课件 002 兽医微生物学教学课件 1
兽
医
微
生
物
学
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
课件 002 兽医微生物学教学课件 3
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。
内
容
简
介
课件 002 兽医微生物学教学课件 4
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
课件 002 兽医微生物学教学课件 5
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
课件 002 兽医微生物学教学课件 6
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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 7
(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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 10
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
课件 002 兽医微生物学教学课件 11
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 。
课件 002 兽医微生物学教学课件 12
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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 14
(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 。
课件 002 兽医微生物学教学课件 15
(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 。
课件 002 兽医微生物学教学课件 16
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 。
课件 002 兽医微生物学教学课件 17
(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 。
课件 002 兽医微生物学教学课件 18
(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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 20
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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 21
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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 22
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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 23
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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 24
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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 25
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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 26
课件 002 兽医微生物学教学课件 27
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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 30
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 。
课件 002 兽医微生物学教学课件 31
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 。
课件 002 兽医微生物学教学课件 32
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 。
课件 002 兽医微生物学教学课件 33
（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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 34
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。
课件 002 兽医微生物学教学课件 35
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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。
内
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简
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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
课件 002 兽医微生物学教学课件 11
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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