2第二章 细菌的生理

菌膜
液 体 培 养 基
菌沉淀 均匀浑浊
对照
固 体 培 养 基
粘液型菌落
半 固 体 培 养 基
6.鉴别培养基：利用各种细菌分解糖类、 蛋白质的能力及其代谢产物不同，在培 养基中加入某种特殊成分和指示剂，便 于观察细菌生长后的变化，从而鉴别细 菌。 7.选择培养基：在培养基中加入某种化学 物质，抑制某一类细菌生长，而有利于 另一类细菌生长，从而把后者筛选出来， 这种培养基叫选择培养基。 8.厌氧培养基：凡适用于厌氧菌生长的培 养基叫厌氧培养基。
在固体培养基上：多生于培养基表面，光滑或粗糙、 干燥或湿润，有不同气味，但菌落菌苔易于被挑起。 血琼脂：β－透明溶血环 α －半透明带绿色 γ－不溶血
α －半透明带绿色
β－透明溶血环
细菌在斜面上的生长现象
（二）在半固体培养基上的生长特征：用穿刺接
种方法，如该细菌有鞭毛，能运动则沿穿刺线扩散生长， 若无鞭毛不能运动，只在穿刺线处生长。
指被运送的物质在膜内受到化学修饰，以被修饰的 形式进入细胞的一种物质运送方式。 基团移位：是在研究糖的运输时发现的一种主动运 输方式。 运输过程中需要能量，被运输的物质发生化学变化。 许多糖就是靠基团移位进行运输的。 这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶系统来运输 营养物质的。
运输方式：
运送分子 发生变化 单纯扩散 高→低 不需要 不耗能 不变化 运输方式 浓度 载体 耗能 促进扩散 高→低 需要 主动运输 低→高 需要 基团转位 低→高 需要 不耗能 不变化 耗能 耗能 不变化 变化
膜外 膜上
恢复 原构像
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膜内
ADP + Pi
ATP
移位
主动运输特点
(1)有膜载体参加，膜载体发生构型变化;
(2)被运送物质不发生任何变化。
(3)被运送的物质可逆浓度梯度进入细胞内要 消耗能量，必需有能量参加。 (4)运送速度快
运送对象:无机和有机离子等
基团移位(group translocation)
倒平板技术
（二）微生物的分离方法
1、平皿划线分离法
特点： 快速、方便。 分区划线： 适用于浓度 较大的样品； 连续划线： 适用于浓度 较小的样品；
2、稀释倒平板法和涂布平板法
3、单细胞（单孢子）挑取法
采用显微分离法从混杂群体中直接分离单个 细胞或单个个体进行培养以获得纯培养的方法。 该方法要在显微镜下进行。 毛细管法：用毛细管提取微生物个体，适 合于较大微生物。 显微操作仪：用显微针、钩、环等挑取单 个细胞或孢子以获得纯培养。 小液滴法：将经过适当稀释后的样品制成 小液滴，在显微镜下选取只含一个细胞的液滴 来进行纯培养物的分离。
火焰灭菌法和干热空气灭菌法 135-140℃3-5h 160-170℃2-4h
高压蒸汽灭菌锅 121 ℃下维持15-30min. • 注意事项： • 排净冷空气； • 灭菌终了，缓慢降压； • 灭菌结束，趁热取出物 品。
3、无菌的环境
（1）在操作过程中的无菌要求：接种、分离过 程的无菌效果（在火焰上部进行操作）。 （2）在超净工作台、无菌室和无菌箱中进行操 作。使用甲醛、紫外线、75%的乙醇等进行预处 理及其他的必要措施。 （3）如进行好氧培养需对空气进行处理，实验 室用多层纱布、棉塞和硅胶塞过滤空气，工业中 使用空气过滤器过滤空气。
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 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。
㈣细菌的酶 1.酶的性质和种类 ⑴酶的性质 酶是有机催化剂 。酶具有高度的特 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。
三、细菌在培养基上的生长特征
（一）在固体培养基上的生长特征： 各种细菌，在一定条件下形成的菌落特征 具有一定的稳定性和专一性，这是衡量菌种纯 度，辨认和鉴定菌种的重要依据。菌落特征包 括大小，形状(圆形、假根状、不规则状等)， 隆起形状(扩展、台状、低凸、凸面、乳头状等) 边缘情况(整齐、波状、裂叶状、锯齿状等)， 表面状态(光滑、皱褶、颗粒状、龟裂状、同心 环状等)，表面光泽(闪光、金属光泽、无光泽 等)，质地(油脂状、膜状、粘、脆等)，颜色， 透明程度等 菌落形态大小也受邻近菌落影响。菌落靠 得太近，由于营养物有限，有害代谢物的分泌 与积累，生长受到抑制。靠近的菌落小，分散 的大。
2.合成代谢产物
热原质 是一种多糖，将它注入人体或 动物体内可引起发热反应。它耐高温， 不被常规的高压蒸气灭菌法破坏。 毒素 内毒素是磷脂－多糖－蛋白质复 合物，存在于菌体内，于细菌死亡及菌 体崩解时游离出来，毒较低，以革兰氏 阴性菌多见。外毒素是某些细菌生长过 程中产生的，是一种蛋白质，毒力极强， 以革兰氏阳性菌多见。
细菌素 是某些细菌产生的一类类似抗菌素 的杀菌物质，其作用与放线菌及霉菌所产生的 抗菌素类似，但作用范围较狭窄，仅对产生细 菌素菌株近缘的细菌有作用。维生素 是细菌 生繁殖所必需的因子。一些细菌能自行合成维 生素。人与动物肠道内某些细菌能合成维生素 B及维生素K，对机体有益。在工业上也可以 利用某些微生物生产维生素。 色素 许多细菌在氧气充足，温度适宜及一 定的营养条件下能形成各种色素。有些色素能 溶于水，为水溶性色素，使培养基呈一定颜色； 另一些色素不溶于水，为脂溶性色素，仅使菌 落呈现一定颜色。
促进扩散特点
• 物质运输动力是细胞外的浓度差。 • 运输过程不消耗能量。 • 有膜载体参加，膜载体（渗透酶）有特 异性。这种运输方式多发生在真核微生 物(葡萄糖进入酵母菌)，原核生物少见 (但甘油进入大肠杆菌等肠道菌细胞和厌 氧菌吸收营养及排泄废物)。
主动运输(active transport)
培养基的分类
1.液体培养基：是含有各种营养成分的水溶 液，最常用的是肉汤培养基。 2.固体培养基：是在液体培养基中加入1～ 2%的琼脂并加热融化后冷却凝固而成。 3.半固体培养基：是在加热的液体培养基中 加入0.3-0.5%左右的琼脂而制成。 4.基础培养基：含有细菌所需要的最基本的 营养成分，可供大多数细菌生长。 5.营养培养基：在基础培养基中添加一些其 他营养物质，如葡萄糖、血液、血清、酵 母浸膏等，可供营养要求较高的细菌在其 中生长。
膜载体（载体蛋白）特点 :
有很强的特异性 在运输过程中，本身不发生变 化。 能加快物质运输的速度。
促进扩散(facilitated diffusion)过程：
膜载体在膜外与营养物质亲合力强，与这 种物质结合，进入细胞后亲合力降低释放营 养物质。像渡船一样，膜外装货，膜内卸货， 这种扩散方式比单纯扩散速度快。膜内外亲 合力的改变与载体分子构型改变有关。
㈤细菌的呼吸 1.专性需氧菌 如结核杆菌 2.微需氧菌 如牛布氏杆菌 3.兼性厌氧菌 如大肠杆菌 4.厌氧菌 破伤风杆菌 5.专性厌氧菌 如肉毒杆菌 厌氧菌厌氧原理 缺乏完善的呼吸酶系统。 厌氧菌缺乏解毒用的超氧歧化酶、 触酶和过氧化物酶，因超氧、过氧化氢 酶有杀菌用。
㈥细菌新陈代谢的产物 1. 分解代谢产物 ⑴糖的分解产物 ⑵蛋白质的分解产物 ①脱氨基作用 ②脱羧基作用 ⑶脂类的分解产物
4、选择性培养分离法 当某一种微生物所存在的数量与其他微生物相 比非常少时，单采用一般的平板稀释方法几乎是不 可能分离到该种微生物的，
或者，为了从混杂的微生物群体中分离出某种 微生物，可以根据该微生物的特点，包括营养、生 理、生长条件等，采用选择培养的方法进行分离。
细胞膜构造
自由扩散
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 任何反应，物质不发生化学变化。
促进扩散(facilitated diffusion)
借助于载体蛋白顺浓度梯度进入细胞的一种 物质运送方式
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.有机物 ⑴蛋白质（50~80％）核物质、细胞浆和 其它构造中均含有蛋白质 。
三、 细菌的生长繁殖 ㈠细菌生长繁殖的条件 1.营养物质 水、碳水化合物、氮化物、 无机盐、生长因子 2.温度：病原菌 37℃左右。 3.PH值：多数 7.2-7.6，而结核杆菌生长 的最适PH值 为6.5-6.8，霍乱弧菌生长 的最适PH值为8.4-9.2。 4.气体：需氧、兼性厌氧、厌氧三种。 5.渗透压
（二）细菌的生长曲线
细 菌 数 目 （ 个 ） 对 数 /ml
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
Ⅰ.适应期 Ⅱ.指数期 Ⅲ.稳定期 Ⅳ.衰亡期
总菌数
活菌数 培养时间
㈡、细菌生长曲线 在培养基中以培养的时间为横坐标，以活菌的对 数为纵坐标得出的曲线。 1.适应期（迟缓期） 最初期1-4小时，数目不增 加，细菌细胞增大，代谢活跃，但不进行分裂。 2.对数期 细菌迅速分裂，菌数呈对数增加，一 个细菌繁殖n代产生2n 个细菌。代谢最旺盛， 繁殖最快，致病力最强，是生理少年期，持续 6－10小时。 3.稳定期 细菌繁殖的数目与死亡的数目几乎相 等。 4.衰退期 细菌的死亡速度超过分裂速度，培养 液中的活细菌因环境不适应而自溶。形态染色 不典型。
细菌繁殖方式
细菌一般进行无性繁殖，表现为 细胞的横分裂称为裂殖。
大肠杆菌分裂照片
第三节 细菌的人工培养
细菌分离培养
一、人工培养细菌时应给予的条件 1.供给足够营养 2.有能被细菌利用的水
3.提供适于细菌生长的PH值
4.给予适宜于细菌生长的温度
二、培养基
由人工配制供微生物生长繁殖或积累代谢 产物所用的营养物质叫营养基，科研生产中 培养微生物都需要配制培养基。
⑵核酸 有两种，即核糖核酸RNA（主要 在细胞浆与胞浆膜上）和脱氧核糖核酸 DNA（主要在核质中）。RNA与蛋白质 的合成有关，DNA与细菌的遗传和变异 有着密切的关系 ⑶糖类 主要以多糖、脂多糖和粘多糖的 形式存在。 ⑷脂类 存在于细菌壁、胞浆膜及胞浆内， 为菌体内的能量储藏所。 ⑸其它有机物 生长因子（主要是B族维 生素）、色素。
（三）在液体体培养基上的生长特征： • 在液体培养基上: • 1.多数细菌呈现均匀浑浊（表现均匀生 长）。 • 2.部分形成菌膜(专性需氧菌），在液体 培养基表面上形成菌膜，液体透明或者稍 浑浊。 • 3.形成菌环，在液体中间形成一圈环状物。 • 4.形成沉淀，在液体底部形成沉淀。
表面
浮膜状
沉淀
均匀混浊
中间
细菌在肉汤培养基中的生长特征
四、微生物的分离和纯培养
• 无菌技术 • 微生物的分离方法 • 微生物的保藏技术
• 显微观察样品的制备
（一）无菌技术
• 无菌技术：在分离、转接及培养纯培养(物)时防止其被其 他微生物污染的技术。 1、对使用的器皿及用具的灭菌 2、对培养基的灭菌 通常使用的方法有： • 高温蒸汽灭菌 • 高温干热灭菌
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。