:O2和CO2
▪ O2 （1）专性需氧菌：如结核杆菌 （2）专性厌氧菌：如破伤风梭菌 （3）兼性厌氧菌：大多数病原菌 （4）微需氧菌：如空肠弯曲、幽门螺杆菌 ▪ CO2
CO2对细菌的生长也很重要。大部分细菌 在新陈代谢过程中产生的CO2可满足需要。
11
厌氧菌为什么不能在有氧的环境中生长？
⊕⊕
葡萄糖 乳糖
大肠埃希菌
Biblioteka Baidu+ +
伤寒沙门菌
+ －
20
2. VP（Voges-Proskauer）试验
葡萄糖
丙酮酸
乙酰甲基甲醇
O2 OH-
二乙酰（丁二酮）+胍基（精aa）
红色
+-
21
3. 甲基红（methyl red）试验
葡萄糖
丙酮酸
+-
乳酸
乙酸 甲酸
PH≤4.5 + MR 红色
❖碳源：来源于糖类，提供能量。
❖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、氨基酸等。
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二、细菌摄取营养物质的机制
• 被动扩散
–营养物质从高浓度向低浓度一侧扩散。
• 主动转运系统
–营养物质从低浓度向高浓度一侧扩散。
• 1.依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统
大小比较一致，生活力强，广泛用作生产菌 种和科研实验材料。 3.稳定期(stationary phase) • 活菌数最高并能维持一段时间。次级代谢产 物在此期产生。 4 .衰亡期(decline phase) • 表现为有害代谢产物大量积累，活菌数减少。
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Stationary Phase
Logarithmic growth phase
• 2.离子偶联转运：载体为电化学离子梯度透 性酶
• 3.基团转移：
• 4.特异性转运：
• 在革兰阴性菌的细胞膜和外膜的脂质双层
之间有一空隙，称为周浆间隙。
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三、细菌的营养类型
自养菌（autotroph）： • 以无机物为原料合成菌体成分。
– 化能自养菌：能量来自无机物氧化； – 光能自养菌：能量来自光合作用。
a)缺乏氧化还原电势（Eh）高的呼吸酶： 如细胞色素、细胞色素氧化酶
b)缺乏分解有毒氧基团的酶： 如过氧化氢、超氧阴离子(O2- )等具有杀菌作用
▪5.渗透压： 一般培养基： 0.5％氯化钠适于大多数细菌。
嗜盐菌需适量的氯化钠，如：副溶血性弧菌需 3％氯化钠
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五、细菌的生长繁殖
㈠细菌个体的生长繁殖： 二分裂方式（binary fission）
Death Phase
Lag Phase
生长曲线
1.迟缓期:(lag phage) 2.对数期:(logarithmic phage) 3.稳定期:(stationary phage) 4.衰亡期:(decline phage)
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第三节 细菌的新陈代谢
• 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。
2.氢离子浓度(pH) 多数菌：一般为pH7.2－7.6 嗜碱性细菌：霍乱弧菌pH8.4－9.2 嗜酸性细菌：结核分枝杆菌pH6.5－6.8
9
3.温度:多数病原菌最适37℃。
(1)嗜冷菌:-5－30℃ 最适温度：10～20℃ (2)嗜温菌:10－45℃ 最适温度：20～40 ℃ (3)嗜热菌:25－95℃ 最适温度：50～60℃
异养菌（heterotroph）： • 以有机物为原料合成菌体成分，所有病原菌
都是异养菌，大部分属于寄生菌。
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四、影响细菌生长的环境因素
1.营养物质
（1）水：溶解营养物，有利于营养物的吸收与代谢 （2）无机盐 ： （3）蛋白胨（或氨基酸）： （4）生长因子：维生素、氨基酸、 嘌呤、嘧啶、
X因子、V因子
合成代谢:所产生的能量用于合成细胞组分。
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一、细菌的能量代谢
• 生物体能量代谢的基本生化反应：生物氧化 • 生物氧化的方式：加氧、脱氢、脱电子反应 • 病原菌合成细胞组分和获得能量的基质主要
为糖类 – EMP途径（糖酵解）：2分子ATP – 磷酸戊糖途径： – 需氧呼吸：38分子ATP – 厌氧呼吸：2分子ATP
作用：辅基、维持酶活性；维持一定的渗透压；构 成菌体成分；
4 . 特有成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型 氨基酸、吡啶二羧酸、二氨基庚二酸。
2
二、细菌的物理性状：
1 .光学性质：半透明体 液体：混浊度与细菌数成正比 2 .表面积大 1cm3葡萄球菌（1μm）=60000cm2
意义：物质交换，代谢旺盛、繁殖迅速。
高渗，G＋菌(20-25大气压)大于G－ (5-6)菌。 意义：细菌所处环境一般为低渗，依靠 细胞壁的保护不至于崩裂；但在高渗环 境中，胞质浓缩，细菌就不能生长繁殖。
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第二节 细菌的营养与生长繁殖
一、细菌的营养物质
❖水：营养的吸收与代谢均需有水才能进行。
❖氮源：来源于氨基酸、蛋白质等，合成菌体
❖ 成分。
代时(generation time)：多数为 20~30 min 例外：TB（18~20h)
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正在分裂的细菌
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㈡细菌群体的生长繁殖
1.迟缓期(lag phase)：一般为1~4h 2.对数期(logarithmic phase) • 又称指数期，代谢活性、酶活性高并且稳定，
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二、细菌的代谢产物
㈠分解代谢产物和细菌的生化反应
• 由于细菌的酶不同，对营养物质的分解能 力也不一样。根据细菌对底物分解后所生 产的代谢产物的不同，利用生物化学的方 法来鉴别细菌称为细菌的生化反应。
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1.糖发酵试验
葡萄糖→HCOOH 脱氢酶 CO2+H2 溴甲酚紫指示剂
葡萄糖 乳糖
葡萄糖 乳糖
第二章 细菌的生理
第一节 细菌的理化性状
一、细菌的化学组成
水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类和核酸。
1 . 水：75~90％细胞重量 。 2. 有机物：包括有机物 如 C、H、O、N、P、S等。
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)
3.无机盐：K、Na、Fe、Mg、Ca、Cl等。
3.带电现象
菌体固体成分50%－80％为蛋白质 G＋菌等电点( pI )为pH2~3 G－菌等电点( pI )为pH4~5
•近中性或弱碱性环境中，细菌均带负电荷， G＋菌带得更多。 意义：与细菌的染色、凝集反应、抑菌、 杀菌作用有关。
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4.半透性：细胞壁、细胞膜
物质交换—吸收营养，排出废物。 5.渗透压
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4.气体:O2和CO2
▪ O2 （1）专性需氧菌：如结核杆菌 （2）专性厌氧菌：如破伤风梭菌 （3）兼性厌氧菌：大多数病原菌 （4）微需氧菌：如空肠弯曲、幽门螺杆菌 ▪ CO2
CO2对细菌的生长也很重要。大部分细菌 在新陈代谢过程中产生的CO2可满足需要。
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厌氧菌为什么不能在有氧的环境中生长？
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葡萄糖 乳糖
大肠埃希菌
Biblioteka Baidu+ +
伤寒沙门菌
+ －
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2. VP（Voges-Proskauer）试验
葡萄糖
丙酮酸
乙酰甲基甲醇
O2 OH-
二乙酰（丁二酮）+胍基（精aa）
红色
+-
21
3. 甲基红（methyl red）试验
葡萄糖
丙酮酸
+-
乳酸
乙酸 甲酸
PH≤4.5 + MR 红色
❖碳源：来源于糖类，提供能量。
❖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、氨基酸等。
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二、细菌摄取营养物质的机制
• 被动扩散
–营养物质从高浓度向低浓度一侧扩散。
• 主动转运系统
–营养物质从低浓度向高浓度一侧扩散。
• 1.依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统
大小比较一致，生活力强，广泛用作生产菌 种和科研实验材料。 3.稳定期(stationary phase) • 活菌数最高并能维持一段时间。次级代谢产 物在此期产生。 4 .衰亡期(decline phase) • 表现为有害代谢产物大量积累，活菌数减少。
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Stationary Phase
Logarithmic growth phase
• 2.离子偶联转运：载体为电化学离子梯度透 性酶
• 3.基团转移：
• 4.特异性转运：
• 在革兰阴性菌的细胞膜和外膜的脂质双层
之间有一空隙，称为周浆间隙。
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三、细菌的营养类型
自养菌（autotroph）： • 以无机物为原料合成菌体成分。
– 化能自养菌：能量来自无机物氧化； – 光能自养菌：能量来自光合作用。
a)缺乏氧化还原电势（Eh）高的呼吸酶： 如细胞色素、细胞色素氧化酶
b)缺乏分解有毒氧基团的酶： 如过氧化氢、超氧阴离子(O2- )等具有杀菌作用
▪5.渗透压： 一般培养基： 0.5％氯化钠适于大多数细菌。
嗜盐菌需适量的氯化钠，如：副溶血性弧菌需 3％氯化钠
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五、细菌的生长繁殖
㈠细菌个体的生长繁殖： 二分裂方式（binary fission）
Death Phase
Lag Phase
生长曲线
1.迟缓期:(lag phage) 2.对数期:(logarithmic phage) 3.稳定期:(stationary phage) 4.衰亡期:(decline phage)
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第三节 细菌的新陈代谢
• 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。
2.氢离子浓度(pH) 多数菌：一般为pH7.2－7.6 嗜碱性细菌：霍乱弧菌pH8.4－9.2 嗜酸性细菌：结核分枝杆菌pH6.5－6.8
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3.温度:多数病原菌最适37℃。
(1)嗜冷菌:-5－30℃ 最适温度：10～20℃ (2)嗜温菌:10－45℃ 最适温度：20～40 ℃ (3)嗜热菌:25－95℃ 最适温度：50～60℃
异养菌（heterotroph）： • 以有机物为原料合成菌体成分，所有病原菌
都是异养菌，大部分属于寄生菌。
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四、影响细菌生长的环境因素
1.营养物质
（1）水：溶解营养物，有利于营养物的吸收与代谢 （2）无机盐 ： （3）蛋白胨（或氨基酸）： （4）生长因子：维生素、氨基酸、 嘌呤、嘧啶、
X因子、V因子
合成代谢:所产生的能量用于合成细胞组分。
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一、细菌的能量代谢
• 生物体能量代谢的基本生化反应：生物氧化 • 生物氧化的方式：加氧、脱氢、脱电子反应 • 病原菌合成细胞组分和获得能量的基质主要
为糖类 – EMP途径（糖酵解）：2分子ATP – 磷酸戊糖途径： – 需氧呼吸：38分子ATP – 厌氧呼吸：2分子ATP
作用：辅基、维持酶活性；维持一定的渗透压；构 成菌体成分；
4 . 特有成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型 氨基酸、吡啶二羧酸、二氨基庚二酸。
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二、细菌的物理性状：
1 .光学性质：半透明体 液体：混浊度与细菌数成正比 2 .表面积大 1cm3葡萄球菌（1μm）=60000cm2
意义：物质交换，代谢旺盛、繁殖迅速。
高渗，G＋菌(20-25大气压)大于G－ (5-6)菌。 意义：细菌所处环境一般为低渗，依靠 细胞壁的保护不至于崩裂；但在高渗环 境中，胞质浓缩，细菌就不能生长繁殖。
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第二节 细菌的营养与生长繁殖
一、细菌的营养物质
❖水：营养的吸收与代谢均需有水才能进行。
❖氮源：来源于氨基酸、蛋白质等，合成菌体
❖ 成分。