细菌的生理

这是一个关于细菌的生理的思维导图，包括：细菌的理化形状、细菌的营养与繁殖、细菌的新陈代谢、细菌的人工培养、抑制或杀灭微生物的理化因素、细菌的分类。

细菌的生理

• 细菌的理化形状
  • 化学组成
    • 有机成分
      • 蛋白质、糖、脂质、核酸等
    • 无机成分
      • 水、K⁺、Na⁺、Fe²⁺、Ca²⁺、Cl⁻等（水分是菌细胞重要的组成成分，占细胞总重量的75%-90%）
  • 物理性状
    • 光学性质
      • 细菌为半透明，细胞悬液呈浑浊状态
        • 可用相差显微镜观察
    • 表面积
      • 体积微小，相对表面积大
    • 带电现象
      • 细菌的带电现象与细菌的染色反应、凝集反应、抑菌和杀菌作用等都有密切关系
    • 半透性
    • 渗透压
      • G⁺菌的渗透压高达20-25个大气压，G⁻菌为5-6个大气压
• 细菌的营养与繁殖
  • 细菌的营养物质——细菌从所处环境中摄取的、供给新陈代谢活动所必须的有机物和无机化合物
    • 水
    • 碳源
      • 合成菌体组分和作为获得能量的主要来源
      • 病原菌主要从糖类获得碳
    • 氮源
      • 细菌对氮源的需要量仅次于碳源，其主要功能是作为菌体成分的原料
      • 病原性微生物主要从氨基酸、蛋白胨等有机氮化物中获得氮
    • 无机盐
      • 构成有机化合物，称为菌体成分
      • 作为酶的组成成分，维持酶的活性
      • 参与能量的储存和转运
      • 调节菌体内外渗透压
      • 某些元素与细菌的生长繁殖和治致病作用有关
    • 生长因子
      • 细菌自身不能合成（维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶等）
  • 细菌摄取营养物质的机制
    • 被动扩散（不需要能量）
      • 简单扩散
        • 不需要蛋白质
      • 易化扩散
        • 需要蛋白质
    • 主动转运（需要能量）
      • ABC转运
      • 离子偶联转运
      • 基团转运
      • 特异性转运
  • 细菌的营养类型
    • 自养菌
      • 可以以无机物为原料合成有机物
    • 异养菌
      • 不能以无机物合成有机物
  • 影响细菌生长的因素
    • 营养物质
      • 不同种类的细菌因新陈代谢能力的差异，对营养物质的需求千差万别
      • 在一定范围内营养物质浓度与细菌的生长繁殖速度成正比
    • 氢离子浓度（pH）
      • 多数病原菌最适生长pH为7.2-7.6
    • 温度
      • 病原菌在长期进化过程中适应人体环境，均为嗜温菌，最适生长温度为人的体温，即37⁰C
    • 气体
      • 专性需氧菌
      • 微需氧菌
      • 兼性厌氧菌
        • 大多数病原菌属于此类
      • 专性厌氧菌
    • 渗透压
  • 细菌的生长繁殖
    • 个体
      • 一般以二分裂方式进行无性繁殖
      • 细菌分裂数量增倍所需的时间称为代时，多数细菌为20-30分钟
      • 细菌分裂时菌细胞先增大，染色体复制
    • 群体
      • 在适宜培养基中，细菌群体的繁殖具有一定的规律性。以培养时间为横坐标，培养物中活菌数的对数为纵坐标，可绘制出一条生长曲线
        • 迟缓期
          • 分裂迟缓，繁殖极少
        • 对数期（对数期）
          • 细菌在该期生长迅速，活菌数以恒定的几何级数增长，生长曲线图上细菌数的对数呈直线上升，达到顶峰状态
          • 研究细菌的生物学性状（形态染色、生化反应、药物敏感实验等）应选用该期的细菌
        • 稳定期
          • 细菌的芽孢、外毒素和抗生素等代谢产物大多在稳定期产生
        • 衰亡期
          • 细菌形态显著改变，出现衰退型或菌体自溶，难以鉴定
• 细菌的新陈代谢
  • 分解代谢和合成代谢
  • 能量代谢
    • EMP途径（糖酵解）
      • 大多数细菌共同的代谢途径，有些专性厌氧菌的唯一产能途径
    • 戊糖磷酸途径（己糖途径）
    • 需氧呼吸
    • 厌氧呼吸
  • 代谢产物
    • 分解代谢产物和细菌的生化反应
      • 糖发酵实验
        • 不同细菌分解糖类的能力和代谢产物不同
      • VP实验
      • 甲基红试验
      • 枸橼酸盐试验
        • 当某些细菌利用铵盐作为唯一氮源，并利用枸橼酸盐作为唯一碳源时，可在枸橼酸盐培养基上生长，分解枸橼酸盐生成碳酸盐，并分解铵盐生成氨，使培养基变为碱性，视为该实验阳性
      • 吲哚实验
      • 硫化氢实验
      • 尿素酶实验
      • 吲哚、甲基红、枸橼酸盐利用四种实验常用于鉴定肠道杆菌，合称为IMViC实验
  • 合成代谢产物及其在医学上的意义
    • 热原质
      • 是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
      • 产生热原质的大多是革兰阴性菌
    • 毒素与侵袭性酶
      • 外毒素是多数革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长繁殖过程中释放到菌体外的蛋白质
      • 内毒素是革兰阴性菌细胞壁的脂多糖
      • 侵袭性的酶，能损伤机体组织，使细菌的侵袭和扩散，是细菌重要的致病物质
    • 色素
    • 抗生素
    • 细菌素
    • 维生素
  • 细菌的分泌系统
    • 细菌在生长代谢过程中，合成许多蛋白质类的物质，如毒素、蛋白酶、溶血素等，这些蛋白质可分布于细菌细胞的表面，或释放到所处的外环境中，或注入宿主细胞内，从而参与细菌的各种重要的生命活动和致病作用
  • 细菌的免疫系统
    • 限制修饰系统
    • 流产感染系统
    • 毒素-抗毒素系统
    • CRISPR-Cas系统
• 细菌的人工培养
  • 培养方法
    • 培养基提供充足的营养物质、合适的酸碱度及渗透压，此外，还要有适宜的温度和必要的气体等
      • 温度：35-37°C
      • 时间：18-24h
    • 分离培养
    • 纯培养
    • 发酵培养
      • 医药等工业
  • 培养基
    • 基础培养基
      • 营养肉汤、营养琼脂、蛋白胨水等
    • 增菌培养基
      • 通用
        • 基础培养基中添加合适的生长因子或微量元素等，以促使某些特殊细菌生长繁殖
      • 专用
        • 又称选择性增菌培养基，即除固有的营养成分外，再添加特殊抑制剂，有利于目的菌的生长繁殖
    • 选择培养基
      • 加入某种化学物质，使之抑制某些细菌生长，而有利于另一些细菌生长，从而将后者从混杂的标本中分离出来
    • 鉴别培养基
      • 利用各种细菌分解糖类和蛋白质的能力及其代谢产物不同，在培养基中加入特定的作用底物和指示剂，一般不加抑菌剂，观察细菌在其中生长后对底物的作用如何，从而鉴别细菌
    • 厌氧培养基
      • 专供厌氧菌的分离、培养和鉴别用的培养基
  • 细菌在培养基中的生长情况
    • 在大小，形状，颜色，气味，透明度，表面光滑或粗糙，湿润或干燥，边缘整齐与否，以及在血琼脂平板上的溶血情况等均有不同表现，这些有助于识别和鉴定细菌
      • 光滑型菌落
        • 表面光滑、湿润、边缘整齐
      • 粗糙型菌落（R型菌落）
      • 黏液型菌落（M型菌落）
  • 人工培养细菌的用途
    • 在医学中的应用
      • 感染性疾病的病原学诊断
      • 细菌学的研究
      • 生物制品的制备
    • 在工农业生产中
    • 在基因工程中
• 抑制或杀灭微生物的理化因素
  • 常用术语
    • 灭菌
      • 灭菌是指杀灭物体上所有微生物的方法，包括杀灭细菌芽孢、病毒和真菌等在内的全部病原微生物和非病原微生物
    • 消毒
      • 消毒是指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孢或非病原微生物的方法
    • 防腐
      • 防腐是指防止或抑制微生物生长繁殖的方法
    • 清洁
      • 清洁是指通过除去尘埃和一切污秽以减少微生物数量的过程
    • 无菌和无菌操作
      • 无菌是不存在活菌的意思，多是灭菌的结果
      • 防止微生物进入人体或其他物品的操作技术，称为无菌操作
  • 方法
    • 物理方法
      • 干热灭菌法
        • 焚烧
          • 适用于病理性废弃物品或动物尸体等
        • 烧灼
          • 适用于微生物学实验室的接种环、试管口等
        • 干烤
          • 适用于高温下不变质、不损坏、不蒸发的物品
        • 灭菌
        • 红外线
          • 此法多用于医疗器械和食具的消毒与灭菌
      • 湿热灭菌法
        • 巴氏消毒法
          • 由巴斯德创建
        • 煮沸法
          • 用于消毒食具、刀剪、注射器等
        • 流动蒸汽消毒法
        • 间歇蒸汽灭菌法
        • 高压蒸汽灭菌法
          • 是一种灭菌效果最好的方法
        • 灭菌
      • 辐射杀菌法
        • 紫外线
        • 电离辐射
        • 微波
      • 滤过除菌法
        • 使用物理阻留的方法除去液体或空气中的细菌、真菌，以达到无菌目的，但不能除去病毒和支原体
      • 干燥与低温抑菌法
        • 该发是目前保存菌种的最好办法，一般可保存微生物数年至数十年
    • 化学消毒灭菌法
      • 高效消毒剂
        • 含氯消毒剂
        • 过氧化物消毒剂
        • 醛类消毒剂
        • 环氧乙烷
      • 中效消毒剂
        • 含碘消毒剂
        • 醇类消毒剂
      • 低效消毒剂
        • 季铵盐类消毒剂
        • 氯己定
        • 高锰酸钾
  • 消毒灭菌的应用
    • 医疗器械物品的消毒灭菌
      • 高危器械物品
      • 中危器械物品
      • 低危器械物品
      • 快速周转的医疗器械
    • 室内空气消毒灭菌
      • 物理消毒法
        • 紫外线照射
        • 滤过除菌
      • 化学消毒法
        • 过氧乙酸喷雾
        • 过氧化氢3%溶液喷雾
        • 二氧化氯溶液
        • 中草药
    • 手和皮肤的消毒
    • 黏膜的消毒
    • 病人排泄物与分泌物的消毒灭菌
    • 病人污染物品的消毒
    • 饮水的消毒
    • 环境的消毒
  • 影响消毒灭菌效果的因素
    • 微生物的种类
    • 微生物的生理状态
    • 微生物的数量
    • 消毒剂的性质、浓度与作用时间
    • 温度
    • 酸碱度
    • 有机物
• 细菌的分类
  • 细菌学中常用的是种和属
  • 分类
    • 表型分类
      • 以细菌的形态和生理特征为依据的分类方法
    • 分析分类
      • 对菌体组分、代谢产物组成与图谱等特征进行分析
    • 基因型分类
      • 分析细菌的遗传物质，揭示了细菌进化的信息，是最精确的分类方法
  • 命名
    • 拉丁双名法
      • 前一字为属名，用名词，第一个字母大写
      • 后一字为种名，用形容词，小写