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1、第3章 细菌的生长繁殖与代谢(Replication and Metabolism of Bacteria),克热木江微生物学教研室,学习目标熟悉细菌生长繁殖的条件、繁殖方式及速度。熟悉细菌在培养基中的生长现象及意义。掌握细菌的代谢产物及意义。,1水分（water)：占70%90%，良好的溶剂。2碳源（carbon source）：既是组成成分，又是能量来源，糖类为主要碳源。3氮源（nitrogen source）：是组成细菌蛋白质、酶和核酸的成分。各种氨基酸、蛋白质等有机物作为细菌的氮源。有些细菌还能利用无机氮源，如铵盐、硝酸盐等。4无机盐类：细菌所需无机盐包括磷、硫、镁、铁、钾、钠、钙、氯
2、、锰、锌、钴、铜等。其中磷、硫、镁、钾、钠、铁需要量较多，其他只需微量。5生长因子：生长因子是某些细菌生长所必需而其自身又不能合成的一类营养物质，包括维生素、嘌呤(purine)和嘧啶(pyrimidine)等。,第1节细菌的生长与繁殖一、细菌生长繁殖的条件,营养物质,酸碱度,大多数细菌最适宜的酸碱度为pH7.27.6。个别细菌如霍乱弧菌最适合pH为8.49.2，结核杆菌则6.56.8。,温度,大多数病原菌的最适宜生长温度为37，与人体温度相当。,气体,不同细菌对气体的要求不同。根据细菌生长时对氧气的需求不同，将细菌分为以下三类。专性需氧菌（aerobic)：具有较完善的呼吸酶系统，需要分子氧
3、作为受氢体，只能在有氧的情况下生长繁殖，如结核杆菌。微需氧菌(micro aerobic)：在低氧环境（5%6%）中生长最好，氧浓度为大于10%时生长不好，如空场弯曲菌（compylobacteria）。兼性厌氧菌(facultative anaerobe)：有氧和无氧环境中都能生长，大多数病原菌属于此类。专性厌氧菌(obligate anaerobe)：只能在无氧环境中才能生长，如破伤风梭菌、脑膜炎奈瑟菌。,二、细菌的繁殖方式与速度,细菌个体的生长繁殖,细菌以简单的二分裂法繁殖。细菌每分裂一次叫做一代。细菌在营养物质充足、其他生长繁殖条件适宜的情况下，其繁殖速度是相当快的。大多数细菌每分裂一
4、次仅需2030min；少数细菌繁殖较慢，如结核杆菌约1820h分裂一次。,细菌群体的生长繁殖,细菌生长速度快，如按20分钟分裂一代计算，一个细菌10小时后可繁殖为10亿以上。但实际上由于营养物质逐渐消耗、有害物质逐渐堆积，细菌不可能这样持续繁殖下去，经过一段时间其繁殖速度变慢甚至凋亡。,以培养时间为横坐标，培养基中活菌数的对数为纵坐标，可绘制出一条生长曲线。,图：细菌的生长曲线,细菌群体生长繁各期,第 2节 细菌的代谢产物,一、分解代谢产物及生化反应,不同细菌所具有的酶不完全相同，对营养物质的分解能力也不同，因此产生的代谢产物也不同，据此可鉴别细菌。生化反应试验：用生化的方法来检测细菌对各种物
5、质的代谢作用及代谢产物，借以鉴别细菌种类，这种生化试验称为细菌的生化反应试验。,常见的生化反应试验,肠道致病菌 不分解乳糖，不产酸，不产气；大肠杆菌 分解乳糖，产酸，产气。产气杆菌 分解丙酮酸（pyruvic acid），甲基红指示剂呈桔黄色。大肠杆菌 不能分解丙酮酸，甲基红指示剂呈红色。,糖发酵试验,甲基红试验,产气杆菌 使丙酮酸脱羧形成二乙酰（diacetyl），它与胍基化合物反应，生成红色化合物。大肠杆菌 不能使丙酮酸脱羧形成二乙酰，不产生任何颜色。产气杆菌 在含铵盐和枸橼酸（citrate acid）的中性培养基培养时，使培养基变为碱性，培养基中指示剂溴麝香草酚蓝（Bromothymo
6、l Blue）由浅绿色变为深蓝色。大肠杆菌 因不能利用枸橼酸盐，为阴性。,VP试验,枸橼酸盐利用试验,VP试验,吲哚试验,糖发酵试验,大肠杆菌阴性，产气杆菌阳性（红色管）,大肠杆菌阳性（红色管），产气杆菌阴性。,大肠杆菌阳性（产酸产气），伤寒杆菌阴性。,大肠杆菌阳性（红色管），产气杆菌阴性,甲基红实验,副甲型伤寒杆菌阴性，副乙型伤寒杆菌阳性（穿刺生长线是黑色的）,硫化氢实验：,二、合成代谢产物及医学意义,热原质,许多菌能产生一种多糖，将它注入人体或动物体内可引起发热反应，称为热原质（pyrogen）。热原质耐高温，不被高压灭菌法所破坏。因此，在生物制品或注射用制剂的生产中，必须用无热原质的水。
7、,毒素及侵袭性酶,病原性细菌能合成对人和动物有毒性的物质，称为毒素（toxin）。G-菌细胞壁的脂多糖，除致热外，还有许多毒性作用，当菌体裂解后才释放出来，故称内毒素（endotoxin）。G+菌和少数G-菌在代谢过程中可分泌出有毒性作用的蛋白质，称为外毒素（exotoxin）。某些细菌还能产生对人体有损伤作用的侵袭性酶。如链球菌的透明质酸酶（hyaluronidase）。,水溶性色素 如绿脓杆菌可产生绿脓色素，使培养基和脓汁呈绿色。脂溶性色素 如金黄色葡萄球菌合成的金黄色素。由放线菌（actinomycetes）、真菌和少数细菌产生产生，如青霉菌（penicillium）产生的青霉素。抗生素
8、有抑菌、杀菌或杀肿瘤细胞作用。,色素,抗生素,细菌素,是某些细菌菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质或蛋白质与脂多糖的复合物。细菌素不同于抗生素，其作用范围较窄，仅能对一些与其产生菌密切相关的细菌才有作用。如大肠杆菌素只作用于同种或遗传学上相近种的菌株。细菌能合成某些维生素，除供自身外，还分泌到周围环境中。如大肠杆菌合成的维生素B族和维生素K被人体吸收利用。,维生素,第3节 细菌的人工培养,细菌的培养条件,选用适当的培养基。提供必需的气体环境。温度一般为37C。培养时间多为1824小时。为获得大量细菌或其产物，可连续培养。,一、培养基,按用途分：基础培养基：含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物
9、质的培养基。如牛肉膏蛋白胨培养基。营养培养基：基础培养基加其他营养物质，如血液、血清等。一般用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物。培养百日咳菌需要含有血液的营养培养基。鉴别培养基：用于鉴别不同类型微生物的培养基。在培养基中加入某种特殊化学物质，某种微生物在培养基中生长后能产生某种代谢产物，而这种代谢产物可以与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化，可将该种微生物与其他微生物区分开来。如大肠杆菌分解乳糖，呈紫黑色菌落。,常用培养基,选择培养基:用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基。根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质
10、的敏感性不同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。如利用以纤维素或石蜡油paroline作为唯一碳源的选择培养基，可以从混杂的微生物群体中分离出能分解纤维素或石蜡油的微生物厌氧培养基:是专供厌氧菌的分离、培养和鉴别的培养基。这种培养基营养丰富，含有特殊的生长因子。如硫乙醇酸盐sulphur glycollate培养基。培养基上需加入凡士林。,按物理形态分：,液体培养基半固体培养基固体培养基,二、细菌在培养基中的生长现象,混浊生长；沉淀生长，如链球菌；菌膜生长，如枯草杆菌Bacillus subtilis，结核杆菌把细菌划线接种于固体培养
11、基表面，则细菌可因划线而分散，经一定时间繁殖后，可在培养基表面出现肉眼可见的孤立的细菌集团。称为菌落（colony）。每一菌落通常是由一个细菌不断分裂增殖堆积而成的细菌纯种。各种细菌菌落的形态、大小、色泽、表面光滑或粗糙、湿润或干燥、边缘是否整齐，以及透明度、粘稠度等方面都各具特点，这有助于细菌的识别和鉴定。,液体培养基上的生长,固体培养基上的生长,半固体培养基中的生长,将细菌穿刺接种于半固体培养基内，无鞭毛的细菌沿穿刺线生长，有鞭毛的细菌则沿穿刺线向周围扩散，借此可以鉴别细菌有无动力。,三、细菌人工培的医学意义,细菌的鉴定与研究对细菌进行鉴定和研究必须首先培养细菌，使细菌繁殖足够数量以供研究。感染的诊断和治疗要确定某种感染是由何种病原菌引起的，必须从患者体内培养出病原菌，并进行鉴定，才能作出确切的诊断。同时对分离出来的病原菌进行药物敏感试验，以选择最合适的抗生素。制备生物制品供防治用的疫苗、类毒素、抗毒素、免疫血清及供诊断用的菌液、抗血清antiserum等都来自于培养的细菌及代谢产物。,谢谢！,
