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细菌生理
医学微生物学中的细菌生理章节的知识点归纳
编辑于2022-03-04 12:28:35
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细菌生理
理化性状
化学组成
组成
基本成分
水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸等
特有成分
肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、DPA、吡啶二羧酸等
特点
水——细胞重量的75%~90%
无机离子——构成菌细胞各种成分，维持酶的活性，跨膜化学梯度
物理性状
光学性质
表现
细菌为半透明体
细菌悬液呈混浊状态
方式
相差显微镜，比浊法，分光光度计
表面积
表现
体积微小，相对表面积大
意义
利于物质交换
带电现象
表现
G+——pI=2~3
G-——pI=4~5
近中性或弱碱性，均带负电荷
原因
固体成分的50%～80%是蛋白质(兼性AA)
意义
与染色反应、凝集反应、抑菌和杀菌作用等密切相关
半透性
表现
细胞壁和细胞膜都有半透性
意义
有利于吸收营养和排出代谢产物
渗透压
表现
细菌体内含有高浓度的营养物质和无机盐
G+渗透压=20-25个大气压
G-=5-6个大气压
营养与繁殖
营养物质
水
氮源
功能
菌体成分的原料
来源
病原性微生物——AA,蛋白胨等
大多数细菌——有机氮化物
少数病原菌——氮气，硝酸盐等
碳源
来源
主要来源于糖类
无机盐
类型
常用元素——10^(-4~-3)
磷、硫、钾、钠、钙、铁等
微量元素——10^(-8~-6)
钴，锌，锰，铜，钼等
作用
构成菌体的成分
维持酶的活性
参与能量的储存和转运
调节渗透压
参与生长繁殖和致病作用
生长因子
经典
维生素、某些氨基酸、嘌呤，嘧啶等
特点
自身不能合成
摄取机制
被动扩散
方式
简单扩散，易化扩散
主动转运
意义
细菌吸收营养物质的主要方式
方式
ABC转运
表现
G-的特异性结合蛋白位于周浆间隙
G+的特异性结合蛋白位于细菌外表面
质膜的ATP结合型载体
离子偶联转运
机制
动力
膜内外两侧质子或离子浓度差产生的质子动力或钠动力
载体
电化学离子梯度透性酶(疏水性膜蛋白)
基团转移
实质
不是主动转运，也不涉及营养物质的浓度梯度，而是利用能量将物质转运与代谢相结合
机制
能量供体——PEP
特异性转运
经典
载铁体——异羟肟酸衍生物
营养类型
自养菌
特点
以简单的无机物为原料
类型
化能自养菌
光能自养菌
异养菌
特点
以有机物为原料
所有的病原菌都是异养菌
类型
腐生菌
寄生菌
影响因素
营养物质
pH
表现
大多数嗜中性细菌
生长pH=6~8
嗜酸性细菌
最适生长pH=3.0
嗜耐性细菌
最适生长pH=10.5
多数病原菌
最适生长pH=7.2～7.6
霍乱弧菌
最适生长pH=8.4-9.2
结核分枝杆菌
最适生长pH=6.5～6.8
机制
细胞膜上的质子转运系统，如质子泵，钠氢交换系统，氢钾交换系统
温度
类型
嗜冷菌
生长温度=－5～30°C
最适生长温度=10-20℃
嗜温菌
生长温度=10～45℃
最适生长温度=20～40℃
嗜热菌
生长温度=25～95℃
最适生长温度50～60℃
特点
多数病原菌的最适生长温度=37℃
细菌可暂时合成HSP抵抗高温
气体
O2
专性需氧菌
特点
完善的呼吸酶系统
分子氧作为受氢体
仅有氧下存活
经典
结核分枝杆菌，铜绿假单胞菌
微需氧菌
特点
低氧压（5%～6%）生长最好
氧浓度＞10%抑制生长
经典
空肠弯曲菌、幽门螺杆菌
兼性厌氧菌
特点
有需氧呼吸和无氧发酵两种功能
有氧条件下生长更好
经典
大多数病原菌
专性厌氧菌
特点
缺乏完善的呼吸酶系统
利用氧以外的物质作为受氢体
低氧分压或无氧环境中存活
原因
有氧→超氧阴离子，过氧化氢↑且细菌缺乏相应水解酶类和呼吸酶类→细菌损伤
经典
破伤风梭菌、脆弱类杆菌
CO2
意义
对细菌生长极为重要
特点
大部分细菌新陈代谢产生的CO2可满足自身需要
特殊
脑膜炎奈瑟菌和布鲁菌——分离培养需人工给5~10%CO2
渗透压
表现
一般培养基渗透压适于大多数细菌
少数细菌如嗜盐菌的培养基需要高渗环境(30g/L的NaCl)
生长繁殖
表现
细菌的组分和数量增加
类型
个体的生长繁殖
方式
二分裂
代时
定义
细菌分裂数量倍增所需时间
表现
多数为20~30min
表现
细菌体积增大，染色体复制
G+的染色体与中介体相连
G-的染色体直接连接细胞膜
群体的生长繁殖
表现
生长曲线——培养时间为横坐标，培养物中活菌数的对数为纵坐标
过程
迟缓期
实质
细菌进入新环境后的短暂适应阶段
表现
菌体增大，代谢活跃
分裂迟缓，繁殖极少
特点
1~4h
对数期/指数期
表现
生长迅速，活菌数以恒定的几何级数增长
生长曲线上对数呈直线上升，达峰值
细菌的形态、染色性、生理活性等都较典型
对外界因素的作用敏感
特点
培养后的8~18h
稳定期
表现
细菌繁殖速度渐减，死亡数逐渐增加，两者大致平衡
活菌数大致恒定，总的细菌数缓慢增加
细菌形态、染色性和生理性状常有改变
特点
芽胞、外毒素和抗生素等多在稳定期产生
衰亡期
表现
细菌形态显著改变
出现衰退型或菌体自溶
生理代谢活动趋于停滞
新陈代谢
能量代谢
特点
主要涉及ATP形式的化学能
大多数病原菌只进行需氧呼吸和发酵
糖类为主要能源
生物氧化
意义
生物体能量代谢的基本生化反应
方式
加氧、脱氢和脱电子等
细菌以脱氢或传递氢为主
类型
发酵
有机物为受氢体
呼吸
无机物为受氢体
厌氧呼吸
其他无机物为受氢体
需氧呼吸
分子氧为受氢体
利用方式(糖类为例)
EMP
磷酸戊糖/磷酸己糖HMP途径
实质
EMP的分支——己糖生成戊糖
功能
为生物合成提供前体和还原能
需氧呼吸
经典
需氧菌和兼性厌氧菌进行需氧呼吸
厌氧呼吸
实质
以外源的无机氧化物作为受氢体的一类产能效率低的特殊呼吸
经典
专性厌氧菌和兼性庆氧菌
代谢产物
分解代谢产物和细菌的生化反应
类型
糖发酵试验
经典
大肠埃希菌发酵GLA,GLU；产生甲酸，CO2和H2
伤寒沙门菌发酵GLU;产甲酸
VP试验
经典
大肠埃希菌和产气杆菌均能发酵GLU，产酸产气
VP试验阳性——红色化合物——产气杆菌
VP试验阴性——无表现——大肠埃希菌
甲基红试验
经典
甲基红试验阴性——橘黄色，pH>5.4——产气杆菌
甲基红试验阳性——红色，pH≤4.5——大肠埃希菌
枸橼酸盐利用试验
方式
铵盐为唯一氮源，枸橼酸盐为唯一碳源→是否产生氨，碳酸盐
经典
阳性——碱性，深蓝——产气杆菌
阴性——淡绿——大肠埃希菌
吲哚试验
经典
阳性——玫瑰吲哚(红色)——大肠埃希菌、变形杆菌、霍乱弧菌等
原因
含Tyr酶
H2S试验
经典
阳性——黑色的硫化物——沙门菌、变形杆菌等
原因
分解含硫AA而发生硫化
尿素酶试验
经典
阳性——酚红显红色——变形杆菌
特点
IMViC
意义
常用于鉴定肠道杆菌
实质
吲哚(I）、甲基红（M）、VP(Vi）、枸橼酸盐利用（C）四种试验的组合
经典
大肠埃希菌——++--
产气杆菌——--++
合成代谢产物及其意义
热原质/致热原
定义
细菌合成的一种注入人体或动物体内能引起发热反应的物质
特点
多由G-产生
耐高温
压力蒸汽灭菌(121℃、20分钟）无法破坏
250℃高温干烤可破坏
吸附剂，特殊石棉滤板可除去大多数
蒸馏法效果最好
实质
G-的LPS
毒素与侵袭性酶
毒素
类型
外毒素
多数G+和少数G-释放的胞外蛋白
ET
实质
特点
外毒素毒性>ET
侵袭性酶
作用
损伤机体组织，促使细菌的侵袭和扩散
经典
产气荚膜梭菌的卵磷脂酶、链球菌的透明质酸酶
色素
类型
水溶性色素
特点
能弥散到培养基或周围组织
经典
铜绿假单胞菌——绿色色素
脂溶性色素
特点
不溶于水，只存于菌体，菌落显色而培养基不变色
经典
金黄色葡萄球菌色素
抗生素
定义
某些微生物代谢过程中产生的一类能抑制或杀死某些其他微生物或肿瘤细胞的物质
来源
放线菌和真菌为主
细菌极少(多粘菌素，杆菌肽等)
细菌素
定义
某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质
特点
作用范围狭窄——仅对有亲缘关系的细菌有杀伤作用
意义
无治疗意义，有助于细菌分型
维生素
经典
大肠埃希菌——合成VB,VK族肱人体吸收
人工培养
培养方法
条件
充足的营养物质、合适的酸碱度及渗透压，适宜的温度和必要的气体等
病原菌的一般在35～37℃．培养18～24h
方法
分离培养
纯培养
发酵培养
培养基
概念
定义
人工方法配制而成，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品
特点
一般pH=7.2~7.6
常加入缓冲剂
必须灭菌
类型
基础培养基
意义
配制特殊培养基的基础，也是一般培养基用
特点
含有多数细菌生长繁殖所需的基本营养成分
增菌培养基
类型
通用增菌培养基
添加合适的生长因子或微量元素等
专用/选择性增菌培养基
除特殊营养成分外再添加特殊抑制剂
特点
适合某种细菌而不适合其他细菌生长
选择培养基
方式
在培养基中加入某种化学物质，抑制某些细菌生长，但有利于另一些细菌生长，从而实现分离效果
鉴别培养基
定义
用于培养和区分不同细菌种类的培养基
方式
加入特定的作用底物和指示剂
一般不加抑菌剂
厌氧培养基
定义
专供厌氧菌的分离、培养和鉴别用的培养基
特点
营养丰富，含特殊生长因子，氧化还原电势低，加入亚甲蓝作为氧化还原指示剂
其他
化学成分确定的培养基(合成培养基)和化学成分不确定的培养基(天然培养基)
液体、固体和半固体培养基
琼脂粉15g/L
琼脂粉3~5g/L
生长情况
液体培养基
均匀混浊状态——大多数细菌
沉淀生长——少数链状菌
表面生长，形成菌膜——枯草芽胞杆菌、结核分枝杆菌等
在固体培养基
光滑型菌落(S型菌落)
表面光滑、湿润、边缘整齐
多为新分离的细菌
粗糙型菌落(R型菌落)
表面粗糙、干燥、呈皱纹或颗粒状，边缘大多不整齐
多为变异的S型细菌，少数为新分离的细菌
黏液型菌落(M型菌落)
菌落黏稠、有光泽，似水珠样
多见于有厚荚膜或丰富黏液层的细菌，如肺炎克雷伯菌等
半固体培养基
黏度低
有鞭毛细菌
扩散生长，周围混浊
无鞭毛细菌
沿穿刺线生长，周围透明
用途
医学中的应用
感染性疾病的病原学诊断
细菌学研究
生物制品的制备
工农业生产中的应用
制成抗生素、维生素、氨基酸、有机溶剂、酒、酱油、味精，酶制剂，菌肥，农药等产品
基因工程中的应用
制备胰岛素、干扰素、乙型肝炎疫苗等
细菌分类
概念
细菌分类原则
传统分类/人为泛灵论
以细菌的生物学性状为依据
有一定的主观性
种系分类/自然分类
者以细菌的发育进化关系为基础
方法
表型分类
特点
以细菌的形态和生理特征为依据
经典
形态与结构、染色性、培养特性、生化反应、抗原性等
分析分类
特点
以菌体组分、代谢产物组成与图谱等特征为依据
方法
电泳、色谱、质谱等
基因型分类
特点
分析遗传物质，揭示细菌进化的信息
意义
最精确的分类方法
方法
DNA碱基组成、核酸分子杂交和16SrRNA同源性分析等
16SrRNA更重要
其他
属
特点
由密切相关的种组成
种
意义
细菌分类的基本单位
标准
≥70%以上的DNA同源性，且有≤5℃的ΔTm值
特点
亚种——特性基本相同，但在某些方面仍有一定差异且差异较明显的
型——特性基本相同，差异较小的
型
定义
同一种细菌基本性状相同，而某些方面的特征稍有不同
株
定义
不同来源的同一菌种的细菌称为该菌的不同菌株
特点
标准菌株/模式菌株——具有某种细菌典型特征的菌株
抑制或杀灭
概念
消毒灭菌
用物理或化学的方法抑制或杀死外环境中或机体体表的微生物，以防止微生物污染或病原微生物传播的方法
常用术语
灭菌
定义
杀灭物体上所有微生物的方法
特点
包括细菌芽胞、病毒和真菌等在内的全部微生物
消毒
定义
杀死物体上或环境中的病原微生物并不一定能杀死细菌芽胞或非病原微生物的方法
防腐
定义
防止或抑制微生物生长繁殖的方法
特点
细菌一般不死亡
清洁
定义
通过除去尘埃和一切污秽以减少微生物数量的过程
意义
有利于提高消毒、灭菌的效果
无菌
定义
不存在活菌，是灭菌的结果
无菌操作
定义
防止微生物进入人体或其他物品的操作技术
物理消毒灭菌法
热力灭菌法
概念
最常用的方法
多数无芽胞细菌——55-60℃，30-60min死亡
绝大部分细菌繁殖体和真菌——湿热80℃，5-10min死亡
类型
干热灭菌法
机制
脱水、干燥和大分子变性
表现
一般细菌繁殖体——80~100℃，1h
类型
焚烧
定义
直接点燃或在焚烧炉内焚烧
意义
彻底的灭菌方法
对象
病理性废弃物品或动物尸体等
烧灼
定义
直接用火焰灭菌
对象
于微生物学实验室的接种环、试管口等
干烤
定义
利用干烤箱灭菌，一般加热至171°C，1h;160°C，2h;121°C,16h
对象
高温下不变质、不损坏、不蒸发的物品，如玻璃器皿、瓷器、玻璃注射器等
红外线
定义
0.77~1000µm波长的电磁波，1~10μm最强
特点
热效应只能在照射到的表面产生，不能使物体均匀加热
对象
医疗器械和食具的消毒与灭菌
湿热灭菌法
最常用，效果更好
机制
湿热中细菌菌体蛋白较易凝固变性
湿热的穿透力比干热大
湿热的蒸汽有潜热效应存在
类型
巴氏消毒法
定义
用较低温度杀灭液体中的病原菌或特定微生物，以保持物品中所需的不耐热成分不被破坏的消毒方法
对象
牛乳、酒类
煮沸法
对象
食具、刀剪、注射器等
表现
一般细菌繁殖体——100℃，5min
芽孢——100℃，1-2h
海拔↑300m→t↑2min
流动蒸汽消毒法/常压蒸汽消毒法
定义
1个大气压下100℃的水蒸气进行消毒
特点
Arnold消毒器
细菌繁殖体——15-30min
间歇蒸汽灭菌法
定义
利用反复多次的流动蒸汽间歇加热以进行灭菌
对象
一些不耐高热的含糖、牛奶等培养
高压蒸汽灭菌法
意义
灭菌效果最好的方法
因素
蒸汽的压力
对象
一般培养基、生理盐水、手术敷料等耐高温、耐湿物品
方法
121.3℃，15~20min
辐射杀菌法
UV
对象
手术室、传染病房、无菌实验室的空气消毒，或用于不耐热物品的表面消毒
特点
240~300nm，以265~266nm最强
穿透力较弱
机制
使DNA链上两个相邻的胸腺嘧啶共价结合，形成二聚体，干扰DNA复制与转录
电离辐射
机制
干扰DNA合成、破坏细胞膜、引起酶系统紊乱及水分子经辐射后产生的游离基和新分子
对象
大量的一次性医用塑料制品，食品、药品和生物制品等
微波
定义
波长为1-1000mm的电磁波
对象
食品、非金属器械、检验室用品、食品用具、药杯等
特点
不能穿透金属表面
滤过除菌法
定义
利用物理阻留的方法除去液体或空气中的细菌、真菌，但无法除去病毒和衣原体
方法
滤菌器——液体除菌
滤膜孔径<0.45μm，最小为0.1μm
生物洁净技术——空气除菌
初级过滤——塑料泡沫海绵——过滤率≤50%
中效过滤——无纺布——过滤率50%-90%
高效或亚高效过滤——超细玻璃滤纸——过滤率99.95~99. 99%
干燥与低温抑菌法
干燥
原因
有些细菌的繁殖体在空气中干燥时会很快死亡
脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌、霍乱弧菌、苍白密螺旋体等
机制
使细菌体内水分逸出，造成生理性干燥，使细菌的生命活动停止
低温
机制
使细菌的新陈代谢减慢
经典
冷冻真空干燥法——保存菌种
化学消毒灭菌法
原理
促进菌体蛋白质变性或凝固
干扰细菌的酶系统和代谢
损伤细菌的细胞膜而影响细菌的化学组成、物理结构和生理活动
特点
化学消毒剂的应用要适度、适量和消毒时间不能过长
类型
高效消毒剂
定义
可杀灭包括细菌芽胞在内的所有微生物
对象
不能耐受热力灭菌，但要进入人体内部的物品，如内镜、塑料外科器材等
类型
含氯消毒剂
经典
次氯酸钠、二氯异氝酸尿酸钠和漂白粉等
特点
杀菌谱广，作用快
会金属腐蚀
对象
物品表面、饮用水、皮肤、地面、排泄物和污水等
过氧化物消毒剂
经典
过氧化氢和过氧乙酸
对象
物品表面和皮肤消毒
特点
易溶于水，杀菌谱广，杀菌力强，无残留毒性，稳定性差，有刺激性与腐蚀性
醛类消毒
经典
戊二醛，甲醛
特点
广谱，高效，快速
机制
烷化细菌蛋白质和核酸
对象
精密仪器、内镜，HEPA滤器
环氧乙烷
因素
气体浓度、消毒温度和湿度
机制
类似甲醛
特点
广谱，高效，对芽孢杀伤大，易燃，有毒性
应用
气体消毒剂
中效消毒剂
特点
不能杀灭细菌芽胞，但能杀灭细菌繁殖体、真菌和大多数病毒
对象
维内镜、喉镜、阴道窥器、麻醉器材等
类型
含碘消毒剂
经典
碘伏，碘酊
机制
沉淀蛋白，氧化
对象
皮肤黏膜、体温计以及其他物品表面
醇类消毒剂
经典
乙醇，异丙醇
机制
去除细菌细胞膜的蛋白，变性细菌蛋白
对象
医疗护理器材、皮肤的消毒和浸泡体温计
低效消毒剂
特点
能杀灭多数细菌繁殖体，但不能杀灭细菌芽胞、结核分枝杆菌及某些抵抗力较强的真菌和病毒
类型
季铵盐类消毒剂
经典
苯扎溴铵(新洁尔灭)
特点
溶液无色、无臭、刺激性轻微
阳离子表面活性剂
不宜与阴离子表面活性剂合用
对象
皮肤、黏膜、物品表面、地面消毒
氯已定/洗必泰
特点
溶液无色，无臭，刺激性轻微
不宜与阴离子表面活性剂合用
对象
皮肤、黏膜、物品表面、地面
高锰酸钾
对象
皮肤、黏膜冲洗、浸泡消毒以及食（饮）具、蔬菜、水果
消毒灭菌的运用
医疗器械物品的消毒灭菌
高危器械物品
经典
使用时需进入无菌组织的物品，如针头、注射器、手术器械、注射液体、敷料静脉导管和尿道插管等
方法
灭菌
中危器械物品
经典
使用时不进入无菌组织，但需接触黏膜的器械，如呼吸机、麻醉机、胃镜、支气管镜、阴道窥器、体温计和口腔器械等
方法
消毒
低危器械物品
经典
只接触未损伤的皮肤，不进入无菌组织和不接触黏膜的物品，如治疗盘、治疗车、食品器皿、便盆等
方法
用后清洗、消毒处理
快速周转的医疗器
经典
纤维内镜、牙钻、牙科手术器械等
方法
瞬时灭菌、微波灭菌、高效消毒剂快速处理、中效或低效消毒剂与低热(60℃）协同等
室内空气消毒灭菌
物理消毒法
UV（1.5W/m3，1h）
最常用
滤过除菌(孔径<0.2μm)
化学消毒法
化学消毒剂喷雾和熏蒸
过氧乙酸喷雾和熏蒸
过氧化氢
二氧化氯
中草药烟熏(如艾草)
手和皮肤的消毒
类型
常住菌
皮肤上定植的正常菌群，常寄居在皮肤毛痰和皮脂腺开口处，藏身于皮肤缝隙深处，大部分无致病性
暂住菌
原来不存在，经接触而附着在皮肤上，与宿主皮肤结合不紧密，易用机械方法清洁或化学方法清除的细菌
方法
肥皂和流动水经常并正确的洗手
消毒剂消毒
黏膜的消毒
方法
口腔黏膜——3%过氧化氢
尿道、阴道、膀胱等——0.05%氯己定或1g/L高锰酸钾
病人排泄物与分泌物的消毒灭菌
方法
含50g/L有效氯的次氯酸钠、漂白粉等消毒液作用1好后等量的200g/L漂白粉搅拌均匀，作用2小时
病人污染物品的消毒
方法
湿热、焚烧、过氧乙酸擦洗和熏蒸
饮水的消毒
方法
氯气，漂白粉
环境的消毒
方法
过氧乙酸、含氯消毒液喷洒，生石灰等
影响因素
微生物的种类
敏感性
真菌、细菌繁殖体、有包膜病毒、无包膜病毒、分枝杆菌、细菌芽胞
微生物的生理状态
微生物数量
消毒剂的性质、浓度与作用时间
温度
酸碱度
有机物
原因
一些物质如脓、痰、血液和尿可阻碍消毒剂与病原菌的接触，并消耗药品，因而减弱消毒效果
，肥皂、去垢剂或其他消毒剂也会灭活消毒剂的效果