微生物学第02章细菌的生理
《医学微生物学》第2章细菌的生理练习题及答案
《医学微生物学》第2章细菌的生理练习题及答案【知识要点】1.掌握：细菌生长繁殖的条件、方式与规律。
2.熟悉：细菌的代谢产物的种类及其意义。
3.了解：（1）细菌的理化性状及其意义（2）细菌的营养及人工培养方法。
（3）细菌分类与命名的原则【课程内容】第一节细菌的理化性状一、细菌的化学组成二、细菌的物理性状第二节细菌的营养与生长繁殖一、细菌的营养类型二、细菌的营养物质三、细菌摄取营养物质的机制四、影响细菌生长的环境因素五、细菌的生长繁殖第三节细菌的新陈代谢和能量转换第四节细菌的人工培养第五节细菌的分类【应试习题】一、名词解释1．专性需氧菌2．兼性厌氧菌3．专性厌氧4．菌落5．生长因子6．热原质7．细菌素8．培养基9．抗生素10．纯培养11．细菌的种12．细菌的属二、填空题1．根据菌落的特点可将菌落分为___________、___________和___________菌落。
2．含5g/L琼脂的半固体培养基上，___________细菌生长后出现混浊，___________细菌则沿穿刺线生长。
3．半固体培养基多用于检测细菌________，液体培养基多用于________。
4．细菌色素分为________和________两种。
5．根据细菌在代谢过程中对营养物质的不同需要，可将细菌分为________和________两种营养类型，而病原微生物多属于________。
6．菌群体生长曲线可分为________、________、________、________。
7．细菌在液体培养基中生长可出现________、________、________三种状态。
8．培养大多数病原性细菌最适宜的生长温度为___________度；最适酸硷度，即pH为______________。
9．细菌的繁殖方式是_______________和__________________。
10．大多数细菌生长繁殖必需具备_________________、_______________、______________、____________________四个条件。
第二章 细菌的生理
二、生物合成（biosynthesis）
与其他生物类似 吸收的各种前体代谢物通过各种代谢途径， 合成所需物质：多种氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸及其大分 子物质。但细菌不能自身合成，须从环境中获得。各种细菌 的合成途径和合成能力不同，对营养的需要以及代谢产物也 不尽相同，可作为细菌鉴定指标。
三、聚合作用（polymerization）
3 、稳定期（ stationary phase ）此时因营 养的消耗、代谢产物的蓄积等，细菌繁殖 速度下降，死亡数逐步上升，新繁殖的活 菌数与死菌数大致平衡。该朔细菌的形态 及生理性状常有改变，革兰氏阳性菌此时 可染成阴性。毒素等代谢产物大多此时产 生。大肠杆菌的稳定期持续约8h。 4、衰亡期 （decline phase）细菌开始大 量死亡，死菌数超过活菌数。如不移植到 新的培养基，最终可全部死亡。此期细菌 的菌体变形或自溶，染色不典型，难以进 行鉴定。
特点：
需要特异性的载体蛋白顺浓度梯度运输
不消耗能量
运输SO42-、PO43-、糖（真核）
胞外
细胞膜
胞内
促进扩散示意图
3、主动运输 (active transport)
特点： 是微生物吸收营养的主要方式 可逆浓度梯度运输，耗能 需载体蛋白，有特异性
运输有机离子、无机离子、氨基酸、乳糖等糖类
第二章 细菌的生理
主要内容：
细菌的代谢
细菌的生长繁殖
细菌的人工培养 细菌的生化试验
第一节
细菌细胞的代谢过程
细菌与其他生物一样，有独立的 生命活动，涉及复杂的新陈代谢。 细菌的生理涉及细菌的组分、营养 要求、能量代谢、生物生长合成繁 殖及基因调控等。
细菌与动物真核生物新陈代谢的主要区别 有如下几点:
病原微生物学,第二章细菌的生理,包括细菌的理化性状,细菌的营养与生长繁殖,细菌的代谢
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
《医学微生物学》教案--细菌生理
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。
第二章细菌的生理
二. 培养基(culture medium)
培养基：是由人工方法培配置而成的，专供微生物生长繁殖使
用的混合营养物制品。
✓按其营养组成和用途分类：基础培养基、增菌培养基、 选择培养基、鉴别培养基、厌氧培养基。 ✓按其物理状态分类：固体培养基、液体培养基、半固体 培养基。 ✓按其成分分类：合成培养基、天然培养基。
专性需氧菌 微需氧菌 兼性厌氧菌 专性厌氧菌
• 细菌生长的条件：
3.合适的温度 病原微生物的最适生长温度：35～37℃。 根据最适生长温度不同细菌可分成： 嗜冷菌 嗜温菌 嗜热菌
• 细菌生长条件：
4.适宜的酸碱度 嗜酸性细菌最适生长pH可低至3.0 嗜碱性细菌最适生长pH可高至10.0 病原性细菌最适pH为7.0～7.6 个别细菌如霍乱弧菌pH在8.4～9.2生长最佳
➢ 热原质(pyrogen)：或称致热原。是细菌合成的一种注入人体或动物
体内能引起发热反应物质。产生热原质的细菌大多是革兰阴性菌，热原 质即其细胞壁的脂多糖。
➢ 毒素与侵袭性酶：细菌产生外毒素和内毒素两类毒素。外毒素
(exotoxin)是多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到 菌体外的蛋白质；内毒素(endotoxin)是革兰阴性菌的脂多糖。
五. 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。 繁殖一代所需时间约20-30min。 但少数细菌代时较长，如结核分枝杆菌代时为18小时。
➢ 细菌群体的生长繁殖 迟缓期 (lag phase)
对数期 (logarithmic phase) 稳定期 (stationary phase) 衰亡期 (decline phase)
大肠杆菌：— 产气杆菌：+
医学微生物学细菌学02 细菌的生理19页PPT
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
2 细菌的生理 ppt课件
2020/10/10
郑州大学基础医学院微免教研室 李敏 副教授
➢ 专性需氧菌：具有完善的呼吸酶系统，仅能在
有氧环境下生长
➢ 微需氧菌：在低氧压（5%-6%）生长最好 ➢ 兼性厌氧菌：兼有有氧呼吸和无氧发酵两种功
能，但以有氧时生长较好。大多数病原菌属于此
➢ 专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统（氧化还
物质，如维生素、氨基酸等
2020/10/10
郑州大学基础医学院微免教研室 李敏 副教授
❖绝大多数细菌 pH为中性或弱碱性（pH 7.0-7.6）
❖个别如霍乱弧菌
pH为碱性 （pH 8.0-9.2）
❖结核杆菌
pH为酸性 （pH 6.5-6.8)
2020/10/10
郑州大学基础医学院微免教研室 李敏 副教授
种名 属名 金黄色葡萄球菌 大肠埃希菌
属名+sp.(单数)或spp.(复数)： 泛指某一属的细菌，不特指其中的某个菌种
如：Salmonella sp.表示沙门菌属中的细菌
2020/10/10
郑州大学基础医学院微免教研室 李敏 副教授
葡萄糖 HCOOH 脱氢酶 CO2+H2
酵
试
验
2020/10/10
郑州大学基础医学院微免教研室 李敏 副教授
阴性阳性VP Nhomakorabea试
大肠杆菌：-
验
产气杆菌：+
2020/10/10
郑州大学基础医学院微免教研室 李敏 副教授
阳性 阴性
对照
甲 基 红 大肠杆菌：+ 试 产气杆菌：验
2020/10/10
郑州大学基础医学院微免教研室 李敏 副教授
郑州大学基础医学院微免教研室 李敏 副教授
医学微生物学 -细菌的生理
Bacterial Physiology
教学大纲
❖ 掌握内容
细菌的生化反应及意义
细菌的代谢产物在医学上的意义
❖ 熟悉内容
细菌生长繁殖的条件与生长繁殖的规律
培养基的种类、细菌在培养基上的生长情况
❖ 了解内容
细菌的理化性状 细菌新陈代谢的特点 培养基的用途 细菌的属、种、型、株的概念
3.需氧呼吸： ——EMP＋三羧循环＋电子传递链（呼吸酶系） 1×G —— CO2 + H2O + 38×ATP
4.厌氧呼吸 1×G —— 乳酸＋2×ATP
二、细菌的代谢产物
（一）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
主要以糖类为底物，通过氧化或酵解释放能量， 并以高能磷酸键的形式（ADP、ATP）储存起来。 具体的产能方式及其途径如下：
1.EMP（糖酵解） 1×G＝2×丙酮酸＋2×（NADH+H+）+ 2×ATP 2.磷酸戊糖途径（一磷酸己糖途径，HMP） 己糖——戊糖＋12×（ NADPH+H+）+ 1×ATP
对 糖 的 发 酵
VP试验 甲基红试验 单糖发酵试验
蛋
白
吲哚试验
质
的 发
硫化氢试验
酵
其
他
尿素酶试验
试
验
枸橼酸盐利用试验
分解代谢产物与细菌的生化反应
细菌的酶不一样，对营养物质的分解能力不一样 ❖ 糖发酵试验
大肠杆菌发酵葡萄糖和乳糖；伤寒沙门菌发酵葡萄糖，不发 酵乳糖
大肠杆菌具有甲酸脱氢酶 葡萄糖 HCOOH 脱氢酶 CO2+H2
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第二节 细菌的营养 与生长繁殖
一、细菌营养类型
自养菌（autotroph） 以简单的无机物为原料，利
用CO2等作为碳源，利用N2 NH3等 作为氮源,合成菌体成分。
以无机物氧化或光合作用为 能源。
为自然界正常菌群。
异养菌 heterotroph 只能以有机物为原料，如蛋
白质、糖类等合成菌体成分获得 能量。
强烈杀菌作用的超氧离子和过氧化氢。需氧 菌能产生各种酶（如超氧化物歧化酶、触酶、 过氧化氢酶等）将其分解，厌氧菌无此酶， 故不能生长。
五、细菌的生长繁殖
♣细菌个体的生长繁殖 细菌繁殖方式 二分裂
繁殖速度 一般20-30分钟分裂一代（结 核杆菌18-20小 菌
结果判断：
吲哚试验阳性：红色 吲哚试验阴性：仍为黄色
硫化氢（H2S）试验
培养基：含有胱氨酸及醋酸铅（或硫 酸亚铁）的培养基。
原理：凡能分解含S氨基酸细菌，可产 生H2S，与铅/铁离子结合后产生黑 色沉淀。
结果判断：
H2S阳性：有黑色沉淀 H2S阴性：无黑色沉淀
枸橼酸盐利用试验
培养基：枸橼酸盐为唯一碳源、磷酸二氢铵为唯 一氮源
成分。 无机盐：钾、钠、钙、镁、铁、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、氨基酸等。
三、细菌摄取营养物质的机制
被动扩散 主动转运系统
1.ABC转运 2.离子偶联转运 3.基团转移 4.特异性转运
四、影响细菌生长的环境因素
1.营养物质 2.氢离子浓度(pH)
多数病原菌最适pH为7.2～7.6 3.温度
专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶，只 能在无氧环境下发酵。有游离氧时，会 受毒害，导致细菌死亡
专性厌氧菌不能在有氧环境中生长原因
1、缺乏氧化还原电势(Eh)高的呼吸酶 人体的Eh为150mv，培养基中为300mv，
细菌必须有Eh高的细胞色素和细胞色素氧化 酶，才能氧化环境中的营养物质。
2、缺乏分解有毒氧基团的酶 细菌在有氧环境中代谢时，常产生具有
繁殖方式： 二分裂法
葡萄球菌
细菌群体的生长繁殖
生长曲线:以培养时间为横坐标，培养 物中活细菌数的对数为纵坐标，画得的 曲线叫生长 曲线。
迟缓期 对数期 稳定期 衰退期
特点
迟生 长缓各期期：代谢活跃，分裂迟缓，繁殖极少。 曲 线对数特点期：生长迅速，形态、染色、生理活性等较典型，
对外界环境因素敏感。
二、细菌的代谢产物
细菌新陈代谢包括分解代谢与合成 代谢
分解代谢 营养物质分解和转化为能 量的过程
合成代谢 所产生的能量用于细胞组 分的合成
细菌分解代谢
分解代谢产物和生化反应
细菌对糖、蛋白质的分解能 力的不同，因而代谢产物各异， 利用生物化学方法鉴别不同细 菌称为细菌的生化反应。
临床常用的生化反应
对糖的发酵
单糖发酵试验 甲基红试验 VP试验
单糖发酵试验
培养基：含不同单糖的蛋白胨 水培养基 指示剂：溴甲酚紫 内置一小倒管（观察有无气体 产生）
结果判断：
A： 不发酵 － B：发酵、产酸 ＋
C：发酵、产酸产气 ⊕
甲基红试验
培养基：葡萄糖蛋白胨水培养基
指示剂：甲基红
细菌分解葡萄糖→丙酮酸→甲酸、乙酸、琥珀 酸、乳酸等→pH降至4.5以下→甲基红指示剂呈红 色。
第2章 细菌的生理
第一节 细菌的理化性状
一、细菌的化学组成
水：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、钙等 特有成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等
二、细菌的物理性状
光学性质：半透明体 体表面积：体积小、表面积大 带电现象：
革兰阳性菌 pI 2-3；革兰阴性菌 pI 4-5 中性环境带负电荷 半透性：细胞壁、膜有半透性 渗透压： 革兰阳性菌 20-25大气压 革兰阴性菌 5-6大气压
稳定期: 菌数稳定，产物积累，产芽胞、外毒素和抗生素。
衰退期：菌种衰亡，数量骤减。
第三节 细菌的代谢
一、细菌的能量代谢
①发酵（糖酵解） 厌氧菌获取能量的唯一途径，产生的能 量较少。
②需氧呼吸 需氧菌和兼性厌氧菌的主要获能方式， 产生能量较多。
③厌氧呼吸 专性厌氧菌的一类产能效率极低的特殊 呼吸方式。
细菌分解葡萄糖→产酸量少，或进一步转化 醇、酮、醛、气体和水等→培养基的酸度在 pH6.2以上→甲基红指示剂呈黄色。
如：大肠埃希菌（＋）与产气肠杆菌（－）
V-P试验
试剂：葡萄糖蛋白胨水培养基 指示剂：V-P试剂： A液（6%α-萘酚酒精溶 液），B液（40%氢氧化钾溶液） 有些细菌具有丙酮酸脱羧酶→分解葡萄糖→丙 酮酸→脱羧→乙酰甲基甲醇→碱性条件下，可 被空气中的O2氧化→二乙酰→与培养基中精氨 酸的胍基起作用→生成红色化合物。
腐生菌 saprophyte --- 动 植物尸体等腐败物为营养物。
寄生菌 parasite --- 寄生 于活宿主机体内，获取营养。
病原菌都是异养菌。
二、细菌的营养物质
水：营养物质必须先溶于水，营养的吸收与 代谢均需有水才能进行。
碳源：来源于糖类，提供能量。 氮源：来源于氨基酸、蛋白胨等，合成菌体
红色：阳性（如产气肠杆菌） 无红色：阴性（如大肠埃希菌）
对蛋白质的分解
吲哚试验 硫化氢试验
其它试验
尿素酶试验 枸橼酸盐利用试验
吲哚试验
培养基：含有色氨酸的培养基。
原理：有些细菌(如大肠杆菌、变形杆菌霍 乱弧菌等)具有色氨酸酶→分解色氨酸→吲 哚（即靛基质）→加入吲哚试剂后（对二甲 基氨基苯甲醛）与吲哚结合→红色的玫瑰吲 哚。
原理：当有的细菌(如产气肠杆菌)能利用铵盐作 为唯一氮源，并能同时利用枸橼酸盐作为唯一碳 源时，便可在此培养基上生长，分解枸橼酸钠， 使培养基变碱，培养基中的溴麝香草酚蓝指示剂 由绿色变为深蓝色。
脲素酶试验
培养基：尿素琼脂培养基 原理：某些细菌(如变形杆菌)产生脲素酶→ 分解尿素产氨→使培养基的pH变为碱性→酚 红指示剂变红色。
多数病原菌最适37℃ 4.渗透压
一般培养基渗透压适于大多数细 菌
5.气体
氧气 根据细菌代谢对氧气的需要分： 专性需氧菌：具完善的呼吸酶系统，需 用分子氧作为受氢体以完成需氧呼吸（结核菌） 微需氧菌：在低氧压时生长良好，氧气 浓度>10%时可抑制其生长（幽门螺杆菌）
兼性厌氧菌：兼有有氧呼吸和无氧发 酵二种能力，大多数病原菌属此类