细菌的生理

细菌的生理思维导图，知识内容有细菌的生理活动、细菌的理化特性、营养与生长繁殖、细菌的新陈代谢和能量转换等。

细菌的生理

• （1） 细菌的生理活动
  • 1. 定义：摄取和合成营养物质，进行新陈代谢和生长繁殖
  • 2. 细菌的代谢产物
    • 1||| 对人体有益：维生素、抗生素
    • 2||| 对人体有害：热原质、毒素、腐败物质
    • 3||| 有助于鉴别菌种：色素、特殊分解产物
  • 3. 医学用途及意义-阐明细菌的致病作用，掌握细菌性疾病的诊断、治疗和防治
• （2） 细菌的理化性状
  • 化学组成
    • 水、无机盐、蛋白质、糖类、脂质和核酸、 肽聚糖、磷壁酸、胞壁酸 二氨基庚二酸（G-菌的细胞壁的肽聚糖结构中的四肽侧链的DAP）
  • 物理性状
    • 1||| 菌体半透明，浊度与数量成正比
      • 细菌为半透明体，当光线照射至细菌，部分被吸收，部分被折射，故细菌悬液呈混浊状态
    • 2||| 体积小、表面积大，有利于同外界进行物质交换，因此细菌代谢旺盛、繁殖快
    • 3||| 带电荷-在中性或弱碱性环境中带负电荷
      • 细菌固体成分的50%~80%是蛋白质，蛋白质由兼性离子氨基酸组成，G+菌的等电点PH为2~3，而G-菌的等电点PH为4~5，故在近中性或弱碱性环境中，细菌均带负电荷
    • 4||| 半透性-细胞壁和细胞膜
    • 5||| 内部渗透压高：G+菌：20~25个大气压 G-菌：5~6个大气压
• （3） 营养与生长繁殖
  • 1. 营养类型
    • 自养菌
      • 化能自养菌-以无机物氧化为能源
      • 光能自养菌-光合作用为能源
    • 异养菌-以有机物为原料合成菌体成分
      • 腐生菌
      • 寄生菌-所有病原菌都是异养菌，大部分属寄生菌
  • 2. 营养物质
    • 1||| 水-营养物质必须先溶于水，营养的吸收与代谢均需有水才能进行
    • 2||| 碳源-病原菌的碳来源于糖类，提供能量
    • 3||| 氮源-来源于氨基酸、蛋白胨等，合成菌体成分
    • 4||| 无机盐-钾、钠、钙、镁、磷、硫、铁等
      • 白喉棒状杆菌：在含铁0.14mg/L的培养基中毒素最高 0.6mg/L时完全不产毒 载铁体：结核分枝杆菌的有毒株有一种被称为分枝菌素的载铁体 无毒株则无
    • 5||| 生长因子-生长必需但自身不能合成的物质 如维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等 流感嗜血杆菌 X因子（高铁血红素）V因子（辅酶I或P）
  • 3. 摄取营养物质的机制
    • 被动扩散（浓度梯度：高浓®低浓；不需要提供能量）
      • 简单扩散
      • 易化扩散：甘油-甘油激酶催化成磷酸甘油
    • 主动转运（低浓®高浓；需要提供能量）
      • a. ABC转运：G-菌的特异性结合蛋白位于周浆间隙，G+菌的特异性结合蛋白位于细胞外表面；营养物与特异性结合蛋白形成复合物后，引起后者构型的改变，继而将营养物质转给细胞膜上的ATP结合型载体，导致ATP水解，提供的能量打开膜孔，使营养物质进入细胞内
      • b. 离子偶联转运（需氧菌）:利用膜内外两侧质子或离子浓度差产生的质子动力或钠动力作为驱使营养物质越膜转移的能量；转运营养物质的载体是电化学离子梯度透性酶
      • c. 基团转移：大肠埃希菌摄入葡萄糖需要的磷酸转移酶系统，是由细胞膜上的载体蛋白首先在胞质内从磷酸烯醇丙酮酸获得磷酸基团后，在细胞膜的外表面与葡萄糖相结合，将其送入胞质内后释放出6-磷酸葡萄糖，经过磷酸化的葡萄糖在胞内累积，不能再逸出菌体，该系统的能量供体是磷酸烯醇丙酮酸
      • d. 特异性转运：几乎所有的细菌生长都需要铁，细菌分泌载铁体来摄取铁，载铁体是异羟肟酸的衍生物
  • 4. 影响细菌生长的环境因素
    • 1||| 营养物质
    • 2||| PH：多数病原菌最适PH为7.2-7.6
    • 3||| 温度：多数病原菌最适37°C
    • 4||| 气体
      • a. 专性需氧菌：结核杆菌、铜绿假单胞菌
      • b. 微需氧菌：空肠弯曲菌、幽门螺旋杆菌（微需氧菌在低氧压生长最好 氧浓度>10%对其有抑制作用）
      • c. 专性厌氧菌：破伤风梭菌
      • d. 兼性厌氧菌：大多数病原菌
      • e. CO2对细菌的生长也很重要，大部分细菌在新陈代谢过程中产生的CO2可满足需要
    • 5||| 渗透压：一般培养基渗透压适于大多数细菌
  • 5. 生长繁殖
    • 个体的生长繁殖
      • 分裂方式-二分裂方式
      • 代时-20~30min
    • 群体的生长繁殖
      • 迟缓期、对数期（指数期)、稳定期、衰亡期
      • 指数期细菌的形态、染色性、生理活性等都比较典型，对外界环境因素的作用比较敏感，因此研究细菌的生物学形状（形态染色、生化反应、药物敏感实验等）应选用该期的细菌
• （4） 细菌的新陈代谢和能量转换
  • 1. 分解代谢：营养物质分解和转化为能量的过程
  • 2. 合成代谢：所产生的能量用于细胞组分的合成
  • 3. 分解代谢产物和生化反应：各种细菌所具有的酶不完全相同，对糖、蛋白质的分解能力亦不同，因而代谢产物各异，利用生物化学方法鉴别不同细菌称为细菌的生化反应
    • 糖发酵试验
      • 葡萄糖®HCOOH¾¾¾®CO2+H2 甲酸脱氢酶
      • 大肠埃希菌：分解乳糖；产酸产气 伤寒沙门菌：不分解乳糖；只产酸不产气
    • VP试验 V
      • 葡萄糖®丙酮酸¾®乙酰甲基甲醇¾¾¾¾®二乙酰¾¾¾®红色化合物 脱羧 碱性溶液氧化 胍基化合物
      • 葡萄糖®丙酮酸X X X 乙酰甲基甲醇
      • 大肠埃希菌（—） 产气杆菌 （ + ）
    • 甲基红试验 M
      • 葡萄糖®丙酮酸®乙酰甲基甲醇 PH>5.4 甲基红（—）橘黄色 葡萄糖®丙酮酸 PH£ 4.5 甲基红（+ ）
      • 大肠埃希菌 （+ ） 产气杆菌 （—）
    • 枸橼酸盐利用试验 C
      • 产气杆菌以枸橼酸盐为唯一碳源，以铵盐为唯一氮源®分解铵盐产氨（碱性）®指示剂淡绿变深蓝为阳性
      • 产气杆菌 （+ ）：利用枸橼酸盐生长 大肠埃希菌（—）：不能利用
    • 吲哚试验 I
      • 色氨酸®吲哚¾¾®玫瑰吲哚 吲哚试剂 对二甲基氨基苯甲醛
      • 大肠埃希菌、变形杆菌、霍乱弧菌 有色氨酸酶，分解色氨酸产生吲哚
    • IMViC 试验常用于鉴定肠道杆菌 大肠埃希菌对这四种试验的结果是“++--” 产气杆菌对这四种试验的结果是 “--++”
    • 硫化氢试验
      • 变形杆菌、沙门菌分解含硫氨基酸产生硫化氢®遇铅或铁离子生成黑色的硫化物(FeS黑色)
    • 尿素酶试验
      • 变形杆菌有尿素酶可分解尿素产生氨®培养基变碱®酚红指示剂显红色
  • 4. 合成代谢产物
    • 1||| 热原质
      • 细菌合成的一种注入人体内引起发热反应的物质；大多数是G-菌的脂多糖
    • 2||| 毒素和侵袭性酶
      • 内毒素：G-菌的脂多糖（菌体崩解后游离出来）
      • 外毒素：G+菌和少数G-菌产生的蛋白质
      • 侵袭性酶：损伤机体组织，促进细菌侵袭和扩散 如卵磷脂酶（产气荚膜梭菌)、透明质酸酶（链球菌）
    • 3||| 色素
      • 金黄色葡萄球菌——金黄色色素（脂溶性） 铜绿假单胞菌 ——绿色色素 （水溶性）
      • 可用于细菌鉴别
    • 4||| 抗生素
      • 多黏菌素、杆菌肽
    • 5||| 细菌素
      • 只能杀伤有亲缘关系的细菌，如大肠菌素
      • 无治疗意义，有助于细菌分型
    • 6||| 维生素
      • 某些肠道菌合成，如B族维生素、Vk
• （5） 细菌的人工培养
  • 培养基
    • 基础培养基
    • 增菌培养基
    • 选择培养基
    • 鉴别培养基
    • 厌氧培养基
    • 或
      • 液态培养基-表面生长、均匀混浊生长、沉淀生长
      • 固态培养基-菌落
      • 半固态培养基
        • 有鞭毛细菌：扩散生长，周围浑浊
        • 无鞭毛细菌：沿穿刺线生长，周围透明
• （6） 消毒与灭菌
  • 1. 消毒：杀死物体上或环境中的病原微生物的方法 并不一定能杀死含芽胞的细菌或非病原微生物的
  • 2. 防腐：防止或抑制皮肤表面细菌生长繁殖的方法
  • 3. 清洁：通过除去尘埃和一切污秽以减少微生物数量的过程
  • 4. 灭菌：杀灭物体上所有微生物的方法 包括芽胞、病毒和真菌在内的全部病原和非病原微生物
  • 5. 无菌和无菌操作：无菌是无活菌的意思，多是灭菌的结果； 防止细菌进入人体或其它物品的操作技术，称为无菌操作