第二章细菌的生理第一节细菌的营养与代谢一、细菌的营养 （一）细菌的营养需要 水 无机盐类 含碳化合物 含氮化合物 生长因子 1、水在菌体细胞中的作用 重要组成成分、代谢必须成分，主要 起溶剂作用。 2、含碳化合物的作用 简称碳素（C素），细菌获取能量的主 要来源，合成菌体成分的必须原料。 3、含氮化合物的作用 简称氮素（N素），合成菌体成分的重 要原料。 4、无机盐类 细菌所须无机盐类有P、S、K、Na、Ca 、Mg、Fe、Cl、Mn、Zn、Co等。 无机盐的作用： 构成菌体组成成分 参与能量转化 维持细胞胶体状态，调节渗透压 参与酶促反应 5、生长因子 一些能促进细菌生长的物质，主要有B 族维生素类、某些氨基酸、嘌呤及嘧 啶等。 在菌体中的作用： 构成辅酶或酶的辅基 促进菌体生长 为某些细菌生长的必须成分 （二）细菌摄取营养的方式 单纯扩散 促进扩散 主动运输 基团转位（三）细菌的营养类型 根据细菌获取碳素和能量的方式，将 细菌分成以下营养类型化能异养菌自养菌异养菌光能自养菌化能自养菌光能异养菌细菌1、自养菌（autotropy） 只能从简单的无机物（如CO2、碳酸盐 ）中获取碳素，不能利用有机含碳物 。 根据获取能量方式分2类： 光能自养菌 可从光获取能量，将光能转变成化学 能 化能自养菌 不能利用光能而靠氧化无机物获能2、异养菌（heterotrophy） 不能利用无机物，只能从有机含碳物（ 如糖、醇、有机酸）中获取碳素。 根据获取能量方式不同也分2类： 光能异养菌 从光获取能量 化能异养菌 以氧化有机物获取能量 病原菌均为化能异养菌。 根据生活方式异养菌分三类： 腐生菌 存在于土壤、水和空气中，以无生命的 有机物（如动物尸体、植物残体、食 品、饲料等）作为营养物质。 寄生菌 寄生于活的动植物体内，从寄主体内获 取营养。 兼性寄生菌 即可从活体又可从死体获取营养。 二、细菌的代谢 （一）细菌的酶 细菌细胞虽小，但含有代谢所需的完 整酶系统（大肠杆菌含30种以上的酶 ）根据生成条件分为： 固有酶 诱导酶（适应酶） 根据存在和发挥作用的部位分为： 胞外酶 胞内酶 了解细菌酶的意义 不同的细菌含有不同的酶系统，因此， 不同细菌的代谢途径、体内生化反应的 过程及代谢产物均有不同。 很多细菌体内还发现有限制性核酸内切 酶、修饰酶、DNA聚合酶等，这些酶在核 酸结构的研究及基因工程中为重要的工 具酶。 有些细菌产生的酶，与细菌的毒力有关 。 （二）细菌的呼吸 细菌利用自身酶类，在对物质进行氧 化还原的过程中取得能量称细菌的呼 吸。根据受氢体将细菌的呼吸分为： 1、需氧呼吸 以游离的分子氧为受H体的呼吸，称需 氧呼吸，简称呼吸。 此过程O2被还原成H2O或H2O2，从而产生 能量。需氧菌为此种呼吸，必须在有 氧的环境进行。2、厌氧呼吸 以氧以外的其他无机物或有机物为受 氢体的呼吸称厌氧呼吸或发酵。 此过程底物脱下的H交给了分子氧以外 的其他受H体，使后者被还原，从而产 生能量。厌氧菌为此种呼吸，必须在 无氧的条件下进行。 呼吸酶 与菌体内生物氧化过程（呼吸）有关 的酶类称呼吸酶。呼吸酶均为胞内酶 ，其主要作用是裂解碳链，释放能量 。 不同的细菌含有不同的呼吸酶，故它们 的生物氧化过程不同，呼吸时对氧的需 要情况也不同。根据细菌呼吸时对氧的 需求，可将细菌分成三种类型： 需氧菌 如结核杆菌 厌氧菌 如破伤风梭菌 兼性厌氧菌 如大肠杆菌（三）细菌的代谢产物 细菌的营养物质复杂，代谢产物也很 多，这些物质，有的是最终产物，有 的是中间产物；有的是分泌物，有的 是排泄物。这些物质有的对细菌有利 ，有的有害，有的既无利也无害。对 人和动物也是这三种情况。 细菌的代谢产物可归为两大类，即分 解产物和合成产物。 1、分解产物 糖类的分解产物 不同细菌含有不同的酶，所以，它们 分解糖类的能力和途径不同，但分解 过程中都可产生丙酮酸（中间产物） ，丙酮酸再进一步分解，得到的产物 随着细菌的不同而不同。糖的分解产物： 气体（如CO2，H2） 酸类（如甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、 琥珀酸等） 醛类（如乙醛等） 醇类（如乙醇、乙酰甲基甲醇等） 酮类（如丙酮等） 蛋白质的分解产物 蛋白质在菌体蛋白酶的作用下被分解 成氨基酸进入菌体内，氨基酸再进一 步分解，其过程和产物随细菌的不同 而不同。 氨基酸分解： 脱氨基 生成氨、各种酸类一些气体 脱羧基 生成胺类、OC2和吲哚等物 脂类的分解产物 脂类在细菌脂酶的作用下分解成甘油 和脂肪酸，进一步分解形成醛、酮、 酸、过氧化物和水等。细菌的生化试验 由于不同细菌对营养物质分解的途径 和得到产物不同，所以检查细菌的代 谢途径和代谢产物对鉴定细菌至关重 要，此类试验称细菌的生化试验，如 糖发酵试验、MR试验、VP试验、吲哚 试验等。 2、合成产物 细菌在代谢过程中除能合成自身结构 成分外，还能合成一些其他代谢产物 ，其中一些在医学上有重要意义，有 的与致病性有关，有的可用于治疗某 些疾病，有的可用于鉴定细菌。医学上重要的合成产物有： 毒素 侵袭性酶 热原质 色素 抗生素 细菌素 维生素第二节细菌的生长繁殖一、细菌生长繁殖的方式细菌以二分裂法进行无性繁殖。 将一定数量的细菌接种在合适的液体 培养基中，于适宜温度下培养，定时 取样检查活菌数，可发现其生长过程 有一定的规律性。以培养时间为横坐 标，以活菌数的对数为纵坐标，可得 出一条生长曲线，该曲线可分为4个时 期。 二、细菌的生长曲线A迟缓期 B对数期 C稳定期 D衰亡期 1、迟缓期（lag phase） 细菌适应新环境阶段，此时菌体增大 ，代谢活跃，合成并积累所需酶系统 ，RNA含量增多，但菌数并不增多。 此期一般持续14小时。 2、对数期（logarithmic phase） 细菌繁殖迅速，活菌数以几何级数2n 形式增长，生长曲线近一条斜直线。 通常，该期的病原菌致病性最强，其 形态、染色特性及生理生化活性均较 典型，对环境因素影响较为敏感。研 究细菌的性状最好用此期的细菌。 对数期多数细菌持续818小时。 3、稳定期（stationary phase） 由于营养物消耗和代谢产物积累，细 菌的繁殖速度减慢，死亡加快，新繁 殖的活菌数与死亡数大致平衡。总菌 数虽有增加，但活菌数相对稳定。 此期细菌可出现种种形态和生理特性 的改变，革兰氏阳性菌此时可染成阴 性，细菌的代谢产物如外毒素、抗生 素及细菌的芽胞等多在此期产生。 4、衰亡期（decline phase） 由于营养物的进一步消耗和代谢产物 的进一步积累，细菌开始大量死亡， 死亡数超过了繁殖数，活菌数急剧减 少。此时细菌的形态显著改变，生理 代谢活动也趋于停滞，如不移植到新 的培养基，细菌最终将全部死亡。 第三节细菌的人工培养人工培养细菌应满足的几个条件： 充足的营养物质 合适的酸碱度 合适的温度 合适的渗透压 合适的气体环境1、要有充足的营养物质 要选择合适的培养基应，为细菌生长繁 殖提供充足的营养成分。2、要有合适的酸碱度 病原菌最适生长pH为7.07.4。3、要有合适的温度 病原菌最适生长温度一般为37。4、要有合适的渗透压 与细菌细胞等渗的渗透压环境。5、要有合适的气体环境 需氧菌需在有氧环境培养 厌氧菌则要在无氧条件下培养 有些菌生长需一定浓度的CO2环境。