课件 002 兽医微生物学教学课件 1






兽医微生物学
(多媒体教学课件 )
天津农学院动科系动物预防医学教研室制作
2003/02/28
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绪言 共六部分,介绍微生物与微生物学的概念,微生物学发展简史,微
生物学理论与 技术 成就及应用,兽医微生物学 的地位、任务与贡献。
细菌总论 共七章,介绍细菌的形态、构造、生理,消毒与灭菌,细菌生
态、致病机理、遗传变异,细菌分类与命名等。
免疫基础 共七章,介绍抗原抗体,免疫系统,抗感染免疫,变态反应,
免疫调节,免疫技术及应用等。
细菌各论 共十二章,介绍各属重要病原细菌的形态、生化特性、致病性、
微生物学诊断和免疫防治等。
真菌 共二章,介绍真菌的分类、形态、生化及致病特性,真菌病的诊断
与防治等。
病毒 共十四章,介绍病毒的形态、构造、繁殖、遗传、培养,病毒的致
病性。各科属重要病毒形态、生化及致病特性,微生物学诊断和防治等。
实验 共十多个,显微镜油镜的使用,细菌形态及构造观察,细菌抹片制
备及染色,培养基的制备,细菌的分离培养、生长表现观察、生化试验、
药敏试验,沉淀反应和凝集反应,重要病原菌的认识,真菌与病毒培养测
定等。




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第一章 细菌的形态与构造
第二章 细菌的生理
第三章 消毒与灭菌
第四章 细菌的微生态
第五章 细菌的致病机理
第六章 细菌的遗传变异
第七章 细菌的分类与命名
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第二章 细菌的生理
第一节 细菌的化学组成
第二节 细菌的营养与代谢过程
第三节 细菌的生长繁殖
第四节 细菌的人工培养
第五节 细菌生化试验
第六节 细菌生存的调节
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第一节 细菌的化学组成
细菌的元素成分:碳、氮、氢、氧四种主要的有
机元素和磷、钾、镁、硫、钙以及铁、钠、氯、铜、
锌等各种灰分元素。这些元素主要以化合物的状态
存在,构成了细菌细胞的水分和有机物、无机物等
成分。
(一 )水分 水分在细菌细胞中含量最大,约占菌细
胞总重量的 75-80%。细菌的芽胞含水较少( 40%左
右)。菌体中的水分,可分为结合水和非结合水,
前者是蛋白质等复杂有机物质的组成成分,后者是
细胞物质的溶媒。
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(二 )固体成分 (干物质 ) 细菌细胞内的固体成分,
约占总重量 15-25%。包括有机物和矿物质。有机物
占 90-97%,矿物质占 3-10%。
1.有机物 包括蛋白质、核酸、糖、脂类等。
蛋白质 细菌细胞体内含有大量的蛋白质,约占
固体成分的 50%,多者可达 80%,少者只有 13-16%。
蛋白质中包括单纯蛋白质和复合蛋白质 (如核蛋白、
糖蛋白、脂蛋白等 ),后者含量较多,也较重要。
核糖核酸 包括 RNA和 DNA。前者在胞桨内,功能
是翻译遗传信息,控制蛋白质的合成 (包括酶 ),后
者在核质中,储存和转录遗传信息。
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糖 糖占 10-30%,如荚膜多糖、纤维素、半纤维素、
淀粉等。
糖类往往和蛋白质或脂类结合存在, 共同构成细胞构
造的组成物质 。 一些糖类呈游拐状态 。 糖类是细菌的
重要碳素来源, 是细菌活动所需能量的原料 。
脂类 脂类包括游离的脂肪酸, 中性脂肪, 磷脂,
类脂质和蜡质等, 含量约为 3-7%, 多者可达 40%,
少者不到 2% 。 脂类常和蛋白质或糖类结合为脂蛋白
或糖脂, 或者形成蜡质, 成为细胞的构造成分 。
其他化合物 少量维生素 (主要是 B族维生素 );生长
因素, 色素等 。
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2.矿物质 (灰分 ) 矿物质约占 3-10%,以磷、钾、硫、
钙、铁、镁、氯、钠等为主,尚有铜、锌、碘及其他
微量元素。其中以磷最多,钾次之。这些矿物质元素,
一部分参与有机物的组成,一部分则组成无机盐类。
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细菌为了生长繁殖,必须从外界摄取各种营养物
质,进行分解与合成代谢。
(一)细菌的营养需要及营养类型
细菌的营养需要可以分为,水、碳素营养、氮素
营养、灰分元素及生长因素等 。
1.水 水是微生物细胞的重要组成成分之,同时又
是一种良好的溶媒,各种生命活动必须有水。
2.碳素营养和氮素营养 碳素和氮素都是构成原生质所
必需的主要成分。由于各种微生物的合成能力不同,对各种
营养物质,特别是对碳素营养和氮素营养的利用,具有明显
的选择性。
第二节 细菌的营养与代谢过程
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有的细菌有高度合成能力,可以利用无机碳和氮作养料,
有的则不能,必须有机物存在才能生长。
根据微生物对碳素利用能力的不同,可分为两种
类型,自养菌和异养菌 。
自养菌 有些细菌有高度的合成能力,利用 CO2或
碳酸盐类作为唯一碳源,利用氨、氨盐、硝酸盐或
亚硝酸盐等作为氮源。这类细菌又可称为 无机营养
菌 。又分为 化能自养菌 和 光能自养菌 。
异养菌 这类细菌对无机物的利用能力较差,不
能利用 C02或碳酸盐类为唯一的碳素营养,需要有较
复杂的有机化合物,如糖类、醇类和有机酸等作为
碳源才能生长,又称为 有机营养菌 。又分为 化能异
养菌 和 光能异养菌 。
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根据其寄居对象的不同,异养菌又可分为 腐物寄生
菌 和 活物寄生菌 。前者通常利用死的有机物质作为营
养;后者需寄生在动、植物的活组织中,吸取营养而
营寄生生活,病原菌 即属于这一类。
微生物对具体营养物的利用有一定的专性范围。这
种专性,在微生物的鉴定上具有重大意义。
3.灰分元素营养 细菌对灰分元素的需要量很少,但
灰分元素对细菌的作用却十分重要。 它们有些参与细胞
组成,有些则组成无机盐类,有维持原生质胶体状态和调节渗
透压。有些更参与酶的组成或起激活酶的作用。
灰分元素对微生物的生长繁殖非常重要。
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4.生长因素 有些细菌的生长还需要少量的生长因素,
生长因素 实际上就是细菌生长所必需的微量有机物质,
包括维生素类(特别是 B族维生素)和一些有机酸、
嘌呤、嘧啶等,如硫胺素、核黄袁、生物素、泛酸、
叶酸等。这些生长因素多半是辅基或辅酶的主要成分,
对细菌的生命活动至关重要。充足的生长因素可使细
菌生长加快数百倍。
各种细菌对生长因素的需要情况有所不同。某些微
生物能合成和积累生长因素的特性,已被用于人类生
产和医药、食品、饲料等。
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(二 )细菌的酶 酶是活细胞产生的有机催化剂。
胞内酶与胞外酶 细菌含有各种酶系统,包括很多
种酶(大肠杆菌有 30多种)。有些酶仅于细胞内部
存在和起作用,称为 胞内酶 。如呼吸酶类等。有些
则透过细胞壁膜分泌于细菌体外,称为 胞外酶 。如
水解酶类等。
固有酶与诱导酶 在正常情况下稳定存在和发挥作
用的酶称为 固有酶 。 而当环境中存在某些本来不能
利用营养物质时, 也可以诱导产生能对该物质起作
用的相应酶类, 称为 诱导酶 。 当诱导物质消除后,
诱导酶也随着不再产生, 而固有酶则仍然存在 。
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(三 )细菌的呼吸
1.细菌呼吸的概念 由细菌引起的, 使代谢基质发生
复杂的氧化 -还原作用, 以释放能量, 供细菌生命
活动利用的生物化学过程, 称为 细菌的呼吸 。
细菌的呼吸作用既是能量代谢过程, 也是物质代
谢过程 。 由细菌的 呼吸酶系统 完成, 其主要的化学
作用, 是使有机物分子的碳 -碳链破裂, 分解和释
放能量 。 呼吸酶分为两大类,发酵酶类 和 氧化还原
酶类 。
一种细菌只能具有一定种类和数量的呼吸酶, 其呼吸作用,
可利用一定的基质, 产生一定的产物, 这是具有种的特征性,
在生产上和微生物鉴定上有实际意义 。
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2.细菌呼吸的类型 具有不同呼吸酶系统的细菌,
在进行呼吸时,对于空气中分子氧利用能力也是不
同的。据此,可以把细菌及其呼吸作用分为三个主
要类型。
(1)厌氧性细菌及厌氧性呼吸 有些细菌由于缺乏
利用分子氧的酶,它们的呼吸属于厌氧性呼吸,这
类细菌称为 厌氧性细菌 。 这些细菌只能在没有分子氧存
在于的环境中,才能够进行呼吸及生长发育,分子状态的氧
对这类细菌来说,不但不能被利用,而且还是有害的。
厌氧性呼吸 是使基质脱氢 (或失去电子 )氧化, 并
把脱出来的活化氢 (电子 )转移给非氧受氢体, 使基
质氧化而释放能量的呼吸过程 。
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(2)需氧性细菌及需氧性呼吸 在有分子状态氧存
在的情况下,才能进行呼吸及生长发育的细菌称 需
氧性细菌 。
需氧性呼吸 是使基质脱氢 (或失去电子 )氧化, 并
把脱出的活化氢 (电子 )转移给分子氧, 使基质氧化
释放能量的呼吸过程 。
(3)兼性细菌及其呼吸 兼性细菌 具有更复杂的酶系
统, 不论在有或没有分子状态氧的情况下, 均能进
行呼吸和生长发育, 它们既可以营需氧性呼吸, 也
可以营厌氧性呼吸 。
需氧性呼吸基质分解彻底, 可获得更多的能量, 所以兼性
细菌在可能时多营需氧性呼吸 。 大多数细菌为兼性呼吸菌 。
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(四 )细菌的代谢过程
细菌与动物等真核生物新陈代谢的主要区别
第一、细菌生长和繁殖速度极快,是动物细胞 10-100倍。
第二、细菌利用能源的能力远强于动物细胞。
第三、细菌的营养物质更加多种多样,代谢途径更多。
第四、细菌可利用非常流水线方式合成大分子物质。
第五、细菌能产生如肽聚糖、脂多糖、磷壁酸等特殊物质。
细菌的代谢过程可分为,物质摄取与排出, 生物
合成, 聚合作用 及 组装 四个步骤。
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1.物质摄取与排出
细菌的营养物质包括能量物质及其他代谢基
质。物质吸收是从周围环境获得营养,排出是
将代谢物质或废物运出细胞。革兰氏阳性或阴
性菌的细胞膜是一层双脂膜,具有高度的选择
透性,革兰氏阴性菌的 OMP等在物质吸收过程
中也发挥重要作用。
物质主要通过 单纯扩散, 促进扩散, 主动
输送及基团转位 等方式进出细菌细胞。
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单纯扩散 亦称被动扩散,是一种最简单的物质
交换方式。细胞膜两侧的物质靠浓度差 (浓度梯度 )
进行分子扩散,不需要能量。 此种方式无特异性或选
择性,细胞内外溶质浓度平衡时,扩散便停止,不是物质运
输的主要方式。如 02、水、乙醇等。
促进扩散 某些物质如糖或氨基酸与位于细胞膜
的特异性载体蛋白相结合,而后将其转运至细胞内
外。具有特异性和选择性,不需要能量。
主动输送 是细菌吸收营养物质的一种主要方式,
与促进扩散一样,需要特异性载体蛋白,能将特异
性溶质逆浓度梯度泵入泵出细胞,需要能量。如乳
糖等。
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基团转位 物质在运输的同时受到化学修饰,需要
特异性载体蛋白参与,需要能量。
金属离子的吸收 细菌通过分泌载铁体摄取与蛋白
结合的 Fe3+,形成含铁螯合物,通过特异的主动输
送,进入菌体细胞。
2.生物合成
吸收的各种前体代谢物通过各种代谢途径,合成
所需物质,多种氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸及其
大分子物质 。各种细菌的合成途径和合成能力不同,
对营养的需要以及代谢产物也不尽相同,可作为细
菌鉴定指标。
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3.聚合作用
复制 细菌 DNA的聚合作用称为复制。其 DNA复
制从基因组的特定起始部位开始,进行半保留复制。
最后由酶连接成完成 DNA链。
转录 细菌的转录是由同一个 RNA聚合酶、催化
合成细菌 mRNA,tRNA 及 rRNA。该酶还可以
RNA作为母板合成 DNA互补链。
翻译 是蛋白质合成过程。 20种氨基酸激活后与相
应的 tRNA结合,形成的氨基酰 -tRNA与核糖体结合。
氨基酸根据 mRNA上的密码子序列聚合成多肽。
细菌具有高效的翻译合成能力。
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4.组装 细菌组装有两种方式:自我组装(如鞭毛
及核糖体等)及指导组装(如表面膜结构等)。
第三节 细菌的生长繁殖
细菌 细胞的生长繁殖,体现在个体和群体两方
面。
1.细菌个体的生长繁殖
细菌以 二分裂 法进行 无性繁殖 。大肠杆菌菌体
的分裂过程涉及 30多个基因的调控。
一个菌体分裂为两个菌体所需的时间称为 世代
时间 。 大肠杆菌等在适宜的条件下,分裂一次仅需 20
min。分支杆菌等繁殖较慢,需 18-24h才分裂一次。
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2.细菌群体的生长繁殖
如将细菌接种在液体培养基并置于适宜的温度中,
定时取样检查活菌数,了解其生长过程的规律。以
时间为横坐标,以活菌数的对数为纵坐标,可得出
细菌生长曲线 。细菌生长繁殖可分为 4个期。
迟缓期 是细菌 初 到新环境的适应 期 。此时菌体
增大, 代谢活跃, 合成所需酶系统。 RNA含量明显
增多,DNA无变化,此时细菌数并不增加。 l-4h。
对数期 细菌迅速分裂繁殖,活菌数以几何级数增
长, 生长曲线近斜线。该期病原菌致病力最强,其
形态染色及生理均较典型,对抗菌药物敏感。 6-10h。
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稳定期 因营养消耗、代谢产物蓄积等,此时
新繁殖的活菌与死菌平衡,活菌数最多。该期形
态染 色不特异 。产生毒素等代谢产物。 一般 8h。
衰亡期 细菌死亡 速度加大,繁殖速度变小。
如不移植到新培养基,最终可全部死亡。此期菌
体变形或自溶,染色不典型。
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第四节 细菌的人工培养
细菌培养是微生物学研究和实践的重要技术。以此
可培养、鉴定和利用细菌。
培养细菌,需为其提供适宜的 营养物质, 酸碱度,
温度 及 气体环境 等。
1,培养基 是人工配制的含有细菌生长繁殖所需营养的
基质。培养基经灭菌后才能使用。
制备培养基的营养物质由牛肉浸汁、牛肉浸膏、肝
浸汁、蛋白陈,NaCl、磷酸盐、葡萄糖、血液、血清、
腹水、鸡蛋等提供。 pH一般调整至 7.2-7.6 。
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培养基可分为 基础 培养基和 营养 培养基; 固体, 半
固体 及 液体 培养基; 鉴别, 选择 及 厌氧 培养基等。
2,酸碱度 每种细菌均有 可适 pH范围及 最适 pH。大多
数细菌可在 pH 6-8之间以生长,但多数细菌的最适 pH
为 7.2-7.6。
3,温度 不同细菌适应的温度范围不同,细菌有各自
的 可适温度 范围及 最适温度 。根据细菌适应的温度范
围,可将细菌分为 3类,
嗜冷菌,范围 5-30℃,最适 10-20℃ ;
嗜温菌,范围 10-45℃,最适 20-40℃ ;
嗜热菌,范围 25-95℃,最适 50-60℃ 。
病原菌 均为嗜温菌,最适温度为 37℃ 。
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4,气体环境 根据细菌对氧的需要,将其分为厌氧菌、
需氧菌及兼性厌氧菌。 需氧菌 行需氧呼吸,须在有
一定浓度的游离氧的条件下才能生长繁殖; 厌氧菌
行厌氧呼吸,须在无游离氧的条件下才能存活生长;
兼性厌氧菌 既可需氧呼吸,又可厌氧呼吸,通常在
有氧条件比无氧环境生长更好。有些细菌生长还需
一定浓度的 N2或 CO2 环境。
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第五节 细菌生化试验
各种细菌分解能力不同,代谢基质与产物也不同。
据此可设计特定的生化试验,区别和鉴定细菌。
(一)细菌的代谢产物
1.无机酸和有机酸 有些细菌能产生无机酸,有的
可产生有机酸。无机酸如硫酸和硝酸等;有机酸如
乳酸、醋酸、丙酸、丁酸等,与食品加工有关。也
可用于细菌鉴定。
2.醇类, 酯类和其他芳香物质 这类物质与工业生
产和农, 畜产品加工利用有关 。 如乙醇, 丁醇等 。
用于酿酒, 乳品加工, 饲料加工等 。
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3.气体 细菌能产生的气体有,CO2,H2,CH4(沼气 )、
NH3,Cl2,H2S等 。 常应用于细菌鉴定 。
4.维生素及其他生长刺激素 有些微生物能产生大量
的维生素 (主 B族素 )和一些复杂的生长刺激素, 可用
于畜牧业和工业生产中 。
5.抗菌素 抗菌素 是某种微生物产生的用以拮抗另一
些微生物的物质, 它能抑制一定种类微生物的生长发
育 。 可用于防治某些动物疾病, 刺激动物生长 。
6.毒素 某些动物病原菌, 能产生对动物有毒的物质,
使使其发生一定症状的疾病, 这类物质称为 毒素 。 可
分为 外毒素 与 内毒素 。
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7.热 细菌在呼吸作用中所产生的能量,只有一小
部分 (5-10% )被用于生命活动,大部分能量,常转
化为热放出。堆肥和发酵饲料(可达 70℃ 以上)。
8.热原质 许多细菌, 特别是革兰氏阴性菌, 能产
生一种多糖物质, 注入人或动物体内, 可以引起发
热反应, 称为热原质 。
9.色素 多种微生物能产生色素, 颜色有红, 橙,
黄, 绿, 青, 蓝, 紫, 黑等, 可用于细菌鉴定, 食
品, 化妆品等 。
10.光 少数细菌能借发光以散发部分产生的能量,
发光强度可用以摄照本身相片 。
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(二)常用的细菌的生化试验
常用的生化试验有:糖发酵试验、氧化酶试验、触
酶试验、氧化发酵 (O/F)试验,VP试验、甲基红 (MR)
试验及吲哚试验等。可采用微量法或常量法。现有商
品化的微量生化试验试剂盒。
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复习思考题
1.细菌个体代谢过程的特点?
2.菌体快速分裂的原因?
3.细菌的生长曲线如何确定?有何意义?
4.试述细菌生长的各个期的特点。
5.培养基有哪些种类?
6.病原菌对氧气和温度的需求有何特点?
7.试述主要的细菌生化反应的原理及用途。
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