第二章 细菌生理
? 细菌的化学组成
? 细菌的物理性状
? 细菌的营养
? 细菌的新陈代谢
? 细菌的生长繁殖
第一节细菌的化学组成
结合水
水 份
（ 75-85%） 自由水
无机物
干物质
（ 15-25%） 有机物
第二节细菌的物理特性
? 比面积大
? 光学性质
? 多相胶体性质
? 渗透压
? 带电现象
? 布朗氏运动
第三节细菌的营养
一、营养物质的吸收与运转
扩散,物质由高浓度向低浓度
方向的运输方式。分为：
单纯扩散
易化扩散
主动运输,物质由低浓度向高浓度
方向的运输方式。它需要酶的作用，
如渗透酶各周围间隙蛋白，在运输大
分子物质（糖、氨基酸、无机离子）
中起着重要作用。
? 运输示意图为：
主支运输转动方式
营养物质 释放营养物质
渗 透 酶
载体 复合物 细胞内
周围间隙蛋白
载体回位
二、细菌的营养需要
? 水分 — 新陈代谢所需媒介。
? 含碳化合物 — 用来合成菌体的
糖、蛋白质、核酸等，亦作为
能量来源。
? 含氮化合物 — 用来合成菌体的
各种含氮化合物。
?矿物质 — 在细菌代谢中起着酶激活物
的作用，用来构成酶的辅基，对于维
持原生质胶体状态和细胞渗透性具有
较大作用。
?Vit— 在代谢中起重要作用（如 B簇 Vit
起着辅酶或辅基的作用。
三、细菌的营养类型
? 自养型 这类细菌酶系统完善，能利用无
机碳 （ CO2,C,H2CO3） 合成菌体有机碳。
分为光能和化能自养型两类。
? 异养型 这类细菌酶系统不完善，只能利
用有机碳作为养料。分为光能异养菌和化
能异养菌两大类。绝大多数病原菌都属于
化能异养菌。
第四节 细菌的新陈代谢
一、细菌的酶
胞外酶、胞膜酶、固有酶、适应酶
与医学 有关的酶类：
卵磷脂酶、透明质酸酶、胶原酶、
溶纤蛋白酶、凝血浆酶、溶血素、尿素酶
二、细菌的呼吸
1、细菌呼吸的概念：
细菌借助于体内的酶类，从物
质的氧化还原过程中获得它所需要
的能量的过程，称细菌的呼吸。
2、细菌呼吸类型：
专性需氧菌
微需氧菌
兼性厌氧菌
厌氧菌
专性厌氧菌
各型细菌呼吸特点
? 专性需氧菌,需充足 O2，
生长于表面,。
? 微需氧菌,需低浓度 O2，
生长于表面以下数 mm处。
? 兼性厌氧菌,生长于整
个培养基中。
? 厌氧菌和专性厌氧菌：
生长于培养基底部。
3、厌氧菌培养的原理
1、厌氧菌缺乏细胞色素和细胞色素氧化酶
? 二者具有较高的氧化还原电势，能氧化
高电势的化合物产生能量。在有氧环境
中，培养基中的营养物质多为氧化型状
态，氧化还原电势随之升高。故厌氧菌
不能利用这些营养物质，造成能量不足
而不能生长。
2、缺乏过氧化氢酶和过氧化物酶 细菌在
有氧环境的代谢中常产生 H2O2，这是一
种氧化剂，有杀菌作用，缺乏二酶，故
厌氧菌不能分解 H2O2，而不能生长。
3、有氧环境中－ SH被氧化 － SH是菌体
许多酶类的辅酶（如 CoA、琥珀酸脱氢
酶、氨基酸转移酶等），故厌氧菌不能
生长。
三、细菌的代谢产物
（一）分解产物的检测
1．糖代谢测定
糖发酵试验：
多糖经胞外酶分解为双糖单糖再经胞内
酶分解为有机酸、醇,CO2和 H2O。细
菌分解糖的能力是不同的。
⊕ — 产酸不产气
?— 产酸产气
－ — 阴性
VP试验：
? 大肠杆菌与产气杆菌均分解葡萄糖 ⊕,为区分
两菌可采用 VP试验及甲基红试验。产气杆菌
能使丙酮酸脱羧、氧化（在碱性溶液中）生成
二乙酰，后者可与含胍基的化合物反应，生成
红色化合物，称 VP阳性。
甲基红试验：
? 产气杆菌使丙酮酸脱羧后形成中性产物，培养
液 pH＞ 5.4，甲基红指示剂呈桔黄色，为甲基
红试验阴性，大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，
培养液呈酸性 pH＜ 5.4，指示剂甲基红呈红色，
称甲基红试验阳性。
枸橼酸盐利用试验：
? 能利用枸橼酸盐作为唯一碳源的细
菌如产气杆菌，分解枸橼酸盐生成
碳酸盐，同时分解培养基的铵盐生
成氨，由此使培养基变为碱性，使
指示剂溴麝香草酚蓝（ BTB）由淡
绿转为深蓝，此为枸橼酸盐利用试
验阳性。
2、蛋白质代谢测定
① H2S试验：
含 S氨基酸 菌 产生 H2S
与基中醋酸铅 PbS黑
色沉淀物。
② 吲哚试验：
色氨酸 菌 吲哚
③ 明胶试验：
明胶 菌 液化
④ 紫乳试验：
酪蛋白 菌 胨化
（二）合成代谢产物及临床意义
? 热原质
? 毒素与酶
? 色素
? 抗生素
? 细菌素
第五节 细菌的生长繁殖
一、细菌生长繁殖的条件
? 1、营养物质 供给细菌适量的 H2O、糖类、
蛋白质或氨基酸、无机盐及 Vit等。
? 2、温度 细菌生长的最适温度随菌种不同而
异，一般病原菌要求与体温相同，如牛羊病原菌
需 37℃,鱼类病原菌则要求 22℃ 。
? 3、酸碱度（ PH） PH对细菌发育影响
很大，大多数病原菌最适酸碱度为
PH7.2-7.6，少数细菌可在特殊 PH条件
下生长，如霍乱弧菌在 PH6.4-9.6 时均
能生长（最适为 7.8-8.0），乳酸杆菌在
PH 3.4-4.5时可生长，霉菌则在 PH 3.0-
6,0生长良好。
? 4、渗透压 细菌只有在等渗环境中才
能生存。若环境渗透压过高，则菌体被
脱水造成质壁分离；若环境渗透压过低，
则细菌臌胀破裂。
? 5、气体 O2,CO2,N
二、细菌的繁殖方式和速度
? 多数细菌为 横分裂式 繁殖
（ 1→2→2 2→2 3→2? ）。 少数
细菌如酵母进行出芽繁殖 。
近年来，电子显微镜观察
可见，某些细菌也存在有
性结合。
? 绝大多数细菌 繁殖速度为
15-30min一代。 但菌种不
同其繁殖速度亦不同，如
大肠杆菌 20min繁殖一代，
结核杆菌较慢，需 0.5-18h
才能繁殖一代。
三、细菌群体的人工培养
? 用人工的方法，将细菌从自然界、动物体
或病料中分离出来，其目的是为了研究细
菌的形态、生理特性、生物学特性或制取
细菌的某种代谢产物等。这对于传染病的
诊断、流行病学调查、菌苗制备、微生物
的工业生产都具有重要意义。为此，了解
和掌握细菌分离培养的有关基础知识是十
分必要的。
（一）培养基的种类和常用培养基
? 培养基的概念：
将细菌所需的各
种营养物质按一定比
例混合在一起，并调
节到适宜的 PH，这种
人工配制的适合细菌
生长繁殖的细菌营养
物，称为培养基 。
? 培养基必需符合以
下条件：
? 营养物
? 适宜的 PH环境
? 温度和渗透压
? 无菌
培养基种类
1、基础培养基
含有培养一般细菌的最基本成分。又
分为,液体培养基、固体培养基和半固
体培养基 三种。在液体（肉汤）培养基
中，加入 2-3%琼脂即为固体培养基，加
入 0.2- 0.5%琼脂即为半固体培养基。
2、营养培养基
?于基础培养基中加入高营养物质如葡萄
糖、血液、血清、腹水、生长因子等，以
满足营养要求较高的细菌生长需要。有的
细菌还需加入特殊物质，如结核杆菌需加
入鸡蛋清、马铃薯、甘油等才能良好生长
3、选择培养基
利用细菌对某种物质敏感程度的不同，可
在培养基中加入抑制某些细菌生长的药物，
而选择性地让欲分离的细菌旺盛生长的培养
基如胆盐和蔷薇色酸可以选择性地抑制 G+菌
的生长，而不影响 Gˉ菌的生长。在培养基
中加入二药后可选择性地分离出肠道杆菌。
4、鉴别培养基
利用细菌分解底物及其代谢产物
的不同，可在培养基中加入某种物
质和指示剂，即制为鉴别培养基，
以测定不同细菌的生化反应。
5、厌气培养基
将培养基与空气及氧隔离，或降
低培养基中的氧化还原电势，供厌
氧菌生长。
除去培养基中氧的方法：
a、降低培养基中氧化还原电势,如肝汤或加入
谷胱甘肽、硫基醋酸盐等。
b、化合去氧法：如焦性没石子酸、
好氧厌氧菌混合、种子发芽等。
c、隔绝阻氧法：如液体石腊等。
（二）细菌群体的生长现象
? 划线接种
? 分点接种
? 涂抹接种
? 液体接种
? 穿剌接种
? 倾注接种
? 注射接种
? 活体接种
1、细菌在固体培养基上的生长现象：
观察细菌在平板上的菌落特征：
?形态、大小、边缘、表面构造（湿润
度和光滑度）、隆起度、透明度、颜
色等，及在血平板上的溶血现象（ β溶
血,α溶血）。
2、细菌在半固体培养基中的生长现象
? 有鞭毛的细菌，沿
穿剌线呈模糊 羽毛
状 生长。
? 无鞭毛的细菌，沿
穿剌线呈 清晰 的线
状生长 。
3、细菌在液体培养基中的生长现象
? 观察肉汤培养物
的 混浊度、管底
沉淀、肉汤表面
菌膜或菌环，以
及有无汽泡等。
? ⑸ ⑹ ⑺ ⑻
⑴ ⑵
⑶ ⑷
3、细菌群体的生长曲线
?将一定数量的细菌接种在适宜的液体培
养基中，在适宜温度下孵育，每隔一定
的时间取样计算，如以时间为横坐标，
细菌数的对数为纵坐标，则可绘制出一
条曲线，称细菌生长曲线。
?细菌生长曲线由四个时期组成：
：迟缓期,细菌进入新环境，
数目不增加，一般需 2-6h。
对数生长期,细菌代谢最旺
盛繁殖快，细菌数以对数的
速度增加，细菌抵抗力最强
病原菌毒力最强，形态染色
特征典型。此期需 6-10h。
稳定期,细菌数目保持恒定
不变,G? 菌可变为 Gˉ菌。
此期持续 8h。
衰退期,活菌数下降。
? 细菌的化学组成
? 细菌的物理性状
? 细菌的营养
? 细菌的新陈代谢
? 细菌的生长繁殖
第一节细菌的化学组成
结合水
水 份
（ 75-85%） 自由水
无机物
干物质
（ 15-25%） 有机物
第二节细菌的物理特性
? 比面积大
? 光学性质
? 多相胶体性质
? 渗透压
? 带电现象
? 布朗氏运动
第三节细菌的营养
一、营养物质的吸收与运转
扩散,物质由高浓度向低浓度
方向的运输方式。分为：
单纯扩散
易化扩散
主动运输,物质由低浓度向高浓度
方向的运输方式。它需要酶的作用，
如渗透酶各周围间隙蛋白，在运输大
分子物质（糖、氨基酸、无机离子）
中起着重要作用。
? 运输示意图为：
主支运输转动方式
营养物质 释放营养物质
渗 透 酶
载体 复合物 细胞内
周围间隙蛋白
载体回位
二、细菌的营养需要
? 水分 — 新陈代谢所需媒介。
? 含碳化合物 — 用来合成菌体的
糖、蛋白质、核酸等，亦作为
能量来源。
? 含氮化合物 — 用来合成菌体的
各种含氮化合物。
?矿物质 — 在细菌代谢中起着酶激活物
的作用，用来构成酶的辅基，对于维
持原生质胶体状态和细胞渗透性具有
较大作用。
?Vit— 在代谢中起重要作用（如 B簇 Vit
起着辅酶或辅基的作用。
三、细菌的营养类型
? 自养型 这类细菌酶系统完善，能利用无
机碳 （ CO2,C,H2CO3） 合成菌体有机碳。
分为光能和化能自养型两类。
? 异养型 这类细菌酶系统不完善，只能利
用有机碳作为养料。分为光能异养菌和化
能异养菌两大类。绝大多数病原菌都属于
化能异养菌。
第四节 细菌的新陈代谢
一、细菌的酶
胞外酶、胞膜酶、固有酶、适应酶
与医学 有关的酶类：
卵磷脂酶、透明质酸酶、胶原酶、
溶纤蛋白酶、凝血浆酶、溶血素、尿素酶
二、细菌的呼吸
1、细菌呼吸的概念：
细菌借助于体内的酶类，从物
质的氧化还原过程中获得它所需要
的能量的过程，称细菌的呼吸。
2、细菌呼吸类型：
专性需氧菌
微需氧菌
兼性厌氧菌
厌氧菌
专性厌氧菌
各型细菌呼吸特点
? 专性需氧菌,需充足 O2，
生长于表面,。
? 微需氧菌,需低浓度 O2，
生长于表面以下数 mm处。
? 兼性厌氧菌,生长于整
个培养基中。
? 厌氧菌和专性厌氧菌：
生长于培养基底部。
3、厌氧菌培养的原理
1、厌氧菌缺乏细胞色素和细胞色素氧化酶
? 二者具有较高的氧化还原电势，能氧化
高电势的化合物产生能量。在有氧环境
中，培养基中的营养物质多为氧化型状
态，氧化还原电势随之升高。故厌氧菌
不能利用这些营养物质，造成能量不足
而不能生长。
2、缺乏过氧化氢酶和过氧化物酶 细菌在
有氧环境的代谢中常产生 H2O2，这是一
种氧化剂，有杀菌作用，缺乏二酶，故
厌氧菌不能分解 H2O2，而不能生长。
3、有氧环境中－ SH被氧化 － SH是菌体
许多酶类的辅酶（如 CoA、琥珀酸脱氢
酶、氨基酸转移酶等），故厌氧菌不能
生长。
三、细菌的代谢产物
（一）分解产物的检测
1．糖代谢测定
糖发酵试验：
多糖经胞外酶分解为双糖单糖再经胞内
酶分解为有机酸、醇,CO2和 H2O。细
菌分解糖的能力是不同的。
⊕ — 产酸不产气
?— 产酸产气
－ — 阴性
VP试验：
? 大肠杆菌与产气杆菌均分解葡萄糖 ⊕,为区分
两菌可采用 VP试验及甲基红试验。产气杆菌
能使丙酮酸脱羧、氧化（在碱性溶液中）生成
二乙酰，后者可与含胍基的化合物反应，生成
红色化合物，称 VP阳性。
甲基红试验：
? 产气杆菌使丙酮酸脱羧后形成中性产物，培养
液 pH＞ 5.4，甲基红指示剂呈桔黄色，为甲基
红试验阴性，大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，
培养液呈酸性 pH＜ 5.4，指示剂甲基红呈红色，
称甲基红试验阳性。
枸橼酸盐利用试验：
? 能利用枸橼酸盐作为唯一碳源的细
菌如产气杆菌，分解枸橼酸盐生成
碳酸盐，同时分解培养基的铵盐生
成氨，由此使培养基变为碱性，使
指示剂溴麝香草酚蓝（ BTB）由淡
绿转为深蓝，此为枸橼酸盐利用试
验阳性。
2、蛋白质代谢测定
① H2S试验：
含 S氨基酸 菌 产生 H2S
与基中醋酸铅 PbS黑
色沉淀物。
② 吲哚试验：
色氨酸 菌 吲哚
③ 明胶试验：
明胶 菌 液化
④ 紫乳试验：
酪蛋白 菌 胨化
（二）合成代谢产物及临床意义
? 热原质
? 毒素与酶
? 色素
? 抗生素
? 细菌素
第五节 细菌的生长繁殖
一、细菌生长繁殖的条件
? 1、营养物质 供给细菌适量的 H2O、糖类、
蛋白质或氨基酸、无机盐及 Vit等。
? 2、温度 细菌生长的最适温度随菌种不同而
异，一般病原菌要求与体温相同，如牛羊病原菌
需 37℃,鱼类病原菌则要求 22℃ 。
? 3、酸碱度（ PH） PH对细菌发育影响
很大，大多数病原菌最适酸碱度为
PH7.2-7.6，少数细菌可在特殊 PH条件
下生长，如霍乱弧菌在 PH6.4-9.6 时均
能生长（最适为 7.8-8.0），乳酸杆菌在
PH 3.4-4.5时可生长，霉菌则在 PH 3.0-
6,0生长良好。
? 4、渗透压 细菌只有在等渗环境中才
能生存。若环境渗透压过高，则菌体被
脱水造成质壁分离；若环境渗透压过低，
则细菌臌胀破裂。
? 5、气体 O2,CO2,N
二、细菌的繁殖方式和速度
? 多数细菌为 横分裂式 繁殖
（ 1→2→2 2→2 3→2? ）。 少数
细菌如酵母进行出芽繁殖 。
近年来，电子显微镜观察
可见，某些细菌也存在有
性结合。
? 绝大多数细菌 繁殖速度为
15-30min一代。 但菌种不
同其繁殖速度亦不同，如
大肠杆菌 20min繁殖一代，
结核杆菌较慢，需 0.5-18h
才能繁殖一代。
三、细菌群体的人工培养
? 用人工的方法，将细菌从自然界、动物体
或病料中分离出来，其目的是为了研究细
菌的形态、生理特性、生物学特性或制取
细菌的某种代谢产物等。这对于传染病的
诊断、流行病学调查、菌苗制备、微生物
的工业生产都具有重要意义。为此，了解
和掌握细菌分离培养的有关基础知识是十
分必要的。
（一）培养基的种类和常用培养基
? 培养基的概念：
将细菌所需的各
种营养物质按一定比
例混合在一起，并调
节到适宜的 PH，这种
人工配制的适合细菌
生长繁殖的细菌营养
物，称为培养基 。
? 培养基必需符合以
下条件：
? 营养物
? 适宜的 PH环境
? 温度和渗透压
? 无菌
培养基种类
1、基础培养基
含有培养一般细菌的最基本成分。又
分为,液体培养基、固体培养基和半固
体培养基 三种。在液体（肉汤）培养基
中，加入 2-3%琼脂即为固体培养基，加
入 0.2- 0.5%琼脂即为半固体培养基。
2、营养培养基
?于基础培养基中加入高营养物质如葡萄
糖、血液、血清、腹水、生长因子等，以
满足营养要求较高的细菌生长需要。有的
细菌还需加入特殊物质，如结核杆菌需加
入鸡蛋清、马铃薯、甘油等才能良好生长
3、选择培养基
利用细菌对某种物质敏感程度的不同，可
在培养基中加入抑制某些细菌生长的药物，
而选择性地让欲分离的细菌旺盛生长的培养
基如胆盐和蔷薇色酸可以选择性地抑制 G+菌
的生长，而不影响 Gˉ菌的生长。在培养基
中加入二药后可选择性地分离出肠道杆菌。
4、鉴别培养基
利用细菌分解底物及其代谢产物
的不同，可在培养基中加入某种物
质和指示剂，即制为鉴别培养基，
以测定不同细菌的生化反应。
5、厌气培养基
将培养基与空气及氧隔离，或降
低培养基中的氧化还原电势，供厌
氧菌生长。
除去培养基中氧的方法：
a、降低培养基中氧化还原电势,如肝汤或加入
谷胱甘肽、硫基醋酸盐等。
b、化合去氧法：如焦性没石子酸、
好氧厌氧菌混合、种子发芽等。
c、隔绝阻氧法：如液体石腊等。
（二）细菌群体的生长现象
? 划线接种
? 分点接种
? 涂抹接种
? 液体接种
? 穿剌接种
? 倾注接种
? 注射接种
? 活体接种
1、细菌在固体培养基上的生长现象：
观察细菌在平板上的菌落特征：
?形态、大小、边缘、表面构造（湿润
度和光滑度）、隆起度、透明度、颜
色等，及在血平板上的溶血现象（ β溶
血,α溶血）。
2、细菌在半固体培养基中的生长现象
? 有鞭毛的细菌，沿
穿剌线呈模糊 羽毛
状 生长。
? 无鞭毛的细菌，沿
穿剌线呈 清晰 的线
状生长 。
3、细菌在液体培养基中的生长现象
? 观察肉汤培养物
的 混浊度、管底
沉淀、肉汤表面
菌膜或菌环，以
及有无汽泡等。
? ⑸ ⑹ ⑺ ⑻
⑴ ⑵
⑶ ⑷
3、细菌群体的生长曲线
?将一定数量的细菌接种在适宜的液体培
养基中，在适宜温度下孵育，每隔一定
的时间取样计算，如以时间为横坐标，
细菌数的对数为纵坐标，则可绘制出一
条曲线，称细菌生长曲线。
?细菌生长曲线由四个时期组成：
：迟缓期,细菌进入新环境，
数目不增加，一般需 2-6h。
对数生长期,细菌代谢最旺
盛繁殖快，细菌数以对数的
速度增加，细菌抵抗力最强
病原菌毒力最强，形态染色
特征典型。此期需 6-10h。
稳定期,细菌数目保持恒定
不变,G? 菌可变为 Gˉ菌。
此期持续 8h。
衰退期,活菌数下降。
