第九章細菌的生長繁殖與培養(yǎng)

1、劉瀟第九章 細菌的生長繁殖與培養(yǎng) 知識要點l 細菌的生長繁殖l 細菌的人工培養(yǎng)2022-5-19學習目標l掌握細菌生長繁殖的條件、繁殖方式及速度；l熟悉細菌在培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象及意義；l熟悉細菌的代謝產(chǎn)物及意義。前前 言言* 細菌是一大類具有細菌是一大類具有獨立生命活動獨立生命活動的單細胞微生的單細胞微生物，能從外界環(huán)境中攝取營養(yǎng)物質(zhì)，合成自身物，能從外界環(huán)境中攝取營養(yǎng)物質(zhì)，合成自身細胞成分并獲得能量，同時不斷排出廢物，完細胞成分并獲得能量，同時不斷排出廢物，完成新陳代謝，得以生長繁殖。細菌的生長繁殖成新陳代謝，得以生長繁殖。細菌的生長繁殖與環(huán)境條件密切相關(guān)，條件適宜時，細菌的生與環(huán)境條件密切

2、相關(guān)，條件適宜時，細菌的生長繁殖及代謝旺盛，改變條件時可使細菌生命長繁殖及代謝旺盛，改變條件時可使細菌生命活動受到抑制或使細菌死亡?；顒邮艿揭种苹蚴辜毦劳?。占細胞總重量占細胞總重量80%蛋白質(zhì)、糖類、脂類、無機鹽等；蛋白質(zhì)、糖類、脂類、無機鹽等； 15-20%肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、脂多糖型氨基酸、脂多糖二氨基庚二酸、吡啶二羧酸、二氨基庚二酸、吡啶二羧酸、2-酮基酮基-3-脫氧辛酸脫氧辛酸水：水：固體成分：固體成分：特有成分：特有成分：第一節(jié)第一節(jié) 細菌的生長繁殖細菌的生長繁殖 一、細菌的化學組成一、細菌的化學組成1. 水水2. 碳源碳源: co2、碳酸鹽

3、、碳酸鹽、糖糖、脂肪、脂肪3. 氮源氮源: 有機氮有機氮、無機氮、游離氮、無機氮、游離氮4. 無機鹽無機鹽: K、Ca、Na、Mg、S、P等等5. 生長因子生長因子(growth factor)： 某些細菌生長所必需而又不能自身合成的有機化合物。某些細菌生長所必需而又不能自身合成的有機化合物。 種類：種類：B族維生素族維生素 硫胺素、核黃素、生物素、泛酸硫胺素、核黃素、生物素、泛酸 某些必須氨基酸某些必須氨基酸 嘌呤、嘧啶、膽堿嘌呤、嘧啶、膽堿 因子、因子、因子因子 二、細菌生長繁殖的條件二、細菌生長繁殖的條件（重點）（重點）（二）酸堿度（二）酸堿度 大多數(shù)病原菌：大多數(shù)病原菌：pH7.2pH

4、7.6。 霍亂弧菌：霍亂弧菌：pH8.4pH9.2 結(jié)核分枝桿菌：結(jié)核分枝桿菌：pH6.5pH6.8（三）溫度（三）溫度 大多數(shù)病原菌：大多數(shù)病原菌：37（四）氣體（四）氣體 O2：專性需氧菌：有氧條件：專性需氧菌：有氧條件 微需氧菌：低氧壓微需氧菌：低氧壓(5-6%)，10%抑制抑制 專性厭氧菌：無氧條件專性厭氧菌：無氧條件 兼性厭氧菌兼性厭氧菌：有氧或無氧，多數(shù)致病菌屬于此類：有氧或無氧，多數(shù)致病菌屬于此類 CO2：5% -10% CO2（一）細菌個體的生長繁殖（一）細菌個體的生長繁殖方式：無性二分裂方式：無性二分裂速度：速度：2030分鐘分鐘/代代 結(jié)核分枝桿菌結(jié)核分枝桿菌1820小時小

5、時/代代 三、細菌生長繁殖的規(guī)律三、細菌生長繁殖的規(guī)律細菌生長曲線細菌生長曲線小時小時細菌數(shù)目的對數(shù)細菌數(shù)目的對數(shù)遲緩期遲緩期(lag phase) 最初培養(yǎng)最初培養(yǎng)1-4小時，菌體不分裂，但菌體增大、代謝活躍小時，菌體不分裂，但菌體增大、代謝活躍 對數(shù)期對數(shù)期(logarithmic phase) 一般持續(xù)一般持續(xù)6-8小時?；罹鷶?shù)目呈對數(shù)直線上升。小時。活菌數(shù)目呈對數(shù)直線上升。 細菌形態(tài)、染色、生理活性典型，對外界環(huán)境敏感細菌形態(tài)、染色、生理活性典型，對外界環(huán)境敏感 穩(wěn)定期穩(wěn)定期(stationary phase) 細菌繁殖數(shù)與死亡數(shù)接近。細菌繁殖數(shù)與死亡數(shù)接近。 細菌形態(tài)、染色、生理活性

6、改變，產(chǎn)生外毒素、抗生素、芽孢細菌形態(tài)、染色、生理活性改變，產(chǎn)生外毒素、抗生素、芽孢 衰退期衰退期( decline phase) 死亡數(shù)超過活菌數(shù)。死亡數(shù)超過活菌數(shù)。細菌變長、腫脹、畸形細菌變長、腫脹、畸形、自溶自溶細菌生長曲線特點細菌生長曲線特點 四、細菌的代謝產(chǎn)物及意義四、細菌的代謝產(chǎn)物及意義根據(jù)細菌具有不同的酶，根據(jù)細菌具有不同的酶， 對糖、蛋白質(zhì)分解能力對糖、蛋白質(zhì)分解能力及分解后產(chǎn)生的產(chǎn)物不同用生化方法來鑒定細菌及分解后產(chǎn)生的產(chǎn)物不同用生化方法來鑒定細菌稱稱：細菌的生化反應細菌的生化反應1. 糖發(fā)酵試驗糖發(fā)酵試驗機理：機理：葡萄糖葡萄糖 HCOOH CO2+H2方法：肉湯培養(yǎng)基方法

7、：肉湯培養(yǎng)基（pH7.4）+ 葡萄糖葡萄糖酚紅酚紅紅色培養(yǎng)基紅色培養(yǎng)基空空白白對對照照大大腸腸桿桿菌菌痢痢疾疾桿桿菌菌37，培養(yǎng)，培養(yǎng)18-24h（一）分解代謝產(chǎn)物及生化反應（一）分解代謝產(chǎn)物及生化反應 脫氫酶脫氫酶2. VP(Voges-Proskauer)試驗試驗 由由Voges和和Proskauer兩學者創(chuàng)建，故名。兩學者創(chuàng)建，故名。葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰甲基甲醇乙酰甲基甲醇強堿強堿+氧氣氧氣雙乙酰雙乙酰V-P陽性陽性產(chǎn)氣桿菌產(chǎn)氣桿菌脫羧脫羧分解分解紅色化合物紅色化合物萘酚萘酚肌肌 酸酸肌肌 酐酐大腸桿菌大腸桿菌葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰甲基甲醇乙酰甲基甲醇 葡萄糖葡萄糖蛋白胨蛋

8、白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)基VP試驗試驗陰性陰性陽性陽性產(chǎn)氣桿菌產(chǎn)氣桿菌大腸桿菌大腸桿菌3. 甲基紅試驗甲基紅試驗（methyl red test，MR）機理：機理：大腸桿菌大腸桿菌產(chǎn)氣桿菌產(chǎn)氣桿菌葡萄糖葡萄糖乳乳 糖糖PH4.5PH5.4甲基紅指示甲基紅指示劑呈紅色劑呈紅色甲基紅指示甲基紅指示劑呈桔黃色劑呈桔黃色甲基紅試甲基紅試驗陽性驗陽性甲基紅試甲基紅試驗陰性驗陰性丙酮酸丙酮酸中性產(chǎn)物中性產(chǎn)物脫羧脫羧丙酮酸丙酮酸機理：產(chǎn)氣桿菌在以枸櫞酸鹽為唯一碳源的培養(yǎng)基上生長，分機理：產(chǎn)氣桿菌在以枸櫞酸鹽為唯一碳源的培養(yǎng)基上生長，分 解枸櫞酸鹽產(chǎn)生解枸櫞酸鹽產(chǎn)生CO2，并轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}，同時分解培養(yǎng)，并轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}，

9、同時分解培養(yǎng) 基中的銨鹽生成氨，使培養(yǎng)基由中性變?yōu)閴A性，含溴麝基中的銨鹽生成氨，使培養(yǎng)基由中性變?yōu)閴A性，含溴麝 香草酚藍（香草酚藍（BTB）指示劑的培養(yǎng)基由淡綠色變?yōu)樯钐m色，）指示劑的培養(yǎng)基由淡綠色變?yōu)樯钐m色， 此為枸櫞酸鹽利用試驗陽性。此為枸櫞酸鹽利用試驗陽性。 大腸桿菌不能利用枸櫞酸鹽，故在此培養(yǎng)基上不能生長，大腸桿菌不能利用枸櫞酸鹽，故在此培養(yǎng)基上不能生長， 培養(yǎng)基仍為綠色，為枸櫞酸鹽利用試驗陰性。培養(yǎng)基仍為綠色，為枸櫞酸鹽利用試驗陰性。4. 枸櫞酸鹽利用試驗枸櫞酸鹽利用試驗(citrate utilization test) 產(chǎn)氣桿菌：產(chǎn)氣桿菌：+（深藍深藍）大腸桿菌：大腸桿菌：-（綠

10、色綠色）5. 吲哚吲哚（indol）試驗試驗大腸桿菌大腸桿菌變形桿菌變形桿菌霍亂弧菌霍亂弧菌二甲基氨二甲基氨基苯甲醛基苯甲醛色氨酸色氨酸吲哚吲哚玫瑰吲哚玫瑰吲哚（紅色）（紅色）6. H2S試驗試驗變變 形形 桿桿 菌菌乙型副傷寒桿菌乙型副傷寒桿菌含硫氨基酸含硫氨基酸硫化氫硫化氫黑色沉淀黑色沉淀含含F(xiàn)eSO4的培養(yǎng)基的培養(yǎng)基 利用分解代謝的產(chǎn)物和能量，合成新的物質(zhì)利用分解代謝的產(chǎn)物和能量，合成新的物質(zhì)合成合成產(chǎn)物產(chǎn)物毒素和侵襲性酶毒素和侵襲性酶熱原質(zhì)熱原質(zhì)色素色素抗生素抗生素細菌素細菌素維生素維生素 （二）合成代謝產(chǎn)物及醫(yī)學意義（二）合成代謝產(chǎn)物及醫(yī)學意義（重點）（重點）熱原質(zhì)（熱原質(zhì)（pyro

11、ten)： 細菌合成的，使機體發(fā)熱的物，如脂多糖細菌合成的，使機體發(fā)熱的物，如脂多糖 耐高溫（耐高溫（121.3, 20min不能破壞不能破壞 ) 高壓蒸汽滅菌法不易使其破壞，需蒸餾、吸附、過濾去高壓蒸汽滅菌法不易使其破壞，需蒸餾、吸附、過濾去除除毒素和侵襲性酶毒素和侵襲性酶 ： 主要的致病物質(zhì)，包括外毒素、內(nèi)毒素、侵襲性酶主要的致病物質(zhì)，包括外毒素、內(nèi)毒素、侵襲性酶 外毒素：外毒素：G+及少數(shù)及少數(shù)G-菌產(chǎn)生的毒性極強的蛋白質(zhì)。菌產(chǎn)生的毒性極強的蛋白質(zhì)。 內(nèi)毒素：內(nèi)毒素：G-菌細胞壁中的脂多糖。菌細胞壁中的脂多糖。 色素色素(pigmen) 脂溶性、脂溶性、 水溶性。水溶性。 鑒定細菌鑒定細

12、菌 抗生素抗生素(antibiotic) 某些細菌、真菌、放線菌產(chǎn)生的能抑制和殺滅其它他微某些細菌、真菌、放線菌產(chǎn)生的能抑制和殺滅其它他微生物和腫瘤細胞的物質(zhì)。生物和腫瘤細胞的物質(zhì)。 如青霉素、鏈霉素等。如青霉素、鏈霉素等。 功能：抗菌譜廣，廣泛用于治療細菌感染性疾病和腫瘤。功能：抗菌譜廣，廣泛用于治療細菌感染性疾病和腫瘤。 維生素維生素(vitamin) 營養(yǎng)機體，可供人體吸收利用。如大腸埃希菌合成的維營養(yǎng)機體，可供人體吸收利用。如大腸埃希菌合成的維生素生素B，K 細菌素細菌素(bacteriocin) 細菌產(chǎn)生僅對親緣細菌破壞作用的蛋白質(zhì)。細菌產(chǎn)生僅對親緣細菌破壞作用的蛋白質(zhì)。 具有種和型

13、的特異性。具有種和型的特異性。 功能：抗菌譜窄，多用于細菌的分型鑒定和流行病學調(diào)查。功能：抗菌譜窄，多用于細菌的分型鑒定和流行病學調(diào)查。 第二節(jié)第二節(jié) 細菌的人工培養(yǎng)細菌的人工培養(yǎng) 一、培養(yǎng)基一、培養(yǎng)基(culture medium)人工配制適合于細菌人工配制適合于細菌生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì) 培養(yǎng)基按其組成和用途不同，分為以下幾類：培養(yǎng)基按其組成和用途不同，分為以下幾類：1. 基礎(chǔ)培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基 牛肉膏、牛肉湯牛肉膏、牛肉湯+蛋白胨蛋白胨+氯化納氯化納+磷酸鹽磷酸鹽+水水2. 營養(yǎng)培養(yǎng)基營養(yǎng)培養(yǎng)基 基礎(chǔ)培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基 + 葡萄糖、血液等葡萄糖、血液等3. 鑒別培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基

14、 基礎(chǔ)、營養(yǎng)培養(yǎng)基基礎(chǔ)、營養(yǎng)培養(yǎng)基 + 指示劑指示劑4.選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基 基礎(chǔ)、營養(yǎng)培養(yǎng)基基礎(chǔ)、營養(yǎng)培養(yǎng)基 + 抑制性化學物質(zhì)抑制性化學物質(zhì) 5. 厭氧培養(yǎng)基厭氧培養(yǎng)基 基礎(chǔ)、營養(yǎng)培養(yǎng)基基礎(chǔ)、營養(yǎng)培養(yǎng)基 + 無氧環(huán)境無氧環(huán)境按照物理狀態(tài)分類按照物理狀態(tài)分類液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基2-3%瓊脂瓊脂0.3-0. 5%瓊脂瓊脂 二、細菌在培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象二、細菌在培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象（一）細菌在液體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象（一）細菌在液體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象（重點）（重點）（大多數(shù)）（大多數(shù)）（鏈狀菌）（鏈狀菌）（專性需氧菌）（專性需氧菌）（二）細菌在固體培養(yǎng)基中

15、的生長現(xiàn)象（二）細菌在固體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象菌落菌落(colony)：細菌在固體培養(yǎng)基上出現(xiàn)由單個細菌：細菌在固體培養(yǎng)基上出現(xiàn)由單個細菌 生長繁殖形成的肉眼可見的細菌集團生長繁殖形成的肉眼可見的細菌集團意義：鑒別細菌、分離細菌意義：鑒別細菌、分離細菌菌苔菌苔(mossy)：多個菌落融合形成的細菌集團：多個菌落融合形成的細菌集團（三）細菌在半固體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象（三）細菌在半固體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象有有鞭鞭毛毛菌菌無無鞭鞭毛毛菌菌有有鞭鞭毛毛菌菌無無鞭鞭毛毛菌菌 三、人工培養(yǎng)細菌的實際意義三、人工培養(yǎng)細菌的實際意義1. 感染性疾病的診斷和防治感染性疾病的診斷和防治標本標本增菌培養(yǎng)增菌培養(yǎng)分離培養(yǎng)

16、分離培養(yǎng)純培養(yǎng)純培養(yǎng)生化鑒定生化鑒定顯微鏡觀察顯微鏡觀察染色染色初步診斷初步診斷確定診斷確定診斷診斷診斷標本標本青青慶慶紅紅鏈鏈紅紅青青鏈鏈慶慶密聚劃線接種密聚劃線接種培養(yǎng)培養(yǎng)藥浸紙片藥浸紙片最敏感藥物最敏感藥物治療治療2. 細菌的鑒定與研究細菌的鑒定與研究例如：嗜肺軍團菌例如：嗜肺軍團菌3. 生物制品的制備生物制品的制備結(jié)核桿菌結(jié)核桿菌（有毒）（有毒）培養(yǎng)基培養(yǎng)基（膽汁、甘油、馬鈴薯）（膽汁、甘油、馬鈴薯）卡介苗卡介苗（BCG）接種接種13年年230代代本章小結(jié)與知識拓展本章小結(jié)與知識拓展人工培養(yǎng)細菌的意義人工培養(yǎng)細菌的意義 （一）在醫(yī)學中的應用（一）在醫(yī)學中的應用 1. 細菌的鑒定和研究：

17、對細菌進行鑒定，研究其形態(tài)、細菌的鑒定和研究：對細菌進行鑒定，研究其形態(tài)、生理、抗原結(jié)構(gòu)、致病性、遺傳與變異等生物學性狀，生理、抗原結(jié)構(gòu)、致病性、遺傳與變異等生物學性狀，均需人工培養(yǎng)細菌才能實現(xiàn)。均需人工培養(yǎng)細菌才能實現(xiàn)。 2. 細菌性疾病的診斷和治療：細菌感染引起的疾病，細菌性疾病的診斷和治療：細菌感染引起的疾病，常須從患者體內(nèi)分離出病原菌才能確診。同時對分離常須從患者體內(nèi)分離出病原菌才能確診。同時對分離出的病原菌作藥物敏感試驗，幫助臨床選擇有效的藥出的病原菌作藥物敏感試驗，幫助臨床選擇有效的藥物進行治療。物進行治療。本章小結(jié)與知識拓展本章小結(jié)與知識拓展人工培養(yǎng)細菌的意義人工培養(yǎng)細菌的意義

18、（一）在醫(yī)學中的應用（一）在醫(yī)學中的應用 3. 生物制品的制備：人工分離培養(yǎng)所得的純種細菌及生物制品的制備：人工分離培養(yǎng)所得的純種細菌及其代謝產(chǎn)物，可制成疫苗、類毒素、診斷用標準菌液，其代謝產(chǎn)物，可制成疫苗、類毒素、診斷用標準菌液，或經(jīng)類毒素、純種細菌免疫動物后制備抗毒素及診斷或經(jīng)類毒素、純種細菌免疫動物后制備抗毒素及診斷血清，用于傳染性疾病的診斷、預防與治療。血清，用于傳染性疾病的診斷、預防與治療。 4. 細菌毒力分析及細菌學指標的檢測：人工培養(yǎng)細菌細菌毒力分析及細菌學指標的檢測：人工培養(yǎng)細菌后，再用免疫學和其他方法檢測細菌的毒力因子，并后，再用免疫學和其他方法檢測細菌的毒力因子，并配合動物實驗來鑒定細菌的侵襲力和進行毒力分析；配合動物實驗來鑒定細菌的侵襲力和進行毒力分析；也可通過定量培養(yǎng)計數(shù)等，對飲水、食品等的微生物也可通過定量培養(yǎng)計數(shù)等，對飲水、食品等的微生物學衛(wèi)生指標進行檢測。學衛(wèi)生指標進行檢測。本章小結(jié)與知識拓展本章小結(jié)與知識拓展 人工培養(yǎng)細菌的意義人工培養(yǎng)細菌的意義（二）其他方面的應用（二）其他方面的應用 1. 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用：利用細菌的培養(yǎng)和發(fā)酵，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用：利用細菌的培養(yǎng)和發(fā)酵，可提純精制出抗生素、維生素、氨基酸、醇類、味精可提純精制出抗生素、維生