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江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,《兽医微生物学》讲议三,邬向东
预防兽医学教研组
二O一五年三月一日,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,细菌具有独立完成生命活动的能力，可从外界环境中摄取营养物质，获得能量；具有代谢旺盛，繁殖迅速的特点。
学习细菌营养、代谢及生长繁殖的规律和特点，对于了解细菌培养原理及方法、病原菌的致病性以及细菌的分离培养鉴定等均十分重要。,第二章 细菌生理学,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,第二章 细菌生理学,一、细菌的化学组成及物理性状
二、细菌的营养与代谢
三、细菌的生长繁殖及人工培养,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,第二章 细菌生理学,一、细菌的化学组成及物理性状
1、化学组成
细菌和其他动植物细胞的化学组成基本相同，均含有碳、氢、氧、氮和各种矿物质元素。
由这些元素组成细胞的各种有机物质，如蛋白质、核酸、类脂和多糖等。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,第二章 细菌生理学,2、物理性状
比重
渗透压
表面张力
吸附现象,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,第二章 细菌生理学,二、细菌的营养与代谢
（一）细菌的营养
1、细菌的营养物质
2、营养物质的吸收
3、营养类型
（二）细菌的代谢
1、酶的种类
2、细菌的生物氧化
3、细菌的代谢及代谢产物,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（一）、细菌的营养,细菌从周围环境中吸收的作为代谢活动所必需的有机或无机化合物称为营养物质。
一种物质是否作用细菌的营养物质，决定于两个因素：
一是能否以一定的方式进入细胞；
二是细菌是否具有相应的酶，使进入细胞的物质用于细菌的新陈代谢。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,包括：水、碳源、氮源、无机盐和生长因子等。,1、细菌的营养物质,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,1、细菌的营养物质,（1）、水分：细菌含水量高，它不仅是细菌细胞的组成成分，也是良好的溶剂。细菌的呼吸、渗透、分泌、排泄等都以水为媒介。水解作用和许多生化反应也都需要水，水是不可缺少的。
（2）、碳源（carbon source）
含碳化合物提供的碳源既是细菌的核酸、蛋白质、糖、脂类的组成成分，又是细菌的能量来源。细菌所需要的碳源通常由糖类、有机酸、碳酸盐供给，糖类最易被利用。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,1、细菌的营养物质,（3）、氮源（nitrogen source）
含氮化合物所提供的氮是组成细菌蛋白质、酶和核酸的成分。有的可利用无机氮源（N、NH3、NH2-、NO3-等）；有的仅能利用有机含氮化合物。（蛋白胨、氨基酸）
（4）、无机盐类
主要包括K、Na、Ca、Mg、P、S、Fe、Cl、Mn、Zn、Co、Cu等，其中P、S、Mg、K、Fe、Na需量较多，其他只需微量。
其作用 构成菌体成分； 调节渗透压； 维持酶活性作用； 并可作自养菌的能量来源。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,1、细菌的营养物质,（5）、生长因子（growth factors）
是某些细菌生长所必需而其自身又不能合成的一类营养物质。
包括维生素（B族），嘌呤和嘧啶等。常由血液、血清和酵母浸膏供给。
如嗜血杆菌需要特殊的X、V因子才能生长，V因子即辅酶I（NAD）（主要存在于酵母、葡萄球菌和动物血液中）。,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、营养物质的吸收,细菌细胞依靠菌体表面的通透作用来调节各种营养物质的摄取和代谢物的排泄。
细菌对营养物质的吸收方式可分为
单纯扩散
促进扩散
主动运输
基团转运,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、营养物质的吸收,（1）、单纯扩散（simple diffusion）
是一种简单的吸收方式。
它只靠简单的分子运动进行扩散，物质交换无特异性，进行速度也较慢。脂溶性溶质一般比水溶性溶质易扩散。
除水及某些离子外，气体与甘油亦以此种方式运输。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、营养物质的吸收,（2）、促进扩散（facilitated diffusion）
这是细菌细胞利用细胞膜内特异性的载体蛋白而进行细胞内外物质交换的方式。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、营养物质的吸收,载体蛋白与被运输的物质之间具有高度专一性，其过程是可逆的，透性酶没有分子结构的变化，也不需要代谢能。
如甘油进入大肠杆菌等肠道菌的细胞内，厌氧吸收营养物质及排出代谢产物，均是通过这一方式。
促进扩散不会逆浓度梯度进行。
促进扩散的运输方式主要见于真核微生物（厌氧生活的酵母菌）。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、营养物质的吸收,（3）、主动运输
（active transport）
是细菌的一种从低浓度向高浓度梯度积累营养物质的过程。
主动运输需要能量、透性酶或结合蛋白，具有严格的特异性。
如：钠和钾的运输。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、营养物质的吸收,（4）、基团转运（group translocation）
细菌对糖等物质的吸收和积累，需要磷酸转运系统，即转运过程中必须磷酰化，这种物质转运方式称为基团转运。
这种方式主要存在于厌氧微生物中。
葡萄糖、果糖、N-乙酰葡萄糖胺等单糖以及核苷酸与脂肪的运输均以此种方式进行。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、营养物质的吸收,基团转运,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、营养物质的吸收,（5）、金属离子的吸收
影响细菌的金属离子在动物体内极少以游离状态存在。
以铁为例，它与铁结合蛋白结合，如血清中的转铁蛋白及乳中的乳铁蛋白。
细菌通过分泌载铁体攫取这些蛋白结合的Fe3+，形成含铁螯合物，而后通过特异的主动输送，Fe3+进入菌体细胞。,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,3、营养类型,根据细菌对碳源利用：自养菌和异养菌。
根据获得能源的不同 ：光能营养菌和化能营养菌。
综合：
光能自养菌
光能异养菌
化能自养菌
化能异养菌,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（二）、细菌的代谢,细菌的新陈代谢是其生理活动的中心环节，是一系列复杂的生化反应过程，包括合成代谢(同化作用anabolism)和分解代谢(异化作用catabolism)，产能代谢和耗能代谢。
上述反应之所以能够顺利进行，均是受一系列酶的控制和催化。
合成代谢和分解代谢过程中，均可生成多种中间代谢产物，其中有些代谢产物在畜牧、兽医、医学上有重要意义。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（二）、细菌的代谢,1、酶的种类
细菌具有多种酶系统，在细菌学上据酶存在细菌细胞的部位和产生的条件不同可分为 :
胞内酶
胞外酶
固有酶
诱导酶
各种不同作用功能的酶类
限制内切酶、毒性酶等等。,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（二）、细菌的代谢,2、细菌的生物氧化
细菌进行代谢所需的能量，主要是通过生物氧化作用获得。
细菌的生物氧化体系位于细胞膜上。
细菌将从底物（主要是糖）脱下的成对氢原子，通过多种酶和辅酶所组成的连锁反应依次传递，最终交给受氢体，此连锁反应过程称为细菌的呼吸链。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（二）、细菌的代谢,细菌种类不同，其呼吸需要的酶及受氢体亦不同。
根据最终受氢体的不同，细菌对底物的氧化过程有三种：
一、为有机化合物——发酵；
二、为无机物者——呼吸，其中以游离的氧分子为最终受氢者称需氧呼吸；
三、而以无机物（硝酸盐、硫酸盐）为受氢体者为厌氧呼吸。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（二）、细菌的代谢,据细菌对氧气的需要，可将其分为以下三种类型：
（1）需氧菌（aerobe）：具备较完善的呼吸酶系统，需分子氧作为受氢体，只能在有氧的情况下生长繁殖。如结核分枝杆菌。
（2）厌氧菌（anaerobe）：缺乏完善的呼吸酶系统，只能在无氧条件下生长繁殖。
（3）兼性厌氧菌(facultative anaerobe)：此类细菌具有完善的酶系统，不论在有氧或无氧环境中都能生长，大多数病原菌属于此类。,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（二）、细菌的代谢,3、细菌的代谢及代谢产物
（1）细菌的代谢
细菌能分解糖、蛋白、脂肪、核酸等。
细菌对糖类物质的分解须先经胞外酶作用分解为双糖单糖才能被吸收利用。
脂肪——大多数病菌不能分解，只有一部分有脂肪酶的细菌才能将脂肪水解为甘油和脂肪酸。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（2）、细菌的合成代谢产物,a、热原质（pyrogen）
许多G-菌，以及一些G+菌能产生一种多糖，将它注入人体或动物体内可引起发热反应，称为热原质。
热原质耐高温高压，生物剂品制成后要去除则比较困难，最好应用无热原质之水制备，制成后也要防止细菌生长，否则又会产生新的热原质。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（2）、细菌的合成代谢产物,b、毒素及侵袭性酶
内毒素(endotoxin)：G-菌细胞壁的脂多糖部分，毒性存在于脂类a部分，当菌体裂角后才释放出来。耐热、毒性弱、无特殊的亲嗜性。
外毒素(exotoxin)：G+菌、少数G-菌在代谢过程中分泌的有毒性作用的蛋白质。不耐热、毒性强、有特异性亲嗜性，经甲醛灭活可形成类毒素。
侵袭性酶(invasive enzymes) ：产气荚膜杆菌可产生卵磷脂酶；链球菌可产生透明质酸酶等。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（2）、细菌的合成代谢产物,c、色素（pigments）：有水溶性、脂溶性色素。可用于鉴别细菌的种类。
d、抗生素（antibiotics）：主要由某些微生物在代谢过程中产生，能抑制或杀死某些生物细胞。
e、细菌素（bacteriocins）：是某些细菌菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质或蛋白质与脂多糖的复合物。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（2）、细菌的合成代谢产物,f、维生素（vitamin）：有些细菌可产生维生素。如大肠杆菌在肠道内合成VB和VK。
g、光和热：细菌在呼吸过程中产生的能量，还能以热的形式释放（如堆肥等）；少数细菌可将其产生的能量，以光能的形式释放（如：海洋鱼体上的磷光微球菌）。
h、芳香物质：利用微生物制造酱油、酒、酸乳、干酪、黄酒等过程中，能产生烯、醇、酯类等芳香物质，有芳香味。,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,三、细菌的生长繁殖及人工培养,（一）、细菌的生长繁殖
1、细菌生长繁殖的条件
2、细菌生长繁殖的方式和速度
（二）、细菌的人工培养
1、细菌的培养基
2、细菌的生长现象
3、细菌生化试验
4、人工培养细菌的应用,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,1、细菌生长繁殖的条件,（1）、营养物质：水分、无机盐类、蛋白胨和糖等，以及生长因子。
（2）、酸碱度（pH）。
（3）、温度：嗜冷菌在10~20C生长最好；嗜温菌在30~37C；嗜热菌在50~60C生长最好。
（4）、气体环境：与细菌生长有关的气体是氧气和二氧化碳。
（5）、渗透压：细菌细胞在适宜渗透压下，才能生长繁殖。这也是盐腌渍能防腐的作用原因。,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、细菌生长繁殖的方式和速度,（1）、细菌个体的生长繁殖
细菌以简单的二分裂法（binary division）繁殖。
细菌分裂时，其体积先增大，当达到一定大小后，在菌体内出现横隔，继而分裂成两个子代细菌。细菌每分裂一次叫做一代。
在营养物质充足、其他生长繁殖条件适宜的情况下，繁殖速度是相当快的。
大多数细菌每分裂一次仅需20~30分钟，少数较慢，如结核杆菌约24~48小时分裂一次。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、细菌生长繁殖的方式和速度,（2）、细菌群体的生长繁殖
将一定量的细菌接种于合适的液体培养基中，在适宜的温度下培养，以菌数的对数为纵座标，生长时间为横座标画得的曲线叫做生长曲线（growth curve）。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,生长曲线可人为分四个阶段：,a、迟缓期：为接种于培养基后最初的一段时间。
b、对数期：为繁殖较快的时期，分裂呈恒定的速度。
c、稳定期：培养基中营养物质逐渐消耗，酸性产物积聚，细菌繁殖的速度逐渐下降，死亡数则逐渐上升。此时细菌的繁殖数与死亡数几乎相当，趋于平衡，故活菌数保持稳定。
d、衰退期：此期繁殖越来越慢，活菌数急剧减少。,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,（二）、细菌的人工培养,1、细菌的培养基
培养基：是将细菌所需要的各种营养物质合理地配制成为细菌生长繁殖的基质。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,1、细菌的培养基,液体培养基：即不加凝固剂的基本培养基或培养基，用于扩增纯培养的菌体、确定细菌生长曲线等。
固体培养基：液体培养基另补加1~3%的琼脂，pH=7.2~7.6。可用于细菌的分离、纯化、生物活性检测等。
半固体培养基：可作穿刺试验，观察细菌的动力及短期保藏菌种等。即将液体培养基加入0.5%左右琼脂即成为半固体培养基。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,1、细菌的培养基,基础培养基：为含多数细菌生长繁殖所需的基本营养成分，常用新鲜牛肉浸膏，加入适量的蛋白胨、NaCl、磷酸盐等，调节PH至7.2~7.6即成。
营养培养：即在基础培养基加上葡萄糖、血液、血清、酵母浸膏等即成。
选择培养基：在培养基中加入某些化学物质，以使一些细菌生长受到抑制而对另一些细菌的生长有利。,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、细菌的生长现象,肉汤上生长——均匀混浊、絮状沉淀、菌膜、菌环。
固体平板——菌落：把细菌划线接种于固体培养基表面，则细菌可因划线而分散。
经一定时间孵育后，可在培养基表面出现肉眼可见的孤立的细菌集团，这种各自孤立的细菌集团称为菌落。
半固体培养基——羽毛状、云雾状混浊——运动力阳性（+）；——沿线（穿刺线）生长，周围透明——运动阴性（—）。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,2、细菌的生长现象,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,分离培养法,每一菌落通常是由一个细菌不断分裂增殖堆积而成的细菌纯种，这种方法称为分离培养法。
纯培养法：将此孤立一个菌落移种到另一个培养基，即可得到纯培养物，称为纯培养法。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,菌落性状,形态、大小；色泽；表面光滑、粗糙；湿润或干燥；边缘是否整齐；透明度；粘稠度等方面特点——可用于细菌的识别及鉴定。,,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,3、细菌生化试验,各种细菌对营养物质分解能力不一样，代谢产物亦不同，据此可以设计特定的生化反应，作为鉴定细菌之用。
常用的生化反应有氧化酶试验、触酶试验、氧化发酵试验、VP试验及甲基红试验等。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,3、细菌生化试验,,细菌生化试验,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,4、人工培养细菌的应用,（1）细菌的鉴定和研究；
（2）疾病的诊治；
（3）生物制品的制备；
（4）菌种的保存——菌株（strain）、标准株（type strain）：
a、半固体石蜡法；
b、冷冻真空干燥法；
c、20%甘油保存法（-70C）。,江西农业大学动物科学技术学院 邬向东 17707093313,本章节结束,,
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