第二節(jié) 細(xì)菌的營養(yǎng)與生長繁殖

第二節(jié)細(xì)菌的營養(yǎng)與生長繁殖營養(yǎng)：獲得和利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程營養(yǎng)物質(zhì)：能夠滿足細(xì)菌生長繁殖及完成各種生理活動所需的物質(zhì)統(tǒng)稱為營養(yǎng)物質(zhì)繁殖：當(dāng)生長達(dá)到一定程度后，細(xì)胞就會分裂，數(shù)量急劇增加一、細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)組成（一）化學(xué)元素：主要元素為碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵等；微量元素有鋅、錳、銅、錫、鎢、鉬、鈷、鎳、硼等。（二）化學(xué)組分1、水2、蛋白質(zhì)3、核酸4、糖類5、脂類6、維生素二、細(xì)菌的營養(yǎng)物質(zhì)碳源氮源無機(jī)鹽水生長因子growthfactor：細(xì)菌生長必需，而自身不能合成的化合物如維生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等流感嗜血桿菌X因子（高鐵血紅素）

V因子（輔酶Ⅰ或Ⅱ）三、吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式（一）簡單擴(kuò)散特點(diǎn)（1）不消耗能量（2）不需要載體蛋白—滲透酶參與（3）方向是從高濃度向低濃度（4）速率是隨濃度的降低而減?。ǘ┐龠M(jìn)擴(kuò)散與簡單擴(kuò)散相比，不同之處是在促進(jìn)擴(kuò)散中還需要載體參加（三）主動運(yùn)輸特點(diǎn)（1）消耗能量（2）需要載體（3）從低濃度向高濃度（4）具有選擇性（四）基團(tuán)轉(zhuǎn)移是一種特殊形式的主動運(yùn)輸，其特點(diǎn)是被運(yùn)輸?shù)臓I養(yǎng)物質(zhì)在由細(xì)胞外向膜內(nèi)運(yùn)輸中發(fā)生了化學(xué)修飾四、細(xì)菌的營養(yǎng)類型（一）光能營養(yǎng)型細(xì)菌1、光能無機(jī)自養(yǎng)型以二氧化碳作為主要或惟一的碳源，以無機(jī)物作為供氫體并利用光能進(jìn)行生長2、光能有機(jī)異養(yǎng)型以有機(jī)物作為碳源及供氫體并利用光能進(jìn)行生長（二）化能營養(yǎng)型細(xì)菌1、化能無機(jī)自養(yǎng)型能夠以二氧化碳作為主要或惟一的碳源，而生長所需的能量來自于無機(jī)物氧化過程中放出的化學(xué)能2、化能有機(jī)異養(yǎng)型以有機(jī)物作為主要碳源，并以有機(jī)物氧化時所產(chǎn)生的化學(xué)能為能源五、細(xì)菌的生長繁殖（一）細(xì)菌生長繁殖的條件1、營養(yǎng)物質(zhì)主要包括碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長因子和水2、酸堿度大多數(shù)細(xì)菌的最適PH值為6.8-7.43、溫度大多數(shù)細(xì)菌屬于中溫菌，病原菌幾乎都是體溫菌，如哺乳動物的寄生菌最適溫度為37℃

。其他腐生細(xì)菌為25-32℃

。4、氣體（1）專性需氧菌（2）微需氧菌（3）耐氧菌（4）兼性厭氧菌（5）專性厭氧菌氧專性需氧菌(obligateaerobe)結(jié)核分枝桿菌微需氧菌（microaerophilicbacterium）氧濃度5~6%，空腸彎曲菌、幽門螺桿菌耐氧菌(aerotolerantanaerobe)一類可以在分子氧存在下進(jìn)行厭氧生活的菌,只能以發(fā)酵產(chǎn)能,但分子氧對其無害兼性厭氧菌(facultativeanaerobe)

大多數(shù)病原菌專性厭氧菌(obligateanaerobe)破傷風(fēng)梭菌、肉毒梭菌缺乏氧化還原電勢高的呼吸酶：細(xì)胞色素、細(xì)胞色素氧化酶缺乏分解有毒氧基團(tuán)的酶：SOD、觸酶、過氧化物酶2O2-+

2H+SODH2O2+O2

2H2O2觸酶2H2O+O2H2O2+AH2

過氧化物酶2H2O+A細(xì)菌的生長繁殖方式個體繁殖：二分裂方式（binaryfission）代時(generationtime)：多數(shù)為20~30min正在分裂的細(xì)菌六、細(xì)菌的人工培養(yǎng)

培養(yǎng)基（culturemedium）由人工方法配制而成的，專供微生物生長繁殖使用的混合營養(yǎng)物制品培養(yǎng)基的分類：基礎(chǔ)培養(yǎng)基（basicmedium） 營養(yǎng)培養(yǎng)基（enrichmentmedium） 選擇培養(yǎng)基（selectivemedium） 鑒別培養(yǎng)基（differentialmedium） 厭氧培養(yǎng)基（anaerobicmedium）液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基按組成和用途按形態(tài)細(xì)菌在培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象液體培養(yǎng)基：表面生長均勻混濁生長沉淀生長固體培養(yǎng)基：菌落，菌苔在固體培養(yǎng)基表面由單個細(xì)菌大量繁殖所形成的細(xì)菌群體，稱菌落菌落在固體培養(yǎng)基上連成一片的純培養(yǎng)物稱菌苔半固體培養(yǎng)基：無動力有動力培養(yǎng)基的用途液體培養(yǎng)基：增菌固體培養(yǎng)基：純化，增菌半固體培養(yǎng)基：動力檢測，保種細(xì)菌群體的生長規(guī)律1．遲緩期(lagphase)表現(xiàn)為生長延遲現(xiàn)象2．對數(shù)期(logarithmicphase)又稱指數(shù)生長期

代謝活性、酶活性高并且穩(wěn)定，大小比較一致，生活力強(qiáng)，因而被廣泛用作生產(chǎn)“種子”和科研實(shí)驗(yàn)材料。3．穩(wěn)定期(stationaryphase)表現(xiàn)為活菌數(shù)最高并能維持一段時間的穩(wěn)定。次級代謝產(chǎn)物在此期產(chǎn)生。4．衰亡期(declinephase)表現(xiàn)為有害代謝產(chǎn)物大量積累，活菌數(shù)減少。細(xì)菌的生長曲線growthcurve活菌數(shù)的對數(shù)培養(yǎng)時間遲緩對數(shù)期穩(wěn)定期期衰亡期細(xì)菌生長量的測定1、計(jì)數(shù)法：分為直接計(jì)數(shù)法、間接計(jì)數(shù)法和比濁法2、重量法：分為濕重法和干重法3、生理指標(biāo)法：生理指標(biāo)包括細(xì)菌的呼吸強(qiáng)度、好氧量、酶活性及生物熱等第三節(jié)細(xì)菌的新陳代謝代謝是細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱,包括一系列極其復(fù)雜的生化反應(yīng)過程,主要由分解代謝和合成代謝兩個過程組成。分解代謝：合成代謝：一、細(xì)菌的酶按存在的部位：胞內(nèi)酶和胞外酶按產(chǎn)生方式：組成酶和誘導(dǎo)酶按專一性：共有酶和特有酶近些年，又發(fā)現(xiàn)細(xì)菌體內(nèi)含有與防御作用有關(guān)的限制酶和修飾酶，目前已經(jīng)提純的限制酶近百種，這些酶主要來源于細(xì)菌或其他微生物，可作為分子生物學(xué)研究的工具酶二、細(xì)菌的產(chǎn)能方式光能菌的產(chǎn)能方式是通過光合磷酸化完成的?；芫鷦t是通過氧化、分解營養(yǎng)物質(zhì)獲得的；化能菌產(chǎn)能的具體形式主要有呼吸、發(fā)酵、和無機(jī)物氧化三種類型（一）呼吸1、需氧呼吸電子受體：氧2、無氧呼吸電子受體：無機(jī)氧化物（二）發(fā)酵電子受體：有機(jī)物的中間降解產(chǎn)物（三）無機(jī)物氧化：是化能自養(yǎng)型細(xì)菌特有的一種產(chǎn)能方式，其產(chǎn)能途徑主要也是借助于經(jīng)過呼吸鏈的氧化磷酸化反應(yīng)。絕大多數(shù)化能自養(yǎng)菌都是好氧類型。能量代謝主要有三個特點(diǎn)（1）無機(jī)底物的氧化可直接與呼吸鏈發(fā)生聯(lián)系；（2）呼吸鏈的組成更為復(fù)雜和多樣化；（3）產(chǎn)能效率低三、細(xì)菌的代謝過程（一）分解代謝1、糖的分解（1）葡萄糖-丙酮酸代謝途徑1)糖酵解途徑（EMP途徑）1分子G2分子丙酮酸，2分子ATP和2分子NADH+H+2）已糖-單磷酸途徑（HMP途徑）1分子G1分子甘油醛-3-磷酸、3分子CO2和6分子NADPH+H+與EMP途徑是有密切的關(guān)系的3）ED途徑1分子G2分子丙酮酸、1分子ATP、1分子NADPH+H+和1分子NADH+H+（2）丙酮酸代謝途徑丙酮酸乙酰-C0A三羧酸循環(huán)（TAC）水和二氧化碳2、蛋白質(zhì)的分解（1）脫氨作用為主要方式（2）脫羧作用氨基酸脫羧酶和胺氧化酶（3）轉(zhuǎn)氨作用（二）合成代謝主要包括核酸、蛋白質(zhì)、多糖及脂類的合成合成代謝的三要素是ATP、還原力和小分子前體物質(zhì)四、細(xì)菌的重要代謝產(chǎn)物細(xì)菌的酶不一樣，對營養(yǎng)物質(zhì)的分解能力不一樣糖發(fā)酵試驗(yàn)葡萄糖HCOOH脫氫酶

CO2+H2

V-VP（Voges-Proskauer）試驗(yàn)葡萄糖→丙酮酸→乙酰甲基甲醇→二乙酰→紅色化合物+胍基化合物葡萄糖→丙酮酸×乙酰甲基甲醇--+M-甲基紅（methylred）實(shí)驗(yàn)葡萄糖→丙酮酸→乙酰甲基甲醇甲基紅-葡萄糖→丙酮酸甲基紅+-+C-枸櫞酸鹽利用（citrateutilization）試驗(yàn)利用枸櫞酸鹽生長+不能利用--（綠）+（藍(lán)）I-吲哚（indol）試驗(yàn)色氨酸→吲哚→玫瑰吲哚↑吲哚試劑

-+IMViC試驗(yàn)I-吲哚（indol）試驗(yàn)M-甲基紅（methylred）試驗(yàn)V-VP（Voges-Proskauer）試驗(yàn)C-枸櫞酸鹽利用（citrateutilization）試驗(yàn)

IMViC試驗(yàn)

大腸埃希菌++--硫化氫試驗(yàn)+（FeS黑色）（二）合成代謝產(chǎn)物熱原質(zhì)（pyrogen）細(xì)菌合成的一種注入人體或動物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng)的物質(zhì)。內(nèi)源性熱原質(zhì)和外源性熱原質(zhì)內(nèi)源性熱原質(zhì)：白細(xì)胞介素-1、外源性熱原質(zhì)：LPS、外毒素和G-的外膜成分主要是LPS耐高溫去除方法：250℃干烤、蒸餾、吸附劑等制備和使用注射藥品過程無菌操作毒素與侵襲性酶外毒素：胞外、蛋白質(zhì)、毒性強(qiáng)內(nèi)毒素：胞內(nèi)、脂多糖、毒性弱細(xì)菌素抗生素某些微生物代謝過程中產(chǎn)生的一類能抑制或殺死某些微生物或腫瘤細(xì)胞的物質(zhì)色素維生素第五節(jié)細(xì)菌的感染與免疫感染（infection）或傳染：指病原菌突破機(jī)體的防御屏障，侵入機(jī)體，在一定部位生長繁殖，導(dǎo)致不同程度的病理過程。致病性（pathogenicity)：指病原菌引發(fā)機(jī)體產(chǎn)生疾病的能力。致病菌或病原菌（pathogen）：能使宿主致病的細(xì)菌一、正常菌群與條件致病菌在正常人體的體表以及與外界相通的腔道中分布著一定種類和數(shù)量的微生物，稱為正常菌群（normalflora)。每個人的結(jié)腸中都有一個世界上最大的“軍團(tuán)”——腸道菌群，他們的數(shù)量高達(dá)100兆，是世界上人口數(shù)量總和的2萬倍，它們的種類有上百種，其中有好細(xì)菌（以雙歧桿菌為代表），壞細(xì)菌（以威爾斯菌為代表）和立場不堅(jiān)定的中性菌（以大腸桿菌為代表）。這些細(xì)菌集聚于人體的結(jié)腸內(nèi)，以人體攝入的營養(yǎng)物質(zhì)或吸收剩余食物殘?jiān)鼮闋I養(yǎng)而繁殖，這些細(xì)菌之間時刻進(jìn)行著“細(xì)菌戰(zhàn)”，結(jié)腸就是它們的戰(zhàn)場，當(dāng)以雙歧桿菌為代表的好細(xì)菌戰(zhàn)勝壞細(xì)菌時，他們就會幫我們清除多種腸道垃圾，維護(hù)健康，反之，壞細(xì)菌占了上風(fēng)時，腸道功能就會惡化，產(chǎn)生病變。

小貼士ThedistributionofnormalfloraThedistributionofnormalfloraNormalfloraSkinStaphylococcusepidermidisDiphtheroids

StreptococciPeptococcusNormalfloraofenterobacteriaceae健康青年糞便涂片健康壯年糞便涂片健康中年糞便涂片Thesignificanceofnormalflora:（1）拮抗作用；（2）合成營養(yǎng)物質(zhì)（3）免疫作用；（4）抗腫瘤作用；（5）抗衰老Opportunisticpathogens(conditioned):正常菌群與人體之間的平衡關(guān)系及正常菌群之間的平衡關(guān)系一旦被打破，正常菌群就會對人體產(chǎn)生致病性菌群失調(diào)癥：正常菌群中各類細(xì)菌的比例嚴(yán)重失調(diào)并伴有臨床表現(xiàn)的現(xiàn)象菌群失調(diào)的原因主要有:(1)菌群的寄居部位發(fā)生變化(2)免疫功能低下(3)不適當(dāng)?shù)亻L期服用抗生素“二重感染”或“重疊感染”：在抗菌藥物治療原感染性疾病中，發(fā)生了另一種新致病菌引起的感染。若發(fā)生“二重感染”，需停止使用原來的藥物，重新選擇合適的藥物進(jìn)行治療，同時可以使用有關(guān)的微生態(tài)制劑，協(xié)助調(diào)整菌群的類型和數(shù)量，加快恢復(fù)原來的生態(tài)平衡。二、細(xì)菌的致病性（一）細(xì)菌的毒力:侵襲力、毒素（二）病原菌的侵入數(shù)量（三）病原菌的侵入途徑

Bacterialvirulence：侵襲力、毒素

(物質(zhì)基礎(chǔ))侵襲力（invasiveness）致病菌能突破宿主皮膚、粘膜生理屏障，進(jìn)入機(jī)體并在體內(nèi)定植、繁殖和擴(kuò)散的能力莢膜:能抵抗吞噬細(xì)胞的吞噬，從而得以大量繁殖，最終使機(jī)體病變粘附素:病原菌借以粘附至宿主靶細(xì)胞表面的物質(zhì)(粘附是入侵的第一步）侵襲性物質(zhì):不具備毒性，其共性是使機(jī)體組織結(jié)構(gòu)疏松、通透性增強(qiáng)，從而有助于病原菌及其毒素迅速擴(kuò)散有菌毛的細(xì)菌無菌毛的細(xì)菌毒素（toxin）外毒素（exotoxin）多數(shù)革蘭陽性菌和少數(shù)革蘭陰性菌在生長繁殖過程中釋放到菌體外的蛋白質(zhì)

特點(diǎn)：外毒素的毒性強(qiáng)、不耐熱，對某些化學(xué)物質(zhì)敏感、其化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，分