4.细菌的营养与生长繁殖

细菌学概论Bacteriology
生命科学与技术学院
徐旭东
Sheldon_hsu@
营养缺陷型（auxotroph）：某些菌株发生突变（自然突变或人工诱变）后，失去合成某种生长因子的能力，必须从外界环境获得该物质才能生长繁殖，这种突变型菌株称为营养缺陷型。

（五）水分
1. 作为细胞的组成；
2. 水分是优良的溶剂，参与物质的吸收与运输；
3. 作为生化反应的媒介，参与代谢过程，并提供H和O；
4. 热的良导体，传递热量，调节细胞内温度。

5. 维持生物大分子的天然构象。

三、吸收营养物质的方式
（一）简单扩散（simple diffusion）
又称被动扩散（passive diffusion），溶质由高浓度往低浓度运输的过程，无需能量和载体。

物质跨膜扩散的能力和速率与该物质的性质有关，分子量小、脂溶性、极性小的物质易通过扩散进出细胞。

扩散并不是微生物细胞吸收营养物质的主要方式,水是唯一可以通过扩散自由通过原生质膜的分子，脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些气体分子（O 2、CO 2）及某些氨基酸在一定程度上也可通过扩散进出细胞。

（二）促进扩散（facilitated diffusion）
特点：1.通过促进扩散进行跨膜运输的物质需要借助载体（carrier）的作用才能进入细胞，而且每种载体只
运输相应的物质，具有较高的专一性；
2. 顺浓度梯度运输；运输过程中不消耗能量；
3. 参与运输的物质本身的分子结构不发生变化；
4.运输过程中不消耗能量。

Non-mediated and mediated/facilitated transport
2. Carrier-mediated transport Saturable (like enzyme)i)No energy required:“facilitated diffusion”or “passive transport”
ii) Energy required:
“active transport”
1. Passive diffusion
Not saturable
Rate increases w. concentration
difference across membrane
（四）基团转移（group translocation）
基团转位是一种特殊形式的主动运输，其特点是被运输的营养物质在由细胞膜外向膜内运输中发生了化学变化，常常被化学修饰。

基团转位主要存在于厌氧和兼性厌氧型细菌中，主要用于糖的运输，脂肪酸、核苷、碱基等也可通过这种方式运输。

（四）基团转移（group translocation）
完成物质运输的系统：磷酸烯醇式丙酮酸——磷酸糖转移酶系统，简称磷酸转移酶系统（phosphotransferase system，PTS ）
大肠杆菌运输葡萄糖的过程
不同营养类型之间的界限并非绝对：
1. 异养型微生物并非绝对不能利用CO
；
2
2. 自养型微生物也并非不能利用有机物进行生长；
3. 有些微生物在不同生长条件下生长时，其营养类型也会发生改变。

例如紫色非硫细菌（purple nonsulphur bacteria）：Δ没有有机物时，同化CO
：自养型微生物；
2
Δ有机物存在时，利用有机物进行生长：异养型微生物；Δ光照和厌氧条件下，利用光能生长：光能营养型微生物；Δ黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长：化能营养型微生物。

五、细菌的生长繁殖
（一）细菌生长繁殖的条件
1. 营养物质：齐全、适度；
2. pH ：细菌生长繁殖要有最适宜的pH和一定的pH适应范围;
3. 温度：根据细菌生长温度，将细菌分为低温菌，中温菌和高温菌三类；
4. 气体：根据细菌对氧气的需求不同，将细菌分为好氧菌、微好氧菌、耐氧菌、兼性厌氧菌和专性厌氧菌等。

为什么厌氧菌在有氧的条件下不能生长呢？
①厌氧菌无完整的呼吸链，缺乏细胞色素和细胞色素氧化酶，不能在有氧的环境中获得能量生长；
②厌氧菌缺乏SOD（superoxide dismutase）和过氧化氢酶，不能将剧毒的O2－先歧化成有毒的H2O2，然后还原成无毒的H2O。

（二）细菌的繁殖方式
繁殖方式——二分裂法
A. 革兰阳性球菌
B. 革兰阴性杆菌
繁殖方式——二分裂法
细胞膜内陷
固体培养基的发展过程
马铃薯斜面切块
明胶培养基（1881）
琼脂培养基（1882）硅胶培养基（1886）
自养微生物的发现微生物学技术的飞越
琼脂作为凝固剂的优越性
1、不被微生物分解利用：琼脂成分为硫酸半乳糖，不为微
生物分解液化；
2、在微生物的生长温度内保持固态：琼脂凝固温度45℃、
明胶凝固温度25℃；
3、凝固点的温度对微生物无害；
4、凝固剂不因培养基灭菌而被破坏；
5、透明度好、粘着力强；
6、配制方便、价格低廉。

（4）鉴别培养基（differential medium）
用于鉴别不同类型微生物的培养基。

在培养基中加入某种试剂，可以和微生物的代谢产物发生特定的化学反应，产生明显的特征性变化，根据这种特征性变化,可将该种微生物与其他微生物区分开来。

（5）选择培养基（selective medium）
用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同，在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。

选择培养基鉴别培养基
（4）鉴别培养基（differential medium）
伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制G＋细菌和一些难培养的G—细菌。

在低酸度时，这二种染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用。

试样中的多种肠道菌会在EMB培养基上产生相互易区分的特征菌落，因而易于辨。

例如大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合酸，菌体呈酸性，菌落被染成深紫色，从菌落表面的反射光中还可看到绿色金属闪光。

（5）选择培养基（selective medium）
（二）细菌的培养方法和生长现象
1. 固体培养（solid-state culture）法
即利用固体培养基对微生物进行培养，因为微生物贴附于营养基质表面生长，所以又称表面培养（surface culture）。

①实验室常用的固体培养方法
实验室主要使用试管斜面、平板、克氏扁瓶或茄形瓶等对微生物进行培养。

固体培养用于微生物的分离、纯化、保存和种子制备。

②菌落和纯培养
菌落（colony）：将微生物接种于固体培养基中，在适宜的条件下培养后，可以得到由单个细胞分裂而来的肉眼可见的微生物集团。

纯培养（pure culture）：将菌落接种于新鲜的培养基后，得到的培养物。

获得纯培养的方法：
a. 稀释倒平板法（pour plate method）
b. 涂布平板法（spread plate method）
c. 平板划线法（streak plate method）
稀释倾注平板或涂布法。