2 细菌的生理
细菌的生理功能
正常菌群是指正常寄居在宿主体内，对宿主无害而有利的细菌群，是宿主微生物群的重要构成部分。
其生理作用主要有生物拮抗、营养作用、免疫作用、抗衰老作用等。
1、生物拮抗：宿主体内的正常菌群可以抵御外来致病菌的入侵与定植，对宿主起着保护作用；
2、营养作用：正常菌群在宿主体内，对宿主摄入的营养物质进行初步代谢、物质转化和合成代谢，形成一些有利于宿主吸收、利用的物质，甚至合成一些宿主自己不能合成的物质供宿主使用；
3、免疫作用：正常菌群作为抗原可促进宿主免疫器官的发育，刺激免疫系统的成熟与免疫应答；
4、抗衰老作用：研究表明，人一生的不同阶段，肠道正常菌群的构成与数量是不一样的，它们与人体的发育、成熟和衰老有着一定关联。
如人体肠道能够维持一个有利于机体健康的生态内环境，对人体的健康和长寿是有益的。
此外，正常菌群还具有一定的抗肿瘤作用。
细菌的生理特性
细菌的生理特性细菌是一种微小的单细胞有机体，广泛存在于自然界中。
虽然细菌与人类、其他生物有着密切的联系，但它们具有独特的生理特性。
本文将探讨细菌的生理特性，包括细菌的形态、代谢途径、运动方式以及生存环境等方面。
一、细菌的形态特性细菌的形态特性多样，可以根据形态特征将细菌分为不同类型。
最常见的细菌形态有球形（又称为球菌）、棒状（又称为杆菌）和螺旋形。
1. 球菌：球菌是一种圆形的细菌，如链球菌和葡萄球菌等。
球菌通常存在于群体中，呈聚集状。
它们可以形成链状、堆状甚至团状的结构。
2. 杆菌：杆菌是一种长条状的细菌，如大肠杆菌和结核杆菌等。
杆菌通常呈直线状，具有一定的长度和直径。
杆菌可以单独存在，也可以形成链状或斜链状。
3. 螺旋形：螺旋形细菌通常呈螺旋状，如梨形杆菌和螺旋菌等。
螺旋形细菌可以呈螺旋状扩展，也可以形成螺旋状的链状结构。
细菌的形态特性不仅与其生理特性相关，也与其分类和识别有关。
二、细菌的代谢途径细菌的代谢途径决定了它们对不同营养物质的利用方式。
根据细菌对营养物质利用方式的不同，可以将细菌分为自养细菌和异养细菌。
1. 自养细菌：自养细菌能够利用无机物质合成有机物质。
自养细菌通过光合作用或化学合成的方式获取能量，如光合细菌和化能细菌。
2. 异养细菌：异养细菌无法通过无机物质合成有机物质。
它们必须从外部环境中摄取有机物质作为营养来源，如厌氧细菌和好氧细菌。
细菌的代谢途径对其生存和繁殖具有重要的影响。
三、细菌的运动方式细菌的运动方式多种多样，可以通过不同的结构实现。
1. 纤毛运动：某些细菌具有纤毛结构，能够通过纤毛的摆动实现移动。
这种运动方式常见于肠道中的细菌，如大肠杆菌。
2. 鞭毛运动：某些细菌拥有鞭毛结构，鞭毛能够旋转推动细菌移动。
这种运动方式常见于水中的细菌，如弧菌。
3. 原形虫运动：某些细菌通过细胞质内的纤维蛋白束实现伸缩运动。
这种运动方式常见于原形虫细菌。
除了以上常见的运动方式，还有一些细菌由于缺乏运动结构而无法主动移动，它们依赖于外界环境的扩散来实现位置的改变。
细菌的生理
医学中的应用 细菌学研究 生物制品的制备 工农业 生产中的应用 制造各种产品 处理垃圾 制造菌肥农药等
基因 工程中的应用
表达重组DAN制备产品
连续培养系统：是一个 恒定体积的流动系统， 新鲜培养基以恒定的速 度流入，又以相同的速 率流出，细菌始终保持 在对数生长期。
连续培养系统
第三节 细菌人工培养
一、细菌生长繁殖条件
1.培养基 （1）水分 人工培养细菌应用蒸馏水、无离子水。 （2）含碳化合物 葡萄糖、乳糖、蔗糖及麦芽糖。
（3）含氮化合物
第二章 细菌的生理
第一节 细菌的新陈代谢
一、细菌的酶
1、酶的性质
根据酶作用的部位不同 胞内酶
胞外酶
2、酶作用原理
固有酶 根据酶生成的条件不同 诱导酶
转移酶类 水解酶类 裂合酶类 连接酶类
3、细菌酶的种类
根据酶催化的化学反应类型不同
酶催化的化学反应类型
裂合酶
二、细菌的新陈代谢产物
1.分解产物
（1）糖的分解产物
酸类 琥 甲 乙 乳 丁 珀 酸 酸 酸 酸 酸 丙 酮 正 乙 甘 丙 醇 油 醇 丁 异 烯 丙 二 醇 醇
酮类
糖
丙酮酸
醇类
乙 酰 甲 基 甲 醇
气体
H2
CO2
（2）蛋白质的分解产物
无机物质：水、NH3、CO2、 H2、H2S、H2SO4、磷酸等 含氮有机物质：甲胺、尸胺、 酪胺、腐胺、组胺、色胺等 有机酸类：饱和酸、不饱和 酸、酮酸、羧酸 其他：甲烷、酚、甲酚、尿 素、硫醇、粪臭素等
一般以简单的二分裂法进行无性繁殖，个别细菌如结 核杆菌偶有分枝繁殖的方式。 2.世代时间 一个细菌分裂为两个菌体所需的时间。
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
6
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）
26
（+） （—）
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“- - + +”
27
(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
细菌的生理特征
CO2 + H2O
叶绿素
2 化能无机营养型（chemolithotroph)
又叫自养微生物。又称化能自养型微生物。 如：氢细菌、硫化细菌、铁细菌、硝化细菌。分布在土壤、 水域中，在自然界物质转化中作用重大。
碳源——以 CO2为惟一碳源。 能源——无机物氧化产生能量。
3 基质浓度 [S] ★
在一定范围内反应速度随基质浓度的提高而加快，但 当基质浓度很大时，反应速度就与基质浓度无关了。
3 基质浓度 [S] ★
米－门公式： υ=
V最大S Km+S
υ： 反应速度 V最大: 最大反应速度 Km : 米氏常数 (酶催化反应中中间复合物ES分解 速度与生成速度之比)
3 能源
（提供能量来源的营养物质和辐射能）
有机物：化能异养微生物的能源 （同碳源） 化学物质 （化能营养型） 能源 无机物：化能自养微生物的能源 （不同于碳源）
辐射能：光能自养和光能异养微生物的能源 （光能营养型）
4 生长因子
概念：某些微生物生长过程中不能利用简单的碳、氮 源自身合成，同时又是生长必需的有机物。 维生素类 碱基、卟啉等
（2）酶的活性中心
• 酶的活性中心是指酶蛋白肽链中由少数几个氨基酸残 基组成的具有一定空间构象的与催化作用密切相关的 区域。 • 酶的活性中心分2个功能部位：结合部位和催化部位
• “诱导楔合”假说：当酶分子与基质分子接近时，酶 蛋白受基质分子的的诱导，构象发生有利于基质结合 的变化，并形成酶 —基质中间复合物，在此基础上互 补楔合进行反应，最终生成反应产物。
三 酶促反应的影响因素
一 酶及其命名和分类
1 酶的概念：生物细胞自己合成的一种催化剂，其基 本成分是蛋白质，催化效率比一般无机催化剂高得多。 可分为：蛋白酶、核酸酶及抗体酶等。
医学微生物学(第9版)第一篇 细菌学 第二章 细菌的生理
三、细菌的营养类型
1. 自养菌（autotroph） 化能自养菌（chemotroph），光能自养菌（phototroph）。
2. 异养菌（heterotroph） 腐生菌（saprophyte）和寄生菌（parasite）。
医学微生物学（第9版）
四、影响细菌生长的因素
1.营养物质 2.氢离子浓度(pH) : 多数病原菌最适生长pH为7.2~7.6。 3.温度: 病原菌均为嗜温菌，最适生长温度为37℃。
1. 基础培养基 2. 增菌培养基 3. 选择培养基 4. 鉴别培养基 5. 厌氧培养基
医学微生物学（第9版）
三、细菌在不同培养基中的生长情况
细菌在液体培养基中的 生长情况
【资源ID】328689
半固体穿刺生长 【资源ID】676377
医学微生物学（第9版）
四、人工培养细菌的用途
1. 在医学中的应用 （1） 感染性疾病的病原学诊断 （2） 细菌学的研究 （3） 生物制品的制备 2. 在工农业生产中的应用 3. 在基因工程中的应用
医学微生物学（第9版）
一、细菌的化学组成
水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等
二、细菌的物理性状
菌体半透明、表面积大、带电现象、半透性、内部渗透压高
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第二节
细菌的营养与生长繁殖
the nutrient and multiplication of bacteria
医学微生物学（第9版）
二、细菌的代谢产物
（一）细菌的分解代谢产物
吲哚（I）、甲基红（M）、VP（V）、枸橼酸盐
利用（C）四种试验合称为IMViC试验。
水处理微生物学 第二章 细菌的生理特性
第二章细菌的生理特性细菌的生理特性，主要从三方面来分析：(1)营养；(2)呼吸；(3)其它环境因素对它们生活的影响。
第一节细菌的营养细菌的营养是指吸取生长所需的各种物质并进行代谢生长的过程。
营养是代谢的基础，代谢是生命活动的表现。
细菌所需的营养物质与细菌细胞的化学组成、营养类型和代谢遗传特性等有关。
一、细菌细胞的化学组分及生理功能1、化学组成细菌细胞中最重要的组分是水，约占细胞总重量的80％，一般为70％～90％．其它10％～20％为干物质。
干物质中有机物占90％左右，其主要化学元素是C、H、()、N、P、S；另外约10％为无机盐分(或称灰分)。
其化学组成示意图如下(图2—1)。
有关细菌细胞的化学组分还应注意以下几个特点：不同的细菌细胞化学组分不同；同一种细菌在不同的生长阶段，其化学组分也有差异。
2、各化学组分的生理功能(1)水分水分是最重要的组分之一，也是不可缺少的化学组分。
水在细菌细胞内的存在有两种状态：自由水和结合水。
它们的生理作用主要有以下几点：1)溶剂作用。
所有物质都必须先溶解于水，然后才能参与各种生化反应。
2)参与生化反应(如脱水、加水反应)。
3)运输物质的载体。
4)维持和调节一定的温度。
(2)无机盐无机盐主要指细胞内存在的—些金属离子盐类。
根据含有量的多少可以分成微量金属元素和(大量)金属元素，前者如Zn、Ni、Co、Mo、Mn等．后者如P、S、K、Mg、Na、Fe 等。
无机盐类在细胞中的主要作用是：1)构成细胞的组成成分，如H3PO4是DNA和RNA的重要组成成分。
2)酶的组成成分，如蛋由质和氨基酸的－SH。
3)酶的激活剂，如Mg2+、K+。
4)维持适宜的渗透压。
如Na+、K+、Cl－。
5)自养型细菌的能源，如S、Fe2+。
(3)碳源凡是提供细胞组分或代谢产物中碳素来源的各种营养物质称之为碳源。
它分有机碳源和无机碳源两种，前者包括各种糖类，蛋白质，脂肪，有机酸等等，后者主要指CO2(CO32－或HCO3－)。
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
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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。
《细菌学》细菌的生理
增菌培养基
选择培养基 鉴别培养基
基础培养基
液体培养 基
增菌
固体培养基 分离培养，纯化
半固体培养基 动力检测，保种
细菌的生长情况
菌落（R型）
固体培养基中
菌落（S型）
菌苔
菌落：
单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团。
菌苔：
菌落在固体培养基上连成一片。
液
体
培
养
沉
混
表
基
淀
浊
面
生
生
生
中
长
长
+ 无机盐
+ 生长因子 生长必需但自身不能合成的物质
二、影响细菌生长的因素
1 营养物质
2 PH
（与酶活性相关）
多数细菌生长的pH范围在6.0～8.0
病原菌：一般最适pH为 7.2－7.6 嗜碱菌：霍乱弧菌pH 8.4－9.2 嗜酸菌：结核分枝杆菌pH 6.5－6.8
3 温度 (1)嗜冷菌: -5－30℃ (2)嗜温菌: 10－45℃ (3)嗜热菌: 25－95℃
一、培养细菌的方法
分离培养： 将标本或培养物划线接种在固体培 养基的表面，因划线的分散作用， 使许多原混杂的细菌在固体培养基 表面上散开。
纯 培 养： 挑单菌落，移种到另一培养基中， 可生长出来大量的纯种细菌。
二、培养基
用人工方法配制而成的， 专供微生物生长繁殖使用Fra bibliotek混合营养物制品
常用培养基种类
结果判断
A：橘黄色为阴性 － B：红色为弱阳性 ＋ C：红色 ＋
-
+
（4）枸橼酸盐利用（citrate utilization）试验
试剂：枸橼酸盐培养基 指示剂：溴麝香草酚兰指示剂
微生物检验细菌的生理
第三章 细菌的生理 本章考点： 1.细菌的化学组成和物理性状 （1）细菌的化学组成 （2）细菌的物理性状 2.细菌的营养和生长繁殖 （1）细菌的营养类型、物质及机制 （2）细菌的生长繁殖的条件 （3）细菌个体的生长繁殖 （4）细菌群体的生长繁殖 （5）细菌数的测定 （6）细菌的生长曲线 3.细菌的新陈代谢 （1）细菌的酶类 （2）细菌代谢的能量来源 4.细菌的分解代谢和合成代谢 （1）糖类的分解 （2）蛋白质的分解 （3）其他物质的分解 （4）细菌的合成代谢及其产物的意义 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、二氨基庚二酸（DAP）、脂多糖（LPS）。 （二）细菌的物理性状 1.带电现象：细菌的蛋白质具有两性游离的性质，当正电荷与负电荷相等时，为等电点。
注：一般细菌生长繁殖的最适pH值为7.2～7.6。 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。细菌的表面积大，有利于菌体内外界的物质交换，故细菌生长繁殖迅速。 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。 注：利用细菌具有浊度的特性，进行细菌定量。 4.半透性与渗透性： 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。细菌的细胞壁和细胞膜都具有半透膜性质，可允许水分子通过，而对其他物质则有选择性通过作用。细菌吸取营养和排出代谢产物，均有赖于这种通透作用。 革兰阳性菌体内渗透压高达506.625～2533.125Pa，革兰阴性菌也有506.625～607.96Pa。 细菌具有坚韧的细胞壁，能耐受菌体内的高渗透压，并能保护细菌在低渗透压环境中不致膨胀破裂。 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。