第3单元  细菌的生理

重点提示

    本单元内容比较复杂，但历年出题量不多，考生应当掌握细菌的生长繁殖方式和氧需菌的分类、细菌各种生化反应实验的原理的用途以及细菌培养的方法和意义，弄清各种细菌合成代谢产物的成分及其医学意义。

    本单元内容与生物化学相关联，希望考生能将两者结合起来，加强记忆。

考点串讲

    一、细菌生长繁殖的条件

   (一)细菌生长的条件

    1．营养物质  充足的营养物质可以为细菌的新陈代谢和生长繁殖提供必要的原料和充足的能量。

    2．温度  各类细菌对温度的要求不同，以此可以将细菌分为两类：嗜冷菌和嗜热菌。

    3．气体  根据细菌代谢对分子氧的需要与否，可以将细菌分为四类：①专性需氧菌；②微需氧菌；③兼性厌氧菌；④专性厌氧菌。   

    4．渗透压  细菌通过补偿K+主动转运和带正电荷的有机多胺的补偿性来调节细胞内的渗透压和离子浓度。

    (二)细菌生长繁殖的方式

    1．细菌个体的生长繁殖  细菌一般以简单的二分裂方式进行无性繁殖。细菌分裂数量倍增的时间称为代时。

    2．细菌群体的生长繁殖   将一定数量的细菌接种于培养基内，然后以培养时间为横坐标，活菌数目为纵坐标，可以绘制出细菌的生长曲线。

    根据细菌浓度，可以将生长曲线分为四个重要的时期：①迟缓期；②对数期；③最大稳定期；④衰亡期。

    细菌的生长曲线在研究工作和生产实践中都有指导意义。掌握细菌生长规律，可以人为地改变培养条件，调整细菌的生长繁殖阶段，更为有效地利用对人类有益的细菌。

    二、细菌的分解和合成代谢

    细菌的新陈代谢是指菌细胞内分解代谢与合成代谢的总和。其显著特点是代谢旺盛和代谢类型多样化。

    (一)细菌的能量代谢

    1．发酵  主要包括糖酵解和磷酸戊糖途径。

    (1)糖酵解：这是大多数细菌共有的基本代谢途径，专性厌氧菌产能的唯一途径。反应最终的受氢体为未彻底氧化的中间代谢产物，产生能量远比需氧呼吸少。l分子葡萄糖可生成2分子丙酮酸，产生2分子ATP和2分子NADH+H+。

    (2)磷酸戊糖途径：是EMP途径的分支，由己糖生成戊糖的循环途径，不是产能的主要途径。

    2．需氧呼吸  需氧菌和兼性厌氧菌进行需氧呼吸。

    3．厌氧呼吸  专性厌氧菌产能效率低的特殊呼吸。

    (二)细菌的代谢产物

    1．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乙对营养物质的分解能力亦不一致，因而其代谢产物有别。根据此特点，利用生物化学方法来鉴别不同细菌称为细菌的生化反应试验。

    (1)糖发酵试验：据此可以鉴别不同的细菌。

    (2)VP试验：据此可区别大肠埃希菌和产气杆菌。

    (3)甲基试验：根据产物的pH可区分产气杆菌和大肠埃希菌。

    (4)枸橼酸盐利用试验：利用如产气杆菌可以在枸橼酸盐培养基上生长而大肠埃希菌不能在该培养基上生长的特性区分二者。

    (5)吲哚试验：有些细菌与试剂中的对二甲基氨基苯甲醛作用，生成玫瑰吲哚而呈红色，是为吲哚试验阳性。

    (6)硫化氢试验。

    (7)尿素酶试验。

    细菌的生化反应用于鉴别细菌，尤其对形态、革兰染色反应和培养特性相同或相似的细菌更为重要。

    2．合成代谢产物及其医学上的意义  细菌利用分解代谢中的产物和能量不断合成菌体自身成分，如细胞壁、多糖、蛋白质、脂肪酸、核酸等，同时还合成一些在医学上具有重要意义的代谢产物(2000)。

    (1)热原质或称致热原：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，称为热原质，热原质即其细胞壁的脂多糖。

    (2)毒素与侵袭性酶：细菌产生外毒素和内毒素两类毒素，在细菌致病作用中甚为重要。

    (3)色素：某些细菌能产生不同颜色的色素，有助于鉴别细菌。

    (4)抗生素：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，称为抗生素。

    (5)细菌素：某些菌株产生的一类具有抗菌作用的蛋白质称为细菌素。

    (6)维生素：细菌能合成某些维生素，除供自身需要外，还能分泌至周围环境中。

    三、细菌的人工培养

    (一)培养细菌的方法

    1．人工培养细菌，除需要提供充足的营养物质外，尚要有适宜的环境条件。

    2．根据不同标本及不同培养目的，可选用不同的接种和培养方法。常用的有细菌的分离培养和纯培养两种方法。

    3．病原菌的人工培养一般采用35～37℃，培养时间多数为l8～24h，但有时需根据菌种及培养目的作最佳选择。

    (二)培养基

    培养基是由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养物制品。培养基按其营养组成和用途不同，分为以下几类：①基础培养基；②增菌培养基；③选择培养基；④鉴别培养基；⑤厌氧培养基。

    根据培养基的物理状态的不同分为液体、固体和半固体三大类。

    (三)细菌在培养基中的生长情况

    1．在液体培养基中的生长情况  大多数细菌在液体培养基中生长繁殖后呈现均匀浑浊状态；少数链状的细菌则呈沉淀生长；枯草芽胞杆菌、结核分枝杆菌等专性需氧菌呈表面生长，常形成菌膜。

    2．在固体培养基中的生长情况  细菌在固体培养基上一般以菌落形式生长，细菌的菌落一般分为三型：①光滑型菌落；②粗糙型菌落；③黏液型菌落。

    (四)人工培养细菌的用途

    1．在医学中的应用

    (1)感染性疾病的病原学诊断：明确感染性疾病的病原菌必须取病人有关标本进行细菌分离培养、鉴定和药物敏感试验，其结果可指导临床用药。

    (2)细菌学的研究：有关细菌生理、遗传变异、致病性和耐药性等研究都离不开细菌的培养和菌种的保存等。

    (3)生物制品的制备：供防治用的疫苗、类毒素、抗毒素，以免疫血清及供诊断用的军液、抗血清等均来自培养的细菌或其代谢产物。

    2．在工农业生产中的应用  细菌培养和发酵过程中多种代谢产物在工农业生产中有广泛用途，可制成抗生素、维生素、氨基酸、有机溶剂、酒、酱油、味精等产品。细菌培养物还可生产酶制剂，处理废水和垃圾，制造菌肥和农药等。

    3．在基因工程中的应用  将带有外源性基因的重组DNA转化给受体菌，使其在菌体内能获得表达。