1、1第第2 2章章 细菌的生理细菌的生理Physiology of Bacteria21.1.细菌细菌生长生长繁殖的条件繁殖的条件 （1）细菌生长繁殖的基本条件与方式）细菌生长繁殖的基本条件与方式 （2）根据对氧需求进行细菌分类）根据对氧需求进行细菌分类2.2.细菌细菌的的分解和合成代谢分解和合成代谢 由由细菌产生并与医学有关的主要合成及分解细菌产生并与医学有关的主要合成及分解代谢代谢产物产物国家执业医师考试大纲要求33 3.细菌细菌的的人工人工培养培养 （1）培养基的培养基的概念概念 （2）细菌在液体和固体培养基中的生长细菌在液体和固体培养基中的生长现象现象 （3）细菌人工培养在医学中的应用）
2、细菌人工培养在医学中的应用国家执业医师考试大纲要求44.4.消毒与灭菌消毒与灭菌 （1）消毒、灭菌、无菌、抑菌和防腐的消毒、灭菌、无菌、抑菌和防腐的概念概念 （2）热力灭菌法的种类及其热力灭菌法的种类及其应用应用 （3）射线灭菌法的原理和射线灭菌法的原理和应用应用 （4）常用）常用化学消毒剂的种类、浓度和应用化学消毒剂的种类、浓度和应用 国家执业医师考试大纲要求5一、细菌的化学组成一、细菌的化学组成占细胞总重量占细胞总重量75%-90%75%-90%碳、氢、氮、氧、磷、硫等碳、氢、氮、氧、磷、硫等钾、钠、铁、镁、钙、氯等钾、钠、铁、镁、钙、氯等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等水
3、水有机物有机物无机离子无机离子特有成分特有成分第一节第一节 细菌的理化性状细菌的理化性状6二、细菌的物理性状二、细菌的物理性状光学性质光学性质半透明半透明表面积表面积体积小、表面积大体积小、表面积大带电现象带电现象G+菌菌 pI 23G-菌菌 pI 45半透性半透性细胞壁、膜有半透性细胞壁、膜有半透性渗透压渗透压中性环境中性环境带带负负电荷电荷G+菌菌 2025大气压大气压G-菌菌 56大气压大气压7一、细菌的营养物质一、细菌的营养物质 n水：水：营养的吸收与代谢均需水营养的吸收与代谢均需水n碳源：碳源：合成菌体成分，提供能量合成菌体成分，提供能量 病原菌主要来源于糖类病原菌主要来源于糖类n氮
4、源：氮源：合成菌体成分合成菌体成分 病原菌主要来源于氨基酸、蛋白胨等病原菌主要来源于氨基酸、蛋白胨等n无机盐：无机盐：常用元素常用元素（KNaCaMgPSKNaCaMgPSFeFe)微量元素微量元素（CoMn|MoZn)CoMn|MoZn)n生长因子：生长因子：生长必需但自身不能合成的物质，生长必需但自身不能合成的物质，如维生素、氨基酸等。如维生素、氨基酸等。第二节第二节 细菌的营养与生长繁殖细菌的营养与生长繁殖8二、细菌摄取营养物质的机制二、细菌摄取营养物质的机制n被动扩散被动扩散 易化扩散易化扩散n主动转运主动转运ABCABC转运转运离子偶联转运离子偶联转运基团转移基团转移特异性转运特异性
5、转运9三、细菌营养类型三、细菌营养类型 自养菌（自养菌（A Autotrophutotroph）n以以无机物无机物为原料，合成菌体成分为原料，合成菌体成分n按能量来源，分化能自养菌和光能自养菌按能量来源，分化能自养菌和光能自养菌 异养菌（异养菌（H Heterotropheterotroph）n以以有机物有机物为原料合成菌体成分为原料合成菌体成分n分腐生菌分腐生菌(Saprophyte)(Saprophyte)和寄生菌和寄生菌(Parasite)(Parasite)n所有病原菌都是异养菌，大部分为寄生菌所有病原菌都是异养菌，大部分为寄生菌10四、影响细菌生长的因素四、影响细菌生长的因素n营养物
6、质充足营养物质充足n氢离子浓度氢离子浓度(pH)(pH)多数病原菌最适多数病原菌最适pHpH为为7.27.27.6 7.6 n温度温度 多数病原菌最适多数病原菌最适373711n气体气体p专性需氧菌专性需氧菌(Obligate aerobe)(Obligate aerobe)p专性厌氧菌专性厌氧菌(Obligate anaerobe)(Obligate anaerobe)p兼性厌氧菌兼性厌氧菌(Facultative anaerobe)(Facultative anaerobe)p微需氧菌微需氧菌(Microaerophilic bacterium)(Microaerophilic bacte
7、rium)COCO2 2对细菌的生长也很重要。大部分细菌在对细菌的生长也很重要。大部分细菌在新陈代谢过程中产生的新陈代谢过程中产生的COCO2 2可满足需要。可满足需要。n渗透压渗透压p一般培养基渗透压适于大多数细菌一般培养基渗透压适于大多数细菌p少数细菌嗜盐，如副溶血性弧菌少数细菌嗜盐，如副溶血性弧菌12五、细菌的生长繁殖五、细菌的生长繁殖二分裂无性繁殖二分裂无性繁殖，代时代时细菌个体的生长繁殖细菌个体的生长繁殖对数期对数期迟缓期迟缓期 分为四期：分为四期：迟缓期、迟缓期、对数期对数期、稳定期、衰亡期、稳定期、衰亡期细菌的生长曲线细菌的生长曲线0515202530106.08.58.07.5
8、7.06.59.0衰亡期衰亡期总菌数总菌数活菌数活菌数细菌数的对数细菌数的对数小时小时稳定期稳定期菌体增大菌体增大代谢活跃代谢活跃分裂迟缓分裂迟缓增殖最快增殖最快形态染色生形态染色生理活性典型理活性典型活菌数恒定活菌数恒定芽胞代谢产芽胞代谢产物产生物产生死亡自溶死亡自溶形态改变形态改变14第三节第三节 细菌的新陈代谢细菌的新陈代谢一、细菌的能量代谢一、细菌的能量代谢生物氧化生物氧化n发酵：发酵：以有机物为受氢体以有机物为受氢体n呼吸：呼吸：以无机物为受氢体以无机物为受氢体p需氧呼吸需氧呼吸（受氢体：氧）（受氢体：氧）p厌氧呼吸厌氧呼吸（受氢体：硝酸盐、硫酸盐等（受氢体：硝酸盐、硫酸盐等其他无机
9、物）其他无机物）细菌的新陈代谢包括细菌的新陈代谢包括分解代谢分解代谢和和合成代谢合成代谢15n发酵发酵pEMPEMP途径（糖酵解）途径（糖酵解）大多数细菌、专性厌氧菌大多数细菌、专性厌氧菌p磷酸戊糖途径（磷酸戊糖途径（HMPHMP途经）途经）n需氧呼吸需氧呼吸（需氧菌和兼性厌氧菌）（需氧菌和兼性厌氧菌）n厌氧呼吸厌氧呼吸（专性、兼性厌氧菌）（专性、兼性厌氧菌）以葡萄糖为基质的细菌的能量代谢以葡萄糖为基质的细菌的能量代谢16二、细菌的代谢产物二、细菌的代谢产物 细菌具有不同的酶，对糖、蛋白细菌具有不同的酶，对糖、蛋白质等的分解能力的不同，因而代谢产质等的分解能力的不同，因而代谢产物各异，根据这一
10、点，利用生物化学物各异，根据这一点，利用生物化学方法鉴别不同细菌方法鉴别不同细菌称为称为细菌的细菌的生化反生化反应试验应试验。n分解代谢产物和细菌的生化反应分解代谢产物和细菌的生化反应17常见的细菌生化反应常见的细菌生化反应对对糖糖的的反反应应对对蛋蛋白白质质的的反反应应枸橼酸盐利用试验枸橼酸盐利用试验尿素酶试尿素酶试验验甲基红试甲基红试验验吲哚试验吲哚试验硫化氢试硫化氢试验验糖发酵试验糖发酵试验VPVP试验试验其其他他试试验验18n细菌的合成代谢产物细菌的合成代谢产物 及其医学上意义及其医学上意义n 热原质（热原质（Pyrogen)Pyrogen)p细菌合成的一种注入人体内引起发热反应细菌合
11、成的一种注入人体内引起发热反应的物质。大多数是的物质。大多数是G G-菌的菌的脂多糖脂多糖。p热原质耐高温，高压蒸汽灭菌不能破坏热原质耐高温，高压蒸汽灭菌不能破坏（121121，20min20min），），250250高温干烤才能破高温干烤才能破坏。坏。p注射药品去热原注射药品去热原19p内毒素内毒素(Endotoxin)(Endotoxin)G G菌的脂多糖，菌体崩解后释放菌的脂多糖，菌体崩解后释放p外毒素外毒素(Exotoxin)(Exotoxin)多数多数G G菌和少数菌和少数G G菌释放的蛋白质菌释放的蛋白质p侵袭性酶侵袭性酶 损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散，损伤机体组织，促进细菌侵
12、袭和扩散，如卵磷脂酶（产气荚膜梭菌）、如卵磷脂酶（产气荚膜梭菌）、透明质酸透明质酸酶酶（A A群链球菌）。群链球菌）。n毒素和侵袭性酶毒素和侵袭性酶20n色素色素p脂溶性色素与水溶性色素脂溶性色素与水溶性色素p有助于细菌鉴别有助于细菌鉴别21n抗生素抗生素(Antibiotics)(Antibiotics)：多粘菌素、杆菌肽多粘菌素、杆菌肽n细菌素细菌素(Bacteriocins)(Bacteriocins)p抗菌蛋白，只能杀伤有亲缘关系的细菌抗菌蛋白，只能杀伤有亲缘关系的细菌，无治疗意义，用于细菌分型、流行病学调无治疗意义，用于细菌分型、流行病学调查。查。p大肠杆菌产生大肠菌素大肠杆菌产生大
13、肠菌素(Colicin)(Colicin)n维生素维生素p某些肠道菌合成，如某些肠道菌合成，如B B族维生素、族维生素、V VK K。22第四节第四节 细菌的人工培养细菌的人工培养一、培养细菌的方法一、培养细菌的方法 v提供充足的营养物质和适宜的环境条件，提供充足的营养物质和适宜的环境条件，包括酸碱度、渗透压、温度和气体条件等包括酸碱度、渗透压、温度和气体条件等v根据不同标本及不同的培养目的，可选用根据不同标本及不同的培养目的，可选用不同的接种和培养方法。不同的接种和培养方法。s常用的有细菌的常用的有细菌的分离培养分离培养和和纯培养纯培养s发酵培养发酵培养23二、培养基二、培养基 （cultu
14、re medium）由人工方法配制而成的，专供微生物生长由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品繁殖使用的混合营养物制品,灭菌后使用。灭菌后使用。v 基础培养基基础培养基v 增菌培养基增菌培养基 （通用、专用）（通用、专用）v 选择培养基选择培养基 v 鉴别培养基鉴别培养基v 厌氧培养基厌氧培养基v 液体、固体、半固体培养基液体、固体、半固体培养基v 合成培养基、天然培养基合成培养基、天然培养基241 1基础培养基基础培养基 (Basic medium)(Basic medium)含有细菌生长所需含有细菌生长所需的的基本营养成分基本营养成分，是配，是配制其他培养基的基础制其
15、他培养基的基础 如如营养肉汤营养肉汤（Nutrient Nutrient brothbroth），），营养琼脂营养琼脂（Nutrient agar)Nutrient agar)252 2增菌培养基增菌培养基（Enrichment mediumEnrichment medium）通用增菌培养基通用增菌培养基 添加葡萄糖、血液、生长因子等，最常用的添加葡萄糖、血液、生长因子等，最常用的是血琼脂平板、巧克力血平板等是血琼脂平板、巧克力血平板等 专用增菌培养基专用增菌培养基 选择性增菌培养基选择性增菌培养基263.3.选择培养基选择培养基 （Selective mediumSelective medi
16、um）含有抑制剂，抑制标本含有抑制剂，抑制标本中杂菌生长中杂菌生长 SS SS琼脂使致病的沙门菌、琼脂使致病的沙门菌、志贺菌容易分离到志贺菌容易分离到27 4.4.鉴别培养基鉴别培养基（Differential mediumDifferential medium）含有底物和指示剂。含有底物和指示剂。如：糖发酵管、克氏双糖如：糖发酵管、克氏双糖铁琼脂（铁琼脂（KIAKIA）、伊红）、伊红-美蓝琼美蓝琼脂（脂（EMBEMB）等。）等。285 5厌氧培养基厌氧培养基 （Anaerobic mediumAnaerobic medium）疱肉培养基疱肉培养基 （Cooked meat medium)Co
17、oked meat medium)巯基乙醇酸钠培养基巯基乙醇酸钠培养基29n根据成分，培养基可分为根据成分，培养基可分为p合成培养基合成培养基（Synthetic medium)Synthetic medium)p天然培养基天然培养基（Complex medium)Complex medium)n根据物理状态，培养基可分为根据物理状态，培养基可分为p液体液体、半固体半固体和和固体固体培养基培养基p赋形剂为赋形剂为琼脂琼脂30在液体培养基中生长情况在液体培养基中生长情况沉淀生长沉淀生长均匀混浊生长均匀混浊生长表面生长表面生长三、细菌在培养基中的生长情况三、细菌在培养基中的生长情况31在半固体培养
18、基中生长情况在半固体培养基中生长情况 n有鞭毛细菌有鞭毛细菌 扩散生长，云雾状浑浊扩散生长，云雾状浑浊n无鞭毛细菌无鞭毛细菌 沿穿刺线生长，周围清亮沿穿刺线生长，周围清亮32在固体培养基中生长情况在固体培养基中生长情况 n 分离培养分离培养 将标本或培养物划线接种在将标本或培养物划线接种在固体培养基的表面，因划线的分固体培养基的表面，因划线的分散作用，使许多原混杂的细菌在散作用，使许多原混杂的细菌在固体培养基表面上散开。固体培养基表面上散开。n 菌落（菌落（colonycolony）在固体培养基上，单个细菌在固体培养基上，单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团。集
19、团。33四、人工培养细菌的用途四、人工培养细菌的用途医学中的应用医学中的应用工农业生产工农业生产中的应用中的应用基因工程中基因工程中的应用的应用感染性疾病的诊断细菌学研究细菌学研究 病原性诊断病原性诊断 生物制品的制备生物制品的制备制造各种产品制造各种产品处理垃圾处理垃圾制造菌肥农药等制造菌肥农药等表达重组表达重组DNADNA制备产品制备产品34一、消毒灭菌的常用术语一、消毒灭菌的常用术语n灭菌灭菌（S Sterilizationterilization）杀灭物体上所有微生物的方法，包括杀灭物体上所有微生物的方法，包括芽胞芽胞n消毒消毒（D Disinfectionisinfection）杀死
20、物体上或环境中的病原微生物的方法杀死物体上或环境中的病原微生物的方法n防腐防腐（A Antisepsisntisepsis）防止或抑制微生物生长繁殖的方法防止或抑制微生物生长繁殖的方法第五节第五节 抑制或杀灭微生物的理化因素抑制或杀灭微生物的理化因素35n清洁清洁（C Cleaningleaning）通过除去尘埃和一切污秽以减少微生物数量的通过除去尘埃和一切污秽以减少微生物数量的过程，消毒灭菌前必需的处理过程，消毒灭菌前必需的处理n无菌无菌（A Asepsissepsis）和和无菌操作无菌操作无菌即无活菌，多是无菌即无活菌，多是灭菌灭菌的结果的结果无菌操作为防止细菌进入人体或其它物品的操无菌操
21、作为防止细菌进入人体或其它物品的操作技术作技术一、消毒灭菌的常用术语一、消毒灭菌的常用术语36二、物理消毒灭菌法二、物理消毒灭菌法 热力、辐射、滤过、干燥和低温等热力、辐射、滤过、干燥和低温等37 焚烧焚烧-最彻底的灭菌方法最彻底的灭菌方法烧灼烧灼-直接用火焰灭菌方法直接用火焰灭菌方法干 热 灭 菌 法干 热 灭 菌 法热力灭菌法热力灭菌法 高温杀灭高温杀灭細細菌菌干烤干烤-加热加热160-180 2160-180 2小时小时红外线红外线-表面热效应、不均匀表面热效应、不均匀38湿热灭菌与干热灭菌的比较湿热灭菌与干热灭菌的比较同一温度下，湿热灭菌比干热灭菌效果同一温度下，湿热灭菌比干热灭菌效果
22、好好1 1、湿热中细菌菌体蛋白较易凝固、湿热中细菌菌体蛋白较易凝固2 2、湿热的穿透力比干热大、湿热的穿透力比干热大3 3、湿热的蒸汽有潜热、湿热的蒸汽有潜热39湿 热 灭 菌 法湿 热 灭 菌 法巴氏消毒法巴氏消毒法（Pasterurization)Pasterurization)用较低的温度（用较低的温度（62 62 3030分钟或分钟或72 15-3072 15-30秒）秒）杀灭致病菌杀灭致病菌 40湿 热 灭 菌 法湿 热 灭 菌 法煮沸法煮沸法水煮水煮100 5100 5分钟分钟(繁殖体繁殖体)-2)-2小时小时(芽胞芽胞)流动蒸汽消毒流动蒸汽消毒法法间歇蒸汽灭菌法间歇蒸汽灭菌法（F
23、ractional sterilization)Fractional sterilization)水蒸汽水蒸汽100 15-30100 15-30分钟分钟(繁殖体繁殖体)反复多次流动蒸汽间歇加热灭菌反复多次流动蒸汽间歇加热灭菌41湿 热 灭 菌 法湿 热 灭 菌 法压力蒸汽灭菌法压力蒸汽灭菌法(Sterilization by pressured steam)(Sterilization by pressured steam)最有效的灭菌方法最有效的灭菌方法 121 15-20121 15-20分钟分钟42辐射杀菌法辐射杀菌法 紫外线紫外线 杀菌机理：杀菌机理：波长波长240-300nm240
24、-300nm的紫外线具有杀菌作用的紫外线具有杀菌作用干扰干扰DNADNA的复制与转录的复制与转录紫外线穿透力较弱、损伤眼睛、皮肤紫外线穿透力较弱、损伤眼睛、皮肤不耐热物品的表面消毒不耐热物品的表面消毒 特特 点：点：应用范围：应用范围：空气消毒空气消毒 手术室、传染病房、细菌实验室手术室、传染病房、细菌实验室 43 杀菌机理：杀菌机理：应用范围：应用范围：电离辐射电离辐射包括包括射线和射线和射线射线产生游离基，破坏产生游离基，破坏DNADNA、胞膜、酶等、胞膜、酶等一次性医用塑料制品的消毒一次性医用塑料制品的消毒食品的消毒不破坏其营养成分食品的消毒不破坏其营养成分 辐射杀菌法辐射杀菌法 44
25、微波微波(Microwave)(Microwave)杀菌机制：杀菌机制：热效应热效应 特特 点：点：热效应不均匀热效应不均匀 一定含水量一定含水量 应用范围：食品、非金属器械、应用范围：食品、非金属器械、检验室用品、食具等检验室用品、食具等波长为波长为1-1000mm1-1000mm的电磁波的电磁波辐射杀菌法辐射杀菌法 45滤过除菌法滤过除菌法(Filtration)(Filtration)用物理阻留的方法除去液体或空气中的细菌、用物理阻留的方法除去液体或空气中的细菌、真菌真菌,以达到无菌目的，不能除去以达到无菌目的，不能除去病毒病毒、支原体支原体滤菌器滤菌器 含有微细小孔含有微细小孔0.45
26、m,80%80%）n分析分类分析分类p分析菌体成分、代谢产物组成与图谱等特征分析菌体成分、代谢产物组成与图谱等特征n基因型分类基因型分类p分析细菌遗传物质，揭示细菌进化的信息分析细菌遗传物质，揭示细菌进化的信息p DNADNA碱基组成（碱基组成（G+C mol%G+C mol%）、核酸分子杂交、）、核酸分子杂交、16S 16S rRNArRNA n最新最新伯杰氏系统细菌学手册伯杰氏系统细菌学手册（20042004年）已收集年）已收集40004000多多种模式菌株种模式菌株16S 16S rRNArRNA序列，将原核生物分为古生菌域（序列，将原核生物分为古生菌域（2 2个个门）、细菌域（门）、细
27、菌域（2424个门）个门）59n种种(Species)(Species)：生物学性状基本相同的细菌群体生物学性状基本相同的细菌群体 70%70%或或70%70%以上以上DNADNA同源性，同源性，55或更低的或更低的TmTmn属属(Genus)(Genus)：性状相近，关系密切的若干菌种组成性状相近，关系密切的若干菌种组成n亚种亚种(subspecies,subspsubspecies,subsp.).)或或变种变种（variety,var.)variety,var.)n型型(type):(type):生物型生物型/血清型血清型/噬菌体型噬菌体型/细菌素型细菌素型v菌株菌株(Strain)(S
28、train)：不同来源的同一菌种的细菌不同来源的同一菌种的细菌v标准菌株或模式菌株：标准菌株或模式菌株：具有某种细菌的典型特征具有某种细菌的典型特征 门、纲、目、科、属、种门、纲、目、科、属、种一、细菌的分类原则与层次一、细菌的分类原则与层次60二、细菌的命名法二、细菌的命名法 采用拉丁双名法，即由一个属名（名词）采用拉丁双名法，即由一个属名（名词）和一个种名（形容词）构成。和一个种名（形容词）构成。中文译名：中文译名：种名在前种名在前，属名在后属名在后。如：。如：Mycobacterium tuberculosis（结核分枝杆菌）（结核分枝杆菌）Salmonella typhi（沙寒沙门菌）（沙寒沙门菌）S.typhi,Salmonella sp.(泛指，单数）泛指，单数）Salmonella spp.（泛指，复数）（泛指，复数）61
