细菌的生理
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正常菌群是指正常寄居在宿主体内,对宿主无害而有利的细菌群,是宿主微生物群的重要构成部分。
其生理作用主要有生物拮抗、营养作用、免疫作用、抗衰老作用等。
1、生物拮抗:宿主体内的正常菌群可以抵御外来致病菌的入侵与定植,对宿主起着保护作用;
2、营养作用:正常菌群在宿主体内,对宿主摄入的营养物质进行初步代谢、物质转化和合成代谢,形成一些有利于宿主吸收、利用的物质,甚至合成一些宿主自己不能合成的物质供宿主使用;
3、免疫作用:正常菌群作为抗原可促进宿主免疫器官的发育,刺激免疫系统的成熟与免疫应答;
4、抗衰老作用:研究表明,人一生的不同阶段,肠道正常菌群的构成与数量是不一样的,它们与人体的发育、成熟和衰老有着一定关联。
如人体肠道能够维持一个有利于机体健康的生态内环境,对人体的健康和长寿是有益的。
此外,正常菌群还具有一定的抗肿瘤作用。
细菌的生理特性细菌是一种微小的单细胞有机体,广泛存在于自然界中。
虽然细菌与人类、其他生物有着密切的联系,但它们具有独特的生理特性。
本文将探讨细菌的生理特性,包括细菌的形态、代谢途径、运动方式以及生存环境等方面。
一、细菌的形态特性细菌的形态特性多样,可以根据形态特征将细菌分为不同类型。
最常见的细菌形态有球形(又称为球菌)、棒状(又称为杆菌)和螺旋形。
1. 球菌:球菌是一种圆形的细菌,如链球菌和葡萄球菌等。
球菌通常存在于群体中,呈聚集状。
它们可以形成链状、堆状甚至团状的结构。
2. 杆菌:杆菌是一种长条状的细菌,如大肠杆菌和结核杆菌等。
杆菌通常呈直线状,具有一定的长度和直径。
杆菌可以单独存在,也可以形成链状或斜链状。
3. 螺旋形:螺旋形细菌通常呈螺旋状,如梨形杆菌和螺旋菌等。
螺旋形细菌可以呈螺旋状扩展,也可以形成螺旋状的链状结构。
细菌的形态特性不仅与其生理特性相关,也与其分类和识别有关。
二、细菌的代谢途径细菌的代谢途径决定了它们对不同营养物质的利用方式。
根据细菌对营养物质利用方式的不同,可以将细菌分为自养细菌和异养细菌。
1. 自养细菌:自养细菌能够利用无机物质合成有机物质。
自养细菌通过光合作用或化学合成的方式获取能量,如光合细菌和化能细菌。
2. 异养细菌:异养细菌无法通过无机物质合成有机物质。
它们必须从外部环境中摄取有机物质作为营养来源,如厌氧细菌和好氧细菌。
细菌的代谢途径对其生存和繁殖具有重要的影响。
三、细菌的运动方式细菌的运动方式多种多样,可以通过不同的结构实现。
1. 纤毛运动:某些细菌具有纤毛结构,能够通过纤毛的摆动实现移动。
这种运动方式常见于肠道中的细菌,如大肠杆菌。
2. 鞭毛运动:某些细菌拥有鞭毛结构,鞭毛能够旋转推动细菌移动。
这种运动方式常见于水中的细菌,如弧菌。
3. 原形虫运动:某些细菌通过细胞质内的纤维蛋白束实现伸缩运动。
这种运动方式常见于原形虫细菌。
除了以上常见的运动方式,还有一些细菌由于缺乏运动结构而无法主动移动,它们依赖于外界环境的扩散来实现位置的改变。
第二章细菌的生理一、细菌的营养:1、水:各种生物所必需的2、碳源:合成菌体成分;能量的主要来源3、氮源:合成菌体蛋白质、酶、核酸4、无机盐类:生长代谢必需5、生长因子:B族维生素、某些氨基酸、嘌呤二、细菌的营养类型1、自营菌:合成能力强,能以无机物合成菌体成分,多为非致病菌2、异营菌:合成能力差,必须供给多种有机物,多为致病菌三、根据细菌对氧气需要的不同,细菌可分为1、专性需氧菌:需要氧气,无氧不能生长。
如:结核杆菌、霍乱弧菌2、专性厌氧菌:只能生长在厌氧环境。
如:破伤风杆菌、肉毒杆菌3、兼性厌氧菌:有氧或无氧都能生长,多数病原菌属此类四、细菌的代谢产物及其实际意义1、分解性代谢产物及其意义1)糖发酵试验:乳糖葡萄糖大肠杆菌产酸又产气产酸又产气伤寒杆菌无反应产酸意义:鉴别细菌2)吲哚试验:大肠杆菌色氨酸吲哚+试剂→玫瑰吲哚2、合成性代谢产物及其意义1)热原质:是由一些细菌产生的,注入人体或动物能引起发热反应的物质产生菌:大多为革兰阴性菌化学本质:脂多糖LPS特性:耐高温。
高压蒸汽灭菌法,不破坏;180度 4小时,250度45分钟,可破坏2)色素:水溶性、脂溶性(鉴别意义)3)抗生素:治疗作用4)细菌素:抗菌作用范围狭窄5)维生素:治疗作用6)毒素和侵袭性酶:与致病有关五、细菌的生长繁殖1、条件:1)营养物质2)酸碱度PH:大多菌最适PH 6.8—7.4;个别特殊:霍乱弧菌8.4—9.2;结核杆菌6.5—6.8;乳酸杆菌5.53)温度:低温菌10—20度;中温菌 37度(大多);高温菌50—55度4)气体:CO2 、O22、细菌的繁殖方式与速度1)方式:二分裂(中间形成横隔)2)速度:大多快(20-30min)分裂一次 (一代);个别例外,如:结核杆菌18-20h 一代3)细菌生长曲线:迟缓期——分裂繁殖准备期对数生长期——繁殖最快,生机最旺盛稳定期——速度减慢,死亡数逐渐上升衰退期——死菌数大于活菌数六、人工培养细菌的用途1、在医学中的应用:诊断、预防、治疗和科学研究2、在制药工业和农业生产中的应用:制抗生素、维生素、酒、味精等3、在基因工程中的应用:外源性基因转染给受体菌。
教研室主任签名:年月日代时---细菌分裂、数量倍增所需要的时间。
2.细菌群体繁殖的规律:细菌生长曲线★迟缓期:细菌的适应阶段。
该期菌体增大,代谢活跃,分裂迟缓,繁殖极少。
对数期:生长迅速,菌数急剧上升,细菌的形态、染色性、生理活性等都较典型。
稳定期:细菌繁殖速度减慢,死菌数逐渐增加。
细菌的形态、染色性、生理性状有所改变。
生成芽孢、外毒素、抗生素等代谢产物。
衰亡期:死菌数活菌数,细菌形态显著改变,生理代谢活动趋于停滞。
第三节细菌的新陈代谢一、细菌的能量代谢发酵:以有机物为受氢体的生物氧化过程。
呼吸:以无机物为受氢体的生物氧化过程。
需氧呼吸—以分子氧为受氢体厌氧呼吸—以其他无机物为受氢体二、细菌的代谢产物1. 分解代谢产物和细菌的生化反应2. 细菌的合成代谢产物及意义(1)热原质(pyrogen):细菌合成的注入人体或动物体内能引起发热反应的物质。
G- 菌细胞壁脂多糖;耐高温;121ε,20min不被破坏;250ε高温,干烤才能破坏热原质。
蒸馏法可除去热原质。
(2)毒素(toxin):外毒素—G+ 菌、少数G- 菌产生的、释放到菌体外的蛋白质。
重要的致病物质。
内毒素—G- 菌细胞壁脂多糖,菌体死亡崩解后游离出来。
重要的致病物质。
(3)色素:有助于鉴别细菌;水溶性色素;脂溶性色素。
(4)抗生素:某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质。
多由放线菌和真菌产生。
(5)细菌素:某些细菌产生的具有抗菌作用的蛋白质。
仅对亲缘关系近的细菌有杀伤作用。
(6)维生素:细菌能合成某些维生素除供自身需用外,还能分泌至周围环境中.维生素B,K.第四节细菌的人工培养一、培养细菌的方法:提供充足的营养物质和适宜的环境条件二、培养基(一)培养基及种类1.培养基:是人工配制的适合细菌繁殖的营养基质。
2.按照用途分类⑴基础培养基:可供大多数细菌生长⑵营养培养基:供营养要求较高或特殊的细菌生长。
细菌的生理
细菌的代谢特点:
细菌的代谢活动十分活跃且多样化,细菌生长速度极为迅速。
2、物理性状
光学性质:细菌为半透明体;
表面积:单位体积表面积大;
带电现象:中性偏碱环境下,带负电;半透性:允许小分子物质通过;
渗透压:革兰阳性菌20-25个大气压,
革兰阴性菌5-6个大气压
(三)细菌吸收营养的机制
1、被动扩散
2、主动运输
二、细菌的生长繁殖
(一)细菌生长繁殖的条件:
1、营养物质
2、pH值:大多病原菌的最适pH值为:7.2-7.6
3、温度:病原菌的最适温度为37ºC
4、气体专性需氧菌、微需氧菌兼性厌氧菌、
专性厌氧菌
迟缓期:菌体增大,代谢活跃,为细菌大量繁殖作好物质准备。
对数期:细菌繁殖迅速,菌数呈几何级数增长,细菌的生物学性状典型。
稳定期:随有害代谢产物的增多,细菌繁殖速度减慢,死亡数增多,细菌的生物学性状发生某些改变,芽孢,抗生素等产生。
衰亡期:死亡菌数增多,超过活菌数,细菌形态显著改变,生理活动趋于停止。
(一)细菌的酶
1、种类多:胞外酶及胞内酶、固有酶及诱导酶、
蛋白酶、酯酶、淀粉酶等
2、细菌代谢的产物:在菌种的鉴定、疾病
的诊断。
细菌致病机制的研究。
+
(2)VP 试验:
葡萄糖
丙酮酸乙酰甲基甲醇
二乙酰
红色(+)
OH -+含胍基化合物
(—)
(+)
(4)枸橼酸盐利用(citrate utilization)试验:
(+)
(—)
枸橼酸盐(碳源)碳酸盐
铵盐(氮源)
氨
培养基变为碱性
兰色(+)
(5)吲哚(indol)试验:(—)(+)
色氨酸
吲哚(靛基质)玫瑰吲哚(红色)
+
二甲基氨
基苯甲醛
IMViC:常用于肠道杆菌的鉴定
吲哚(indol)、甲基红(methyl red)、VP及枸橼酸盐利用(citrate utilization)试验的合称:
(6)硫化氢试验:(—)(+)
含硫氨基酸
硫化氢
硫化铁或硫化铅(黑色,+)
+
铁离子或
铅离子
(7)尿素酶试验:(—)(+)
尿素
氨
培养基变碱性(红色,+)
特点:耐高温
消除方法:250℃高温干烤;用吸附剂和特殊石棉滤板吸附液体中的热原质;蒸馏法除之。
(2)毒素与侵袭性酶
毒素:包括内毒素和外毒素,是细菌重要的致病物质。
内毒素(endotoxin):G-菌细胞壁的脂多糖,菌体死亡崩解后游离出来;
外毒素(exotoxin):多数G+ 菌和少数G-菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质,毒性强于内毒素。
侵袭性酶:
亦为细菌重要的致病物质,能损伤机体组织,促使细菌的侵袭和扩散。
(3)、色素
一般在营养丰富、氧气充足、温度适宜的条件下产生,功能尚不清楚,有助于鉴别细菌,有两类:水溶性色素
脂溶性色素
红色
金黄色
柠檬色白色
(4)抗生素:
某些微生物在代谢过程中产生一些能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质,称抗生素。
(5)细菌素:
某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质,其作用范围比抗生素狭窄,仅对与产生菌有亲缘关系的细菌有杀伤作用。
(6)维生素:
细菌在代谢过程中能产生一些维生素,除供自身所用外,还能分泌到周围环境。
(一)、培养基:
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质。
1 、根据培养基的营养
组成和用途不同,可分:
(1)基础培养基(basic
medium)——含多数细
菌生长繁殖所需的基本
营养成分,也是配制特
殊培养基的基础。
肉汤培养基四、细菌的人工培养
(3)选择培养基(selective medium)——在培养基中加入某些化学物质,使之抑制某些细菌生长,而有利于另一些细菌的生长。
(4)鉴别培养基(differential medium)——用于培养和区分不同细菌种类的培养基,培养基中加入了一些特定的作用底物和指示剂。
2 、根据培养基的物理状态,培养基可分:
液体培养基
+ 1.5-2.5%琼脂
固体培养基:
细菌的分离培养0.3-0.5%琼脂
半固体培养基:
用于大量繁殖细菌+动力检查
(二)培养细菌的方法
1 、提供必要的营养物质和生长环境
(酸碱度、渗透压、温度和气体环境);
2 、选择合适的接种和培养方法,
常用两种方法,即分离培养和纯培养。
2、在固体培养基中的生长情况:
划线接种18-24小时培养后,可见菌落
菌落(colony)纯培养(pure culture)
液体
培养基
斜面
培养基
纯(pure culture)
斜面培养基体培养基
菌落的类型:
(1)S型菌落(smooth colony)
(2)R菌落(rough colony)(3)M菌落(mucoid colony)
3、在半固体培养基中的生长情况:
常用于观察细菌动
力
有鞭毛的细菌可沿穿刺线呈羽毛状或云雾状混浊生长无鞭毛细菌则只能沿穿刺线呈明显的线状生长
(四)细菌培养在医药学中的意义
1、研究和鉴定细菌
2、诊断与防治感染性疾病
3、生物制品的制备
4、在基因工程中的应用
5、在其它方面的应用、如工农业生产中。
五、细菌的分类与命名
(一)细菌的分类:
传统分类法:以细菌的一些较稳定的生物学性状为分类的依据;
种系分类法:以细菌生物学性状的相似程度为分类的依据,而
划分为种和属
分类层次与其他生物相同,也是界、门、纲、目、科、属、种。
在细菌中常用属和种。
种(species),是细菌分类的基本单位,生物学性状基本相同的细菌群体即构成一个菌种;同一菌种的各菌,性状仍有一定差异,差异较明显的称亚种(subspecies)或变种(variety),差异小的则为型(type),如血清型、噬菌体型、细菌素型等。
属(genus),性状相近关系密切的若干菌种组成一个菌属。
不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株(strain)。
具有某种细菌典型特征的菌株称为该菌的标准菌株(standard strain)或模式菌株(type strain)。
(二)细菌的命名法:
细菌的命名采用拉丁双名法,每个菌名由两个拉丁字组成,前一字为属名,名词,大写;后一字为种名,形容词,小写。
中文名则相反,种名在前,属名在后。
Staphylococcus(S)aurous Escherichia(E)coli
Neisseria(N)meningitidis 属名种名金黄色葡萄球菌大肠埃希菌脑膜炎奈瑟菌
Neisseria(N)gonorrhoeae淋病奈瑟菌
属名
种名。