细菌理化性状讲义与新陈代谢药本

（3）厌氧呼吸
1×G —— 乳酸＋2×ATP
2、细菌的代谢产物： 分解产物与合成产物
（1）分解代谢产物和细菌的生化反应
细菌的生化反应实验：
酶系不同 对底物分解能力不同 最终代谢产物不同
常见的生化反应
对 糖 的 发 酵 其 他 试 验
VP试验
甲基红试验
单糖发酵试验
对 蛋 白 质 的 发 酵
吲哚试验 硫化氢试验

气体分压
– CO2：少数细菌初次分离培养需5-10%CO2；eg : 脑膜炎球菌 获得方法：烛缸法、焦性没食子酸法、与需氧菌 密闭共培养； – O2，据代谢时对氧分子的需求程度不同分为 专性需氧菌 微需氧菌 兼性厌氧菌 专性厌氧菌

专性需氧菌 ：有完善的呼吸酶系统，仅抑菌；据
此分为：
– 嗜冷菌：－5-30℃，最适10-20℃； – 嗜温菌：10-45℃，最适20-40℃； – 嗜热菌：25-95℃，最适50-60℃。

渗透压：一般以 与 0.8% NaCl 等渗的环境为宜， 但个别细菌有特殊的需求，如：
– 嗜盐菌需3%NaCl； – 金黄色葡萄球菌需 8% NaCl。
生毒害作用如：破伤风芽胞杆菌、肉毒梭菌

专性厌氧菌的呼吸酶系统不完善，表现在其体内 缺乏：
– 氧化还原电势高的呼吸酶 – 分解有毒氧基团的酶
超氧化物歧化酶：生成H2O2;
触酶：分解H2O2; 过氧化物酶：分解H2O2.
（四）细菌的生长繁殖


细菌个体的生长繁殖
细菌以简单的二分裂方式进行繁殖，繁殖一代所需
三、细菌的新陈代谢与能量转换
—— 细菌的新陈代谢是指菌体细胞内分解
代谢与合成代谢的总和，其显著特点是

典型的生长曲线 （Growth curve）
延 滞 期 对 数 期
稳定期
衰亡期
时期的划分：按照生长速率常数（growth race constant）不同。
第四节 细菌的代谢
新陈代谢（metabolism）是细胞内发生的各 种化学反应的总称，由分解代谢和合成代 谢两个过程组成。
一、细菌的能量代谢 1. 发酵： 2. 呼吸：需氧呼吸
一般20 min分裂一次，一个细菌经10个小时可以繁殖 10亿个，24小时可以繁殖272个细菌。
3. 细菌群体的生长繁殖
生 长 曲 线
1.迟缓期:(lag phage) 2.对数期:(logarithmic phage)：20 21 22 2n
3.稳定期:(stationary phage) 4.衰亡期:(decline phage)
引起发热的物质。
产生热原质的细菌大多是G-菌，热原质即其细
胞壁的脂多糖。
热原质耐高温，高压蒸气灭菌(121℃、20
min) 不被破坏，250℃高温干烤30 min或180℃,4 h才 能破坏热原质。
2. 毒素(toxin)与侵袭性酶:
外毒素：多数革兰氏阳性菌和少数革兰氏阴性菌在生长繁 殖过程中产生并分泌到胞外的毒素，毒性强，化学成分： 蛋白质。 内毒素：革兰氏阴性菌的脂多糖成分，只有当细菌死亡裂 解后才能大量释放到菌细胞外，毒性较弱。 侵袭性酶：损伤机体组织，促进细菌、毒素入侵。
厌氧呼吸
二、细菌的代谢产物
㈠ 分解代谢产物和细菌的生化反应： 不同细菌的酶不完全相同，对同一种营养物 质的代谢途径和代谢产物也不相同，因此可 以通过不同的代谢产物来鉴定细菌。
1.糖发酵试验：
葡萄糖 HCOOH 脱氢酶 CO2+H2

细胞壁、膜有半透性 G+菌 20~25大气压 G-菌 5~6大气压
6
渗透压
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第二节 细菌的营养与生长繁殖
一、细菌的营养物质




水：营养的吸收与代谢均需水 碳源：合成菌体成分，提供能量 病原菌主要来源于糖类 氮源：合成菌体成分 病原菌主要来源于氨基酸、蛋白胨等 无机盐：常用元素（K\Na\Ca\Mg\P\S\Fe) 微量元素（Co\Mn|Mo\Zn) 生长因子：生长必需但自身不能合成的物质， 如维生素、氨基酸等。

有助于细菌鉴别
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-
20

抗生素(Antibiotics)：多粘菌素、杆菌肽
细菌素(Bacteriocins)


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 查。
大肠杆菌产生大肠菌素(Colicin)


维生素

某些肠道菌合成，如B族维生素、VK。
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2019
第一节 细菌的理化性状
一、细菌的化学组成
水 占细胞总重量75%-90%
有机物 碳、氢、氮、氧、磷、硫等
无机离子 钾、钠、铁、镁、钙、氯等 特有成分
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肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等
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二、细菌的物理性状
光学性质 表面积 带电现象 半透性 半透明 体积小、表面积大 G+菌 pI 2~3 G-菌 pI 4~5 中性环境 带负电荷
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-
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四、影响细菌生长的因素

营养物质充足 氢离子浓度(pH)
多数病原菌最适pH为7.2～7.6

温度
多数病原菌最适37℃

（3）流动蒸汽消毒法
（4）间歇蒸汽灭菌法 应用：适用于不耐高温的营养物质的灭菌
（5）高压蒸汽灭菌法
应用最广泛，灭菌效果最好 压力—103.4KPa（1.05kg/cm2） 温度—121.3℃ 维持时间—15～20分钟
应用：适用于耐高温、耐潮湿物品的灭菌
相同温度下，湿热的灭菌效力比干热大，原因： 1、蛋白质在有水的条件下，易变性 2、湿热穿透力强 3、湿热存在潜热
3.鉴别培养基 利用细菌分解糖类 和蛋白质的能力及其代谢产物的不同， 在培养基中加入特定的底物和指示剂， 通过指示剂的反应不同来鉴别细菌。
如：单糖发酵管、伊红-美蓝琼脂 培养基、克氏双糖铁琼脂等。
4.选择培养基 在培养基中加入抑制剂，抑 制标本中的杂菌生长，利于所需细菌的生长。
如： SS琼脂
麦康凯培养基
第六节 细菌的分类
一、分类原则与层次
❖ 原则：传统分类、种系分类 ❖ 层次：界、门、纲、目、科、属、种 ❖ 在细菌中常用属和种、亚种、型（噬菌体
型、血清型、生物型等）
❖ 不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不 同菌株（strain）
❖ 标准菌株或模式菌株：具有某种细菌典型 特征的菌株
❖ 最具权威的：《伯杰氏系统细菌学手册》
殖体（包括结核杆菌）、真菌和大多数病毒 （包括含碘消毒剂、醇类消毒剂等）
含碘消毒剂：
皮肤黏膜、物体表面等
醇类消毒剂：
3、低效消毒剂 ——可杀灭多数细菌繁殖体，但不能杀灭
细菌芽胞、结核杆菌及某些抵抗力较强的真 菌和病毒 （包括季铵盐类消毒剂（新洁尔灭）、氯己定 （洗必泰）、高锰酸钾等）
皮肤黏膜、物体表面、 地面等
（二）辐射杀菌法
1、紫外线 波长：265～266nm 原理：损伤细菌DNA 特点：杀菌力强、穿透力弱

沙门菌、变形杆菌＋
Pb2S/FeS黑色沉淀
H2S 试验
（7）尿素分解试验
• 变形杆菌有尿素酶，能分解尿素产氨， 使培养基变碱，以酚红为指示剂则变红， 为＋。
• 沙门菌尿素分解试验-。
尿
素
对照
阳性
阴性
分
解
试
验
（二）细菌的合成代谢
• 合成代谢的特殊产物 • 致病作用：热原质、毒素或毒性酶类 • 鉴别作用：色素、细菌素 • 治疗药用作用：抗生素、维生素等
+1.5~2.5%琼脂
半固体培养基 液体培养基
固体培养基
观察细菌动力 大量繁殖细菌 细菌的分离和纯化
短期保存菌种
2、按形式不同分类：
固体平板培养基 液体培养基 固体斜面培养基 半固体高层培养基
3、按用途分类：
（1）基础培养基 （2）营养培养基 （3）选择培养基 （4）鉴别培养基 （5）厌氧培养基
• （1）糖发酵试验
• 不同微生物利用糖的能力不同，即使同一种 糖，代谢途径不同、分解终末产物不同。
糖
酸
pH值下降，指示剂改变颜色，
试验＋
酸+气
阳性结果
糖
阴性结果
发
酵
试
验
（2）甲基红试验（methyl red）
葡萄糖
丙酮酸
各种酸类（甲酸、乙酸、）
pH≤4.5
指示剂甲基红变红，试验＋
阳性
阴性
甲 基 红 试 验
4.气体 多数细菌生长繁殖需要O2与CO2 。 O2用以氧化营养物质产生能量，供细菌生长 繁殖之用。 CO2与体内某些有机酸结合参与 三羧酸循环和蛋白质与核酸的合成。大部分 细菌在代谢过程中产生的CO2即可满足自身需 要，但少数细菌，如布氏菌、脑膜炎球菌等 在初次分离时需提供5%10%的CO2 。

5
细菌的代谢产物
分解代谢产物与生化反应 先自学再结合实验思考如下问题： 常见的生化反应有哪些？原理？
阳性现象？ IMViC试验；大肠杆菌和产气杆
菌结果有何不同？
6
合成代谢产物及其意义
热原质 毒素与侵袭性酶 细菌素 色素 抗生素 维生素
7
详见P106、164
热原质 ( pyrogen )
如维生素B族,维生素K
14
影响细菌生长的环境因素
营养物质 pH：7.2-7.6 温度：37℃ 气体：O2、CO2 渗透压
15
根据细菌对氧的需求分类：
z 专性需氧菌： 必需有氧才生长繁殖
如：结核分枝杆菌
z 微需氧菌： 需在低氧环境中生长
如：幽门螺杆菌
z 兼性厌氧菌：有氧或无氧均生长繁殖
11
色 素 ( pigment )
• 金葡菌可产生
金黄色脂溶性
色素，培养基
不变色。
LN
12
色 素 ( pigment )
• 绿脓杆菌产生 绿色水溶性色 素，使整个培 养基变绿。
13
合成代谢产物及其应用
z抗生素 某些微生物在代谢过程中可产生一种
能抑制和杀灭其它微生物的物质，如多粘 菌素。 z维生素
菌膜 沉淀 混浊 澄清
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固体培养基的生长现象
菌落(colony) ： 单个细菌分裂繁殖成 一堆肉眼可见的细菌集团 可获纯种、鉴定细菌、 计数活菌
28
固体培养基的生长现象
光滑型菌落 (S型）
粗糙型菌落 （R型）
粘液型菌落 （M型）
29
半固体培养基的生长现象
+-
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人工培养细菌的用途

在高等生物里这两个过程能够显著分开，但在低等尤其 是在单细胞生物中，因为细胞小，这两个过程是紧密联
络又极难划分过程。
细菌的生理学
第25页
一个微生物细胞
适当外界条件，吸收营养物质，进行代谢 假如同化作用速度超出了异化作用
个体生长 原生质总量（重量、体积、大小）就不停增加
假如各细胞组分是按恰当百分比增加时，则到达一 定程度后就会发生繁殖，引发个体数目标增加。
营养吸收和代谢
细菌的生理学
第8页
三、细菌摄取营养物质机制
被动扩散 主动运转系统
细菌的生理学
第9页
1.被动扩散
单纯扩散 是一个最简单物质交换方式。细胞 膜两侧物质靠浓度差(浓度梯度)进行分子扩散，不 需要能量。此种方式无特异性或选择性，细胞内外 溶质浓度平衡时，扩散便停顿，不是物质运输主要 方式。如02、水、乙醇等。
细菌的生理学
第12页
单纯扩散与促进扩散比较
细菌的生理学
第13页
2．主动运输(Active transport)
主动运输是广泛存在于微生物中一个主要物质运 输方式。
细菌的生理学
第14页
（1）依赖于周浆间隙结合蛋白转运系统 （periplasmic-binding protein-dependent transport system）:
基本内容
细菌理化性状 细菌营养与生长繁殖 细菌新陈代谢和能量转换 细菌人工培养 细菌分类
细菌的生理学
第1页
第一节 细菌理化性状
一、细菌化学组成
成份
水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质、核酸
元素
碳、氢、氧、氮、磷、硫
特有化学组成
肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、二氨基庚二酸、吡 啶二羧酸等

主动转运系统
需要消耗能量； 营养物质可以进行逆浓度转运。
1. 依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统
2. 化学渗透驱使转运系统
3. 基团转移
依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统
化学渗透驱使转运系统
基团转移
三、影响细菌生长的环境因素
营养物质 氢离子浓度(pH)
嗜中性菌：pH 6.0~8.0 （病原菌 pH 7.2~7.6） 嗜酸性菌：pH 3.0 嗜碱性菌：pH 10.5
第三节 细菌的新陈代谢与能量转换
小分子 外界 营养物质
主动转运 被动转运
胞 质
分解代谢 catabolism 合成代谢 anabolism
一、细菌的能量代谢

发酵：细菌将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化
的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。以有机 物为受氢体。
生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解。
无机盐的作用
作为酶活性中心的组成部分，维持酶的活性；
参与能量的储存和转运；
维持细菌的渗透压平衡； 参与细菌的致病作用。
第二节 细菌的营养与生长繁殖
细菌的营养物质：
水---营养物质必须先溶于水。 碳源---来源于糖类，提供能量。 氮源---来源于蛋白质、氨基酸等，合成菌体成分。 无机盐---钾、钠、钙、镁、磷、硫等。 生长因子---生长必需但自身不能合成的物质，如维生素、 氨基酸、嘌呤、嘧啶等。
侵袭性酶 损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散
3. 色素
金黄色葡萄球菌——金黄色色素（脂溶性） 铜绿假单胞菌—— 绿色色素（水溶性） 可用于细菌鉴别
金黄色葡萄球菌
铜绿假单胞菌
4. 抗生素(antibiotics)

4、气体环境
根据细菌对氧的需求与否，可分为四类： 专性需氧菌 有完善的呼吸酶系统，需要分子氧作为受 氢体以完成需氧呼吸，仅能在有氧环境下生长。结核 杆菌、霍乱弧菌 专性厌氧菌 缺乏完善的呼吸酶系统，利用氧以外的其 它物质作为受氢体，只能在无氧环境中进行发酵。且 游离氧分子能杀死细菌。 微需氧菌 细菌在低氧压（5%～6%）生长最好。氧 浓度 ≻10% 对其生长有抑制作用。空肠弯曲菌、幽 门螺杆菌。 兼性厌氧菌 可以有氧呼吸和无氧发酵，但以有氧是 最好。大多数细菌。
（二）细菌生长繁殖的条件
1. 2. 3. 4. 5.
营养物质 酸碱度 温度 气体环境 渗透压
1、营养物质
水、碳源、氮源、无机盐及生长因子
2、酸碱度
参与反应的酶需要适宜的PH 大多数细菌的最适pH为pH7.0～7.6。 特例：结核杆菌 pH6.6～6.8 霍乱弧菌 pH8.8～9.0
3、温度
病原菌均为嗜温菌，最适生长温度为 37℃。
6、细菌素：某些细菌产生的一类具有抗 菌作用的蛋白质，杀伤有近缘关系的细 菌
掌握细菌生长繁殖所需条件 了解细菌的新陈代谢和人工培养
思考题：
1、 名词解释：代时、热原质、抗生素 2、 细菌正常生长繁殖需要哪些条件？ 3、 什么是细菌的生长曲线？各期有何 实际意义？
4、VP试验
产气杆菌能使丙酮酸脱羧、氧化（在碱 性溶液中）生成二乙酰，后者可与含胍 基的化合物反应，生成红色化合物，称 VP阳性。 大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，VP阴 性。
5、枸橼酸盐利用试验
能利用枸橼酸盐作为唯一碳源的细菌如 产气杆菌，分解枸橼酸盐生成碳酸盐， 同时分解培养基的铵盐生成氨，由此使 培养基变为碱性，使指示剂溴麝香草酚 蓝（BTB）由淡绿转为深蓝，此为枸橼 酸盐利用试验阳性。 大肠杆菌在含枸橼酸盐的培养基上不能 生长。