大肠杆菌生理生化鉴定
大肠杆菌
大肠杆菌染色体DNA的复制
大肠杆菌染色体DNA的复制是从染色体的一 个特定位置，即复制起始区（oriC）开始的 双向复制，在环状染色体的相对位置上的 终止区（terC）终止。整个复制过程可划分 为3个阶段：复制的发动，复制叉的延伸和 复制的终止。首先是切口酶在复制起点将 一股超螺旋的DNA切开，在解旋酶的作用下 DNA双螺旋解旋形成一个复制泡，此时切口 被封闭，复制泡的两边各形成一个复制叉。 一个顺时针移动，另一个逆时针移动，在 复制叉处开始DNA的复制。
后随链合成的DNA中大部分是以小段形式存 在的称为冈崎片段。每个冈崎片段都由一 个RNA引物引发。当复制叉延伸到复制终点 时，由DNA聚合酶I除去RNA引物并由DNA添 补缺口，最后由DNA连接酶封闭切口，从而 形成两个与原来完全一样的双链DNA环状分 子。
由于大肠杆菌染色体是环形的，所以两个 复制叉汇合在起点对面距起点180°的终点。 这样一个包括复制起点和终点的独立的复 制单位叫复制子。大肠杆菌只有一个起点 和一个终点，整个染色体为一个复制子。 大肠杆菌染色体的复制速度很快，每分钟 复制105核苷酸，完整染色体在40min内完 成复制，从而为细胞的分裂做好了准备， 保证了遗传物质的稳定性和连续性。
肽聚糖层也分为两层，直至中央会合，形 成由细胞质膜和肽聚糖组成的隔膜。隔膜 完全形成后，两个子细胞分开，完成了一 次细胞分裂。
大肠杆菌DNA的复制方式
遗传信息通过实代DNA分子的复制，从亲代 传递给子代，从而保证了遗传的稳定性。 因此DNA的复制对生物的遗传具有重要的意 义。
双链DNA半保留复制
染色体环状复制
大肠杆菌的染色体为双链环形DNA，总长度为 4.6×106bp，DNA总长度可达1 100～1 400μm。凯恩斯通过精辟的实验证明了大肠杆 菌DNA是以环状方式复制的。首先将大肠杆菌 生长在含[3H]胸腺嘧啶的培养基中，这样在放 射性培养基上生长时所合成的全部DNA都是具 放射性的。培养接近两代时，分离出菌体的完 整DNA，可以从其放射自显影图上看到分枝的 环状图式。后来在有些病毒中也发现了环状复 制。因为复制环的图式象希腊字母θ，故称这 种复制为θ复制。
微生物鉴定中的生理生化试验
微生物鉴定中的生理生化试验一．实验目的1.证明不同微生物对各种有机大分子物质的水解能力不同，从而说明不同微生物有着不同的酶系统。
2.掌握进行微生物大分子物质水解试验的原理和方法。
3.了解糖发酵的原理，掌握通过糖发酵鉴别不同微生物的方法。
4.了解吲哚和甲基红试验的原理以及其在肠道细菌鉴定中的意义和方法。
二．实验原理由于各种微生物具有不同的酶系统，所以他们能利用的底物不同，或虽利用相同的底物但产生的代谢产物却不同，因此可以利用各种生理生化反应来鉴别不同的细菌，尤其是在肠杆菌科细菌的鉴定中，生理生化试验占有重要的地位。
具体的原理如下：1.大分子水解试验微生物对大分子物质如淀粉、蛋白质和脂肪不能直接利用，必须依靠产生的胞外酶将大分子物质分解后，才能被微生物利用。
胞外酶主要为水解酶，通过加水裂解大分子物质为较小化合物，使其能被运输至细胞内。
如淀粉酶水解淀粉为小分子的糊精、双糖和单糖，脂肪酶水解脂肪为甘油和脂肪酸，蛋白酶水解蛋白质为氨基酸等，这些过程均可通过观察细菌菌落周围的物质变化来证实。
如淀粉遇碘液会产生蓝色，但细菌水解淀粉的区域，用碘液测定时，不再产生蓝色，表明细菌产生淀粉酶。
脂肪水解后产生脂肪酸可改变培养基的pH，使pH 降低，加入培养基的中性红指示剂会使培养基从淡红色转变为深红色，说明细胞外存在脂肪酶。
2. 糖发酵试验糖发酵试验是常用的鉴别微生物的生化反应，在肠道细菌的鉴定上尤为重要，绝大多数细菌都能利用糖类作为碳源，但是它们在分解糖类物质的能力上有很大的差异，有些细菌能分解某种糖产生有机酸（如乳酸、醋酸、丙酸等）和气体（如氢气、加完、二氧化碳等），有些细菌只产酸不产气。
例如，大肠杆菌能分解乳糖和葡萄糖产酸并产气；伤寒杆菌分解葡萄糖产酸不产气，不能分解乳糖；普通变形杆菌能分解葡萄糖产酸产气，不能分解乳糖。
发酵培养基含有蛋白胨、指示剂（溴甲酚紫）、倒置的德汉氏小管和不同的糖类。
当发酵产酸时，溴甲酚紫指示剂可由紫色（pH6.8）转变为黄色（pH5.2）。
实验八微生物生理生化试验
伏－普试验用于测定某些细菌利用葡萄糖产生非酸性或中性末端产 物的能力,如丙酮酸,丙酮酸进行缩合、脱羧生成乙酰甲基甲醇,此化合 物在碱性条件下能被空气中的氧气氧化成二乙酰,二乙酰与蛋白胨中的 精氨酸的呱基作用,生成红色化合物,即伏－普试验阳性,不产生红色化 合物为反应阴性,
实验八 微生物生理生化试验
一 实验器材 1 菌种 大肠杆菌,普通变形杆菌,金黄色葡萄球菌,产气肠杆菌 2 培养基 尿素琼脂试管,蛋白胨水培养基,葡萄糖蛋白胨水培养基,葡萄糖发酵管 和乳糖发酵管各3支, 3 溶液和试剂 甲基红指示剂,5％萘酚,乙醚和吲哚试剂 4 仪器和其他用品 接种针
二 目的要求 1 大分子物质水解试验
三 糖发酵试验 1 在发酵管上标明所接种的细菌名称, 2 取葡萄糖发酵管3支,分别接入大肠杆菌、普通变形杆菌,第三支不接 种,作为对照,另取乳糖发酵管3支,同样操作, 3 将接种和对照的发酵管置37 ℃培养24－48h, 4 观察发酵管的颜色和有无气泡,
各试验需接种的菌种:
1 明胶水解试验：枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌 20 ℃ 2－5 d
3 尿素试验 1 取2支尿素培养基试管,用记号笔表面各管欲接种的菌名, 2 分别接种普通变形杆菌和金黄色葡萄球菌 两种细菌对尿素的分解速
度不同 ,需要观察2次, 3 将接种后的试管置35 ℃培养24－48h, 4 观察培养基颜色变化, 尿素酶存在时为红色,无尿素酶时为黄色,
二 IMViC试验
1 接种与培养 1 用接种针将大肠杆菌和产气肠杆菌分别穿刺接入2支醋酸铅培养基中
温15－30 min,红色为阳性,大肠杆菌阴性,产气肠杆菌阳性
思考题
1. 为什么尿素实验可用于鉴定变性杆菌属 细菌
细菌的生理生化及肠杆菌科的鉴别
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5、甲基红（MR）试验
培养基：葡萄糖蛋白胨水
原理：甲基红试验： 分解葡萄糖产生丙酮酸， 深入分解为甲酸、乙酸、乳酸等使pH下降，含 甲基红指示剂培养基变红
6、VP试验：葡萄糖蛋白胨水
原理：一些菌发酵葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸经 多脱羧、氧化等反应生成二乙酰，其与蛋白胨 中精氨酸胍基作用产生粉红色化合物
细菌的生理生化及肠杆菌科的鉴别
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2.药敏试验：圆纸片扩散法 菌种： 大肠杆菌、金黄色葡萄球菌 培养基：营养琼脂平板 方法：
细菌的生理生化及肠杆菌科的鉴别
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• 3.消毒剂抑菌和杀菌试验 • 菌种：大肠杆菌、枯草杆菌 • 方法：与药敏试验方法是一样（纸片扩散法）
细菌的生理生化及肠杆菌科的鉴别
细菌的生理生化及肠杆菌科的鉴别
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（三）理化原因及生物原因对微生物影响
• 1.紫外线与杀菌试验
• 菌种： 大肠杆菌、枯草杆菌
• 方法：取营养琼脂平板2个，一个涂大肠杆菌，另一 个涂枯草杆菌。在其涂有细菌表面贴上以剪出不一 样图案硬纸片，然后在紫外灯下距离30厘米照射20 分钟，照射完成将硬纸片取走盖回原来平皿盖，于 37℃培养24小时观察结果。
• 培养基：葡萄糖高层琼脂、普通琼脂斜面、 水琼脂斜面、氧化-发酵培养基（小生化管）、 普通平板、麦康凯平板、淀粉平板、三糖铁斜 面、各类生化反应管等
• 器械：砂轮、试管架、接种环、接种针、灭 菌吸管、灭菌刻度移液管、灭菌棉签、胶头、 灭菌液体石蜡、酒精灯、废报纸等
细菌的生理生化及肠杆菌科的鉴别
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3、细菌氧化型与发酵型（O/F）测定
菌种：大肠杆菌、枯草杆菌
培养基：加有葡萄糖和指示剂（1%溴麝香草 酚蓝）微型发酵管
分离鉴定粪便中的大肠杆菌的实验流程
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微生物鉴定中常用的生理生化实验
球菌。
3.将接种后的试管置于20度中培养3~5天。 4.观察明胶液化情况。
穿刺接种
1)手持试管。 2)旋松棉塞。 3)右手拿接种针在火焰上将针 端灼烧灭菌接着把在穿刺中可能伸入 试管的其他部位，也灼烧灭菌； 4)用右手的小指和手掌边拔出 棉塞。接种针先在培养基部分冷却， 再用接种针的针尖沾取少量菌种。 5)将接种过的试管直立于试管 架上，放在37℃或28℃恒温箱中培 养。24h后观察结果 注意：若具有运动能力的细菌， 它能沿着接种线向外运动而弥散， 故 形成的穿刺线较粗而散、反之则 细而密。
运输至细胞内。
如淀粉酶水解淀粉为小分子的糊精、双糖和单糖，这过程可
通过观察细菌菌落周围的物质变化来证实。
淀粉遇碘液会产生蓝色，在细菌水 解淀粉的区域，用碘液测定时不再 产生蓝色，表明细菌产生淀粉酶。
2.明胶液化试验：
明胶是由胶原蛋白水解产生的蛋白质，在25℃以下可维持凝胶状
态，以固体形式存在，而在25℃以上明胶会液化。
(三)、尿素实验
1.取2支尿素培养基斜面试管，用记号笔标明各管欲接种的菌名。 2. 分别接种普通变形杆菌和金黄色葡萄球菌。 3.将接种后的试管置于35°C中培养24~28小时。 4. 观察培养基颜色变化。
（四）、硫化氢试验
1.用接种针将大肠杆菌、产气肠杆菌分别穿刺接入2支醋酸铅培 养基中。 2.置于37度培养48小时后，观察有无黑色硫化铅的产生。
丙酮酸等，使pH升至大约6。因此大肠杆菌为阳性，产气肠杆菌为阴性。
6.柠檬酸盐试验：
柠檬酸盐试验是用来检测柠檬酸是否被利用。
有些细菌利用柠檬酸盐作为碳源；而另一些细菌不能利用柠
檬酸盐，如产气肠杆菌。
大肠杆菌生理生化鉴定
1、氧化酶巴氏杆菌1、原理：氧化酶亦即细胞色素氧化酶，为细胞色素呼吸酶系统的终末呼吸酶，氧化酶先使细胞色素C氧化，然后此氧化型细胞色素C再使对苯二胺氧化，产生颜色反应。
2、试剂盐酸二甲基对苯撑二胺(或四甲基对苯撑二胺)1%水溶液于茶色瓶中在冰箱中贮存。
3、方法在干净培养皿里放一张滤纸，滴上二甲基对苯撑二胺的1%水溶液，仅使滤纸湿润即可，不可过湿，用金丝接种环(不可用镍铬丝)取18~24 h的菌苔，涂沫在湿润的滤纸上，在10 s内涂抹的菌苔现红色者为阳性，（四甲基对苯撑二胺为蓝色）10~60 s现红色者为延迟反应，60 s以上现红色者不计，按阴性处理。
4、注意事项：a.盐酸二甲基对苯撑二胺溶液容易氧化，溶液应装在棕色瓶中，并在冰箱内保存，如溶液变为红褐色，即不宜使用。
b.铁、镍铬丝等金属可催化二甲基对苯撑二胺呈红色反应，若用它来挑取菌苔，会出现假阳性，故必须用白金丝或玻璃棒（或牙签）来挑取菌苔。
c.在滤纸上滴加试剂，以刚刚打湿滤纸为宜，如滤纸过湿，会防碍空气与菌苔接触，从而延长了反应时间，造成假阴性。
2、苯丙氨酸脱氨酶变形杆菌1、原理：某些细菌（如变形杆菌）具有苯丙氨酸脱氨酶，能将苯丙氨酸氧化脱氨，形成苯丙酮酸，苯丙酮酸遇到三氯化铁呈蓝绿色。
本试验用于肠肝菌科和某些芽孢杆菌属的鉴定。
2、培养基酵母膏3gNaCl 5gNa2HPO4 1gDL-苯丙氨酸2g(或L-苯丙氨酸) 1g蒸馏水1000 mlpH为7.0，分装试管，121℃蒸气灭菌10min,摆成长斜面。
3、试剂10%(W/V)的FeCl3溶液4、方法适当浓度接种，37℃培养4h或8~24h测定。
将试剂4~5滴滴到生长菌的斜面上，当斜面上和冷凝水中产生绿色时为阳性反应，即表明己形成了苯丙酮酸，不变则为阴性。
3、H2S(TSI) 变形杆菌鸡白痢沙门氏1、原理：有些细菌可分解培养基中含硫氨基酸或含硫化合物，而产生硫化氢气体，硫化氢遇铅盐或低铁盐可生成黑色沉淀物。
大肠杆菌的检测方法
大肠杆菌的检测方法大肠杆菌（Escherichia coli，简称E. coli）是一种常见的细菌，它存在于人和动物的肠道中，同时也是一种重要的指示性微生物，可以用来评估环境和水源的卫生状况。
对大肠杆菌的检测具有重要的意义，可以帮助预防细菌感染和传播，保障公共卫生安全。
现在，我将详细介绍大肠杆菌的检测方法。
大肠杆菌的检测方法主要分为传统培养法和分子生物学方法两大类。
传统培养法是最常用的大肠杆菌检测方法之一。
其基本原理是将样品在含有大肠杆菌生长所需的培养基上孵育，然后观察培养基上是否有典型的大肠杆菌形态和生长特征。
具体步骤如下：1. 准备样品：样品可以是水、食品、环境表面等。
2. 分装样品：将样品分装到培养基培养皿或试管中。
3. 孵育培养：将分装好的样品在适当的温度和时间条件下进行培养，通常是在37摄氏度下孵育24小时，有时也需要采用其他不同的条件。
4. 观察结果：在培养基上观察是否有大肠杆菌形态和生长特征的典型菌落，如红色菌落、金属光泽等。
5. 进一步确认：对观察到的典型菌落进行进一步的生化和生理测试，如大肠杆菌产气试验、甲烷气生成试验等，以确认是否为大肠杆菌。
传统培养法有着较长的检测时间和较低的检测灵敏度，但由于其成本较低且操作简单，仍然是大肠杆菌检测的常用方法。
另一种常用的大肠杆菌检测方法是分子生物学方法。
相对于传统培养法，分子生物学方法具有更高的检测灵敏度和特异性，且检测速度更快。
以下是一些常用的分子生物学方法：1. PCR扩增法：该方法利用特异性引物和酶的作用，通过对大肠杆菌特定基因（如16S rRNA基因）进行扩增，可以检测到极少量的大肠杆菌DNA。
2. 实时荧光PCR法：该方法是PCR扩增法的改进，可以同时进行扩增和检测，通过实时监测荧光信号的产生来判断样品中是否存在大肠杆菌。
3. 基因芯片技术：这种技术利用微阵列芯片，含有大肠杆菌的特异性探针，可同时检测多个基因和多个大肠杆菌菌株。
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1、氧化酶巴氏杆菌
1、原理：
氧化酶亦即细胞色素氧化酶，为细胞色素呼吸酶系统的终末呼吸酶，氧化酶先使细胞色素C氧化，然后此氧化型细胞色素C再使对苯二胺氧化，产生颜色反应。
2、试剂
盐酸二甲基对苯撑二胺(或四甲基对苯撑二胺)1%水溶液于茶色瓶中在冰箱中贮存。
3、方法
在干净培养皿里放一张滤纸，滴上二甲基对苯撑二胺的1%水溶液，仅使滤纸湿润即可，不可过湿，用金丝接种环(不可用镍铬丝)取18~24 h的菌苔，涂沫在湿润的滤纸上，在10 s内涂抹的菌苔现红色者为阳性，（四甲基对苯撑二胺为蓝色）10~60 s现红色者为延迟反应，60 s以上现红色者不计，按阴性处理。
4、注意事项：
a.盐酸二甲基对苯撑二胺溶液容易氧化，溶液应装在棕色瓶中，并在冰箱内保存，如溶液变为红褐色，即不宜使用。
b.铁、镍铬丝等金属可催化二甲基对苯撑二胺呈红色反应，若用它来挑取菌苔，会出现假阳性，故必须用白金丝或玻璃棒（或牙签）来挑取菌苔。
c.在滤纸上滴加试剂，以刚刚打湿滤纸为宜，如滤纸过湿，会防碍空气与菌苔接触，从而延长了反应时间，造成假阴性。
2、苯丙氨酸脱氨酶变形杆菌
1、原理：
某些细菌（如变形杆菌）具有苯丙氨酸脱氨酶，能将苯丙氨酸氧化脱氨，形成苯丙酮酸，苯丙酮酸遇到三氯化铁呈蓝绿色。
本试验用于肠肝菌科和某些芽孢杆菌属的鉴定。
2、培养基
酵母膏3g
NaCl 5g
Na2HPO4 1g
DL-苯丙氨酸2g
(或L-苯丙氨酸) 1g
蒸馏水1000 ml
pH为7.0，分装试管，121℃蒸气灭菌10min,摆成长斜面。
3、试剂
10%(W/V)的FeCl3溶液
4、方法
适当浓度接种，37℃培养4h或8~24h测定。
将试剂4~5滴滴到生长菌的斜面上，当斜面上和冷凝水中产生绿色时为阳性反应，即表明己形成了苯丙酮酸，不变则为阴性。
3、H2S(TSI) 变形杆菌鸡白痢沙门氏
1、原理：
有些细菌可分解培养基中含硫氨基酸或含硫化合物，而产生硫化氢气体，硫化氢遇铅盐或低铁盐可生成黑色沉淀物。
2、培养基：
牛肉膏7.5g
蛋白胨10g
NaCl 5g
明胶100~120g(或琼脂15g)
10%FeCl2 (培养基灭菌后无菌加入) 5 ml
蒸馏水1000 ml
pH 7.0，112℃灭菌20min
在明胶培养基尚未凝固时，加入新制备的过滤灭菌的FeCl2，用无菌试管分装，培养基高度约为4~5 cm，立即置冷水冷却凝固。
3、方法
用穿刺法接种，30℃培养，1、3、7天，观察，变黑者为阳性，不变为阴性。
4、注意事项
①此方法适用于肠杆菌科细菌鉴定
②在实验过程中可用硫酸亚铁代替氯化亚铁
③可同时测定明胶液化，20℃培养
4、DNA酶金黄色葡萄球菌
1、培养基
酪朊水解物15g
大豆蛋白胨5g
NaCl 5g
DNA 2g
甲苯胺蓝0.1g
琼脂15g
蒸馏水1000 ml
除DNA和甲苯胺蓝之外，加热熔化后调pH至7.2，加入DNA和甲苯胺蓝，混匀后分装，121℃灭菌30 min
2、方法
①将培养基倒平板，点接幼龄种于培养皿上，适温培养2天
②结果观察：在接种部位周围出现粉红色晕圈为阳性，沙雷氏菌可作阳性对照
5、糖、醇发酵实验[乳糖、纤维二糖、D-阿东醇]
1、培养基：
蛋白胨水（pH7.6）100ml
需要的糖(醇)类1g
1.6%溴甲酚紫酒精溶液0.1ml （或0.2%溴麝香草酚蓝酒精溶液1.2ml）
制法：
1、将所需糖（醇、苷）1克，加入100ml蛋白胨水中，并按比例加入0.5%~0.7%
琼脂制成半固体培养基，加热溶解。
2、加入1.6%溴甲酚紫酒精溶液0.1ml （或0.2%溴麝香草酚蓝酒精溶液1.2ml），
摇匀。
3、分装于试管内，10 磅高压灭菌20 分钟，检验备用。
附：蛋白胨水培养基：
蛋白胨1 克氯化钠0.5 克
蒸馏水100ml
1、将以上成份混合，加热溶解，校正pH 至7.4~7.6。
2、过滤、分装试管，每管约3ml。
2、方法：
以18—24h幼龄菌种作种子，穿刺接种，每株2支。
同时还要有标准株和不按种管作对照。
37℃培养1、3、5天后观察，如指示剂变黄，表示产酸，为阳性；不变或变蓝（紫）则为阴性。
6、柠檬酸盐利用试验枯草芽孢杆菌
1、原理：
某些细菌能够利用柠檬酸钠作为碳的唯一来源和无机磷酸铵作为氨的来源，因此能够在含有上述成分的合成培养基上生长，并且分解柠檬酸盐最后生成碳酸盐，使培养基变为碱性。
在指示剂溴麝香草酚蓝溶液的存在下，培养基由绿色变为深蓝色。
2、培养基：Simmons培养基
氯化钠5g
硫酸镁0.2g
磷酸二氢铵1g
磷酸氢二钾1g
柠檬酸钠1g
蒸馏水1000ml
1％溴麝香草酚蓝10ml
琼脂20g
将除琼脂和溴麝香草酚蓝溶液处的各成分溶解后，调pH值为6.8~7.0，加入琼脂融化，再加入溴麝香草酚蓝溶液，分装试管，经121℃灭菌15 min，制成斜面备用。
3、方法
①取待检菌在培养基上先划线再穿刺，37℃培养观察2~4d
②结果判定：阳性者在培养基斜面上生长，并且Simmons培养基由草绿色变为蓝色
7、赖氨酸脱羧酶
1、培养基
蛋白胨5g
酵母膏浸3g
葡萄糖1g
蒸馏水1000 ml
0.2%溴麝香草酚蓝12 ml
待测氨基酸5g
将以上氨基酸和溴麝香草酚蓝溶液外的各种成分加入蒸馏水中，加热溶解，调pH值至6.8，加入0.2%溴麝香草酚蓝溶液和待测氨基酸。
氨基酸应先溶解于NaOH溶液中，比例为0.5g L-α-赖氨酸+1.5% NaOH溶液0.5ml，再调pH至6.8，分装于小试管内，每管1ml，121℃灭菌10min.
2、方法
用幼龄培养物作为种菌，直针接种于培养基中，上面加一层灭菌的液状石蜡。
将试管放在37℃培养4d，每天观察结果。
培养液先变黄后又变为蓝色为阳性，黄色者为阴性。