第二章细菌的生长繁殖与代谢

与治疗有关的代谢产物
1．抗生素（Antibiotic）:某些微生物代谢过程中可 产生一种能抑制或杀死某些其他微生物或癌细胞的物 质，称抗生素。抗生素多由放线菌和真菌产生，细菌 仅产生少数几种，如多粘菌素（Polymyxin）、杆菌 肽(Bicitracin)等。 2..维生素（vitamin）：有些细菌能产生维生素，产 生的维生素除了供自身需要还可分泌到菌体外。如： 大肠杆菌合成维生素B6、B12、K2等，对人体有利。


水分—新陈代谢所需媒介。 含碳化合物—用来合成菌体的糖、蛋白质、 核酸等，亦作为能量来源。 含氮化合物—用来合成菌体的各种含氮化 合物。
矿物质—在细菌代谢中起着酶激活物 的作用，用来构成酶的辅基，对于维 持原生质胶体状态和细胞渗透性具有 较大作用。 Vit—在代谢中起重要作用（如B簇 Vit起着辅酶或辅基的作用。
CO2 ：对细菌生长也很重要，大部分细菌在 代谢中产生的C O2可满足需要，个别细菌初 次分离时需人工供给5%~10%C O2
细菌适合生长的气体环境
类 别 举 例 专性需氧菌 结核杆菌,霍乱弧菌 微需氧菌 空肠弯曲/幽门螺杆菌 兼性厌氧菌 大多数细菌 专性厌氧菌 破伤风梭菌等
二、细菌的繁殖方式与速度
酸碱度/氢离子浓度(pH)：
PH对细菌发育影响很大，大多数病原菌 最适酸碱度为PH7.2-7.6，少数细菌可在 特殊PH条件下生长，如霍乱弧菌在 PH8.8-9.2时均能生长（最适为7.88.0），乳酸杆菌在PH 3.4-4.5时可生长， 霉菌则在PH 3.0-6,0，结核杆菌:6.5 ～ 6.8生长良好。
（一）培养基的种类和常用培养基
• 培养基的概念： 将细菌所需的各 种营养物质按一定比 例混合在一起，并调 节到适宜的PH，这种 人工配制的适合细菌 生长繁殖的细菌营养 物，称为培养基。
• 培养基必需符合以 下条件： • 营养物 • 适宜的PH环境 • 温度和渗透压 • 无菌
培养基（culture medium）分类
1. 繁殖方式----细菌以简单的无性二分裂方式（1→2→2² →2³ →2ⁿ）
细菌个体的生长繁殖
进行繁殖。
繁殖速度----多数细菌，繁殖一代所需时间（代时）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。
Hale Waihona Puke Baidu菌群体的生长繁殖
2.繁殖规律----生长曲线（growth curve)
2、细菌在半固体培养基中的生长现象
• 将细菌穿刺接种于 半固体培养基中 • 有鞭毛的细菌，沿 穿剌线呈模糊羽毛 状生长。 • 无鞭毛的细菌，沿 穿剌线呈清晰的线 状生长。
3、细菌在液体培养基中的生长现象 • 观察肉汤培养物 的混浊度、管底 沉淀、肉汤表面 菌膜或菌环，以 及有无汽泡等。
⑴
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毒素与侵袭性酶类：细菌可产生内、外毒素及侵袭性 酶，与细菌的致病性密切相关。 2.内毒素（Endotoxin）即革兰氏阴性菌细胞壁的 脂多糖，其毒性成分为类脂A。菌体死亡崩解后释放出 来。 外毒素(Exotoxin)是由革兰氏阳性菌及少数革兰 氏阴性菌在生长代谢过程中释放至菌体外的蛋白质。 具有抗原性强、毒性强、作用特异性强的突出特点。 3.某些细菌可产生具有侵袭性的酶，能损伤机体 组织，促进细菌的侵袭、扩散，是细菌重要的致病因 素，如化脓链球菌的透明质酸酶，金黄色葡萄球菌产 生的血浆凝固酶，等。
30～37
50～60
气体
与细菌生长繁殖有关的气体是氧气和二氧化碳。
O2 ：根据细菌代谢时对氧气的需要与否分三类：
1.专性需氧菌：具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。如结核分枝杆菌。微需氧菌：在低氧压 （5%~6%），生长最好高氧压对其有抑制作用。如：空肠弯曲菌。 2.兼性厌氧菌：兼有有氧呼吸和无氧发酵两种功能，在有氧、无氧环境中均 能生长，但以有氧时 生长较好。大多数病原菌属于此类，如葡萄球菌。 3.专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统，只能进行无氧发酵，必须在无氧 环境中生长。如破。伤风芽胞梭菌 有氧环境不能生长的原因 1.缺乏细胞色素及细胞色素氧化酶 2.缺乏超氧化物歧化酶
矿物质—在细菌代谢中起着酶激活物 的作用，用来构成酶的辅基，对于维 持原生质胶体状态和细胞渗透性具有 较大作用。 Vit—在代谢中起重要作用（如B簇Vit 起着辅酶或辅基的作用。
元素 氢 氧 碳 氮 硫 磷 钾 镁 锰 钙 铁
生理功能 组成细胞水分及有机物 参与细胞水分及有机物合成；细胞呼吸中的电子 受体 细胞有机物的组成，提供能量来源 蛋白质、核酸和辅酶的组成 蛋 白 质 组 分 、 某 些 辅 酶 的 组 分 （ 如 辅 酶 A） 合 成 菌 体 结 构 成 分（ 核 酸 、磷 脂 、核 蛋 白 、辅 酶 ） 贮 存 成 转 运 能 量 （ ATP 高 能 磷 酸 键 ） 细胞内重要的无机阳离子，某些酶的辅因子 多种酶反应的辅因子，稳定核蛋白体及细胞膜的 作用 微量营养物质，参与某些酶的辅基 芽胞成分之一，某些酶的辅因子 细 胞 色 素 和 过 氧 化 氢 ， 维 生 素 B12 及 其 辅 酶 组 分
2、营养培养基
于基础培养基中加入高营养物质如葡萄 糖、血液、血清、腹水、生长因子等，以 满足营养要求较高的细菌生长需要。有的 细菌还需加入特殊物质，如结核杆菌需加 入鸡蛋清、马铃薯、甘油等才能良好生长
3、选择培养基
利用细菌对某种物质敏感程度的不同，可 在培养基中加入抑制某些细菌生长的药物， 而选择性地让欲分离的细菌旺盛生长的培养 基如胆盐和蔷薇色酸可以选择性地抑制G+菌 的生长，而不影响Gˉ菌的生长。在培养基 中加入二药后可选择性地分离出肠道杆菌。
与鉴别细胞有关的代谢产物
1.．色素（Pigment）：有些细菌能产生色素，对 细菌的鉴别有一定意义。 细菌色素有两类： ①水溶性色素，能弥形至培养基或周围组织，如绿 脓杆菌产生的绿脓色素使培养基或脓汗呈绿色。 ②脂溶性色素，不溶于水，仅保持在菌落内使之呈 色而培养基颜色不变，如金黄色葡萄球菌色素。细 菌色素的产生需一定条件（营养丰富、氧气充足、 温度适宜），无光合作用，对细菌的功能尚不清。
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细菌的代谢产物及意义

与致病有关 热原质（pyrogen）
侵袭性酶类
毒素（toxin）

与治疗有关 抗生素 与鉴别细菌 色素 有关
维生素
细菌素
糖的分解产物
与致病有关的代谢产物
1．热原质（Pyrogen）:热原质即菌体中的脂多糖 （LPS)，大多是革兰氏阴性菌产生的。注入人或动 物体内能引起发热反应，故名热原质。 热原质耐高热，高压蒸汽灭菌（121℃，20’） 不能使其破坏，加热（180℃4h;250℃45';650℃1'） 才使热原质失去作用。热原质可通过一般细菌滤器， 但没有挥发性，所以，除去热原质最好的方法是蒸 馏。药液、水等被细菌污染后，即使高压灭菌或经 滤过除菌仍可有热原质存在，输注机体后可引起严 重发热反应。生物制品或注射液制成后除去热原质 比较困难，所以，必须使用无热原质水制备。 玻璃器皿需经250℃高温干烤，才能破坏热原质。
迟缓期 (lag phase) ， 对数期 (logarithmic phase)
稳定期 (stationary phase) ，衰退期 (decline phase)
细菌群体的生长繁殖
三、细菌的人工培养
• 用人工的方法，将细菌从自然界、动物体 或病料中分离出来，其目的是为了研究细 菌的形态、生理特性、生物学特性或制取 细菌的某种代谢产物等。这对于传染病的 诊断、流行病学调查、菌苗制备、微生物 的工业生产都具有重要意义。为此，了解 和掌握细菌分离培养的有关基础知识是十 分必要的。
2．细菌素（Bactericin）:某些细菌能产生一种仅 作用于有近缘关系的细菌的抗菌物质，称细菌素。 细菌素为蛋白类物质，抗菌范围很窄，无治疗意义， 但可用于细菌分型和流行病学调查。 细菌素以生产菌而命名。大肠杆菌产生的细菌 素称大肠菌素，绿脓杆菌产生的称绿脓菌素，霍乱 弧菌产生的称弧菌素。
3．糖的分解产物:多糖经胞外酶分解为双糖单糖再 经胞内酶分解为有机酸、醇、CO2和H2O。 细菌对各种糖的分解能力及代谢产物不同，可借 以鉴别细菌。一般非致病菌能发酵多种单糖，如大 肠杆菌能分解葡萄糖有乳糖，产生甲酸等产物，并 有甲酸解氢酶，可将其分解为CO2和H2，故生化反应 结果为产酸产气，以“⊕”表示。伤寒杆菌分解葡 萄糖产酸，但无解氢酶。故生化结果为产酸不产气， 以“+”表示。伤寒杆菌及一般致病菌大都不能分解 乳糖，以“-”表示。
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细菌在液体培养基中的生长情况
菌膜
对照
菌沉淀
分辨药液是否污染
均匀浑浊
细菌人工培养的意义
1.在医学中的应用 (1)感染性疾病的病原学诊断 (2)测定病原菌对药物的敏感性 (3)生物制品的制备 2.在工农业生产中的应用 3.在基因工程中的应用
第二节 细菌的代谢产物
分类：合成代谢产物，分解代谢产物 细菌通过新陈代谢不断合成菌体成分， 如多糖、蛋白质、脂肪、核酸、细胞壁 及各种辅酶等。此外，细菌还能合成很 多在医学上具有重要意义的代谢产物。
4.蛋白质的分解产物 不同的细菌分解蛋白质和氨基酸的能力不同。
生化反应：通过检查细菌的分解代谢产物，以鉴别 细菌种类的生物化学方法。
第二章 细菌的生长繁殖与代谢
• 第一节 细菌的生长繁殖 • 第二节 细菌的代谢产物
一、细菌的生长繁殖的条件 细菌的种类不同，生长繁殖所需的条件不完全 相同，基本条件：
第一节 细菌的生长繁殖
营养物质
水、碳源、氮源、无机盐及生长因子为细菌的代谢 及生长繁殖提供必需的原料和充足的能量。 生长因子：某些细菌生长必须而又不能自生合成的 一类有机化合物，主要是B族维生素，某些氨基酸，嘌 呤，嘧啶等。
温度(temperature):
细菌生长的最适温度随菌种不同而 异，一般病原菌要求与体温相同 （37℃），如牛羊病原菌需37℃，鱼类 病原菌则要求22℃。
不同细菌的适合生长温度
类别 嗜冷菌(psychrophile)
温度(℃)
10～20
嗜温菌(mesophile)
嗜热菌(thermophile)
将细菌接种于培养基中，一般经37℃培养
• 划线接种 • 分点接种 • 涂抹接种 • 液体接种
• 穿剌接种 • 倾注接种 • 注射接种 • 活体接种
1、细菌在固体培养基上的生长现象：
菌落：在固体培养基表面，经划线分离， 由一个细菌经37℃，18~24h繁殖后形 成的单个的、肉眼可见的细菌集团。许 多菌落融合在一起时称为菌苔。 观察不同细菌在固体培养基上的菌落特征： 形态、大小、边缘、表面构造（湿润度 和光滑度）、隆起度、透明度、颜色等， 及在血平板上的溶血现象（β溶血、α溶 血）不同，有助于识别或鉴定细菌。
按其营养组成和用途分类：基础培养基、营养培养基、 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。
培养基种类
1、基础培养基 含有培养一般细菌的最基本成分。又 分为：液体培养基、固体培养基和半固 体培养基三种。在液体（肉汤）培养基 中，加入2-3%琼脂即为固体培养基，加 入0.2- 0.5%琼脂即为半固体培养基。
4、鉴别培养基 利用细菌分解底物及其代谢产物 的不同，可在培养基中加入某种物 质和指示剂，即制为鉴别培养基， 以测定不同细菌的生化反应。
5、厌气培养基 将培养基与空气及氧隔离，或降 低培养基中的氧化还原电势，供厌 氧菌生长。
细菌在培养基中的生长现象
18-24小时后，在固体、半固体和液体培养 基中，可出现肉眼可见的不同生长现象。