细菌的营养与生长繁殖.pptx

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1、第二节 细菌的营养与生长繁殖第三节 细菌的新陈代谢第1页/共57页第二节 细菌的营养与生长繁殖1.细菌细胞的化学组成2.细菌所需的营养物质3.吸收营养物质的方式4.细菌的营养类型5.细菌的生长繁殖细菌的生长繁殖（掌握）（掌握）6.细菌的人工培养细菌的人工培养（熟悉）（熟悉）第2页/共57页营养物质（营养物质（nutrient）：细菌生长繁殖、进行生理活动所需的物质，是细菌生存的重要物质基础。营养（营养（nutrition）：获得和利用营养物质的过程，是细菌维持和延续其生命形式的一种生理过程。第3页/共57页一、细菌细胞的化学组成一、细菌细胞的化学组成1.化学元素（chemical elemen

2、ts）mainly elementstrace elementschemical elements C、H、O、N、S、P 结构组成 Na、K、Ca 渗透压、电势 Mg、Fe、Mn 辅酶第4页/共57页组分组分所占比重所占比重存在形式存在形式主要功能主要功能水水细菌重量70-90%结合水参与有机物组成游离水溶媒，参与各种生理活动蛋白质蛋白质固形成分40-80%简单蛋白细胞结构的基本物质、酶组分，参与各种生命活动复合蛋白核酸核酸干重3%DNA遗传的物质基础RNA参与控制蛋白质的生物合成糖类糖类固形成分10-30%复杂组分细菌细胞壁、荚膜等结构游离形式贮藏性能源脂类脂类固形成分 1-7%脂肪酸、磷

3、脂等各种膜成分，细胞壁成分，能源性物质维生素维生素维生素B族辅酶前体2、化学组分(chemical components)第5页/共57页 l脂类脂类 结核分枝杆菌含量高（结核分枝杆菌含量高（）l特有成分特有成分 肽聚糖肽聚糖、磷壁酸、吡啶二羧、磷壁酸、吡啶二羧酸酸第6页/共57页二、细菌需要的营养物质二、细菌需要的营养物质营养物质营养物质nutrient 碳源 carbon source氮源 nitrogen source无机盐 inorganic salt生长因子 growth factor水 water第7页/共57页1.1.1.1.碳碳碳碳源：源：源：源：合成菌体的必需原料，获取合成菌

4、体的必需原料，获取合成菌体的必需原料，获取合成菌体的必需原料，获取能量能量能量能量的来源的来源的来源的来源无机碳源无机碳源无机碳源无机碳源和和和和有机碳源有机碳源有机碳源有机碳源各种有机碳源中，容易被细菌吸收的是各种有机碳源中，容易被细菌吸收的是各种有机碳源中，容易被细菌吸收的是各种有机碳源中，容易被细菌吸收的是糖类物质糖类物质糖类物质糖类物质如：如：如：如：葡萄糖、葡萄糖、葡萄糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、甘露醇等蔗糖、麦芽糖、果糖、甘露醇等蔗糖、麦芽糖、果糖、甘露醇等蔗糖、麦芽糖、果糖、甘露醇等2.2.2.2.氮源：氮源：氮源：氮源：合成菌体蛋白（结构、功能）、核酸合成菌体蛋白（结构、功

5、能）、核酸合成菌体蛋白（结构、功能）、核酸合成菌体蛋白（结构、功能）、核酸 无机氮源、有机氮源无机氮源、有机氮源无机氮源、有机氮源无机氮源、有机氮源和和和和氮气分子氮气分子氮气分子氮气分子 大多数利用前两种大多数利用前两种大多数利用前两种大多数利用前两种 固固固固氮菌氮菌氮菌氮菌有固氮作用，可以借助特殊的酶将分子有固氮作用，可以借助特殊的酶将分子有固氮作用，可以借助特殊的酶将分子有固氮作用，可以借助特殊的酶将分子 态的氮转化成氨和其他氮化物态的氮转化成氨和其他氮化物态的氮转化成氨和其他氮化物态的氮转化成氨和其他氮化物第8页/共57页3.3.3.3.无机盐无机盐无机盐无机盐：细胞生长必需的各种金

6、属元素及微量元素细胞生长必需的各种金属元素及微量元素细胞生长必需的各种金属元素及微量元素细胞生长必需的各种金属元素及微量元素uu 酶或辅酶的组分酶或辅酶的组分酶或辅酶的组分酶或辅酶的组分uu 调节酶活性调节酶活性调节酶活性调节酶活性uu 调节胞内渗透压、氧化还原电位调节胞内渗透压、氧化还原电位调节胞内渗透压、氧化还原电位调节胞内渗透压、氧化还原电位uu 特殊类型细菌的能源特殊类型细菌的能源特殊类型细菌的能源特殊类型细菌的能源uu 维持生物大分子和细胞结构的稳定性维持生物大分子和细胞结构的稳定性维持生物大分子和细胞结构的稳定性维持生物大分子和细胞结构的稳定性 第9页/共57页4.4.生长因子：生

7、长因子：菌体自身不能合成或合成量不足菌体自身不能合成或合成量不足,需要外需要外源源 加入的、微量即可的营养物质。加入的、微量即可的营养物质。如：维生素、如：维生素、氨基酸等氨基酸等 营养缺陷型细菌营养缺陷型细菌 流感嗜血杆菌需流感嗜血杆菌需 X X（高铁血红素）（高铁血红素）,V V因子（辅酶因子（辅酶或或），而金葡可产生，而金葡可产生，两者共培养时出现两者共培养时出现卫星菌落卫星菌落现象现象 5.5.水：菌体重要成分水：菌体重要成分 功能功能 细胞组分、溶媒、参与代谢、适宜反应温细胞组分、溶媒、参与代谢、适宜反应温度的保障、维持大分子构象稳定度的保障、维持大分子构象稳定 第10页/共57页

8、三、吸收营养物质的方式 借助细胞壁和借助细胞壁和细胞膜细胞膜的结构和功能完成的结构和功能完成第11页/共57页营养物质营养物质运输方式运输方式简单扩散 运输运输 方式方式浓度浓度方向方向载体载体动力动力构型构型变化变化营养营养物质物质简单扩散简单扩散高高低低浓度梯度浓度梯度水、脂肪酸水、脂肪酸促进扩散促进扩散高高低低载体载体浓度梯度浓度梯度+氨基酸、单糖氨基酸、单糖主动运输主动运输低低高高特异性特异性渗透酶渗透酶 能量能量离子、糖类、离子、糖类、氨基酸氨基酸基团转移基团转移低低高高磷酸转磷酸转移酶系移酶系高能磷酸键高能磷酸键糖类、脂肪酸、糖类、脂肪酸、核苷核苷基团转移促进扩散主动运输第12页/

9、共57页 四、细菌的营养类型四、细菌的营养类型按照碳源、能源及电子供体性质的差异分类营养营养类型类型光能营养型化能营养型光能自养型光能异养型化能自养型化能异养型腐生型寄生型第13页/共57页五、细菌的生长繁殖五、细菌的生长繁殖（一）细菌生长繁殖的条件（一）细菌生长繁殖的条件主要环境因素：营养物质、温度、pH值、氧气等1.1.营养物质：营养物质：提供原料、能量提供原料、能量2.2.酸碱度：酸碱度：即即pHpH值值 细菌细胞借此调节胞膜的状态细菌细胞借此调节胞膜的状态 以保证酶促反应的进行以保证酶促反应的进行 大多数细菌的大多数细菌的最适最适pHpH值是值是6.8-7.46.8-7.4 特殊特殊

10、如：如：偏酸性的结核杆菌，偏酸性的结核杆菌，PHPH为为6.5-6.86.5-6.8 偏碱性的霍乱弧菌，偏碱性的霍乱弧菌，PHPH值为值为8.8-9.08.8-9.0第14页/共57页3.3.温度温度：对细菌的生长速度影响最大对细菌的生长速度影响最大 致病菌致病菌 一般一般 37，过高杀菌，过低抑菌，过高杀菌，过低抑菌 细菌以此分为：细菌以此分为：嗜嗜冷冷菌：菌：5-30 最适最适10-20 嗜嗜温温菌菌:10-50 最适最适30-37 嗜嗜热热菌：菌：25-80 最适最适50-60 4.4.气体：气体：CO2 O2 CO2:少数细菌初次分离培养需少数细菌初次分离培养需5-10%CO2 获得方

11、法：获得方法：烛缸法、烛缸法、CO2培养箱培养箱 第15页/共57页O2:代谢时对氧分子的需求程度不同分为：代谢时对氧分子的需求程度不同分为：需氧菌需氧菌：有完善的呼吸酶系统，仅在有氧时生长，：有完善的呼吸酶系统，仅在有氧时生长，如：结核杆菌如：结核杆菌微需氧菌微需氧菌：低氧分压时长势良好，过高则抑制，：低氧分压时长势良好，过高则抑制，如如:空肠弯曲菌空肠弯曲菌耐氧菌耐氧菌：一般不需要：一般不需要O2，O2 存在也影响不大存在也影响不大 如：乳酸菌如：乳酸菌第16页/共57页兼性厌氧菌兼性厌氧菌：兼有需氧呼吸和无氧发酵两种功能，有无兼有需氧呼吸和无氧发酵两种功能，有无 O2 的环境下皆可生长，

12、但以有氧时生长态的环境下皆可生长，但以有氧时生长态 势较好，大多数病原菌都属此类势较好，大多数病原菌都属此类专性厌氧菌专性厌氧菌：O2对其生长有毒害作用，如：破伤风梭菌对其生长有毒害作用，如：破伤风梭菌专性厌氧菌在有氧条件下不能生长的原因专性厌氧菌在有氧条件下不能生长的原因：缺乏细胞色素和细胞色素氧化酶缺乏细胞色素和细胞色素氧化酶 不能获得营养物不能获得营养物质质 缺乏超氧化物歧化酶、过氧化氢酶缺乏超氧化物歧化酶、过氧化氢酶超氧阴离子、过超氧阴离子、过氧化氧化 氢的毒氢的毒害作用害作用 超氧化物歧化超氧化物歧化酶酶_ _生成生成H H2 2O O2 2 过氧化物酶过氧化物酶_ _分分解解H H

13、2 2O O2 2 第17页/共57页（二）细菌的繁殖方式（二）细菌的繁殖方式细菌细菌多多无性无性繁殖繁殖 细菌以简单的细菌以简单的二分裂二分裂方式方式进行繁殖，繁殖一代进行繁殖，繁殖一代所需时间约所需时间约2030 min；但少数细菌代时较长，但少数细菌代时较长，如如:结核分枝杆菌代时结核分枝杆菌代时为为18h-24h。第18页/共57页第19页/共57页六、六、细菌的人工培养细菌的人工培养（一）培养基（一）培养基(medium)人工配制的满足细菌及其他微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养人工配制的满足细菌及其他微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。基质。配制注意事项配制注意事项合适配方注意

14、成分浓度比例pH适宜 无 菌第20页/共57页培养基的类型培养基的类型按主要营养物质的来源：按主要营养物质的来源：天然培养基和合成培养基天然培养基和合成培养基按物理状态：按物理状态：固体、液体、半固体培养基固体、液体、半固体培养基按用途：按用途：基础培养基基础培养基 营养培养基营养培养基 选择培养基选择培养基 鉴别培养基鉴别培养基 厌氧培养基厌氧培养基第21页/共57页（二）细菌的培养方法及生长现象（二）细菌的培养方法及生长现象 1.1.固体培养法：固体培养法：细菌的分离、纯化、鉴定、保存、计数细菌的分离、纯化、鉴定、保存、计数 2.2.液体培养法：液体培养法：收集菌体、获得发酵产物、菌种鉴定

15、收集菌体、获得发酵产物、菌种鉴定 3.3.半固体培养法：半固体培养法：观察运动、保种、测定生化反应观察运动、保种、测定生化反应 4.4.厌氧培养法：厌氧培养法：厌氧菌的培养厌氧菌的培养第22页/共57页细菌在固体培养基中的生长情况细菌在固体培养基中的生长情况光滑型菌落光滑型菌落粗糙型粗糙型菌落菌落粘液型菌落粘液型菌落第23页/共57页液体培养基中液体培养基中沉沉淀淀生生长长混混浊浊生生长长表表面面生生长长第24页/共57页菌膜菌膜菌沉淀菌沉淀均匀浑浊均匀浑浊对照对照第25页/共57页混浊生长混浊生长沿穿刺线生长沿穿刺线生长无鞭毛细菌无鞭毛细菌半固体培养基中半固体培养基中有鞭毛细菌有鞭毛细菌第2

16、6页/共57页（三）细菌的生长繁殖规律（三）细菌的生长繁殖规律 生长曲线生长曲线生长曲线（growth curve）描述细菌群体在整个培养期间的菌数变化规律的曲线。典型的生长曲线可分为延迟期、对数期、延迟期、对数期、稳定期和衰亡期稳定期和衰亡期。第27页/共57页2、细菌、细菌群体群体的生长繁殖的生长繁殖 迟缓期迟缓期(lag phase):适应、活化期适应、活化期 对数期对数期(log phase)：迅速生长期，：迅速生长期，典型性典型性 稳定期稳定期(stationary phase)：新生、死亡平衡：新生、死亡平衡特征产物积累期特征产物积累期 衰亡期衰亡期(decline phase)：

17、营养少，代谢物蓄积，菌体死亡：营养少，代谢物蓄积，菌体死亡第28页/共57页细菌群体的生长曲线（细菌群体的生长曲线（growth curve）以此指导对细菌的研究和生产实践以此指导对细菌的研究和生产实践以此指导对细菌的研究和生产实践以此指导对细菌的研究和生产实践第29页/共57页（四）细菌生长量的测定（四）细菌生长量的测定测定依据：细菌的数目、重量及生理指标1.计数法：直接计数、间接计数、比浊法 2.重量法：湿重法、干重法3.生理指标法：呼吸强度、耗氧量、酶活性等第30页/共57页复习题目复习题目1.营养；营养物质；培养基；生长曲线2.专性厌氧菌在有氧环境下不能生长的原因。3.试述细菌群体生长

18、繁殖的规律。4.细菌生长量的测定方法有哪些？第31页/共57页 第三节第三节 细菌的新陈代谢细菌的新陈代谢 细菌的细菌的新陈代谢新陈代谢(metabolism)是指菌体细是指菌体细胞内分解代谢与合成代谢的总和，其显著特胞内分解代谢与合成代谢的总和，其显著特点是点是 代谢代谢旺盛旺盛和代谢类型的多样化和代谢类型的多样化 比表面积比表面积（表面积（表面积/体积）：体积）：人人0.024 细菌细菌5000 名词：名词：分解代谢分解代谢(catabolism)合成代谢合成代谢(anabolism)第32页/共57页细菌的酶存在部位产生方式专一性限制与修饰系统第33页/共57页1 1、能量的代谢、能量的

19、代谢主要以主要以糖类糖类为底物，通过氧化或酵解释放为底物，通过氧化或酵解释放 能量，并以能量，并以高能磷酸键高能磷酸键的形式（的形式（ADP、ATP）储存起来。）储存起来。具体的产能方式及其途径如下：具体的产能方式及其途径如下：第34页/共57页（1 1）糖分解）糖分解 A、EMP（糖酵解）（糖酵解）1G2丙酮酸丙酮酸2（NADH+H+）+2ATP B、磷酸戊糖途径（一磷酸己糖途径）磷酸戊糖途径（一磷酸己糖途径）1 1己糖己糖11甘油醛甘油醛-66（NADPH+HNADPH+H+）+3CO3CO2 2 P第35页/共57页（2 2）需氧呼吸）需氧呼吸：EMP三羧循环电子传递链（呼吸三羧循环电子

20、传递链（呼吸 酶系）酶系）1G CO2+H2O+38ATP（3 3）发酵）发酵 1G 乳酸乳酸2ATP第36页/共57页2、细菌的代谢产物：、细菌的代谢产物：分解产物分解产物与与合成产物合成产物（1）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 细菌的生化反应实验：细菌的生化反应实验：酶系不同酶系不同 对底物分解能力不同对底物分解能力不同 最终代谢产物不同最终代谢产物不同第37页/共57页l对糖的分解：对糖的分解：需氧需氧 TCAC：CO2、H2O多糖多糖 胞外酶胞外酶 单糖单糖 丙酮酸丙酮酸 厌氧厌氧 酸、醛、醇等酸、醛、醇等l对蛋白质的分解：对蛋白质的分解：脱氨基酶脱氨基酶 N

21、H3 +酸酸Pr.胞外酶胞外酶 短肽、短肽、AA 脱羧基酶脱羧基酶 胺胺+CO2第38页/共57页常见的生化反应常见的生化反应对对糖糖的的发发酵酵对对蛋蛋白白质质的的发发酵酵枸橼酸盐利用试验枸橼酸盐利用试验尿素酶试验尿素酶试验甲基红试验甲基红试验吲哚试验吲哚试验硫化氢试验硫化氢试验单糖发酵试验单糖发酵试验VP试验试验其其他他试试验验第39页/共57页糖发酵：糖发酵：单糖单糖 甲酸甲酸 CO2 +H2O硫化氢试验硫化氢试验：胱氨酸胱氨酸 醋酸铅醋酸铅 硫化铅硫化铅 硫化氢硫化氢 甲硫氨酸甲硫氨酸 硫酸亚铁硫酸亚铁 硫化亚铁硫化亚铁第40页/共57页尿素酶试验：尿素酶试验：尿素尿素尿素酶尿素酶 氨

22、氨 （酚红指示剂变（酚红指示剂变红红）吲哚试验吲哚试验（霍乱（霍乱红红反应）反应）：色氨酸色氨酸 靛基质靛基质 +对二甲基氨对二甲基氨 玫瑰靛基质玫瑰靛基质 （吲哚）（吲哚）基苯甲醛基苯甲醛 （红色）（红色）第41页/共57页糖糖发发酵酵试试验验不同细菌分解不同细菌分解糖类的能力和糖类的能力和代谢产物不同。代谢产物不同。乳糖：大肠乳糖：大肠埃希菌可分埃希菌可分解，而致病解，而致病性肠道杆菌性肠道杆菌则不能。则不能。第42页/共57页糖糖VP试验试验阴性阴性阳性阳性大肠杆菌：大肠杆菌：-产气杆菌：产气杆菌：+二分子丙酮酸二分子丙酮酸+乙酰甲基甲醇乙酰甲基甲醇二乙酰二乙酰 胍基化合物胍基化合物（红

23、色沉淀）（红色沉淀）第43页/共57页阳性阳性阴性阴性对照对照大肠杆菌：大肠杆菌：+产气杆菌：产气杆菌：产气产气葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰甲基乙酰甲基甲醇甲醇中性中性PH5.4PH5.4甲基红试验甲基红试验第44页/共57页枸枸橼橼酸酸利利用用试试验验大肠杆菌：大肠杆菌：产气杆菌：产气杆菌：+枸枸唯一碳源，唯一碳源，铵铵N源，生源，生氨，碱性，为氨，碱性，为阳阳 第45页/共57页阳阳性性吲吲哚哚试试验验大肠杆菌：大肠杆菌：+产气杆菌：产气杆菌：第46页/共57页 H2S试试 验验乙型副伤寒沙门乙型副伤寒沙门氏菌和变形杆菌氏菌和变形杆菌含硫氨基酸含硫氨基酸硫化氢硫化氢遇铁或铅遇铁或铅硫化物硫

24、化物第47页/共57页尿尿素素酶酶试试验验对照对照阳性阳性阴性阴性变形杆菌变形杆菌（尿素酶）（尿素酶）尿素尿素氨（碱性）氨（碱性）第48页/共57页辅助鉴定细菌、诊断传染病辅助鉴定细菌、诊断传染病1、分解糖产物、分解糖产物 (1)糖发酵试验：此类菌具有脱氢酶，可分解糖发酵试验：此类菌具有脱氢酶，可分解 多糖、单糖产生多种酸和气体多糖、单糖产生多种酸和气体(2)甲基红试验：甲基红试验：（3）VP试验：试验：第49页/共57页2、分解蛋白：分解蛋白：吲哚试验、硫化氢试验吲哚试验、硫化氢试验3、枸橼酸盐利用试验、枸橼酸盐利用试验吲哚（吲哚（I）、甲基红（）、甲基红（M）、VP（V）、枸掾酸盐利用（枸

25、掾酸盐利用（C）四种实验常用于鉴定）四种实验常用于鉴定 肠道杆菌，合称为肠道杆菌，合称为IMViC实验。实验。以上示例中可知：以上示例中可知：大肠杆菌：大肠杆菌：“”产气肠杆菌：产气肠杆菌：“”4 4、尿素酶试验、尿素酶试验第50页/共57页 I M Vi C试验 大肠埃希菌 +-产气杆菌 -+第51页/共57页（2）合成代谢产物合成代谢产物A、具致病作用、具致病作用 1、热原质、热原质(pyrogen)G的内毒素（脂多糖）；的内毒素（脂多糖）；G的外毒素的外毒素 致热性致热性 发热发热 耐热性耐热性 180 4h 250 30min 去除方法：干烤、过滤吸附去除方法：干烤、过滤吸附 第52页

26、/共57页2、侵袭性酶：透明质酸酶、血浆凝固酶、侵袭性酶：透明质酸酶、血浆凝固酶 卵磷脂酶、链激酶、卵磷脂酶、链激酶、DNA酶酶3、毒素、毒素 G是内毒素（脂多糖）；是内毒素（脂多糖）；G是外是外 毒素毒素 如破伤风痉挛毒素，肉毒毒素如破伤风痉挛毒素，肉毒毒素第53页/共57页1.合成产物：如合成产物：如 色素色素2.细菌素细菌素（bactericin）是细菌产生的类似抗生素的杀菌物质是细菌产生的类似抗生素的杀菌物质，只，只 作用于与产生细菌素有亲缘关系的细菌。作用于与产生细菌素有亲缘关系的细菌。有种型特异性，可用于分型和流行病学调查有种型特异性，可用于分型和流行病学调查B B、鉴别作用、鉴别作用第54页/共57页C、治疗疾病、治疗疾病 抗生素（抗生素（antibiotic）是某些微生物产生的抑制或杀灭其是某些微生物产生的抑制或杀灭其 它微生物的物质。它微生物的物质。D、补充营养物质、补充营养物质 维生素：维生素：B6、B12、K等等第55页/共57页复习题目复习题目1.代谢；分解代谢；合成代谢；发酵；IMViC试验 2.细菌合成代谢产物及其临床意义。第56页/共57页感谢您的观看！第57页/共57页