医学微生物学-细菌的生理

医学微生物第二章细菌的生理笔记，包括细菌的理化性状、细菌的营养与生长繁殖、细菌的新陈代谢、细菌的人工培养扥内容。

细菌的生理

• 细菌的理化性状
  • 细菌的化学组成
    • 包括水、有机物-蛋白质、糖类、脂质和核酸、无机盐（组成、酶活、跨膜梯度）。 特有成分：肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、二氨基庚二酸（DAP），吡啶二羧酸
  • 细菌的物理性状
    • 1.光学性质：半透明（吸收、折射）“比浊法” 2.表面积大：利于物质交换；代谢旺盛，繁殖迅速 3.带电现象： G+ pI为2～3、G- pI为4 ～ 5 4.半透性：（壁、膜）吸收营养，排出代谢产物 5.渗透压：内部渗透压高，G+ 20 ～ 25个大气压 ；G- 5 ～ 6个大气压
• 细菌的营养与生长繁殖
  • 细菌的营养物质
    • 1.水 重要溶剂
    • 2.碳源(糖) 菌体成分能源
    • 3.氮源 菌体成分原料
    • 4.无机盐 菌体及酶的组分 能量储存及转运 调节渗透压 与繁殖及致病相关；载铁体
    • 5.生长因子 某些细菌需要且自身不能合成
  • 影响细菌生长的因素
    • 1.营养物质-原料和能量 ：水、氮源、碳源、无机盐、生长因子等
    • 2.氢离子浓度(pH)：多数嗜中性细菌生长的pH范围是6.0 ～ 8.0 多数病原菌最适pH为7.2~7.6 ;
    • 3.温度：多数病原菌最适37℃
    • 4.气体：①专性需氧菌：如结核分枝杆菌 ②专性厌氧菌：缺乏完善的呼吸酶系统，只能在低氧分压或者无氧环境中进行发酵 ③兼性厌氧菌：大多数病原菌属于此类 ④微需氧菌：如空肠弯曲菌、幽门螺杆
    • 5.渗透压
  • 细菌的生长繁殖
    • 细菌个体的生长繁殖
      • 二分裂，无性生殖，多数细菌代时为20~30min
    • 细菌群体的生长繁殖
      • 以培养时间为横坐标，培养物中活菌数量为纵坐标，可绘出一条生长曲线
        • • 迟缓期：细菌被接种培养基 的最初一段时间，主要是适应新环境，同时为分裂繁殖 作物质准备；代谢活跃，分裂迟缓
        • • 对数期：活菌数以恒定的几何级数增长；研究最佳时期：形态， 生化反应，药敏
        • • 稳定期：由于营养物质的消耗，代谢产物的堆积，繁殖数与死亡数几乎相等。活菌 数保持相对稳定；芽胞及代谢产物如外毒素和抗生素等产生
        • · 衰亡期：活菌数减少；死菌数增多（衰退型）难以鉴定
• 细菌的新陈代谢
  • 细菌的新陈代谢是指菌细胞内分解代谢和合成代谢的总和，其显著特点是代谢旺盛和代谢类型的多样化
  • 细菌的能量代谢
    • • 细菌能量代谢：ATP形式的化学能。 基本生化反应：生物氧化(大多数是脱氢or氢传递）。 葡萄糖的能量代谢 1.EMP途径 （糖酵解）：1分子葡萄糖可生成2分 子丙酮酸，产生2分子ATP。 2. 戊糖磷酸途径： 糖酵解的分支，产能少 3.需氧呼吸：丙酮酸脱羧产生乙酰辅酶A后进入三羧酸循环彻底氧化。1分子葡萄糖在有氧条件下彻底氧化，产生30-32分子ATP。 4.厌氧呼吸：1分子葡萄糖经厌氧糖酵解只能产生2分子ATP。 （厌氧菌）
  • 细菌的代谢产物
    • (一）分解代谢产物和细菌的生化反应
      • 各种细菌所具有的酶不完全相同，细菌对糖、蛋白质等营养物质的分解能力的不同， 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。
      • IMViC试验 • I：吲哚试验 • M：甲基红试验 • Vi：VP试验 • C ： 枸橼酸盐利用实验 ， 常用于鉴定 肠道杆菌，如 大肠埃希菌+ + - - 产气杆菌 - - + +
    • （二）合成代谢产物及医学意义
      • 1. 热原质（pyrogen） 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 ， 脂多糖。热原质耐高温，高压蒸汽灭菌不能破坏（121℃，20 min）， 250℃ 高温干烤才能破坏。或用吸附剂、石棉过滤，蒸馏去除。 注射药品制备和使用需严格无菌操作！
      • 2.毒素与侵袭性酶 v内毒素（endotoxin）：G－菌的脂多糖 v外毒素（exotoxin）：G＋菌和少数G－菌产生的蛋白质 v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：大多由放线菌与真菌产生
      • 5.细菌素
      • 6.维生素：某些肠道菌合成，如B族维生素、VK
• 抑制或杀灭微生物的理化因素
  • 五、影响消毒灭菌效果的因素
    • （一）微生物的种类：阮粒最难杀除
    • （二）微生物的生理状态
    • （三）微生物的数量：前期清洁对消毒起作用
    • （四）消毒剂的性质、浓度与作用时间：70%乙醇
    • （五）温度：温度升高反应加快
    • （六）酸碱度
    • （七）有机物：会减弱消毒效果
  • 四、消毒灭菌的应用
    • 1.高危器械物品：最好压力蒸汽灭菌，可用高效消毒剂
    • 2.中危器械物品：接触黏膜，消毒即可
    • 3.低危器械物品：只接触未损伤的皮肤：用后清洗，消毒处理
    • 4.快速周转的医疗器械：昂贵，时间短，不能损伤器械
  • 三、化学灭菌消毒法
    • 1.高效消毒剂：灭菌，消灭芽孢
      • 含氯消毒剂
      • 环氧乙烷
    • 2.中效消毒剂：能杀灭细菌繁殖体、真菌和大多数病毒
      • 碘伏、碘酊
    • 3.低效消毒剂：皮肤黏膜
      • 季铵盐类消毒剂
      • 氯己定
      • 高锰酸钾
  • • 二、物理消毒灭菌法
      • （一）热力灭菌法高温杀菌：60 ℃ 30-60min；80 ℃ 5-10min
      • （二）辐射杀菌法
      • （三）滤过除菌法
      • （四）干燥与低温抑菌法
  • 一、消毒灭菌常用术语
    • 灭菌（sterilization）：杀灭物体上所有微生物的方法，包括杀 灭细菌芽胞、病毒和真菌等在内的全部病原微生物和非病原 微生物。
      • 绝对的概念，完全无菌。 X 基本灭菌，部分灭菌
    • 消毒（disinfection）：杀死物体上或环境中的病原微生物，并 不一定杀死细菌芽胞或非病原微生物的方法。
      • 目标：无害化 （重要目的之一：控制传染病流行）
    • 防腐（antisepsis）：防止或抑制微生物生长繁殖的方法。细菌一般不死亡。
    • 清洁（cleaning） ： 是指通过除去尘埃和一切污秽以减少微生 物数量的过程。“前处理”
    • 无菌（asepsis）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。
• 细菌的分类
  • 《伯杰式系统学手册》；1.表型分类，2.分析分类，3.基因型分类
  • 细菌的分类层次，常用属和种
    • 种
    • 属
    • 亚种
    • 菌株
• 细菌的人工培养
  • 一、培养细菌的方法
    • 分离培养：将培养物划线接种在固体培养基的 表面，因划线的分散作用，使许多原混杂的细 菌在固体培养基表面上散开。一般经过18~24小 时培养后，单个细菌分裂繁殖成一堆肉眼可见的细菌集团，称为菌落（colony）
    • 纯培养：挑取一个菌落，移种到另一培养基中， 可生长出来的大量的纯种细菌。
    • 发酵培养：在适宜的条件下，发酵罐中大量培 养微生物（细菌、真菌等）细胞和生产代谢产 物的工艺过程。
  • 二、培养基
    • 物理状态： 液体、固态（15g/L agar）、半固体（3-5g/L agar)
  • 三、细菌在培养集中的生长情况
    • 细菌菌落特征 • 大小、形状、颜色、气味、边缘、光泽、质地、湿润和透明程度， 及溶血情况等 • 菌落计数法：cfu • 菌落类型： 光滑型（S） 粗糙型（R） 黏液型（M）
  • 四、人工培养细菌的用途
    • • 在医学中的应用 1.感染性疾病的病原学诊断 2.细菌学的研究 3.生物制品的制备 • 在工农业生产中的应用 • 在基因工程中的应用