細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)繁殖

1、細(xì)菌 生長(zhǎng),細(xì)菌 繁殖,第二節(jié) 細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)繁殖第三節(jié) 細(xì)菌的新陳代謝,第二節(jié) 細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)繁殖,1. 細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)組成 2. 細(xì)菌所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 3. 吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式 4. 細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)類型 5. 細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖（掌握） 6. 細(xì)菌的人工培養(yǎng)（熟悉,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（nutrient）：細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖、進(jìn)行生理活動(dòng)所需的物質(zhì)，是細(xì)菌生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。 營(yíng)養(yǎng)（nutrition）：獲得和利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程，是細(xì)菌維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過(guò)程,一、細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)組成,1.化學(xué)元素（chemical elements,mainly elements,trace elements,chem

2、ical elements,C、H、O、N、S、P 結(jié)構(gòu)組成 Na、K、 Ca 滲透壓、電勢(shì) Mg、Fe、Mn 輔酶,2、化學(xué)組分(chemical components,脂類 結(jié)核分枝桿菌含量高（） 特有成分 肽聚糖 、磷壁酸、吡啶二羧酸,二、細(xì)菌需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) nutrient,碳源 carbon source,氮源 nitrogen source,無(wú)機(jī)鹽 inorganic salt,生長(zhǎng)因子 growth factor,水 water,1.碳源：合成菌體的必需原料，獲取能量的來(lái)源 無(wú)機(jī)碳源和有機(jī)碳源 各種有機(jī)碳源中，容易被細(xì)菌吸收的是糖類物質(zhì) 如：葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、果糖、

3、甘露醇等 2.氮源：合成菌體蛋白（結(jié)構(gòu)、功能）、核酸 無(wú)機(jī)氮源、有機(jī)氮源和氮?dú)夥肿?大多數(shù)利用前兩種 固氮菌有固氮作用，可以借助特殊的酶將分子 態(tài)的氮轉(zhuǎn)化成氨和其他氮化物,3.無(wú)機(jī)鹽：細(xì)胞生長(zhǎng)必需的各種金屬元素及微量元素 酶或輔酶的組分 調(diào)節(jié)酶活性 調(diào)節(jié)胞內(nèi)滲透壓、氧化還原電位 特殊類型細(xì)菌的能源 維持生物大分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,4.生長(zhǎng)因子：菌體自身不能合成或合成量不足,需要外源 加入的、微量即可的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 如：維生素、 氨基酸等 營(yíng)養(yǎng)缺陷型細(xì)菌 流感嗜血桿菌需 X（高鐵血紅素）, V因子（輔酶或） ，而金葡可產(chǎn)生， 兩者共培養(yǎng)時(shí)出現(xiàn)衛(wèi)星菌落現(xiàn)象 5.水：菌體重要成分 功能 細(xì)胞組分、溶

4、媒、參與代謝、適宜反應(yīng)溫度的保障、維持大分子構(gòu)象穩(wěn)定,三、吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式,借助細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能完成,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 運(yùn)輸方式,簡(jiǎn)單擴(kuò)散,基團(tuán)轉(zhuǎn)移,促進(jìn)擴(kuò)散,主動(dòng)運(yùn)輸,四、細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)類型,按照碳源、能源及電子供體性質(zhì)的差異分類,營(yíng)養(yǎng) 類型,光能營(yíng)養(yǎng)型,化能營(yíng)養(yǎng)型,光能自養(yǎng)型,光能異養(yǎng)型,化能自養(yǎng)型,化能異養(yǎng)型,腐生型,寄生型,五、細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖,一）細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的條件,主要環(huán)境因素：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、溫度、pH值、氧氣等,1.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：提供原料、能量 2.酸堿度：即pH值 細(xì)菌細(xì)胞借此調(diào)節(jié)胞膜的狀態(tài) 以保證酶促反應(yīng)的進(jìn)行 大多數(shù)細(xì)菌的最適pH值是6.8-7.4 特殊 如：偏酸性的結(jié)核桿菌， PH

5、為6.5-6.8 偏堿性的霍亂弧菌，PH值為8.8-9.0,3.溫度：對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)速度影響最大 致病菌 一般 37，過(guò)高殺菌，過(guò)低抑菌 細(xì)菌以此分為： 嗜冷菌：5 -30 最適10 -20 嗜溫菌: 10 -50 最適30 -37 嗜熱菌： 25 -80 最適50 -60 4.氣體： CO2 O2 CO2 : 少數(shù)細(xì)菌初次分離培養(yǎng)需5-10% CO2 獲得方法：燭缸法、 CO2培養(yǎng)箱,O2 : 代謝時(shí)對(duì)氧分子的需求程度不同分為： 需氧菌 ：有完善的呼吸酶系統(tǒng)，僅在有氧時(shí)生長(zhǎng)， 如：結(jié)核桿菌 微需氧菌：低氧分壓時(shí)長(zhǎng)勢(shì)良好，過(guò)高則抑制， 如: 空腸彎曲菌 耐氧菌：一般不需要O2 ， O2 存在也影

6、響不大 如：乳酸菌,兼性厭氧菌 ： 兼有需氧呼吸和無(wú)氧發(fā)酵兩種功能，有無(wú) O2 的環(huán)境下皆可生長(zhǎng)，但以有氧時(shí)生長(zhǎng)態(tài) 勢(shì)較好，大多數(shù)病原菌都屬此類 專性厭氧菌： O2對(duì)其生長(zhǎng)有毒害作用，如：破傷風(fēng)梭菌 專性厭氧菌在有氧條件下不能生長(zhǎng)的原因： 缺乏細(xì)胞色素和細(xì)胞色素氧化酶 不能獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 缺乏超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶超氧陰離子、過(guò)氧化 氫的毒害作用 超氧化物歧化酶_生成H2O2 過(guò)氧化物酶_分解H2O2,二）細(xì)菌的繁殖方式,細(xì)菌多無(wú)性繁殖 細(xì)菌以簡(jiǎn)單的二分裂方式進(jìn)行繁殖，繁殖一代所需時(shí)間約2030 min；但少數(shù)細(xì)菌代時(shí)較長(zhǎng)， 如: 結(jié)核分枝桿菌代時(shí)為18h-24h,六、細(xì)菌的人工培養(yǎng),一）培

7、養(yǎng)基(medium) 人工配制的滿足細(xì)菌及其他微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì),配制注意事項(xiàng),培養(yǎng)基的類型 按主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的來(lái)源：天然培養(yǎng)基和合成培養(yǎng)基 按物理狀態(tài)：固體、液體、半固體培養(yǎng)基 按用途：基礎(chǔ)培養(yǎng)基 營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基 選擇培養(yǎng)基 鑒別培養(yǎng)基 厭氧培養(yǎng)基,二）細(xì)菌的培養(yǎng)方法及生長(zhǎng)現(xiàn)象 1.固體培養(yǎng)法：細(xì)菌的分離、純化、鑒定、保存、計(jì)數(shù) 2.液體培養(yǎng)法：收集菌體、獲得發(fā)酵產(chǎn)物、菌種鑒定 3.半固體培養(yǎng)法：觀察運(yùn)動(dòng)、保種、測(cè)定生化反應(yīng) 4.厭氧培養(yǎng)法：厭氧菌的培養(yǎng),細(xì)菌在固體培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況,液體培養(yǎng)基中,沉淀生長(zhǎng),混濁生長(zhǎng),表面生長(zhǎng),混濁生長(zhǎng),沿穿刺線生長(zhǎng),無(wú)鞭毛細(xì)菌,半固體培養(yǎng)基中

8、,有鞭毛細(xì)菌,三）細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖規(guī)律 生長(zhǎng)曲線,生長(zhǎng)曲線（growth curve） 描述細(xì)菌群體在整個(gè)培養(yǎng)期間的菌數(shù)變化規(guī)律 的曲線。典型的生長(zhǎng)曲線可分為延遲期、對(duì)數(shù)期、 穩(wěn)定期和衰亡期,2、細(xì)菌群體的生長(zhǎng)繁殖 遲緩期 (lag phase): 適應(yīng)、活化期 對(duì)數(shù)期 (log phase)：迅速生長(zhǎng)期，典型性 穩(wěn)定期 (stationary phase)：新生、死亡平衡特征產(chǎn)物積累期 衰亡期 (decline phase)：營(yíng)養(yǎng)少，代謝物蓄積，菌體死亡,細(xì)菌群體的生長(zhǎng)曲線（growth curve） 以此指導(dǎo)對(duì)細(xì)菌的研究和生產(chǎn)實(shí)踐,四）細(xì)菌生長(zhǎng)量的測(cè)定,測(cè)定依據(jù)：細(xì)菌的數(shù)目、重量及生理指標(biāo)

9、1.計(jì)數(shù)法：直接計(jì)數(shù)、間接計(jì)數(shù)、比濁法 2.重量法：濕重法、干重法 3.生理指標(biāo)法：呼吸強(qiáng)度、耗氧量、酶活性等,復(fù)習(xí)題目,1.營(yíng)養(yǎng)； 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)； 培養(yǎng)基； 生長(zhǎng)曲線 2.專性厭氧菌在有氧環(huán)境下不能生長(zhǎng)的原因。 3.試述細(xì)菌群體生長(zhǎng)繁殖的規(guī)律。 4.細(xì)菌生長(zhǎng)量的測(cè)定方法有哪些,第三節(jié) 細(xì)菌的新陳代謝,細(xì)菌的新陳代謝(metabolism)是指菌體細(xì)胞內(nèi)分解代謝與合成代謝的總和，其顯著特點(diǎn)是 代謝旺盛和代謝類型的多樣化 比表面積（表面積/體積）： 人0.024 細(xì)菌5000 名詞： 分解代謝 (catabolism) 合成代謝 (anabolism,細(xì)菌的酶,存在部位 產(chǎn)生方式 專一性 限制與修飾

10、系統(tǒng),1、能量的代謝 主要以糖類為底物，通過(guò)氧化或酵解釋放 能量，并以高能磷酸鍵的形式（ADP、 ATP）儲(chǔ)存起來(lái)。 具體的產(chǎn)能方式及其途徑如下,1）糖分解 A、EMP（糖酵解） 1G2丙酮酸2（NADH+H+）+ 2ATP B、磷酸戊糖途徑（一磷酸己糖途徑） 1己糖1甘油醛- 6（ NADPH+H+ ）+ 3CO2,P,2）需氧呼吸： EMP三羧循環(huán)電子傳遞鏈（呼吸 酶系） 1G CO2 + H2O + 38ATP （3）發(fā)酵 1G 乳酸2ATP,2、細(xì)菌的代謝產(chǎn)物： 分解產(chǎn)物與合成產(chǎn)物 （1）分解代謝產(chǎn)物和細(xì)菌的生化反應(yīng) 細(xì)菌的生化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)： 酶系不同 對(duì)底物分解能力不同 最終代謝產(chǎn)物不同

11、,對(duì)糖的分解： 需氧 TCAC：CO2、H2O 多糖 胞外酶 單糖 丙酮酸 厭氧 酸、醛、醇等,對(duì)蛋白質(zhì)的分解： 脫氨基酶 NH3 +酸 Pr.胞外酶 短肽、AA 脫羧基酶 胺+CO2,常見的生化反應(yīng),對(duì) 糖 的 發(fā) 酵,對(duì) 蛋白質(zhì)的發(fā)酵,枸櫞酸鹽利用試驗(yàn),尿素酶試驗(yàn),甲基紅試驗(yàn),吲哚試驗(yàn),硫化氫試驗(yàn),單糖發(fā)酵試驗(yàn),VP試驗(yàn),其他試驗(yàn),糖發(fā)酵： 單糖 甲酸 CO2 + H2O,硫化氫試驗(yàn)： 胱氨酸 醋酸鉛 硫化鉛 硫化氫 甲硫氨酸 硫酸亞鐵 硫化亞鐵,尿素酶試驗(yàn)： 尿素尿素酶 氨 （酚紅指示劑變紅,吲哚試驗(yàn)（霍亂紅反應(yīng)） ： 色氨酸 靛基質(zhì) + 對(duì)二甲基氨 玫瑰靛基質(zhì) （吲哚） 基苯甲醛 （紅

12、色,糖發(fā)酵試驗(yàn),不同細(xì)菌分解 糖類的能力和 代謝產(chǎn)物不同。 乳糖：大腸 埃希菌可分 解，而致病 性腸道桿菌 則不能,糖VP試驗(yàn),大腸桿菌：- 產(chǎn)氣桿菌：,二分子丙酮酸 + 乙酰甲基甲醇 二乙酰 胍基化合物 （紅色沉淀,大腸桿菌：+ 產(chǎn)氣桿菌,產(chǎn)氣 葡萄糖 丙酮酸 乙酰甲基 甲醇中性 PH5.4,甲基紅試驗(yàn),枸櫞酸利用試驗(yàn),大腸桿菌： 產(chǎn)氣桿菌：,枸唯一碳源， 銨N源，生氨，堿性，為陽(yáng),吲哚試驗(yàn),大腸桿菌：+ 產(chǎn)氣桿菌,H2S試 驗(yàn),乙型副傷寒沙門 氏菌和變形桿菌,含硫氨基酸,硫化氫,遇鐵或鉛,硫化物,尿素酶試驗(yàn),變形桿菌 （尿素酶,尿素,氨（堿性,輔助鑒定細(xì)菌、診斷傳染病 1、分解糖產(chǎn)物 (1

13、) 糖發(fā)酵試驗(yàn)：此類菌具有脫氫酶，可分解 多糖、單糖產(chǎn)生多種酸和氣體 (2)甲基紅試驗(yàn)： （3）VP試驗(yàn),2、 分解蛋白： 吲哚試驗(yàn)、硫化氫試驗(yàn) 3、枸櫞酸鹽利用試驗(yàn) 吲哚（I）、甲基紅（M） 、VP （V） 、 枸掾酸鹽利用（C）四種實(shí)驗(yàn)常用于鑒定 腸道桿菌，合稱為IMViC實(shí)驗(yàn)。 以上示例中可知： 大腸桿菌： “ ” 產(chǎn)氣腸桿菌：“ ” 4、尿素酶試驗(yàn),I M Vi C試驗(yàn) 大腸埃希菌 + + - - 產(chǎn)氣桿菌 - - +,2）合成代謝產(chǎn)物,A 、具致病作用 1 、熱原質(zhì)(pyrogen) G的內(nèi)毒素（脂多糖）；G的外毒素 致熱性 發(fā)熱 耐熱性 180 4h 250 30min 去除方法：干烤、過(guò)濾吸附,2、侵襲性酶：透明質(zhì)酸酶、血漿凝固酶 卵磷脂酶、鏈激酶、 DNA酶 3、毒素 G是內(nèi)毒素（脂多糖）；G是外 毒素 如破傷風(fēng)痙攣毒素，肉毒毒素,1.合成產(chǎn)物：