醫(yī)學微生物學(第八版)第二章細菌的生理課件

1、 第2章 細菌的生理 Bacterial physiology 第2章 細菌的生理重點與難點細菌的生長繁殖：了解細菌的繁殖方式和速度，掌握細菌的生長繁殖的條件。細菌的代謝產物及其實際意義：了解分解產物及其在細菌鑒別上的意義，掌握與醫(yī)學有關的合成代謝產物的種類及意義。細菌的人工培養(yǎng)：熟悉培養(yǎng)基的定義及種類，熟悉細菌在人工培養(yǎng)基中的生長情況，掌握細菌菌落概念及意義。 重點與難點細菌的生長繁殖：了解細菌的繁殖方式和速度，掌握細菌 第一節(jié) 細菌的理化性狀 Physical and Chemical PropertyOptical property半透明Surface proportions較一般生物體

2、大1萬倍Electronic phenomenaG+菌 pI 23G-菌 pI 45permeability細胞壁、膜有半透性Osmotic pressureG+菌 2025大氣壓G-菌 56大氣壓物理的性狀(physical Property) 第一節(jié) 細菌的理化性狀Optical prop化學組成(chemical component)占細胞總重量75%-90%carbon、hydrogen、nitrogen、oxygen、phosphorus、sulfur etc.鉀、鈉、鐵、鎂、鈣等肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸等water：organisminorganicsSpecial composit

3、ion化學組成(chemical component)占細胞總重量第二節(jié) 細菌的營養(yǎng)與生長繁殖Nutrition and growth第二節(jié) 細菌的營養(yǎng)與生長繁殖 nutrimentwaterCarbonNitrogeninorganic saltGrowth factors重要溶劑菌體成分能源菌體成分原料某些菌需之菌體及酶的組分能量儲存及轉運調節(jié)滲透壓與繁殖及致病相關一、細菌的營養(yǎng)物質nutritive substance nutrimentwaterCarbonNitrogen二、細菌攝取營養(yǎng)物質的機制Mechanism of bacteria ingesting nutriment 被動

4、擴散(passive diffusion)： 簡單擴散、易化擴散 (simple and facilitated diffusion)主動轉運(active transport): ABC轉運 、離子偶聯(lián)轉運、基團轉移、特異性轉運二、細菌攝取營養(yǎng)物質的機制Mechanism of bac三.細菌營養(yǎng)類型nutriment types自養(yǎng)菌（autotroph） 以無機物或光合作用為能源異養(yǎng)菌（heterotroph） 以有機物為原料合成菌體成分，包括腐生菌和寄生菌病原菌都是異養(yǎng)菌，且大部為寄生菌。三.細菌營養(yǎng)類型nutriment types自養(yǎng)菌（au四.影響細菌生長的因素 Factors

5、Affecting Growth營養(yǎng)物質 Nutrients氫離子濃度pH 6.0 8.0溫度temperature Psychrophilic(嗜冷的)forms - 1020oC Mesophilic(嗜溫的)forms - 2040oC Thermophilic (嗜熱的)forms - 5060oC Pathogenic bacteria-37四.影響細菌生長的因素 Factors Affecting氣體(gas) 專性需氧菌 Obligate aerobe ：如結核分枝桿菌 專性厭氧菌 Obligate anaerobe ：如破傷風梭菌 兼性厭氧菌facultative anaero

6、be：大多數(shù)病原菌 微需氧菌microaerophile：如空腸彎曲,CO2對細 菌的生長也很重要。滲透壓 Ionic strength & osmotic pressure 一般培養(yǎng)基滲透壓適于大多數(shù)細菌。氣體(gas)五、細菌的生長繁殖groth and multiplication個體生長繁殖： 二分裂法(binary fission)，2030min一 代，而結核分支桿菌1820h才分裂一次。群體生長繁殖- 生長曲線： 遲緩期(lag phase) 對數(shù)期(logarithmic phase) 穩(wěn)定期(stationary phase) 衰亡期(decline phase)五、細菌的生

7、長繁殖groth and multiplicaBacteria MultiplicationBinary fission (二分裂)Bacteria MultiplicationThe Growth CurveA: The Lag PhaseE: The Maximum Stationary Phase C: The Exponential PhaseF: The Death Phase (Decline Phase)The Growth CurveA: The Lag PhaCOLONY FORMING UNITS TIMELagLogStationary DeathCOLONY TIMEL

8、agLogStationary De 分解代謝： 營養(yǎng)物質分解和轉化為能量的過程 合成代謝： 幾種簡單的前體 + 能量 用于細胞組分的合成第三節(jié) 細菌的新陳代謝 分解代謝：第三節(jié) 細菌的新陳代謝一、分解代謝產物和生化反應 細菌對糖、蛋白質的分解能力的不同，因而代謝產物各異，利用生物化學方法鑒別不同細菌稱為細菌的生化反應。糖發(fā)酵試驗 大腸埃希菌分解乳糖，產酸產氣； 傷寒沙門菌不分解乳糖吲哚試驗 大腸桿菌有色氨酸酶，分解色氨酸產生吲哚。甲基紅試驗VP試驗一、分解代謝產物和生化反應 細菌對糖、蛋白質的分解能力的不同枸櫞酸鹽利用試驗 產氣桿菌以枸櫞酸鹽為碳源、以銨鹽為氮源分解銨鹽產氨（堿性）指示劑淡綠

9、變深藍為陽性尿素酶試驗 變形桿菌有尿素酶，可分解尿素產生氨培養(yǎng)基變堿酚紅指示劑顯紅色硫化氫試驗 變形桿菌、沙門菌分解含硫氨基酸產生硫化氫遇鉛或鐵離子生成黑色的硫化物枸櫞酸鹽利用試驗 IMViC試驗I ： 吲哚試驗M： 甲基紅試驗Vi： VP試驗C： 枸櫞酸鹽利用實驗 常用于鑒定腸道桿菌，如大腸埃希菌+ + - -，產氣桿菌- - + +IMViC試驗I ： 吲哚試驗Vitek鑒定系統(tǒng)-96E Vitek鑒定系統(tǒng)-96E 二、合成代謝產物 熱原質 細菌合成的一種注入人體或動物體內引起發(fā)熱反應的物質。大多數(shù)是G-菌的脂多糖，耐高溫、高壓，250 干烤才能破壞。 二、合成代謝產物 熱原質毒素和侵襲性

10、酶 內毒素：G菌的脂多糖 外毒素：G菌和少數(shù)G菌產生的蛋白質 外毒素毒性強于內毒素 侵襲性酶 損傷機體組織，促進細菌侵襲和擴散，如卵磷脂酶(產氣莢膜梭菌 )、透明質酸酶(鏈球菌)。毒素和侵襲性酶抗生素：某些微生物代謝過程中產生的一類能抑制或殺死某些其他微生物或腫瘤細胞的物質。如多粘菌素、桿菌肽。細菌素：只能殺傷有親緣關系的細菌，如大腸菌素。無治療意義，有助于細菌分型。維生素：某些腸道菌合成，如B族維生素、VK。色素： 金黃色色素（脂溶性） 綠色色素（水溶性）抗生素：某些微生物代謝過程中產生的一類能抑制或殺死某些其他微 第四節(jié) 細菌的人工培養(yǎng)Artifical culture of bacter

11、ia一、細菌的培養(yǎng)方法分離培養(yǎng)：劃線接種在固體培養(yǎng)基的表面，因劃線的分散作用，使許多原混雜的細菌在固體培養(yǎng)基表面上散開。 純培養(yǎng)：挑取一個菌落，移種到另一培養(yǎng)基中，可生長出來的大量的純種細菌。 發(fā)酵培養(yǎng)：在適宜的條件下，發(fā)酵罐中大量培養(yǎng)微生物（細菌、真菌等）細胞和生產代謝產物的工藝過程。 第四節(jié) 細菌的人工培養(yǎng)一、細菌的培養(yǎng)方法分離培養(yǎng)：劃線接種純培養(yǎng)(pure culture)液體培養(yǎng)基斜面培養(yǎng)基菌落(colony)純培養(yǎng)液體斜面菌落(colony)菌種篩選搖瓶試驗發(fā)酵罐中試驗發(fā)酵培養(yǎng)由實驗室研究到產業(yè)化的過程發(fā)酵生產菌種篩選搖瓶試驗發(fā)酵罐中試驗發(fā)酵培養(yǎng)由實驗室研究到產業(yè)化二、培養(yǎng)基培養(yǎng)基（

12、culture medium):是由人工方法配制而成的，專供微生物生長繁殖使用的混合營養(yǎng)物制品。Liquid mediumSolid mediumSemi-Solid medium二、培養(yǎng)基培養(yǎng)基（culture medium):是由人工方三、細菌在培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象 1.液體培養(yǎng)基中生長現(xiàn)象混濁：大多數(shù)細菌 沉淀：鏈狀生長的細菌菌膜：專性需氧菌，如結核桿菌、枯草桿菌。 三、細菌在培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象 1.液體培養(yǎng)基中生長現(xiàn)象2.菌落（colony）-單個細菌分裂繁殖成一堆肉眼可見的細菌集團。Mycobacterium tuberculosis2.菌落（colony）-單個細菌分裂繁殖成一堆肉眼

13、可見的細3.半固體培養(yǎng)基中生長情況 有鞭毛細菌： 擴散生長，周圍渾濁。無鞭毛細菌： 沿穿刺線生長，周圍透明。3.半固體培養(yǎng)基中生長情況 四、人工培養(yǎng)細菌的用途 在醫(yī)學中的應用 感染性疾病的病原學診斷 細菌學的研究 生物制品的制備 在工農業(yè)生產中的應用 在基因工程中的應用 四、人工培養(yǎng)細菌的用途 在醫(yī)學中的應用第五節(jié) 抑制或殺滅微生物 Prevention of microoganisms消毒Disinfection The process that reduces the number of pathogenic microorganisms. Bacterial spores and oth

14、er relatively resistant organisms may remain viable.滅菌(Sterilization) A treatment that destroys all microbial life, including vegetative form and endospores抑菌 (Bacteriostasis) To inhibit the growth of bacteria第五節(jié) 抑制或殺滅微生物 Prevention of m防腐(Antisepsis) A chemical agent safely used in or on living tis

15、sue to destroy microorganisms無菌(Asepsis) A condition in which living microorganisms are absent無菌或無菌操作技術(Aseptic techniques) Measures taken to ensure that living microorganisms are absent防腐(Antisepsis)METHODSPhysical methods of disinfection and sterilizationChemical methods of disinfection and steril

16、izationBiotic controlling of pathogenic micobial infection METHODSPhysical methods of dis1. Physical controls on microoganismsIncluding: Heat Cold Drying Radiation Filtration Osmotic strength1. Physical controls on microoDry heat(干熱)Hot air sterilizationFlamingIncineration Hot air sterilization Cond

17、itions160-170, 1-2hrs Significance & applicationsglassware, metal objects(operating knife、scissor、forceps)Dry heat(干熱)Hot air sterilizatburning method(incineration)flowing steam disinfectionhot air drying method(烤箱)boiling water disinfectionburning method(incineration)flMoist heat(濕熱)Moist heat Boil

18、ing waterAutoclavingPasteurizationMoist heat(濕熱)Moist heat PasteurizationDefinition: a process in which fluids are heated at temperatures below boiling point to kill pathogenic microorganisms in the vegetative state without altering the fluids palatability. Conditions: 62, 30 minute or 71.7, 15secon

19、dSignificance: kills vegetative pathogensApplications: milk, beerPasteurizationBoiling 100 at 1 atmospheric pressure. 5min killing most non-sporing bacteria. For 1-2h will kill a few sporing microoganisms. 2% sodium carbonate can enhance the efficiency ,105(the boiling point).BoilingSteam sterilliza

20、tion(with common pressure) It applies water vapor to disinfect 100 for 1530min, not useful for spore.Fractional sterilization It takes water vapor intermittently to sterilization at common pressure.it usually applies to medium containing sugar or milk,which cannot bear high temperature.Steam sterill

21、ization(with commAutoclaving Conditions: When pressure is 103.4kpa, the temperature in the autoclave can reach 121.3c, 1520 minutes is enough for sterilization. Significance: kills both spores and vegetative microorganisms;the most common and effective method of sterilization.Application: sterilizes

22、 materials not damaged by heat and moisture.pressure kettleAutoclaving pressure kettleSummary: Moist heat is generally more effective than dry heat Reasons- Steam is more easily to inactivate proteins. Steam penetrates more easily.Steam has potent heat. Summary:RadiationUltraviolet radiation The mos

23、t effective wavelengths: 250-260nmMechanism: destroy DNA by forming thymine dimersCharacteristics:poor penetrating power damage of the eyes and the skin Applications: Air disinfectionsSurface disinfectionRadiationUltraviolet radiationFiltrationMechanismmechanically removes microorganismsApplications

24、terilize materials likely to be damaged by heatFiltrationMechanism2. Chemical antimicrobial methodsMechanisms Injury of cell membranes Inactivation of proteins (e.g., enzymes )Damage of genetic materials2. Chemical antimicrobial methCommon chemical agents Phenol(苯酚) Alcohols: 70-75% (乙醇) Heavy metals: Silver nitrate (1%)(硝酸銀) Chlorine(氯) Iodine(碘) 37% Formalin(甲醛) Crystal violet(龍膽紫)Common chemical agents Effects levelDisinfectants examplesHigh levelEthylene oxide, peracetic acid ,kinds of aldehydeNormal levelKinds of alcohol, kinds of io