細(xì)菌生理學(xué)細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)與代謝課件

1、第二章 細(xì)菌的生理學(xué) 細(xì)菌具有獨(dú)立的生命活動(dòng)能力，一方面從外界環(huán)境中直接攝取營(yíng)養(yǎng)，另一方面又通過(guò)異化作用從自身物質(zhì)分解獲得能量。第一節(jié) 細(xì)菌的代謝過(guò)程第二節(jié) 細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖第三節(jié) 細(xì)菌的人工培養(yǎng) 第一節(jié) 細(xì)菌的代謝過(guò)程一、細(xì)菌的化學(xué)組成 水無(wú)機(jī)物有機(jī)物 組成元素：碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵等主要元素，其中碳、氫、氧、氮占90%以上；還有鋅、錳、鈉、氯、鉬、硒、鈷等微量元素。二、 細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)需要水分碳源(含碳化合物)：供能 氮源：合成菌體的成分 無(wú)機(jī)鹽類(lèi)：P，S。酶，輔酶的必需基 團(tuán)；調(diào)節(jié)滲透壓 。 生長(zhǎng)因子：Vit B族化合物 三、細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型1根據(jù)對(duì)碳素營(yíng)養(yǎng)的利用能力區(qū)分：自養(yǎng)

2、菌(autotrophy)：具有高度的合成能力，能利用簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)化合物作營(yíng)養(yǎng)。利用CO2或碳酸鹽類(lèi)作為惟一的碳源，利用氨、氨鹽、硝酸鹽或亞硝酸鹽等作為氮源。 異養(yǎng)菌(heterotrophy)：這類(lèi)細(xì)菌合成能力較差，要有較復(fù)雜的有機(jī)物，如糖類(lèi)、醇類(lèi)和有機(jī)酸等作為碳源才能生長(zhǎng)。 2根據(jù)能源的區(qū)分光能營(yíng)養(yǎng)菌：能將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能；化能營(yíng)養(yǎng)菌：從無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物中取得能量的細(xì)菌。大部分細(xì)菌屬于此類(lèi)。3. 四種營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型光能自養(yǎng)菌：以光能作為能源，分解無(wú)機(jī)物進(jìn)行生物合成的細(xì)菌。如紅硫菌科的一些細(xì)菌。 化能自養(yǎng)菌：利用某些無(wú)機(jī)化合物(如NH3、H2S、氧化亞鐵等)取得能量，以CO2作為碳源，合成所需要的有

3、機(jī)物。如硝化細(xì)菌科的細(xì)菌。光能異養(yǎng)菌：光能營(yíng)養(yǎng)菌中能同化有機(jī)碳者，均屬于光能異養(yǎng)菌?；墚愷B(yǎng)菌：化能營(yíng)養(yǎng)菌中，要求有機(jī)物作為碳源和能源者，均屬于化能異養(yǎng)菌。此種營(yíng)養(yǎng)的類(lèi)型是生物界中最常見(jiàn)的一種。四、細(xì)菌的酶 胞內(nèi)酶 胞外酶（水解酶） 固有酶（結(jié)構(gòu)酶） 誘導(dǎo)酶（適應(yīng)酶）五、細(xì)菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝取（一）細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的方式單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)位運(yùn)輸方式濃度載體耗能運(yùn)送分子發(fā)生變化單純擴(kuò)散高低不需要不耗能不變化促進(jìn)擴(kuò)散高低需要不耗能不變化主動(dòng)運(yùn)輸?shù)透咝枰哪懿蛔兓鶊F(tuán)轉(zhuǎn)位低高需要耗能變化四種運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方式的比較促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位酶c酶b酶aHPr酶I運(yùn)送某一具體糖至少有4

4、種蛋白參與，消耗一個(gè)ATP，兩步進(jìn)行：1）熱穩(wěn)載體蛋白的激活；2）糖分子被磷酸激活磷酸糖細(xì)胞質(zhì)中六、細(xì)菌的呼吸1.呼吸：細(xì)菌對(duì)無(wú)機(jī)物或有機(jī)物進(jìn)行氧化，產(chǎn)生能量，供應(yīng)本身生命活動(dòng)的使用，為此而進(jìn)行的一系列氧化還原反應(yīng)。 需氧呼吸（呼吸）：受氫體是分子氧。 發(fā)酵（fermentation）：受氫體是氧以外的無(wú)機(jī)物或有機(jī)物。2.細(xì)菌的呼吸類(lèi)型：具有不同呼吸酶系統(tǒng)的細(xì)菌在進(jìn)行呼吸時(shí)對(duì)于空氣中氧氣的關(guān)系也是不同的。據(jù)此，可以把細(xì)菌及其呼吸作用分為三個(gè)主要類(lèi)型：厭氧菌及厭氧呼吸需氧菌及需氧性呼吸 兼性厭氧細(xì)菌及其呼吸七、細(xì)菌的代謝產(chǎn)物 （1）分解產(chǎn)物 各種細(xì)菌所具有的酶不完全相同，對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解產(chǎn)物亦不

5、同。利用生物化學(xué)的方法檢測(cè)其分解產(chǎn)物，以鑒別細(xì)菌種類(lèi)的試驗(yàn)方法，稱為細(xì)菌的生化反應(yīng)。常用的生化方法有吲哚（I）、甲基紅（M）、VP（Vi）、枸櫞酸鹽利用（C）4種試驗(yàn)，糖發(fā)酵試驗(yàn)和尿素酶分解試驗(yàn)等。大腸桿菌IMViC試驗(yàn)結(jié)果為+ ，產(chǎn)氣桿菌為 +. （2）合成性代謝產(chǎn)物 細(xì)菌通過(guò)新陳代謝不斷合成菌體成分，此外，還能合成許多在醫(yī)學(xué)上具有重要意義的代謝產(chǎn)物。 熱源質(zhì)(pyrogen)：是細(xì)菌合成的一種注入人體或動(dòng)物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng)的物質(zhì)，多由革蘭氏陰性菌產(chǎn)生，熱源質(zhì)即其細(xì)胞壁的脂多糖。熱源質(zhì)耐高溫高壓。毒素： 外毒素：是多數(shù)革蘭陽(yáng)性菌和少數(shù)革蘭陰性菌在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中釋放到菌體外的蛋白質(zhì)，毒性強(qiáng)；

6、 內(nèi)毒素：是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的脂多糖，當(dāng)菌體死亡崩解后游離出來(lái)?？股兀河赡承┪⑸镌诖x過(guò)程中產(chǎn)生的一類(lèi)能抑制或殺死某些其他微生物的物質(zhì)。大多由放線菌和真菌產(chǎn)生。 細(xì)菌素（蛋白質(zhì)）：某些菌株產(chǎn)生的一類(lèi)具有抗菌作用的蛋白質(zhì)，只對(duì)有近緣關(guān)系的細(xì)菌有殺傷作用，如大腸菌素。 維生素：腸道內(nèi)大腸埃希菌能合成B族維生素和維生素K，可被吸收利用。色素:分水溶性和脂溶性兩種，助于鑒別細(xì)菌。 水溶性：能彌散。脂溶性：只存在于菌體，不擴(kuò)散。侵襲性酶類(lèi):某些細(xì)菌可產(chǎn)生侵襲性酶，促使細(xì)菌擴(kuò)散。 第二節(jié) 細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖一 細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的條件 1營(yíng)養(yǎng)條件：水、碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子等 2溫度： 低溫型(嗜冷菌)、

7、中溫型(嗜溫菌)和高溫型(嗜熱菌) 3pH：病原菌，7.2-7.6；霉菌，3.0-6.0。 4滲透壓 5氣體：O2，CO2裂殖：多數(shù)二分裂：絕大多數(shù)細(xì)菌三分裂：綠色硫細(xì)菌復(fù)分裂：蛭弧菌芽殖：少數(shù)硝化桿菌屬、芽生桿菌屬等10余屬細(xì)菌二、細(xì)菌繁殖的方式三、細(xì)菌繁殖的生長(zhǎng)曲線 如將細(xì)菌接種于適宜液體培養(yǎng)基中置溫箱內(nèi)培養(yǎng)，間隔不同時(shí)間取樣，測(cè)定每ml培養(yǎng)基中的活菌數(shù)，以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，培養(yǎng)物中的活菌數(shù)的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，可描繪出生長(zhǎng)曲線。培養(yǎng)時(shí)間(h)I 遲緩期II 對(duì)數(shù)期III 穩(wěn)定期IV 衰亡期0生長(zhǎng)速度總菌數(shù)活菌數(shù)IIIIIIIVlg細(xì)胞數(shù)(個(gè)/ml)微生物的典型生長(zhǎng)曲線(growth curve

8、)該曲線分為4期： 1遲緩期(lag phase)： 2對(duì)數(shù)期(log phase)： 3穩(wěn)定期(stationary phase)： 4衰退期(phase of decline)：觀察細(xì)菌的形態(tài)和G染色反應(yīng)等，均應(yīng)以對(duì)數(shù)期至穩(wěn)定期中期的細(xì)菌為標(biāo)準(zhǔn)。第三節(jié) 細(xì)菌的人工培養(yǎng) 用人工方法，提供細(xì)菌在動(dòng)物體內(nèi)生長(zhǎng)繁殖需要的基本條件，達(dá)到培養(yǎng)細(xì)菌，進(jìn)行鑒定及進(jìn)一步利用的目的。人工培養(yǎng)細(xì)菌，除需提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，尚需有合適的酸堿度、適宜的溫度和滲透壓及必要的氣體環(huán)境 。培養(yǎng)基 由人工配制供微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物所用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)叫培養(yǎng)基，科研生產(chǎn)中培養(yǎng)微生物都需要配制培養(yǎng)基。（一）培養(yǎng)基的分類(lèi)按狀

9、態(tài)的差異，可將培養(yǎng)基分為三類(lèi)：液體培養(yǎng)基：用于擴(kuò)增純培養(yǎng)的菌體、確定細(xì)菌生長(zhǎng)曲線等。固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入1%2%的瓊脂。用于細(xì)菌的分離、純化、生物活性檢測(cè)等。半固體培養(yǎng)基：將加入液體培養(yǎng)基的瓊脂減半即成為半固體培養(yǎng)基?？勺鞔┐淘囼?yàn)，觀察細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)力及短期保藏菌種等。 1.在液體培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)特點(diǎn)液體培養(yǎng)基 2.在半固體培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)特征半固體培養(yǎng)基 3.細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)特征 菌落：在固體培養(yǎng)基上，由單個(gè)細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖形成肉眼可見(jiàn)的細(xì)菌集落。 純培養(yǎng)：挑取一個(gè)菌落接種到另一培養(yǎng)基上培養(yǎng)，稱為純培養(yǎng)。菌苔：在培養(yǎng)基表面，多個(gè)菌落融合成一片叫菌苔。 固體培養(yǎng)基按功能的差異，可將培養(yǎng)基

10、分為三類(lèi)：基礎(chǔ)培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基基礎(chǔ)培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)要求相同的微生物，所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)除少數(shù)不同外，其它大部分營(yíng)養(yǎng)物是共同的，因此可配成一種基礎(chǔ)培養(yǎng)基，再按照某一微生物的特殊需要，添加某種營(yíng)養(yǎng)物即可。如肉湯蛋白胨培養(yǎng)基加入脫纖維兔血或羊血分離、培養(yǎng)某些病原微生物，提供一些輔酶或血紅素等特殊生長(zhǎng)因子。蛋白胨水培養(yǎng)基加入葡萄糖或蔗糖糖發(fā)酵培養(yǎng)基，用于鑒定某些腸道菌。選擇培養(yǎng)基 選擇性培養(yǎng)基就是根據(jù)某種微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求或其對(duì)某化學(xué)、物理因素的抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基，其功能是使混合菌樣中的劣勢(shì)菌變成優(yōu)勢(shì)菌，從而提高該菌的篩選效率。針對(duì)混合樣品中數(shù)量很少的某種微生物，具有使混合菌群中的劣勢(shì)菌變成優(yōu)勢(shì)菌，

11、用于菌種篩選。采取投其所好或取其所抗兩種方法，實(shí)際設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基，通常為兼有兩種功能。鑒別性培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加有能與某一菌的無(wú)色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑，從而用肉眼就能使該菌菌落與外形相似的其它菌落相區(qū)別的培養(yǎng)基。常用染料堿性染料：蘇木精、亞甲藍(lán)、堿性品紅 堿性染料在電離時(shí)，其分子的染色部分帶正電荷酸性染料：伊紅、堅(jiān)牢綠、橙黃G酸性染料電離時(shí)，其分子的染色部分帶負(fù)電荷細(xì)菌細(xì)胞通常帶負(fù)電荷，應(yīng)該用何種染料染色？ 鑒 別 培 養(yǎng) 基（二）細(xì)菌的培養(yǎng)性狀菌落(colony) ：某個(gè)細(xì)菌在適合生長(zhǎng)的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部，在適宜的條件下，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間培養(yǎng)（18-24h），生長(zhǎng)繁殖出巨大數(shù)量的菌體，形成一個(gè)肉眼可見(jiàn)的、有一定形態(tài)的獨(dú)立群體，稱為菌落，又稱克隆(clone)。在細(xì)菌培養(yǎng)中，常將細(xì)菌作固體平板培養(yǎng)基表面劃線接種，以獲得單個(gè)菌落。菌苔(lawn)：若長(zhǎng)出的菌落聯(lián)成一片則稱菌苔。菌落特征的描述大?。盒螤睿簣A形、假根狀、放射狀、不規(guī)則；顏色：透明程度：透明、不透明、半透明；