第3單元 細(xì)菌的生理

　　重點(diǎn)提示

　　本單元內(nèi)容比較復(fù)雜，但歷年出題量不多，考生應(yīng)當(dāng)掌握細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖方式和氧需菌的分類(lèi)、細(xì)菌各種生化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的原理的用途以及細(xì)菌培養(yǎng)的方法和意義，弄清各種細(xì)菌合成代謝產(chǎn)物的成分及其醫(yī)學(xué)意義。

　　本單元內(nèi)容與生物化學(xué)相關(guān)聯(lián)，希望考生能將兩者結(jié)合起來(lái)，加強(qiáng)記憶。

　　考點(diǎn)串講

　　一、細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的條件

　　(一)細(xì)菌生長(zhǎng)的條件

　　1.營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以為細(xì)菌的新陳代謝和生長(zhǎng)繁殖提供必要的原料和充足的能量。

　　2.溫度 各類(lèi)細(xì)菌對(duì)溫度的要求不同，以此可以將細(xì)菌分為兩類(lèi)：嗜冷菌和嗜熱菌。

　　3.氣體 根據(jù)細(xì)菌代謝對(duì)分子氧的需要與否，可以將細(xì)菌分為四類(lèi)：①專(zhuān)性需氧菌;②微需氧菌;③兼性厭氧菌;④專(zhuān)性厭氧菌。

　　4.滲透壓 細(xì)菌通過(guò)補(bǔ)償K+主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和帶正電荷的有機(jī)多胺的補(bǔ)償性來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的滲透壓和離子濃度。

　　(二)細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的方式

　　1.細(xì)菌個(gè)體的生長(zhǎng)繁殖 細(xì)菌一般以簡(jiǎn)單的二分裂方式進(jìn)行無(wú)性繁殖。細(xì)菌分裂數(shù)量倍增的時(shí)間稱(chēng)為代時(shí)。

　　2.細(xì)菌群體的生長(zhǎng)繁殖 將一定數(shù)量的細(xì)菌接種于培養(yǎng)基內(nèi)，然后以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，活菌數(shù)目為縱坐標(biāo)，可以繪制出細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線。

　　根據(jù)細(xì)菌濃度，可以將生長(zhǎng)曲線分為四個(gè)重要的時(shí)期：①遲緩期;②對(duì)數(shù)期;③最大穩(wěn)定期;④衰亡期。

　　細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線在研究工作和生產(chǎn)實(shí)踐中都有指導(dǎo)意義。掌握細(xì)菌生長(zhǎng)規(guī)律，可以人為地改變培養(yǎng)條件，調(diào)整細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖階段，更為有效地利用對(duì)人類(lèi)有益的細(xì)菌。

　　二、細(xì)菌的分解和合成代謝

　　細(xì)菌的新陳代謝是指菌細(xì)胞內(nèi)分解代謝與合成代謝的總和。其顯著特點(diǎn)是代謝旺盛和代謝類(lèi)型多樣化。

　　(一)細(xì)菌的能量代謝

　　1.發(fā)酵 主要包括糖酵解和磷酸戊糖途徑。

　　(1)糖酵解：這是大多數(shù)細(xì)菌共有的基本代謝途徑，專(zhuān)性厭氧菌產(chǎn)能的唯一途徑。反應(yīng)最終的受氫體為未徹底氧化的中間代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生能量遠(yuǎn)比需氧呼吸少。l分子葡萄糖可生成2分子丙酮酸，產(chǎn)生2分子ATP和2分子NADH+H+。

　　(2)磷酸戊糖途徑：是EMP途徑的分支，由己糖生成戊糖的循環(huán)途徑，不是產(chǎn)能的主要途徑。

　　2.需氧呼吸 需氧菌和兼性厭氧菌進(jìn)行需氧呼吸。

　　3.厭氧呼吸 專(zhuān)性厭氧菌產(chǎn)能效率低的特殊呼吸。

　　(二)細(xì)菌的代謝產(chǎn)物

　　1.分解代謝產(chǎn)物和細(xì)菌的生化反應(yīng) 各種細(xì)菌所具有的酶不完全相同乙對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解能力亦不一致，因而其代謝產(chǎn)物有別。根據(jù)此特點(diǎn)，利用生物化學(xué)方法來(lái)鑒別不同細(xì)菌稱(chēng)為細(xì)菌的生化反應(yīng)試驗(yàn)。

　　(1)糖發(fā)酵試驗(yàn)：據(jù)此可以鑒別不同的細(xì)菌。

　　(2)VP試驗(yàn)：據(jù)此可區(qū)別大腸埃希菌和產(chǎn)氣桿菌。

　　(3)甲基試驗(yàn)：根據(jù)產(chǎn)物的pH可區(qū)分產(chǎn)氣桿菌和大腸埃希菌。

　　(4)枸櫞酸鹽利用試驗(yàn)：利用如產(chǎn)氣桿菌可以在枸櫞酸鹽培養(yǎng)基上生長(zhǎng)而大腸埃希菌不能在該培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的特性區(qū)分二者。

　　(5)吲哚試驗(yàn)：有些細(xì)菌與試劑中的對(duì)二甲基氨基苯甲醛作用，生成玫瑰吲哚而呈紅色，是為吲哚試驗(yàn)陽(yáng)性。

　　(6)硫化氫試驗(yàn)。

　　(7)尿素酶試驗(yàn)。

　　細(xì)菌的生化反應(yīng)用于鑒別細(xì)菌，尤其對(duì)形態(tài)、革蘭染色反應(yīng)和培養(yǎng)特性相同或相似的細(xì)菌更為重要。

　　2.合成代謝產(chǎn)物及其醫(yī)學(xué)上的意義 細(xì)菌利用分解代謝中的產(chǎn)物和能量不斷合成菌體自身成分，如細(xì)胞壁、多糖、蛋白質(zhì)、脂肪酸、核酸等，同時(shí)還合成一些在醫(yī)學(xué)上具有重要意義的代謝產(chǎn)物(2000)。

　　(1)熱原質(zhì)或稱(chēng)致熱原：是細(xì)菌合成的一種注入人體或動(dòng)物體內(nèi)能引起發(fā)熱反應(yīng)的物質(zhì)，稱(chēng)為熱原質(zhì)，熱原質(zhì)即其細(xì)胞壁的脂多糖。

　　(2)毒素與侵襲性酶：細(xì)菌產(chǎn)生外毒素和內(nèi)毒素兩類(lèi)毒素，在細(xì)菌致病作用中甚為重要。

　　(3)色素：某些細(xì)菌能產(chǎn)生不同顏色的色素，有助于鑒別細(xì)菌。

　　(4)抗生素：某些微生物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的一類(lèi)能抑制或殺死某些其他微生物或腫瘤細(xì)胞的物質(zhì)，稱(chēng)為抗生素。

　　(5)細(xì)菌素：某些菌株產(chǎn)生的一類(lèi)具有抗菌作用的蛋白質(zhì)稱(chēng)為細(xì)菌素。

　　(6)維生素：細(xì)菌能合成某些維生素，除供自身需要外，還能分泌至周?chē)h(huán)境中。

　　三、細(xì)菌的人工培養(yǎng)

　　(一)培養(yǎng)細(xì)菌的方法

　　1.人工培養(yǎng)細(xì)菌，除需要提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，尚要有適宜的環(huán)境條件。

　　2.根據(jù)不同標(biāo)本及不同培養(yǎng)目的，可選用不同的接種和培養(yǎng)方法。常用的有細(xì)菌的分離培養(yǎng)和純培養(yǎng)兩種方法。

　　3.病原菌的人工培養(yǎng)一般采用35～37℃，培養(yǎng)時(shí)間多數(shù)為l8～24h，但有時(shí)需根據(jù)菌種及培養(yǎng)目的作最佳選擇。

　　(二)培養(yǎng)基

　　培養(yǎng)基是由人工方法配制而成的，專(zhuān)供微生物生長(zhǎng)繁殖使用的混合營(yíng)養(yǎng)物制品。培養(yǎng)基按其營(yíng)養(yǎng)組成和用途不同，分為以下幾類(lèi)：①基礎(chǔ)培養(yǎng)基;②增菌培養(yǎng)基;③選擇培養(yǎng)基;④鑒別培養(yǎng)基;⑤厭氧培養(yǎng)基。

　　根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)的不同分為液體、固體和半固體三大類(lèi)。

　　(三)細(xì)菌在培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況

　　1.在液體培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況 大多數(shù)細(xì)菌在液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)繁殖后呈現(xiàn)均勻渾濁狀態(tài);少數(shù)鏈狀的細(xì)菌則呈沉淀生長(zhǎng);枯草芽胞桿菌、結(jié)核分枝桿菌等專(zhuān)性需氧菌呈表面生長(zhǎng)，常形成菌膜。

　　2.在固體培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況 細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上一般以菌落形式生長(zhǎng)，細(xì)菌的菌落一般分為三型：①光滑型菌落;②粗糙型菌落;③黏液型菌落。

　　(四)人工培養(yǎng)細(xì)菌的用途

　　1.在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

　　(1)感染性疾病的病原學(xué)診斷：明確感染性疾病的病原菌必須取病人有關(guān)標(biāo)本進(jìn)行細(xì)菌分離培養(yǎng)、鑒定和藥物敏感試驗(yàn)，其結(jié)果可指導(dǎo)臨床用藥。

　　(2)細(xì)菌學(xué)的研究：有關(guān)細(xì)菌生理、遺傳變異、致病性和耐藥性等研究都離不開(kāi)細(xì)菌的培養(yǎng)和菌種的保存等。

　　(3)生物制品的制備：供防治用的疫苗、類(lèi)毒素、抗毒素，以免疫血清及供診斷用的軍液、抗血清等均來(lái)自培養(yǎng)的細(xì)菌或其代謝產(chǎn)物。

　　2.在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 細(xì)菌培養(yǎng)和發(fā)酵過(guò)程中多種代謝產(chǎn)物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛用途，可制成抗生素、維生素、氨基酸、有機(jī)溶劑、酒、醬油、味精等產(chǎn)品。細(xì)菌培養(yǎng)物還可生產(chǎn)酶制劑，處理廢水和垃圾，制造菌肥和農(nóng)藥等。

　　3.在基因工程中的應(yīng)用 將帶有外源性基因的重組DNA轉(zhuǎn)化給受體菌，使其在菌體內(nèi)能獲得表達(dá)。