细菌的基本性状--细菌的生理
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3 细菌的理化性状与代谢
需要
周浆间隙 受体蛋白 离子梯度 透性酶泵 磷酸转 移酶系
能量
高能磷酸 键（ATP） 电势能 高能磷酸键
营养物质的获取实施、完成，必经由生物膜半透性 完成
（三）细菌生长的条件因素
营养物质和能量 适宜的环境因子
营养物质和能量
– 碳源、氮源、水、无机离子、生长因子 – 提供原料、能量
– 肉汤培养基 – 普通琼脂培养基 – 蛋白胨水
增菌培养基(enrichment medium)：基础培 养基中加入一些特殊的营养物质，以满足营 养要求较高的细菌生长。
迟缓期 (lag phase): 适应、活化期 对数期 (logarithmic phase)：迅速生长期，典型性 稳定期 (stationary phase):新生、死亡平衡特征产物积累期
衰亡期 (decline phase)：营养少，代谢物蓄积，菌体死亡
细菌群体的生长曲线（growth curve）
吲 哚 试 验
大肠杆菌：+ 产气杆菌：–
阳 性
乙型副伤寒沙门 氏菌和变形杆菌
H2S试 验
含硫氨基酸 硫化氢 遇铁或铅
硫化物
试尿 验素 酶 对 照 阳 性 阴 性
变形杆菌 （尿素酶）
尿素
氨（碱性）
（2）合成代谢产物及其在医学上的意义
A 、具致病作用
1 、热原质(pyrogen) —— G—的内毒素（脂多糖）；G＋的致热性多糖 致热性 0.001ug/公斤 发热 耐热性 180℃ 2hr 250℃ 30min 去除方法：干烤、高压18磅 3hr、过滤吸附
附：细菌获取营养物质的方式
摄取营养的 方式
浓度方向 高——低
细菌生理学
（二）、细菌的物理性状 光学性质：细菌为半透明体。。 表面积 带电现象
与染色、凝集、抑杀菌有关系 半透性 渗透压
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二、 细菌的营养与生长繁殖
（一） 根据细菌所利用的能源和碳源的不同， 将细菌分为两大营养类型——自养菌和异养菌。 •自养菌(autotroph)：以简单的无机物为原料，合成 菌体成分。化能自养和光能自养菌 •异养菌(heterotroph)：以多种有机物为原料，合成 菌体成分并获得能量。异养菌包括腐生菌(saprophyte) 和寄生菌(parasite)。
2
基本内容
细菌的理化性状 细菌的营养与生长繁殖 细菌的代谢产物及其意义 细菌的人工培养 细菌的分类与命名
3
Hale Waihona Puke 一、 细菌的理化性状（一） 细菌的化学组成 成分 水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质、核酸 元素 特有化学组成
4
化学组成
水
75-90%
5
蛋白质、糖类、脂质 核酸、无机盐
肽聚糖、胞壁酸、 磷壁酸、D型AA、 DAP、吡啶二羧酸
色氨酸
吲哚（靛基质）
+
二甲基氨 基苯甲醛
玫瑰吲哚（红色）
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（+） （—）
IMViC：常用于肠道杆菌的鉴定 吲哚(indol)、甲基红(methyl red) 、VP 及 (citrateutilization)试验的合称. 例如 大肠杆菌为“+ + - -”
产气杆菌为“- - + +”
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(二)合成代谢产物及其医学意义
水
10
营养成分 糖类
功效作用 合成菌体成分；供给能量
氨基酸、蛋白质
合成菌体成分
磷、硫、钾、钠、 钙、镁、铁、钴、 锌、锰、铜等
2017年初级检验技师《微生物检验》讲义第3章细菌的生理
细菌的生理细菌的生理是研究细菌的营养、代谢、菌体各成分的生物合成、生长繁殖与生命活动的规律，以及与宿主间的相互作用。
一、细菌的化学组成和物理性状（一）细菌的化学组成细菌和其他生物细胞的化学组成相似，由水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类、核酸等组成。
细菌体内还含有一些特有的化学物质，如肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、脂多糖（LPS）等。
细菌含有核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）两种核酸。
RNA主要存在于胞质中；DNA则存在于染色体和质粒中。
DNA作为细菌的遗传物质，是细菌新陈代谢、生长繁殖和遗传变异的物质基础。
卵黄双抗培养基（EPV）细菌的DNA碱基配对是腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T），胞嘧啶（C）与嘌呤（G）。
每种细菌DNA中的G+C含量摩尔百分比有一定范围，变化不大，不受菌龄和外界环境因素的影响，故可作为细菌分类鉴定的重要依据。
（二）细菌的物理性状1.带电现象细菌的蛋白质和其他生物细胞的蛋白质相似，具有两性解离的性质，当蛋白质分子所带正电荷与负电荷相等时，为等电点。
革兰阳性菌等电点低，为pH2～3，革兰阴性菌的等电点稍高，pH为4～5。
在中性或弱碱性环境中，其pH高于细菌的等电点，细菌均带负电荷，尤以革兰阳性菌带负电荷更多。
细菌的带电现象与细菌的染色反应、凝集反应、抑菌和杀菌作用有密切关系。
2.表面积细菌体积虽小，但单位体积的表面积远比其他生物细胞要大。
有利于菌体内外界的物质交换。
3.光学性质细菌细胞为半透明体，当光线照射在菌体上，一部分光被吸收，另一部分光被折射，故细菌悬液呈混浊状态。
菌数越多，浊度越大。
4.半透性细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性，使细菌与外界进行物质交换。
二、细菌的营养和生长繁殖（一）细菌的营养1.营养类型根据细菌对营养物质需要的不同，将细菌分为两大营养类型：（1）自营菌：能以简单的无机碳化物、氮化物作为碳源、氮源，合成菌体所需的大分子，其能量来自无机化合物的氧化（化学能），也可通过光合作用而获得（光能），如固氮菌。
第二章 细菌的生理
（3）流动蒸汽消毒法
（4）间歇蒸汽灭菌法 应用：适用于不耐高温的营养物质的灭菌
（5）高压蒸汽灭菌法
应用最广泛，灭菌效果最好 压力—103.4KPa（1.05kg/cm2） 温度—121.3℃ 维持时间—15～20分钟
应用：适用于耐高温、耐潮湿物品的灭菌
相同温度下，湿热的灭菌效力比干热大，原因： 1、蛋白质在有水的条件下，易变性 2、湿热穿透力强 3、湿热存在潜热
3.鉴别培养基 利用细菌分解糖类 和蛋白质的能力及其代谢产物的不同， 在培养基中加入特定的底物和指示剂， 通过指示剂的反应不同来鉴别细菌。
如：单糖发酵管、伊红-美蓝琼脂 培养基、克氏双糖铁琼脂等。
4.选择培养基 在培养基中加入抑制剂，抑 制标本中的杂菌生长，利于所需细菌的生长。
如： SS琼脂
麦康凯培养基
第六节 细菌的分类
一、分类原则与层次
❖ 原则：传统分类、种系分类 ❖ 层次：界、门、纲、目、科、属、种 ❖ 在细菌中常用属和种、亚种、型（噬菌体
型、血清型、生物型等）
❖ 不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不 同菌株（strain）
❖ 标准菌株或模式菌株：具有某种细菌典型 特征的菌株
❖ 最具权威的：《伯杰氏系统细菌学手册》
殖体（包括结核杆菌）、真菌和大多数病毒 （包括含碘消毒剂、醇类消毒剂等）
含碘消毒剂：
皮肤黏膜、物体表面等
醇类消毒剂：
3、低效消毒剂 ——可杀灭多数细菌繁殖体，但不能杀灭
细菌芽胞、结核杆菌及某些抵抗力较强的真 菌和病毒 （包括季铵盐类消毒剂（新洁尔灭）、氯己定 （洗必泰）、高锰酸钾等）
皮肤黏膜、物体表面、 地面等
（二）辐射杀菌法
1、紫外线 波长：265～266nm 原理：损伤细菌DNA 特点：杀菌力强、穿透力弱
细菌生理学
沙门菌、变形杆菌＋
Pb2S/FeS黑色沉淀
H2S 试验
（7）尿素分解试验
• 变形杆菌有尿素酶，能分解尿素产氨， 使培养基变碱，以酚红为指示剂则变红， 为＋。
• 沙门菌尿素分解试验-。
尿
素
对照
阳性
阴性
分
解
试
验
（二）细菌的合成代谢
• 合成代谢的特殊产物 • 致病作用：热原质、毒素或毒性酶类 • 鉴别作用：色素、细菌素 • 治疗药用作用：抗生素、维生素等
+1.5~2.5%琼脂
半固体培养基 液体培养基
固体培养基
观察细菌动力 大量繁殖细菌 细菌的分离和纯化
短期保存菌种
2、按形式不同分类：
固体平板培养基 液体培养基 固体斜面培养基 半固体高层培养基
3、按用途分类：
（1）基础培养基 （2）营养培养基 （3）选择培养基 （4）鉴别培养基 （5）厌氧培养基
• （1）糖发酵试验
• 不同微生物利用糖的能力不同，即使同一种 糖，代谢途径不同、分解终末产物不同。
糖
酸
pH值下降，指示剂改变颜色，
试验＋
酸+气
阳性结果
糖
阴性结果
发
酵
试
验
（2）甲基红试验（methyl red）
葡萄糖
丙酮酸
各种酸类（甲酸、乙酸、）
pH≤4.5
指示剂甲基红变红，试验＋
阳性
阴性
甲 基 红 试 验
4.气体 多数细菌生长繁殖需要O2与CO2 。 O2用以氧化营养物质产生能量，供细菌生长 繁殖之用。 CO2与体内某些有机酸结合参与 三羧酸循环和蛋白质与核酸的合成。大部分 细菌在代谢过程中产生的CO2即可满足自身需 要，但少数细菌，如布氏菌、脑膜炎球菌等 在初次分离时需提供5%10%的CO2 。
细菌的基本性状
厚度
肽聚糖层数 肽聚糖含量 (占胞壁干重) 磷壁酸
20～80nm
可达50层 50%～80% 有
5～10nm
1-2层 ５%～20% 无
外膜
结构
无
三维空间 （立体结构）
有
二维空间 （平面结构）
G+菌
G-菌
青霉素
抑制
转肽酶
溶菌酶
第一节 细菌的形态与结构
3. 细菌的L型 L型细菌：细胞壁缺陷的细菌。 常发生在作用于细胞壁的抗菌药物治疗过程中。 根据细胞壁缺陷程度分： 原生质体（完全失去细胞壁，见于G+菌，仅在高 渗环境中存活) 原生质球（细胞壁部分缺损，见于G-菌，在高渗 或非高渗环境中均能存活）
中介体
第一节 细菌的形态与结构
（三）细胞质（cytoplasm） 1.核糖体(ribosome)：由蛋白质和RNA组成的超微颗 粒，是合成蛋白质的场所。 2.胞质颗粒（如：白喉杆菌异染颗粒）
3.质粒(plasmid) 是细菌染色体外的遗传物质，是一段环状闭合的双 链DNA分子。
第一节 细菌的形态与结构
或高渗环境抑制、杀灭细菌。
第二节 细菌的生理
（二）细菌的物理性状 4. 半透性
♦ 特点：细菌细胞壁、细胞膜都有半透性， 可允许小分子物质通过；
♦ 意义：有助于细菌吸收营养、排除代谢
产物。
第二节 细菌的生理
（二）细菌的物理性状
5. 表面积
♦ 特点：细菌细胞个体小，单位体积内表
面积巨大。
♦ 意义：有利于菌体内外物质交换，故细 菌代谢旺盛、繁殖迅速。
第二节 细菌的生理
（二）细菌生长繁殖的规律
▲ 细菌群体生长繁殖的规律：生长曲线
第二节 细菌的生理
细菌的基本性状--细菌的生理
C
吲哚试验
试剂：蛋白胨水培养基
原理：分解色氨酸产生 吲哚，与吲哚试剂形成 红色化合 结果判断： 阳性：上层变红 阴性：不变色 （—） 吲哚试验 （+）
I 大肠埃希菌 产气杆菌 + -
M + -
Vi +
C试验 +
2、细菌的合成代谢产物（与医学有关的产物）
利用分解代谢的产物和能量，合成新的物质
合成 产物
back
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细菌的人工培养
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、营养培 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。
固体培养基中
--分离培养
菌落（R型）
第二节 细菌的生理学
主要内容： 1.细菌的理化性质；
2.细菌的生长代谢；
3.细菌的人工培养； 4.细菌的分类；
细菌的理化性状
一、化学组成
水： 占细胞总重等 无机离子： 钾、钠、铁、镁、钙等
特有成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等
80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 水 蛋白质 糖类 无机盐 脂类 核酸
殖 的 条 件
①对氧气要求：专性需氧菌 微需氧菌 4、对气体要求 兼性厌氧菌 专性厌氧菌 ②对CO2要求： 5% CO2
（六）细菌生长繁殖的规律
细菌个体的生长繁殖
细菌以二分裂法进行无性
繁殖，多数细菌每20－30分
钟繁殖一代，少数细菌如结
核杆菌的代时为18－20小时。
• 若以大肠杆菌每20min分裂一次的速度计算， 一个细胞连续分裂48ｈ或144代之后，可以 产生2.2×1043个子细胞，其质量将超过 2.2×1025吨，约为地球质量的3680倍。显 然这种条件是不可能在自然界存在的。
病原生物与免疫学基础第八章 细菌的基本特性
（三）细菌变异的机制
1.基因突变 突变是细菌遗传物质的结构发生突然而不 可逆转的改变，从而导致的遗传性变异。
2.基因转移与重组 遗传物质由一个细菌（供菌）转移 至另一个细菌（受菌）体内的过程，称基因转移。转 移后的基因与受菌体的基因组重新整合在一起称重组， 并使受菌获得某些供菌的特性。基因转移有四种方式：
细菌细胞壁的功能： 1.维持菌体固有形态 2.保护细菌抵抗低渗的外环境 3.参与菌体内外物质交换 4.决定菌体的抗原性 5.与细菌的致病性有关。
（1）肽聚糖：是细菌细胞壁的主要成分，为原核生物细胞 所特有的物质。其结构由聚糖骨架、四链侧链和五肽交 联桥三部分组成。革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞壁的肽 聚糖结构如图：
（1）转化：供菌游离的 DNA片段被受菌直接摄取，并 与自身 DNA 进行整合重组，使受菌获得某些供菌的生 物学特性。
（2）接合：细菌通过性菌毛相互沟通将遗传物质 (质粒)从供菌转移给受菌，从而使受菌获得新的生 物学性状。 （3）转导：以温和噬菌体为载体，将供体菌遗传 物质转移到受体菌体内，使受体菌获得新的生物 学性状。 （4）溶原性转换：噬菌体的DNA与细菌染色体重 组，导致细菌的基因型发生改变。
利用密闭的蒸汽容器灭菌，通常在 103.4Kpa（1.05Kg/cm2） 蒸汽压力下，容器内温度可达到灭菌目的。凡耐高温、耐湿 热的物品均可用此法灭菌。
在同一温度下湿热灭菌法比干热灭菌法效果好，这 是因为：湿热比干热穿透力强；湿热中细菌的菌体蛋白 较易凝固；湿热蒸汽含有大量潜热，能迅速提高被灭菌 物品的温度。
黏附作用； 鉴别细菌。
2.鞭毛 某些细菌表面附着的细长呈波状弯曲的丝状物，
是细菌的运动器官。 帮助运动
鞭毛功能 与致病性有关 鉴别细菌
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4、对气体要求
兼性厌氧菌 专性厌氧菌
细菌的基本性状②--细对菌的C生理O2要求： 5% CO2
（六）细菌生长繁殖的规律
细菌个体的生长繁殖
细菌以二分裂法进行无性 繁殖，多数细菌每20－30分 钟繁殖一代，少数细菌如结 核杆菌的代时为18－20小时。
细菌的基本性状--细菌的生理
• 若以大肠杆菌每20min分裂一次的速度计算， 一个细胞连续分裂48ｈ或144代之后，可以 产生2.2×1043个子细胞，其质量将超过 2.2×1025吨，约为地球质量的3680倍。显 然这种条件是不可能在自然界存在的。
第二节 细菌的生理学
细菌的基本性状--细菌的生理
主要内容： 1.细菌的理化性质； 2.细菌的生长代谢； 3.细菌的人工培养； 4.细菌的分类；
细菌的基本性状--细菌的生理
细菌的理化性状
一、化学组成
水： 占细胞总重量75%-90% 有机物： 碳、氢、氮、氧、磷、硫等 无机离子： 钾、钠、铁、镁、钙等
衰老 产生外毒素 不用于研究 抗生素，芽胞
细菌的基本性状--细菌的生理
细菌生长曲线意义
• 迟缓期：细菌代谢活跃，但不繁殖。 • 对数期：细菌快速繁殖，数目呈几何级数
增加；细菌形态、染色性、生理活性最典 型、对抗生素最敏感。 细菌鉴定选用此期为佳。 • 稳定期：活菌数和死菌数几乎相等，代谢 产物形成较多。 • 衰亡期：细菌总数下降，代谢逐渐停滞。
细菌的基本性状--细菌的生理
细菌群体的生长繁殖： 细菌在适宜培养基上生长繁殖过程有规律性，
在坐标图上可绘制出一条生长曲线。
细菌的基本性状--细菌的生理
细菌群体的生长繁殖规律
迟缓期 对数期
稳定期 衰亡期
（lag phase）（logarithmic phase ）（stationary phase ）（decline phase ）
称：细菌的生化反应
细菌的基本性状--细菌的生理
• 附：硫化氢（H2S）试验 • 试剂：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
细菌的基本性状--细菌的生理
特有成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等
细菌的基本性状--细菌的生理
二、物理性状
光学性质 半透明
体表面积 体积小、表面积大
带电现象
革兰阳性菌 革兰阴性菌
pI pI
2~3 4~5
中性环境带负电荷
其带电现象与染色反应、凝集反应、抑菌和杀
菌作用等密切相关。
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
（二）细菌的营养类型
根据细菌所利用的能源和碳源的不同，细菌分为两大营养类型。
1. 自养型 2. 异养型 腐生型；寄生型。
病原菌都是异养菌。
细菌的基本性状--细菌的生理
（三）细菌的营养物质
• 水：重要溶剂 • 碳源（糖）：菌体成分、能源 • 氮源（氨基酸、蛋白胨）：菌体成分原料 • 无机盐：菌体及酶的组分、能量储存及转运、
2、细菌的合成代谢产物（与医学有关的产物）
利用分解代谢的产物和能量，合成新的物质
合成 产物
与致病性有关的合成代谢产物
热原质
毒素和侵袭性酶
用于细菌鉴定的合成代谢产物
细菌素
维生素
可被人体利用的合成代谢产物
细菌的基本性状--细菌的生理
细菌各个生长时期的比较
生长特点 迟缓期 对数期 稳定期 衰亡期
维持时间
1-4h
8-18h
24h左右 24小时之后
活菌数量 稳定增加少 对数增长 维持平衡 逐步减少
生长速率 细胞代谢
适用范围
迟缓 非常活跃
培养初期
最大速率 活性高 而稳定 形态、染色 药物敏感 保存菌种
速率降低 死亡增加 活性稳定 活性降低，
细菌的基本性状--细菌的生理
细菌的生长代谢
（一）细菌的能量代谢：生物氧化
1. 发酵：以有机物为受氢体
基本途径：糖酵解途径 (Embden- Meyerhof parnas, EMP)，厌氧途径
1葡萄糖 2丙酮酸
2ATP+2NADH2
2. 需氧呼吸：以无机物为受氢体
1葡萄糖 CO2+H2O+38ATP 3. 厌氧呼吸： 1葡萄糖 细菌的基本性状--细菌的生理 2ATP
细菌的基本性状--细菌的生理
(七)细菌的代谢产物
包括：分解代谢和合成代谢 特点： 1. 代谢活跃；
2. 代谢类型多样化。
细菌的基本性状--细菌的生理
1.细菌分解性代谢产物及生化反应
细菌种类不同——细菌酶不同——分解物质能力不 同——代谢产物不同——鉴别作用
根据细菌具有不完全相同的酶， 能分解不同营养物质， 及产生不通代谢产物的特点， 借以区别和鉴别细菌种类的生化试验
C：发酵、产酸产气 ＋
细菌的基本性状--细菌的生理
AB C
吲哚试验 试剂：蛋白胨水培养基 原理：分解色氨酸产生 吲哚，与吲哚试剂形成 红色化合 结果判断： 阳性：上层变红 阴性：不变色
（—） 吲哚试验 细菌的基本性状--细菌的生理
（+）
大肠埃希菌 产气杆菌
IM ++ --
Vi C试验 -++
细菌的基本性状--细菌的生理
H2S试验阳性
常见的生化反应
对
VP试验
糖
的
甲基红试验
发 酵
糖发酵试验
对
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
细菌的基本性状--细菌的生理
• 附：单糖发酵试验 • 试剂：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 ＋
高浓度
三个主动转运系统：
1. 依赖于周浆间隙结合蛋白的转运系统 2. 化学渗透驱使转运系统 3. 基团转移
细菌的基本性状--细菌的生理
①水
五、
②碳源
细
1、营养物质 ③氮源
菌
④无机盐
生
⑤生长因子 有些细菌需要
长 2、温度 37℃
繁
3、P气要求：专性需氧菌
条
微需氧菌
件
调节渗透压与繁殖及致病相关 • 生长因子growth factor：细菌生长必需，而
自身不能合成的化合物 如维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等 流感嗜血杆菌 X因子（高铁血红素）
V因子（辅酶Ⅰ或Ⅱ）
细菌的基本性状--细菌的生理
（四）细菌摄取营养物质的机制：
被动扩散： 高浓度 浓度梯度 低浓度
主动运输：低浓度