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1、谭凤霞 13227640356 ,水产微生物学,Microbiology in Aquaculture,Microbiology in Aquaculture,一、微生物有哪些种类? 二、微生物有哪些共性?,复习,Microbiology in Aquaculture,第一节 细菌的形态与结构 第二节 细菌的生理 第三节 细菌的人工培养 第四节 细菌的鉴定 第五节 细菌的致病性与传染,第二章 细菌,Microbiology in Aquaculture,细菌(bacterium)是属于原核生物界(prokaryotae)的一种形体微小、结构简单、具有细胞壁和原始核质、无核仁和核膜,除核糖体外无
2、其他细胞器的单细胞型微生物。,第一节 细菌的形态和结构,广义的细菌泛指各类原核细胞型微生物,包括细菌、 立克次体、衣原体、霉形体、螺旋体及放线菌等。,狭义则专指其中数量最大、种类最多、具有典型代表性的 细菌。,一 细菌的大小与形态,观察工具光学显微镜,测量单位一般以m为测量单位,球菌 据形态不同分三大类 杆菌 螺形菌,(一)细菌的大小,(二)细菌的基本形态与排列状态,细菌按其外形,主要有,球菌 杆菌 螺旋状菌,菌体呈球形或近似球形, 根据细胞分裂的方向及分裂后的各子细胞的空间排列状态不同,可将球菌分为以下几种: 单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。,1 球菌(coccus)
3、,双球菌,四联球菌,八叠球菌,葡萄球菌,链球菌,1.单球菌(coccus),细胞分裂沿一个平面进行,新个体分散而单独存在。 尿素微球菌,2.双球菌(diplococcus),细胞沿一个平面分裂,新个体成对排列。 肺炎双球菌、 脑膜炎双球菌,3.链球菌(coccus),细胞沿一个平面进行分裂,新个体不但可保持成对的样子,并可连成链状。 化脓链球菌,4.四联球菌(tetracoccus),细胞分裂是沿两个相垂直的平面进行,分裂后每四个细胞特征性地连在一起,呈田字形。 四联微球菌,5.八叠球菌(sarcina),细胞按三个互相垂直的平面进行分裂后,每八个球菌特征性地连在一起成立方体形。 嗜盐芽孢八叠
4、球菌 藤黄八球叠菌土霉素测定菌,6.葡萄球菌(streptococcus),细胞无定向分裂,多个新个体形成一个不规则的 群体,犹如一串葡萄。 金黄色葡萄球菌,2 杆菌(bacillus),杆菌是细菌中种类最多的类型,因菌种不同,菌体细胞的长短、粗细等都有所差异。 杆菌的形态:短杆状、长杆状、棒杆状、梭状杆状、月亮状、竹节状等;按杆菌细胞繁殖后的排列方式则有链状、栅状、“八”字状等。,杆菌(bacillus):分裂后排列方式不同,双杆菌,链杆菌,杆菌(bacillus):大小及排列方式不同,炭疽杆菌 3-10 m,大肠杆菌 2-3 m,3 螺旋菌(spirilla),弧菌(vibrio):螺旋不
5、满一圈,菌体呈弧形或逗号形 例霍乱弧菌、逗号弧菌 螺旋菌(spirillum):螺旋满2-6环,螺旋状,例干酪螺菌,弧 菌 螺 菌,4 细菌的异常形态,结核杆菌的正常形态,结核杆菌的异常形态,菌落:单个细菌在适当的固体培养基表面或内部,经过一段时间培养后,生长繁殖出数量巨大的菌体,形成肉眼可见、有一定形态的群体。 可用于细菌的分离、纯化、计数和鉴定。,平板培养,5 细菌的群体形态,菌苔:各“菌落”相互连接形成一片。,支原体,立克次体,衣原体,螺旋体,放线菌,6 不规则菌,(一)细胞壁(cell wall),细胞壁是位于菌体的最外层,内侧紧贴细胞膜的一层无色透明,坚韧而有弹性的结构。(高渗特殊染
6、色、电镜),两类细菌细胞壁的共同组分为肽聚糖,但各有其特殊组分。,革兰染色法: 涂片 风干 固定 结晶紫 碘液 95%乙醇 复红,革兰氏阳性 革兰氏阴性,不同细菌的革兰氏染色特点,1.细菌细胞壁的结构,革兰氏阳性菌细胞壁:由肽聚糖和磷壁酸组成,壁磷壁酸,肽聚糖,脂磷壁酸,阳性菌特有,革兰氏阴性菌细胞壁,2.细胞壁的化学组成,革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较,细胞壁的基本骨架肽聚糖是由 N乙酰胞壁酸(NAM)和N乙酰葡糖胺(NAG)经-1,4糖苷键连接间隔排列形成的多糖支架。在NAM分子上连接四肽侧链,肽链之间由肽桥或联系起来,组成一个机械性很强的网状结构。,(1),肽聚糖(pept
7、idoglycan),革兰阳性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链、五肽交联桥,革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架、四肽侧链,(2)磷壁酸 (teichoic acid),磷壁酸的功能,形成表面抗原决定簇的主要成分; 提高膜结合酶的能力(使细胞壁形成负电荷环境, 以利于吸附镁离子,维持酶活); 保证革兰氏阳性致病菌(如A族链球菌)与其寄主 间的粘连 ; 构成噬菌体的吸附位点。,(3)脂多糖(lipopolysaccharid, LPS),脂多糖的功能,(1)能够吸附钙离子、镁离子等阳离子; (2)为噬菌体提供特异的吸附受体,(4)外膜蛋白(OMP),噬菌体吸附的受体,维持菌体固有的形态 保护细菌抵抗不利环境 参与
8、菌体内外的物质交换 菌体表面带有多种抗原分子,可诱发机体的免疫应答。,3. 细胞壁的功能,细菌细胞壁缺陷型或L型(bacterial L form):细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。在高渗环境下,仍可存活。 革兰阳性菌细胞壁缺失后,原生质仅被一层细胞膜包住原生质体(protoplast)。 革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护原生质球(spheroplast)。,4.细菌细胞壁缺陷型(细菌L型),细菌L型呈高度多形性,大小不一。着色不匀,无论其原为革兰阳性或阴性菌,形成L型大多染成革兰阴性。,(1) 形态和染色性,临床分离葡萄球菌L型,葡萄
9、球菌L型回复后,细菌L型生长缓慢,营养要求高,必须用高渗的培养基。 细菌L型在高渗的培养基上生长后形成三种类型的菌落。,(2)培养特性和菌落形态,丝状菌落,颗粒型菌落,油煎蛋样菌落 (典型L型菌落),(二)细胞膜 (cell membrane),细胞膜液态镶嵌模型,细菌细胞膜的结构与真核细胞者基本相同,由磷脂和多种蛋白质组成,但不含胆固醇。 细菌细胞膜的功能与真核细胞者类似,主要有物质转运、生物合成和呼吸等作用。,间体:是部分细胞膜内陷、折叠、卷曲形成的囊状物,多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体。,(三)间体(mesosome),间体,(四)核体 (nuclear body),细菌
10、不具有成形的核,无核膜、核仁,遗传物质称为核质或拟核。功能是负载遗传信息。 核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。,核体,细胞质:细菌细胞膜内包裹的、除核体以外的所有物质,是一种无色、透明、均质的胶体,基本成分为水、蛋白质、脂类、多糖、核糖核酸及无机盐类等,是细菌进行营养物质代谢及合成核酸和蛋白质的场所。含有各种酶系统、核糖体、质粒、包含物等。,(五)细胞质 (cytoplasm),核糖体(ribosome),是分散在细胞质中的颗粒状结构,由核糖体核酸(占2/3)和蛋白质(占1/3)组成。,沉降系数:70s,由50s大亚基和 30s 小亚基构成。 功能:是细胞合成蛋白质
11、的机构。,2.质粒(plasmids),细菌染色体外的共价闭合环状双链DNA分子。控制细菌某些特定的遗传特性。,核体,质粒,3.内含物(inclusion),贮存营养物质和其他物质的颗粒样结构,有脂肪滴、糖原、异染颗粒等。,脂肪滴,气泡,异染颗粒,三、 细菌的特殊结构,荚膜 S层 鞭毛 菌毛 芽孢,(一)荚膜 (capsule),荚膜:某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质,用理化方法去除后并不影响细胞的生命活动。,肺炎链球菌荚膜,荚膜,(大)荚膜:粘液状物质具有一定外形,相对 稳定地附着在细胞壁外,厚度0.2m。 微荚膜(microcopsule):粘液状物质较薄, 厚度0.2m,与细胞表面
12、牢固结合。 粘液层(slime layer):粘液物质没有明显的 边缘,比荚膜松散。,荚 膜,菌胶团(zoogloea):包裹在细胞群体上的胶状物质。,大多数细菌的荚膜是多糖,如猪链球菌;少数菌的荚膜为多肽,如炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等;极少数二者均有,如巨大芽孢杆菌。,1. 荚膜的化学组成,抗吞噬作用:荚膜具有抵抗宿主吞噬细胞的作用,因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。 抗有害物质的损伤作用:荚膜处于细胞的最外层,有保护菌体避免和减少受有害物质的损伤作用。 营养物质的贮存场所与废物排出之地,2. 荚膜的功能,(1)荚膜的形成是微生物的遗传特征之一,是“种”的 特征。但不是细菌的必要结构,失去荚膜
13、的菌株 照样能够生活。 (2)荚膜的形成与组成明显受培养基成分和培养条件的 影响(与环境密切相关)。,3. 荚膜形成的条件,(二) S 层,某些细菌的一种特殊的表层结构,完整包裹菌体,由单一的蛋白质亚单位组成,排列规则,呈晶格样结构,S 层的功能,1.分子筛和离子通道 2.屏障作用,保护细菌 3.黏附宿主细胞 4.重要的表面抗原,(三)鞭毛 (flagellum),许多细菌在菌体上附有细长并呈波状弯曲的丝状物,称为鞭毛,是细菌的运动器官。,特殊鞭毛染色,在光学显微镜下观察 电子显微镜观察 半固体穿刺培养,1. 鞭毛的观察,1:有动力 2:无动力,2.鞭毛菌分类,鞭毛是运动器官。 鞭毛有抗原性。
14、 与致病性有关。,3. 鞭毛的功能,许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物,与细菌的运动无关。 菌毛蛋白具有抗原性。 菌毛在光镜下看不到,必须用电镜观察。 分为普通菌毛和性菌毛两类。,(四)菌毛 (filus/fimbriae),遍布菌细胞表面,每菌可达数百根。 是细菌的粘附结构,能与宿主细胞表面的特异性受体结合。与细菌的致病性密切相关。,1. 普通菌毛(ordinary pilus),仅见于少数革兰阴性菌。 数量少,1-4根。 比普通菌毛长而粗,中空呈管状。 性菌毛由致育因子(F)编码,故又称F菌毛。 F+菌内的质粒或DNA可通过性菌毛 进入F-菌体内
15、, 性菌毛是某些噬菌体吸附于 菌细胞的受体。,2. 性菌毛(sex pilus),菌毛比鞭毛更短、更细,且又直又硬。数量很多,不具有运动功能,但与菌的致病性、吸附等有关。只能在电子显微镜下观察到。,3.菌毛与鞭毛的比较,某些细菌在一定的环境条件下,能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体,是细菌的休眠形式。芽胞形成后细菌即失去繁殖能力。 产生芽胞的都是革兰阳性菌。,(四)芽胞 (spore),1.芽胞的结构,由外向内,外衣 外膜 皮质 芽孢壁 内膜 芯髓,2.芽胞形状、位置,细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动物体外才能形成,其形成条件因菌种而异。 一个细菌只形成一个芽胞,
16、一个芽胞发芽也只生成一个菌体,细菌数量并未增加,因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比,未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体。,3. 芽胞的形成,(1)对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。 (2)含水量低、壁厚而致密,通透性差,不易着色,折光性强。 (3)芽胞内新陈代谢几乎停止,处于休眠状态,但保持潜在萌发力。 (4)不是繁殖器官,一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。,4.芽孢的特点,芽胞的抵抗力强,可在自然界中存在多年,是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病,只有发芽成为繁殖体后,才能迅速大量繁殖而致病。 芽胞抵抗力强,故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。,5. 研究芽胞的意义
17、,Microbiology in Aquaculture,第二节 细菌的生理,研究对象 组成成分 营养要求 能量代谢 生物合成 生长繁殖,意义 理论上分析细菌生命活动的基本规律 生产实践上的应用 细菌的致病性 免疫机制 抗药性 疫苗制造 毒素和抗毒素的生产,一 细菌的理化性状,(一)细菌的化学组成,与其它生物细胞相似的成分 特有成分 细菌核酸 G+C含量:细菌分类的重要依据,(二)细菌的物理性状 带电现象:与细菌染色、血清学鉴定有关 光学性质:可用比浊法测定溶液中细菌的数量 布朗运动:无鞭毛细菌受水分子的撞击在原地颤动。 表面积:相对表面积大,代谢旺盛。 半渗透性与渗透压,(一)细菌的营养类型
18、,1、光能自养型(光能无机营养型) 能够利用光能并以CO2作为唯一或主要碳源进行生长的细菌。,念珠蓝细菌,基本特点:,B、供氢体:还原性无机物,还原CO2,A、光合色素(叶绿素、细菌叶绿素),实例:,1、光能自养型(光能无机营养型),2、光能异养型(光能有机营养型) 利用光能并以有机化合物作为唯一或主要碳源进行生长。,紫色非硫细菌,基本特点:,b.供氢体:有机物,还原CO2或有机物形成细胞物质,a.光合色素,光合作用,2、光能异养型(光能有机营养型),光能异养型微生物在C源利用上的特殊性: 以有机质作为主要C源, 能利用CO2,但它不是唯一碳源。,典型实例:,3、化能自养型(化能无机营养型)
19、利用无机化合物氧化时释放的能量作为能源,利用CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长。,产甲烷细菌,典型实例: 硫化细菌、硝化细菌(亚硝酸菌和硝酸菌)、产甲烷菌、铁细菌 H2S、 NO2、 H2、 Fe2+,基本特点: a. 能源:无机物氧化 b. 供氢体:无机物,还原CO2,4、化能异养型(化能有机营养型) 以有机化合物为碳源,利用有机化合物氧化过程中产生的能量作为能源而生长。,苏云金杆菌,基本特点: a. 能源:有机物氧化 b. 碳源:有机物,4、化能异养型(化能有机营养型),化能异养型细菌的的分类:(生活场所、获取养料方式),兼性寄主菌:既营寄生又营腐生生活的。(结核杆菌),寄生菌:只能
20、在活寄主体吸收营养物生活的。,腐生菌:利用无生命的有机物作为营养物质。,2、细菌营养划分的相对性 同一细菌在不同培养条件下生长时,它们的营养型可能发生变化。,细菌 提供的环境条件 能源利用情况 营养型 氢单胞菌 单纯的无机物环境 利用氢的氧化获得能量, 自养生活 将CO2还原成细胞物质 提供有机物 利用有机物获得能量 异养生活 红螺菌: 光 照 利用光能作能源 光能异养 暗处理 利用有机物氧化产能 化能异养,(二)细菌的营养物质及其功能,水,营养物质,碳素化合物,氮素化合物,矿质元素,生长因子,1、碳素化合物(碳源): 细胞含碳量:细胞干重的50%。,1、碳素化合物(碳源): 细胞中碳的功能:
21、,(2)大多数微生物的能源物质,(1)构成微生物体有机分子的骨架,1、碳素化合物(碳源):,甘薯、玉米粉、麸皮、米糠、野生植物的淀粉、 酒糟、造纸厂亚硫酸液,CO2,有机物,葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉,有机酸、醇类、脂类,可以利用的碳源种类,1、碳素化合物(碳源):,甲烷氧化菌:甲烷、甲醇,不同的微生物利用碳素的情况,洋葱假单胞菌:九十多种碳素化合物,纤维素分解菌(部分):只利用纤维素,2、氮素化合物(氮源),分子氮 N2(固氮菌、根瘤菌、少数放线菌和光合细菌、蓝细菌) 无机氮 NH4、NO3、NO2(多数细菌) 有机氮 蛋白质、多肽、氨基酸(多数细菌) 牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母高、玉
22、米浆、饼粕,可利用的氮素化合物:,氮素化合物的功能:,构成细胞物质,少数微生物的能源物质。,3、矿质元素(无机盐) 为机体提供了必要的金属元素等,P、S、Fe、Mg、K、Ca (大量元素) Mn、Cu、Zn、Mo (微量元素),3、矿质元素(无机盐),主要功能: 构成化合物,成为菌体的成分; 作为酶的组成部分,维持酶的活性; 参与能量的储存和转运; 调节菌体内外的渗透压; 某些无机盐与细菌的生长繁殖和致病作用密切相关。,4、生长因子 生长因子是指菌体生长必需的但本身不能合成,需要从外界吸收的且需要量又很小的有机物质。,4、生长因子 生长因子功能:构成酶的辅基或辅酶,生长因子分类:氨基酸 核 苷
23、 维生素,酶,简单蛋白,结合蛋白=蛋白 + 辅助因子,辅酶(与酶结合松驰) 辅基(与酶结合牢固),4、生长因子 有关生长因子的注意点:,(1)不同的细菌,它们生长所需要的生长因子各不相同,克氏杆菌 生物素、对氨基苯甲酸 肠膜明串珠菌 十七种氨基酸,4、生长因子,(2)细菌生长需要的生长因子会随着外界条件的变化而变化,鲁毛霉: 厌氧:需维生素B与生物素 好氧:无需生长因子,4、生长因子,(3)生长因子未知细菌的培养,酵母膏、牛肉膏或动物、植物的组织液,加入天然成分,5、水分,细菌的水分含量:营养细胞90%,孢子40%。,5、水分,水分在细菌的生长代谢中的功能:,a. 机体内生理生化反应的基础,b
24、. 溶剂与运输介质,c. 细胞内温度的缓冲剂作用,(三)细菌摄取营养物质的机制,是否消耗能量 是否需要载体 是否发生被吸收物的化学变化 。,单纯扩散 促进扩散 主动运输 基团转位,根据微生物对物质的吸收过程:,1、单纯扩散(称被动扩散) 被吸收物质依靠其在细胞内外的浓度梯度为动力,从浓度高的地区向浓度低的胞内扩散的过程。,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,胞外 胞膜 胞内,S,S,S,1、单纯扩散(称被动扩散) 单纯扩散的特点:,c. 运输动力,a. 非特异性的,b. 吸收过程不发生化学变化,1、单纯扩散(称被动扩散) 营养物质单纯扩散
25、能力的影响因素:,a. 吸收营养物质的分子大小,b. 溶解性(脂溶性或水溶性),c. 极性大小,d. 膜外pH,e. 温度,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,T,S,S,S,S,S,S,胞外 胞膜 胞内,2、促进扩散 以细胞内外的浓度梯度为动力,在载体物质参与下,物质从浓度高的胞外向浓度低的胞内扩散。(革兰氏阳性菌以膜结合蛋白作为受体蛋白),T,S T,S T,2、促进扩散 与单纯扩散的相同点:,c.无需代谢能。,a.被动的扩散。,b.无化学变化。,2、促进扩散 促进扩散独有的特点:,载体使营养物质的扩散加快,它会影响该营养物质在膜内外建立浓度的动态平衡状态吗?,a. 载
26、体的专一性,b. 运输速率提高,3、主动运输 以代谢能为动力,在载体参与下,将物质从胞外向胞内转运。,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,T,S,S,S,S,S,S,胞外 胞膜 胞内,T,S T,S T,3、主动运输 主动运输同促进扩散的共同点:,a. 载体,b. 载体构型的变化。,3、主动运输 主动运输与促进扩散的不同点:,a. 动力,b. 载体构型变化原理,4、基团转位: 被吸收物质以细菌的代谢能为动力,通过一个复杂的运输系统从胞外转运到胞内,并发生化学变化。(厌氧细菌和兼性厌氧细菌),大肠杆菌磷酸转移酶体系与葡萄糖的运输,4、基团转位: 被吸收物质以微生物的代谢能为动力,通过
27、一个复杂的运输系统从胞外转运到胞内,并发生化学变化。(厌氧细菌和兼性厌氧细菌),大肠杆菌磷酸转移酶体系与葡萄糖的运输,几种主要营养物质的吸收,1、糖: 促进扩散、基团转位、主动运输。,2、肽与氨基酸: 主动运输(主要方式)、促进扩散(次要方式),3、离子: 主动运输,影响细菌对营养物质吸收的因素,1、第一因素:细胞膜 细胞膜选择性透膜 细胞荚膜、粘液层以及细胞壁,2、第二因素:微生物细胞生活的环境 pH值、温度,3、第三因素:被吸收物质的特性。 分子量、溶解度,(影响物质的溶解度、细胞膜的流动性和运输系统的活性),(四)影响细菌生长的环境因素,营养物质 水的活性 温度 pH 氧,营养学内容,温
28、度是影响细菌生长的最重要因素之一。 温度对细菌的影响具体表现在: 影响酶活性,温度变化影响酶促反应速率,最终影响细胞合成。 影响细胞膜的流动性,温度高,流动性大,有利于物质的运输,温度低,流动性降低,不利于物质运输,因此,温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。 影响物质的溶解度,对生长有影响。,1、温度对细菌生长的影响,从微生物整体来看:生长的温度范围一般在-10 100 极端下限为-30 ,极端上限为105300 但对于特定的某一种微生物: 只能在一定温度范围内生长,在这个范围内,每种微生物都有自己的生长温度三基点,即最低、最适、最高生长温度,处于最适生长温度时,生长速度最快,代时最短
29、。 超过最低生长温度时,不生长,温度过低,甚至会死亡。 超过最高生长温度时,不生长,温度过高,甚至会死亡。,(1)细菌生长的三个温度基点,类型,生长温度,最低 最适 最高,嗜冷型 兼性嗜冷型 嗜温型 嗜热型 超嗜热或嗜高温型,45 45 5565 80 65 8090 100,根据微生物的最适生长温度的不同,可将微生物划为五个类型,高温的影响 高温下蛋白质不可逆变性,膜受热出现小孔,破坏细胞结构(溶菌)。 低温的影响 当环境温度低于细菌的最适生长温度时,细菌的生长繁殖停止,当细菌的原生质结构并未破坏时,不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力,当温度提高时,可以恢复正常的生命活动。 低温保藏菌
30、种就是利用这个原理。一些细菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4的冰箱中。 当温度过低,造成细菌的细胞冻结时,有的细菌会死亡,有些则并不死亡。,(2)高温与低温对细菌生长的影响,造成死亡的原因: 冻结时细胞水分变成冰晶,冰晶对细胞膜产生机械损伤,膜内物质外漏。 冻结过程造成细胞脱水。 冻结速度对冰晶形成有很大影响,缓慢冻结,形成的冰晶大,对细胞损伤大;快速冻结,形成的冰晶小、分布均匀,对细胞的损伤小,因此,利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏,一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。,细菌对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大,根据细菌与氧的关系,可把它
31、们分为几种类群: 专性好氧菌: 好氧菌 微好氧菌: 兼性厌氧菌 耐氧厌氧菌: 厌氧菌 (专性)厌氧菌:,2.氧气对细菌生长的影响,专性好氧菌(strict aerobe),必须在有分子氧的条件下才能生长,有完整的呼吸链,以分子氧作为最终氢受体,细胞含有超氧物歧化酶(SOD,superoxide dismutase)和过氧化氢酶。,在有氧或无氧条件下均能生长,但有氧情况下生长得更好,在有氧时靠呼吸产能,无氧时接发酵或无氧呼吸产能;细胞含有SOD和过氧化氢酶。,微好氧菌(microaerophilic bacteria),只能较低的氧分压下才能正常生长,通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能,兼性好氧
32、菌(facultative aerobe),耐氧菌(aerotolerant anaerobe),可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需要氧,分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链,依靠专性发酵获得能量。细胞内存在SOD和过氧化物酶,但缺乏过氧化氢酶。,厌氧菌(anaerobe),分子氧对它有毒害,短期接触空气,也会抑制其生长甚至致死;在空气或含有10%CO2的空气中,在固体培养基表面上不能生长,只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长;生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供;细胞内缺乏SOD和细胞色素氧化酶,大多数还缺乏过氧化氢酶。,影响膜表面电荷的性质
33、及膜的通透性,进而影响对物质的吸收能力。 改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径:如:酵母菌在pH4.5-5产乙醇,在 pH6.5以上产甘油、酸。 环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度,从而影响营养物质吸收,或有毒物质的毒性。,3、pH值对细菌生长的影响,细菌的生长pH值范围极广,从pH8都有细菌能生长。但是绝大多数种类都生活在pH5.09.0之间。,不同细菌对pH要求不同,细菌生长的pH值三基点: 各种细菌都有其生长的最低、最适和最高pH值。低于最低、或超过最高生长pH值时,细菌生长受抑制或导致死亡。 不同的细菌最适生长的pH值不同,根据细菌生长的最适pH值,将细菌分为: 嗜碱细菌:硝化
34、细菌、尿素分解菌、多数放线菌 耐碱细菌:许多链霉菌 中性细菌:绝大多数细菌 嗜酸细菌:硫杆菌属 耐酸细菌:乳酸杆菌、醋酸杆菌,个体生长 个体繁殖 群体生长 群体生长 个体生长+个体繁殖 个体生长繁殖 简单的二分裂方式进行无性繁殖 细菌分裂数量倍增所需的时间成为代时。 由于微生物的个体极小,所以常用群体生长来反映个体生长的状况,(五)细菌的生长繁殖,比例计数法 直接法 血球计数法 计繁殖数 液体稀释法 间接法 平板菌落计数法,微生物生长量的测定,测体积 直接法 称干重 测生长量 比浊法 间接法 测含碳量 生理指标法 测含氮量 其它(P 、 DNA),细菌群体生长规律,细菌生长曲线 细菌接种到均匀
35、的液体培养基后,在不补充营养物质或移去培养物,保持整个培养液体积不变条件下,以时间为横坐标,以菌数为纵坐标,根据不同培养时间里细菌数量的变化,可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线,这种曲线称为生长曲线(growth cuwe)。,其它名称:延滞期、停滞期、调整期、适应期 现象:活菌数没增加,曲线平行于横轴。 特点: 生长速率常数= 0 细胞形态变大或增长 细胞内RNA特别是rRNA含量增高,原生质嗜碱性增强 合成代谢活跃(核糖体、酶类、ATP合成加快),易产生诱导酶 对外界不良条件敏感,(如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物) 原因:适应新环境条件,合成新酶,积累必要中间产物,
36、迟缓期(lag phase),对数期(log phase),其他名称:指数期 现象:细胞数目以几何级增加,其对数与时间呈直线关系 特点: 生长速率常数最大,即代时最短 细胞进行平衡生长,菌体大小、形态、生理特征等比较一致 代谢最旺盛 细胞对理化因素较敏感,稳定期(stationary phase),又称:恒定期或最高生长期 特点: 新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等,微生物的生长速率处于动态平衡,培养物中的细胞数目达到最高值。 细胞分裂速度下降,开始积累内含物,产芽孢的细菌开始产芽孢。 此时期的微生物开始合成次生代谢产物,对于发酵生产来说,一般在稳定期的后期产物积累达到高峰,是最佳的收获时
37、期。,原因:营养物尤其是生长限制因子的耗尽; 营养物的比例失调,如碳氮比不合适; 有害代谢废物的积累(酸、醇、毒素等);物化条件(pH、氧化还原势等)不合适等,. 衰亡期(decline phase),特点: 细胞死亡数增加,死亡数大大超过新增殖的细胞数,群体中的活菌数目急剧下降,出现“负生长”。 细胞内颗粒更明显,细胞出现多形态、畸形或衰退形,芽孢开始释放。 因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用,使菌体死亡、自溶等,发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。 产生原因: 生长条件的进一步恶化,使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢,继而导致菌体的死亡,微生物代谢:微生物细胞所进行的化学反应的总和。
38、 微生物合成代谢:小分子合成复杂大分子的过程; 微生物分解代谢:细胞物质或营养物质降解形成简单产物的过程。,三 细菌的的新陈代谢产物,(一)分解产物,1、糖分解产物,有机酸,有机酸,乳酸,醋酸,丙酮酸,酪酸,CO2,H2,沼气,2、蛋白分解产物 有机酸、胺类、靛基质、硫化氢、硫醇、CO2、氢等,应用: 氧化酶试验 触酶试验 氧化发酵试验 VP试验,甲基红试验 枸橼酸盐利用试验 吲哚试验 硫化氢试验 脲酶试验,(二)合成产物,1、毒素 病原细菌 细菌的致病作用 外毒素蛋白质 内毒素糖、磷脂和蛋白质的复合物,2、酶,卵磷脂酶,胶原酶,透明质酸酶,凝血浆酶,溶纤维蛋白酶,溶血素,3、抗生素 青霉菌青
39、霉素 灰色链丝菌链霉素 委内瑞拉链丝菌氯霉素 金色链丝菌金霉素,4、维生素 5、热原质 某些细菌(革兰氏阴性菌),能在水中产生一种使人和动物发生热反应的多糖物质 6、色素,第三节 细菌的人工培养,(一)培养细菌的方法 分离培养 纯培养,平板划线分离法(Streak Plate),(二) 培养基,培养基: 是人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。,培养基的作用: 为微生物提供理想的人工培养环境,以进行微生物生命活动规律的研究和微生物生物制品的生产。,按培养基成分分 按培养基的用途分 按物理性状分,培养基的类型,培养基类型,合成培养基 天然培养基,基本培养基 富集培养基 鉴别培养基
40、,固体培养基 液体培养基 半固体培养基,1、按照培养基成分分: a. 合成培养基 化学成分和浓度完全清楚的物质配制的培养基。,1、按照培养基成分分:,b. 天然培养基 以动植物组织或微生物浸出液为原料配制的培养基。(牛肉膏蛋白胨),2、按照培养用途:,b. 富集培养基(增殖培养基) 为分离某种微生物配制出的适合它生长而不利于其他微生物生长的培养基。,c. 鉴别培养基 根据微生物的代谢特点,通过指示剂的呈色反应,用以鉴别不同微生物的培养基。(伊红-甲基蓝培养基鉴别大肠杆菌(菌落小,绿色光泽)和产气肠杆菌(菌落大,灰棕色)),a. 基本培养基 将多种微生物都需要的营养物质配而成培养基。,3、按照培
41、养基的物理性状,b. 液体培养基 未加凝固剂呈液态的培养基称为液体培养基。,c. 半固体培养基 在液体培养基中加入少量琼脂(0.2-0.5%) 。,a. 固体培养基 在液体培养基中加入凝固剂使呈固体状态,称为固体培养基。(琼脂1.5-2%),(三)细菌在培养基中的生长情况,1、在液体培养基中的生长情况,2、在固体培养基中的生长情况,3、在半固体培养基中的生长情况,第四节 细菌的鉴定,一、细菌鉴定的步骤 1、获得该菌种的纯种培养物,2 查找权威性的鉴定手册,3 应用合适的鉴定方法确定细菌的分类地位,经典分类法:测定形态、结构和生理生化特性等,分子分类法:测定细菌的细胞组分和核酸特征等,免疫学法:
42、用已知抗体测定细菌抗原的反应特异性,半自动和自动检测系统:用微量、快速方法综合测定某些有分类价值的指标并结合计算机进行分析归类,第五节 细菌的致病性与传染,在自然界中,细菌的种类很多,分布很广。,1.非病原菌:对人类、动物、植物无害,甚至有益的细菌。 绝大多数! 2.病原菌:凡能导致机体发病的细菌称为致病菌或病原菌。,第五节 细菌的致病性与传染,3.条件性病原菌有一些细菌通常情况下不致病,是共栖菌,在一定条件下(如机体抵抗力下降)可致病。如:大肠杆菌。 4.腐生性病原菌:有一些细菌本身不致病,但其代谢产物具有毒性,进入机体后呈现毒 害作用如:肉毒梭菌。,相关概念: 1.细菌致病性(Pathog
43、enicity)是指一定种类的细菌,在一定条件下,对一定宿主致病的能力。不同病原菌对宿主有一定的嗜性,如多杀性巴氏杆菌只对动物致病; 致病性是微生物“种”的特性,即一种微生物只能引起一定的传染病。由种属遗传性决定。,2.毒力:病原菌致病能力的强弱程度称为毒力(Virulence)。毒力是菌株个体的特征,同一种病原菌,因菌株的不同,其毒力大小也不相同。不同菌株,根据毒力大小可分为强毒株、弱毒株和无毒株。一般菌株毒力愈强致病性愈强。 3.菌株或毒株(Strain):指从同一种类动物不同的个体或不同地区的同一种动物体内分离到的同一种病原微生物。,需要说明 1.绝大部分病原微生物都是寄生性微生物它们是
44、从生活的机体(即寄主)获得营养,在宿主体内生长繁殖,并以特有的毒害作用侵害宿主。 2.大多数病原微生物又并不是绝对的寄生性微生物,真正严格的寄生性微生物是病毒、立克次氏体等。,病原的致病机理是一个多因素的过程。这一过程依赖于,宿主的免疫状态,病原菌,毒力 感染的途径 感染的数量,。,细菌的致病性,一、构成病原菌毒力的因素 病原菌的毒力由侵袭力和毒素构成。侵袭力的大小、毒素的性质和数量,决定着病原菌毒力的强弱。 (一)侵袭力(Invasiveness) 是指病原性细菌突破机体的防卫屏障,在体内生长、繁殖、扩散的能力。 包括:侵袭性酶和菌体表面结构,病原菌侵袭动物机体的方式主要有以下几个方面: 1
45、细菌的附着力 细菌的附着力主要 依靠粘附素发挥作用。(菌毛,外膜蛋白等) 2抗吞噬和定居 这两点主要与菌体表面结构有关; 3促进扩散和转移 有些细菌侵入机体后,在体内生长繁殖,破坏组织结构,并扩散转移。 该点主要与侵袭性酶有关;,1) 侵袭性酶 属胞外酶, 本身无毒性作用,但可破坏机体内的一些组织结构,从而在感染过程中协助病原菌在侵入机体后抗吞噬或扩散。,卵磷脂酶-破坏卵磷脂(魏氏梭菌) 脂酶-分解脂肪-金黄葡萄球菌 DNA酶-分解细胞中核酸-A群链球菌, 金黄葡萄球菌,(1) 菌毛等粘附因子细菌的附着力,2) 菌体表面结构,E. coli with fimbriae,荚膜和微荚膜-抗吞噬和定
46、居 有抗吞噬、抗体液中杀菌物质的作用,使病原菌能留在宿主体内迅速繁殖,产生病变。,所以有荚膜的细菌的毒力比该种细菌失去荚膜时的毒力明显增强。,此外,还有一些其他结构与此有关,如大肠杆菌的K抗原和沙门菌的Vi抗原,不仅抗吞噬,且具抗抗体,抗补体。,(二)、毒素(Toxin),毒素是细菌在生命活动过程中产生的、对动物机体具有毒性作用的特殊物质,可大大增强微生物的毒害作用,这种毒性物质就叫做毒素。,(1)外毒素(Exotoxin),是微生物在生命活动过程中产生并释放或分泌到周围环境中的毒素。 蛋白质,因而具有蛋白质的理化特性,易被热,酸,碱重金属等破坏; 毒性很强,产生的症状有高度特异性,具选择性毒
47、害; 良好的抗原性;可刺激机体产生较高的特异性抗体,即抗毒素;破抗 主要是某些G菌及部分G产生。 类毒素:外毒素经0.30.4的甲醛3737天处理后,其毒性即可丧失,但仍保持其抗原性,这种丧失了毒性而仍具有抗原的外毒素,称为类毒素。 抗毒素和类毒素可预防和治疗外毒素中毒症;,常见外毒素,常见外毒素,这是一类由革兰氏阴性菌在正常代谢过程中产生,在细菌生活状态下不释放或不分泌到外界环境中去,只有菌体细胞自溶、死亡崩解,或人工方法(超声波处理、反复冻融、研磨等)破坏其细胞的完整性时,才释放出来的毒素。,(2)内毒素(Endotoxin), 是一种“多糖-磷脂-蛋白质“的复合物,主要成分为脂多糖(LPS),主要毒性成分为类脂A; 对热具有相当的抵抗力; 毒性比外毒素弱,产生的症状没有特异性; 抗原性弱;抗原性弱,只能刺激机体产生微量的抗毒素; G菌及衣原体、立克次体、螺旋体等产生; 经甲醛处理后也能降低毒性,但不能称为类毒素。 内毒素无特异性的致病作用,动物机体各种内毒素中毒反应基本相同,主要表现为 :,(A)热源性(pyrogenecity),(C)内毒素血症(endotoxemia)和休克,
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