2015-02生理學

1、江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,《獸醫(yī)微生物學》講議三,鄔向東預防獸醫(yī)學教研組二O一五年三月一日,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,細菌具有獨立完成生命活動的能力，可從外界環(huán)境中攝取營養(yǎng)物質，獲得能量；具有代謝旺盛，繁殖迅速的特點。學習細菌營養(yǎng)、代謝及生長繁殖的規(guī)律和特點，對于了解細菌培養(yǎng)原理及方法、病原菌的致病性以及細菌的分離培養(yǎng)鑒定等均十分重要。,第二章

2、細菌生理學,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,第二章 細菌生理學,一、細菌的化學組成及物理性狀二、細菌的營養(yǎng)與代謝三、細菌的生長繁殖及人工培養(yǎng),江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,第二章 細菌生理學,一、細菌的化學組成及物理性狀1、化學組成細菌和其他動植物細胞的化學組成基本相同，均含有碳、氫、氧、氮和各種礦物質元素。由這些元素組成細胞的各種有機物質，如蛋白質、核酸、

3、類脂和多糖等。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,第二章 細菌生理學,2、物理性狀比重滲透壓表面張力吸附現(xiàn)象,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,第二章 細菌生理學,二、細菌的營養(yǎng)與代謝（一）細菌的營養(yǎng)1、細菌的營養(yǎng)物質2、營養(yǎng)物質的吸收3、營養(yǎng)類型（二）細菌的代謝1、酶的種類2、細菌的生物氧化3、細菌的代謝及代謝產物,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院

4、 鄔向東 17707093313,（一）、細菌的營養(yǎng),細菌從周圍環(huán)境中吸收的作為代謝活動所必需的有機或無機化合物稱為營養(yǎng)物質。一種物質是否作用細菌的營養(yǎng)物質，決定于兩個因素：一是能否以一定的方式進入細胞；二是細菌是否具有相應的酶，使進入細胞的物質用于細菌的新陳代謝。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,包括：水、碳源、氮源、無機鹽和生長因子等。,1、細菌的營養(yǎng)物質,江西農業(yè)大學動物科學技術學院

5、鄔向東 17707093313,1、細菌的營養(yǎng)物質,（1）、水分：細菌含水量高，它不僅是細菌細胞的組成成分，也是良好的溶劑。細菌的呼吸、滲透、分泌、排泄等都以水為媒介。水解作用和許多生化反應也都需要水，水是不可缺少的。（2）、碳源（carbon source）含碳化合物提供的碳源既是細菌的核酸、蛋白質、糖、脂類的組成成分，又是細菌的能量來源。細菌所需要的碳源通常由糖類、有機酸、碳酸鹽供給，糖類最易被利用。,江西農業(yè)大學動物科學技術

6、學院 鄔向東 17707093313,1、細菌的營養(yǎng)物質,（3）、氮源（nitrogen source）含氮化合物所提供的氮是組成細菌蛋白質、酶和核酸的成分。有的可利用無機氮源（N、NH3、NH2-、NO3-等）；有的僅能利用有機含氮化合物。（蛋白胨、氨基酸）（4）、無機鹽類 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需量較多，其他只需微量。 其作用? 構

7、成菌體成分； ? 調節(jié)滲透壓； ? 維持酶活性作用； ? 并可作自養(yǎng)菌的能量來源。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,1、細菌的營養(yǎng)物質,（5）、生長因子（growth factors）是某些細菌生長所必需而其自身又不能合成的一類營養(yǎng)物質。包括維生素（B族），嘌呤和嘧啶等。常由血液、血清和酵母浸膏供給。如嗜血桿菌需要特殊的X、V因子才能生長，V因子即輔酶I（NAD）（主要存在于酵母、葡萄球菌和

8、動物血液中）。,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,2、營養(yǎng)物質的吸收,細菌細胞依靠菌體表面的通透作用來調節(jié)各種營養(yǎng)物質的攝取和代謝物的排泄。細菌對營養(yǎng)物質的吸收方式可分為 單純擴散 促進擴散 主動運輸 基團轉運,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,2、營養(yǎng)物質的吸收,（1）、單純擴散（simple diffusion）是一種簡單的吸收方式

9、。它只靠簡單的分子運動進行擴散，物質交換無特異性，進行速度也較慢。脂溶性溶質一般比水溶性溶質易擴散。除水及某些離子外，氣體與甘油亦以此種方式運輸。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,2、營養(yǎng)物質的吸收,（2）、促進擴散（facilitated diffusion）這是細菌細胞利用細胞膜內特異性的載體蛋白而進行細胞內外物質交換的方式。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,

10、2、營養(yǎng)物質的吸收,載體蛋白與被運輸?shù)奈镔|之間具有高度專一性，其過程是可逆的，透性酶沒有分子結構的變化，也不需要代謝能。 如甘油進入大腸桿菌等腸道菌的細胞內，厭氧吸收營養(yǎng)物質及排出代謝產物，均是通過這一方式。促進擴散不會逆濃度梯度進行。促進擴散的運輸方式主要見于真核微生物（厭氧生活的酵母菌）。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,2、營養(yǎng)物質的吸收,（3）、主動運輸（active transport

11、）是細菌的一種從低濃度向高濃度梯度積累營養(yǎng)物質的過程。主動運輸需要能量、透性酶或結合蛋白，具有嚴格的特異性。如：鈉和鉀的運輸。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,2、營養(yǎng)物質的吸收,（4）、基團轉運（group translocation）細菌對糖等物質的吸收和積累，需要磷酸轉運系統(tǒng)，即轉運過程中必須磷?；?，這種物質轉運方式稱為基團轉運。這種方式主要存在于厭氧微生物中。葡萄糖、果糖、N-乙酰葡

12、萄糖胺等單糖以及核苷酸與脂肪的運輸均以此種方式進行。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,2、營養(yǎng)物質的吸收,基團轉運,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,2、營養(yǎng)物質的吸收,（5）、金屬離子的吸收影響細菌的金屬離子在動物體內極少以游離狀態(tài)存在。以鐵為例，它與鐵結合蛋白結合，如血清中的轉鐵蛋白及乳中的乳鐵蛋白。細菌通過分泌載鐵體攫取這些蛋白結合的Fe3+，形成含鐵螯合物，

13、而后通過特異的主動輸送，F(xiàn)e3+進入菌體細胞。,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,3、營養(yǎng)類型,根據(jù)細菌對碳源利用：自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌。根據(jù)獲得能源的不同 ：光能營養(yǎng)菌和化能營養(yǎng)菌。綜合： 光能自養(yǎng)菌 光能異養(yǎng)菌 化能自養(yǎng)菌 化能異養(yǎng)菌,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,（二）、細菌的代謝,細菌的新陳代謝是

14、其生理活動的中心環(huán)節(jié)，是一系列復雜的生化反應過程，包括合成代謝(同化作用anabolism)和分解代謝(異化作用catabolism)，產能代謝和耗能代謝。上述反應之所以能夠順利進行，均是受一系列酶的控制和催化。合成代謝和分解代謝過程中，均可生成多種中間代謝產物，其中有些代謝產物在畜牧、獸醫(yī)、醫(yī)學上有重要意義。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,（二）、細菌的代謝,1、酶的種類細菌具有多種酶系統(tǒng)，在

15、細菌學上據(jù)酶存在細菌細胞的部位和產生的條件不同可分為 :胞內酶 胞外酶 固有酶 誘導酶 各種不同作用功能的酶類 限制內切酶、毒性酶等等。,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,（二）、細菌的代謝,2、細菌的生物氧化細菌進行代謝所需的能量，主要是通過生物氧化作用獲得。細菌的生物氧化體系位于細胞膜上。細菌將從底物（主要是糖）脫下的成對氫原子，通過多種酶和輔酶所組成的連鎖反應依次傳遞，最終交給受

16、氫體，此連鎖反應過程稱為細菌的呼吸鏈。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,（二）、細菌的代謝,細菌種類不同，其呼吸需要的酶及受氫體亦不同。根據(jù)最終受氫體的不同，細菌對底物的氧化過程有三種：一、為有機化合物——發(fā)酵；二、為無機物者——呼吸，其中以游離的氧分子為最終受氫者稱需氧呼吸；三、而以無機物（硝酸鹽、硫酸鹽）為受氫體者為厭氧呼吸。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313

17、,（二）、細菌的代謝,據(jù)細菌對氧氣的需要，可將其分為以下三種類型：（1）需氧菌（aerobe）：具備較完善的呼吸酶系統(tǒng)，需分子氧作為受氫體，只能在有氧的情況下生長繁殖。如結核分枝桿菌。（2）厭氧菌（anaerobe）：缺乏完善的呼吸酶系統(tǒng)，只能在無氧條件下生長繁殖。（3）兼性厭氧菌(facultative anaerobe)：此類細菌具有完善的酶系統(tǒng)，不論在有氧或無氧環(huán)境中都能生長，大多數(shù)病原菌屬于此類。,,江西農業(yè)大學動物科學技

18、術學院 鄔向東 17707093313,（二）、細菌的代謝,3、細菌的代謝及代謝產物（1）細菌的代謝細菌能分解糖、蛋白、脂肪、核酸等。細菌對糖類物質的分解須先經胞外酶作用分解為雙糖?單糖才能被吸收利用。脂肪——大多數(shù)病菌不能分解，只有一部分有脂肪酶的細菌才能將脂肪水解為甘油和脂肪酸。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,（2）、細菌的合成代謝產物,a、熱原質（pyrogen）許多G-菌，以及一

19、些G+菌能產生一種多糖，將它注入人體或動物體內可引起發(fā)熱反應，稱為熱原質。熱原質耐高溫高壓，生物劑品制成后要去除則比較困難，最好應用無熱原質之水制備，制成后也要防止細菌生長，否則又會產生新的熱原質。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,（2）、細菌的合成代謝產物,b、毒素及侵襲性酶內毒素(endotoxin)：G-菌細胞壁的脂多糖部分，毒性存在于脂類a部分，當菌體裂角后才釋放出來。耐熱、毒性弱、無特殊的

20、親嗜性。外毒素(exotoxin)：G+菌、少數(shù)G-菌在代謝過程中分泌的有毒性作用的蛋白質。不耐熱、毒性強、有特異性親嗜性，經甲醛滅活可形成類毒素。侵襲性酶(invasive enzymes) ：產氣莢膜桿菌可產生卵磷脂酶；鏈球菌可產生透明質酸酶等。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,（2）、細菌的合成代謝產物,c、色素（pigments）：有水溶性、脂溶性色素。可用于鑒別細菌的種類。d、抗生素（a

21、ntibiotics）：主要由某些微生物在代謝過程中產生，能抑制或殺死某些生物細胞。e、細菌素（bacteriocins）：是某些細菌菌株產生的一類具有抗菌作用的蛋白質或蛋白質與脂多糖的復合物。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,（2）、細菌的合成代謝產物,f、維生素（vitamin）：有些細菌可產生維生素。如大腸桿菌在腸道內合成VB和VK。g、光和熱：細菌在呼吸過程中產生的能量，還能以熱的形式釋放（

22、如堆肥等）；少數(shù)細菌可將其產生的能量，以光能的形式釋放（如：海洋魚體上的磷光微球菌）。h、芳香物質：利用微生物制造醬油、酒、酸乳、干酪、黃酒等過程中，能產生烯、醇、酯類等芳香物質，有芳香味。,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,三、細菌的生長繁殖及人工培養(yǎng),（一）、細菌的生長繁殖1、細菌生長繁殖的條件2、細菌生長繁殖的方式和速度（二）、細菌的人工培養(yǎng)1、細菌的培養(yǎng)基2、細菌的生長現(xiàn)象3、細菌

23、生化試驗4、人工培養(yǎng)細菌的應用,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,1、細菌生長繁殖的條件,（1）、營養(yǎng)物質：水分、無機鹽類、蛋白胨和糖等，以及生長因子。（2）、酸堿度（pH）。（3）、溫度：嗜冷菌在10~20?C生長最好；嗜溫菌在30~37?C；嗜熱菌在50~60?C生長最好。（4）、氣體環(huán)境：與細菌生長有關的氣體是氧氣和二氧化碳。（5）、滲透壓：細菌細胞在適宜滲透壓下，才能生長繁殖。這也是鹽

24、腌漬能防腐的作用原因。,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,2、細菌生長繁殖的方式和速度,（1）、細菌個體的生長繁殖細菌以簡單的二分裂法（binary division）繁殖。細菌分裂時，其體積先增大，當達到一定大小后，在菌體內出現(xiàn)橫隔，繼而分裂成兩個子代細菌。細菌每分裂一次叫做一代。在營養(yǎng)物質充足、其他生長繁殖條件適宜的情況下，繁殖速度是相當快的。大多數(shù)細菌每分裂一次僅需20~30分鐘，少數(shù)較慢

25、，如結核桿菌約24~48小時分裂一次。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,2、細菌生長繁殖的方式和速度,（2）、細菌群體的生長繁殖將一定量的細菌接種于合適的液體培養(yǎng)基中，在適宜的溫度下培養(yǎng)，以菌數(shù)的對數(shù)為縱座標，生長時間為橫座標畫得的曲線叫做生長曲線（growth curve）。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,生長曲線可人為分四個階段：,a、遲緩期：為接種于培養(yǎng)基后最

26、初的一段時間。 b、對數(shù)期：為繁殖較快的時期，分裂呈恒定的速度。c、穩(wěn)定期：培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質逐漸消耗，酸性產物積聚，細菌繁殖的速度逐漸下降，死亡數(shù)則逐漸上升。此時細菌的繁殖數(shù)與死亡數(shù)幾乎相當，趨于平衡，故活菌數(shù)保持穩(wěn)定。d、衰退期：此期繁殖越來越慢，活菌數(shù)急劇減少。,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,（二）、細菌的人工培養(yǎng),1、細菌的培養(yǎng)基培養(yǎng)基：是將細菌所需要的各種營養(yǎng)物質合理地配制成為細菌生

27、長繁殖的基質。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,1、細菌的培養(yǎng)基,液體培養(yǎng)基：即不加凝固劑的基本培養(yǎng)基或培養(yǎng)基，用于擴增純培養(yǎng)的菌體、確定細菌生長曲線等。 固體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基另補加1~3%的瓊脂，pH=7.2~7.6。可用于細菌的分離、純化、生物活性檢測等。半固體培養(yǎng)基：可作穿刺試驗，觀察細菌的動力及短期保藏菌種等。即將液體培養(yǎng)基加入0.5%左右瓊脂即成為半固體培養(yǎng)基。,江西農業(yè)大學動物科學技術

28、學院 鄔向東 17707093313,1、細菌的培養(yǎng)基,基礎培養(yǎng)基：為含多數(shù)細菌生長繁殖所需的基本營養(yǎng)成分，常用新鮮牛肉浸膏，加入適量的蛋白胨、NaCl、磷酸鹽等，調節(jié)PH至7.2~7.6即成。營養(yǎng)培養(yǎng)：即在基礎培養(yǎng)基加上葡萄糖、血液、血清、酵母浸膏等即成。選擇培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入某些化學物質，以使一些細菌生長受到抑制而對另一些細菌的生長有利。,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,2、細菌的生長

29、現(xiàn)象,肉湯上生長——均勻混濁、絮狀沉淀、菌膜、菌環(huán)。固體平板——菌落：把細菌劃線接種于固體培養(yǎng)基表面，則細菌可因劃線而分散。經一定時間孵育后，可在培養(yǎng)基表面出現(xiàn)肉眼可見的孤立的細菌集團，這種各自孤立的細菌集團稱為菌落。半固體培養(yǎng)基——羽毛狀、云霧狀混濁——運動力陽性（+）；——沿線（穿刺線）生長，周圍透明——運動陰性（—）。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,2、細菌的生長現(xiàn)象,江西農業(yè)大學動物科學

30、技術學院 鄔向東 17707093313,分離培養(yǎng)法,每一菌落通常是由一個細菌不斷分裂增殖堆積而成的細菌純種，這種方法稱為分離培養(yǎng)法。純培養(yǎng)法：將此孤立一個菌落移種到另一個培養(yǎng)基，即可得到純培養(yǎng)物，稱為純培養(yǎng)法。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,菌落性狀,形態(tài)、大??；色澤；表面光滑、粗糙；濕潤或干燥；邊緣是否整齊；透明度；粘稠度等方面特點——可用于細菌的識別及鑒定。,,江西農業(yè)大學動物科學技術學院

31、 鄔向東 17707093313,3、細菌生化試驗,各種細菌對營養(yǎng)物質分解能力不一樣，代謝產物亦不同，據(jù)此可以設計特定的生化反應，作為鑒定細菌之用。常用的生化反應有氧化酶試驗、觸酶試驗、氧化發(fā)酵試驗、VP試驗及甲基紅試驗等。,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,3、細菌生化試驗,,細菌生化試驗,江西農業(yè)大學動物科學技術學院 鄔向東 17707093313,4、人工培養(yǎng)細菌的應用,（1）細菌的鑒定和