細(xì)菌的生長繁殖與變異

細(xì)菌的生長繁殖與變異第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1.營養(yǎng)物質(zhì)

細(xì)菌生長繁殖需要豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，包括水、碳水化合物、氮化物、無機(jī)鹽、生長因子等。第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.溫度

依據(jù)細(xì)菌對溫度的需求不同，可以將其分為嗜冷菌、嗜溫菌、嗜熱菌三大類。病原菌一般為嗜溫菌，適宜的生長溫度為15～40℃，并且大多數(shù)病原菌的最適溫度為37℃。第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月3.pH

大多數(shù)細(xì)菌的最適pH為7.2～7.6，許多細(xì)菌在代謝過程中分解糖，產(chǎn)生酸，使pH下降，抑制細(xì)菌生長。第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月4.氣體

與細(xì)菌生長繁殖有關(guān)的氣體主要是氧氣和二氧化碳，此外，有些固氮菌能夠固定空氣中的氮?dú)?。?頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)細(xì)菌對氧的需要情況分為：專性需氧菌（aerobe）:必須在有氧的環(huán)境中才能生長繁殖。如結(jié)核分枝桿菌專性厭氧菌（anaerobe）:缺乏呼吸酶，只有在無氧狀態(tài)下才能生長。如破傷風(fēng)芽胞梭菌兼性厭氧菌（facultativeanaerobe）:在有氧或無氧狀態(tài)下均能生長，但在有氧時生長較好。大多數(shù)病原菌屬于此類。微需氧菌:在低氧狀態(tài)下生長最好。第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）細(xì)菌生長繁殖的方式與速度

細(xì)菌主要以二分裂方式進(jìn)行無性繁殖，一個細(xì)菌分為兩個菌體所需的時間稱為世代時間，簡稱世代。在適宜的人工條件下，多數(shù)細(xì)菌的世代為20～30min。如果按20min繁殖一代計算，10h后，一個細(xì)菌可以繁殖10億個以上的細(xì)菌。細(xì)菌細(xì)胞的分裂是從染色體的復(fù)制開始的。為了使遺傳物質(zhì)能均等地分配給兩個子代細(xì)胞，染色體的復(fù)制與細(xì)胞分裂需要配合密切。第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）細(xì)菌群體生長及生長曲線

細(xì)菌生長曲線是專指單細(xì)胞微生物的。它是將少量的單細(xì)胞微生物接種純種到一定容積的液體培養(yǎng)基后，在適宜的條件下培養(yǎng)，定時取樣測定細(xì)胞數(shù)量。以細(xì)胞增長數(shù)目的對數(shù)做縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時間做橫坐標(biāo)，繪制一條如圖所示的曲線，我們稱這條曲線為細(xì)菌的生長曲線。根據(jù)生長曲線的變化規(guī)律，可以把生長曲線分為四個時期：延遲期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期。

第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月1.延遲期

又稱停滯期，是微生物細(xì)胞進(jìn)入一個新環(huán)境的適應(yīng)時期。此時的微生物數(shù)量不增加，細(xì)胞的形態(tài)變大或者變長。處在延遲期的細(xì)胞代謝能力強(qiáng)，對外界的理化因素敏感，細(xì)胞代謝活躍，積累了足夠的酶、輔酶和中間代謝產(chǎn)物。為細(xì)胞分裂增殖做準(zhǔn)備。第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月2.對數(shù)期

又稱指數(shù)期，是細(xì)菌細(xì)胞適應(yīng)了新的環(huán)境后生長最為旺盛的一個時期，在此時期細(xì)胞的數(shù)目以幾何級數(shù)增長，故稱對數(shù)期。對數(shù)期有以下幾個特點：

1）生長速率常數(shù)最大

2）細(xì)胞平衡生長，菌體內(nèi)的成分最為均勻

3）酶系活躍，代謝旺盛從以上幾個特點可以看出，此時期是研究菌體的最佳時期。第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月3.穩(wěn)定期

又稱恒定期或最高生長期。這個時期的特點是生長速率常數(shù)為0，即新繁殖的細(xì)胞數(shù)目與死亡的細(xì)胞數(shù)目相等。這時菌體的產(chǎn)量達(dá)到最高點。在穩(wěn)定期，細(xì)胞開始儲藏糖原、異染粒和脂肪等貯藏物，多數(shù)的芽孢菌在這時產(chǎn)生芽孢，有些微生物在穩(wěn)定期時還開始合成抗生素等次生代謝產(chǎn)物。第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月4.衰亡期

在衰亡期中，個體的死亡速度超過個體的新生速度，因此，整個群體就呈現(xiàn)負(fù)增長，活細(xì)胞的數(shù)目明顯下降。這時，細(xì)胞形態(tài)多樣，例如會產(chǎn)生很多膨大、不規(guī)則的退化形態(tài)；有些微生物因蛋白水解酶活力的增強(qiáng)而發(fā)生自溶；有些微生物會在此時期釋放對人類有用的抗生素等次生代謝產(chǎn)物；在芽孢桿菌中，芽孢的釋放往往也發(fā)生在這一時期。第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物生長規(guī)律對工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)：

（1）縮短延遲期延遲期的存在則使發(fā)酵周期延長，為提高設(shè)備的使用率及降低生產(chǎn)成本則需縮短延遲期。（2）把握對數(shù)期

連續(xù)投放或補(bǔ)加發(fā)酵原料，會使菌體隨營養(yǎng)濃度增加而生長速率上升，從而可獲得大量的菌體。第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物生長規(guī)律對工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)：（3）延長穩(wěn)定期對于合成產(chǎn)物與微生物細(xì)胞的形成過程同步的，穩(wěn)定期的末期為最佳收獲期，因此，延長穩(wěn)定期可以獲得更多的產(chǎn)品。（4）監(jiān)控衰亡期

微生物在衰亡期，細(xì)胞活力明顯下降，同時由于逐漸積累的代謝毒物可能會與代謝產(chǎn)物起某種反應(yīng)或影響提純，或使其分解。因而必須掌握時間，在適當(dāng)?shù)臅r候結(jié)束發(fā)酵。第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）細(xì)菌的人工培養(yǎng)培養(yǎng)基：用人工方法配制的適合于細(xì)菌生長繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)。第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月一、培養(yǎng)基（一）按培養(yǎng)基的物理性狀不同分類液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基（二）按培養(yǎng)基的用途不同分類：基礎(chǔ)培養(yǎng)基營養(yǎng)培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基厭氧培養(yǎng)基第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二、細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象菌膜生長沉淀生長混濁生長對照第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二、細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象沿穿剌線生長向四周擴(kuò)散生長第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二、細(xì)菌在固體培養(yǎng)基中的生長現(xiàn)象

菌落：由單個細(xì)菌分裂繁殖后形成一堆肉眼可見的細(xì)菌集團(tuán)。

可根據(jù)菌落大小、形狀、顏色、邊緣、氣味、透明度、表面光滑度、濕潤度及溶血情況等特片初步鑒定細(xì)菌。第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月各種細(xì)菌的菌落第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三、人工培養(yǎng)細(xì)菌的意義：細(xì)菌性疾病的診斷細(xì)菌的鑒定與研究生物制品的制備細(xì)菌學(xué)指標(biāo)的檢測在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和基因工程中的應(yīng)用第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二細(xì)菌的代謝產(chǎn)物一、與致病有關(guān)的代謝產(chǎn)物1.毒素（toxins）包括內(nèi)毒素和外毒素外毒素(exotoxin)是多數(shù)革蘭陽性菌和少數(shù)革蘭陰性菌在生長繁殖過程中釋放到菌體外的毒性蛋白質(zhì)；內(nèi)毒素(endotoxin)是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的脂多糖。2.熱原質(zhì)（pyrogen）大多數(shù)革蘭陰性菌和少數(shù)革蘭陽性菌合成的多糖，極微量注入人或動物體內(nèi)即可引起發(fā)熱反應(yīng)。3.侵襲性酶類（invasiveenzymes）某些病原菌在代謝過程中產(chǎn)生的具有損傷機(jī)體組織、促使細(xì)菌侵襲和擴(kuò)散的致病性物質(zhì)。如金葡產(chǎn)生的血漿凝固酶。第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二、與治療有關(guān)的代謝產(chǎn)物1.抗生素（antibiotics）某些微生物在代謝過程中產(chǎn)生的一類能抑制和殺死某些病原微生物和腫瘤細(xì)胞的化學(xué)物質(zhì)。2.維生素（vitamin）某些細(xì)菌能合成自身所需的維生素，并能分泌到菌體外供人體吸收利用。第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、與鑒別細(xì)菌有關(guān)的代謝產(chǎn)物1.色素（pigments）細(xì)菌的色素有兩類——水溶性色素：能彌散到培養(yǎng)基或周圍組織；脂溶性色素：不溶于水，只存在于菌體，使菌落顯色而培養(yǎng)基顏色不變。2.細(xì)菌素（bacteriocins）某些細(xì)菌產(chǎn)生的僅對近緣菌株有抗菌作用的蛋白質(zhì)。3.

糖的分解產(chǎn)物4.蛋白質(zhì)的分解產(chǎn)物

第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

四、分解代謝產(chǎn)物和細(xì)菌的生化反應(yīng)糖發(fā)酵試驗VP試驗甲基紅試驗枸櫞酸鹽利用試驗吲哚試驗硫化氫試驗?zāi)蛩孛冈囼炞詣踊瘍x器分析第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月糖發(fā)酵試驗第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月陰性陽性VP試驗大腸桿菌：-產(chǎn)氣桿菌：+第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月陽性陰性對照甲基紅試驗大腸桿菌：+產(chǎn)氣桿菌：-第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月枸櫞酸利用試驗大腸桿菌：-產(chǎn)氣桿菌：+第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月陽性吲哚試驗大腸桿菌：+產(chǎn)氣桿菌：-第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月H2S試驗第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月對照陽性陰性尿素酶試驗第33頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三細(xì)菌的遺傳與變異一、細(xì)菌遺傳與變異的概念遺傳(heredity)：使細(xì)菌的性狀保持相對穩(wěn)定，且代代相傳，使其菌種得以保存。變異(variation)：在一定條件下，子代與親代之間以及子代與子代之間的生物學(xué)性狀出現(xiàn)的差異。

1.遺傳性變異：是細(xì)菌的基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，故又稱基因型變異。常發(fā)生于個別的細(xì)菌，不受環(huán)境因素的影響，變異發(fā)生后是不可逆的，產(chǎn)生的新性狀可穩(wěn)定地遺傳給后代。

2.非遺傳性變異：細(xì)菌在一定的環(huán)境條件影響下產(chǎn)生的變異，其基因結(jié)構(gòu)未改變，稱為表型變異。易受到環(huán)境因素的影響，凡在此環(huán)境因素作用下的所有細(xì)菌都出現(xiàn)變異，而且當(dāng)環(huán)境中的影響因素去除后，變異的性狀又可復(fù)原，表型變異不能遺傳。

第34頁，課件共36頁，創(chuàng)作