Bacterial Physiology
Bacterial chemical
components
? Water,free water and compound water,
? Inorganic salt,phosphus,potassium
magnesium,calcium,nitrium,etc,
? Protein,50%-80% of dry weight according
bacterial kinds and age,
? Sugar,mainly distributing in cell wall and
capsule,
? Lipids,composed of lipid,fatty acid,wax,etc,
? Nucleic acid,RNA and DNA,
Environmental factors affecting
growth of bacteria
? 1,Nutrients
? 2,Temperature
? 3,hydrogen ion concentration ( pH )
? 4,Oxygen Requirements:氧气、二氧化碳
? 5,Osmotic pressure 渗透压
Bacterial Nutrition and Growth
? Classification based on their source of
carbon
? 根据细菌所利用的能源和碳源的不同，将细菌
分为两大营养类型。
? 1,Autotrophs 自养菌
? 2,Heterotrophs 异养菌,saprophytes 腐生菌 ;
parasites 寄生菌
Nutrient requirements of
bacterial growth,
? 1,Water
? 2,Carbon source
? 3,Nitrogen source氮源
? 4,Minerals 无机盐
? 5,Growth factors生长因子,that a cell must have
for growth but cannot synthesize itself,Such as
amino acids,purines嘌呤,pyrimidines嘧啶,and
vitamins
流感嗜血杆菌 X因子（高铁血红素）
V因子（辅酶 Ⅰ 或 Ⅱ ）
Temperature
? Psychrophilic forms 嗜冷菌 (15-20℃ )
? Mesophilic forms 嗜温菌（ 30-37℃ ） include
all human pathogens and opportunists,
? Thermophilic forms 嗜热菌 （ 50-60℃ ）
pH
? Neutrophiles 嗜中性菌（ 5 to 8）
? Acidophiles 嗜酸性菌（ below 5.5）
? Alkaliphiles 嗜碱性菌（ above 8.5）
Gas Requirements
Obligate anaerobes 专性厌氧菌
? 缺乏分解有毒氧基团的酶,catalase 触酶,
peroxidase 过氧化物酶,superoxide
dismutase 超氧化物歧化酶
? 缺乏氧化还原电势高的呼吸酶：细胞色素、
细胞色素氧化酶
?破伤风梭菌、肉毒梭菌
2O2- + 2H+ SOD H2O2+O2
2H2O2 触酶 2H2O +O2
H2O2+AH2 过氧化物酶 2H2O+A
CO2
? N,meningitidis
? N,gonorrhoeae
Bacterial Growth
? Bacteria multiply by binary fission 二分
裂
? Generation time 代时,the time it takes
for a population of bacteria to double in
number
? many common bacteria, 20~60 min
? most common pathogens in the body,5-10 hours
Population dynamics群体动力学 --
the growth curve生长曲线
? a,The Lag Phase 迟缓期 (A)
? b,The Exponential Phase 指数期 (C)
? c,The Maximum Stationary Phase 稳定
期 (E)
? d,The Death or decline Phase 衰亡期 (F)
对数期
迟缓期
growth curve
0 5 15 20 25 30 10 5.5
6.0
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
9.0
衰退期
总菌数
活菌数
细
菌
数
的
对
数
次
小时
稳定期
Microbial Metabolism
细菌的新陈代谢
? Energy Metabolism
? Medical Important Metabolic Products
1,anabolic processes合成代谢
2,catabolic processes 分解代谢
Energy Metabolism
? 1.Cellular respiration is the process cells use to
convert the energy in the chemical bonds of
nutrients to ATP energy,细胞呼吸是细胞将营
养物质化学键中的能量转化为 ATP的过程。
? Aerobic respiration 需氧呼吸
? Anaerobic respiration 无氧呼吸
? 2,Fermentation 发酵
Metabolic Products and Biochemical
Testing 代谢产物和 生化试验
? a,Carbohydrate Fermentation Tests 糖发酵
试验
b,Methyl Red (MR) Test 甲基红试验
? 葡萄糖 → 丙酮酸 → 乙酰甲基甲醇 甲基红 -
? 葡萄糖 → 丙酮酸 甲基红 +
大肠杆菌＋
产气杆菌－
c,Voges-Proskauer (VP) Test
葡萄糖 → 丙酮酸 → 乙酰甲基甲醇 → 二乙酰 → 红色化合物 +
胍基化合物
葡萄糖 → 丙酮酸 －
大肠杆菌－
产气杆菌＋
d.Citrate Utilization Test 枸橼酸盐
利用试验
利用枸橼酸盐生长 +
不能利用 -
大肠杆菌－
产气杆菌＋
e,Indole Test 吲哚试验
? 色氨酸 → 吲哚 → 玫瑰吲哚
吲哚试剂
大肠杆菌＋
产气杆菌－
I M Vi C试验
VP test
Citrate utilization test
Indol test Methyl test
I M Vi C
大肠杆菌 + + — —
产气杆菌 — — + +
常用于肠道杆菌的鉴定
? f,Hydrogen Sulfide (H2S ) Production硫化氢
试验
? g,Urease Test 尿素酶试验
Synthetic Products
a,Pyrogen 热原质（致热原）
? This is a fever-producing substance synthesized by
bacteria,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。
LPS/耐高温 /去除方法,250℃ 干烤、蒸馏、吸附
剂等 /制备和使用注射药品过程无菌操作
b,Toxins and Invasive Enzyme
毒素与侵袭性酶
? Exotoxin
? Invasive Enzyme （ 侵袭性酶 ）
c,Pigments色素
? 水溶性（绿脓杆菌）
? 脂溶性（金黄色葡萄球菌）
?d,Antibiotics 抗生素
?e,Bactericin 细菌素
?f,Vitamins 维生素
Artificial Cultivation of Bacteria
细菌的人工培养
? Medium培养基,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
Classification according to basic
ingredients
? a,Minimal essential growth medium基础培
养基
? b,Enrichment medium 增菌培养基
? c,Selective medium选择培养基
? d,Differential medium 鉴别培养基
Classification according to
physical condition,
? a,liquid medium
? b,solid medium
? C,semisolid medium
Phenomena of bacterial growth
? In liquid medium
表
面
生
长
沉
淀
生
长
混
浊
生
长
? On plate
? Semisolid medium
无动力 有动力
Purposes of bacterial artificial
cultivation
? 感染性疾病的诊断，鉴别和药敏试验
? 生物制品的制备
? 细菌学研究
designated by a Latin binominal
（ 拉丁双名法）
? 前属名，后种名
? Staphylococcus (genus) aureus (species)
Bacterial Classification
科 有共同血缘关系的属组成科 链球菌科
属 性状相近关系密切的若干种组成一个菌
属
链球菌属
种 分类的基本单位，生物学基本相同的成
一个种
肺炎链球菌
型 种内的细菌根据某些差异进一步分型或
亚种
肺炎链球菌
3型
株 对不同来源的同一种的细菌称 青霉素
耐药株
界、门、纲、目、科、属、种
Some of the features that have been used
to classify bacteria
? Gram stain (cell wall structure)
Mole percent G+C in the genome
Growth temperature
Ability to form heat stable spores
Electron acceptors for respiration (if any)
Photosynthetic ability
Motility
Cell shape
Ability to use various carbon and nitrogen sources
Special nutritional requirements (e.g.,vitamins)
Bacterial chemical
components
? Water,free water and compound water,
? Inorganic salt,phosphus,potassium
magnesium,calcium,nitrium,etc,
? Protein,50%-80% of dry weight according
bacterial kinds and age,
? Sugar,mainly distributing in cell wall and
capsule,
? Lipids,composed of lipid,fatty acid,wax,etc,
? Nucleic acid,RNA and DNA,
Environmental factors affecting
growth of bacteria
? 1,Nutrients
? 2,Temperature
? 3,hydrogen ion concentration ( pH )
? 4,Oxygen Requirements:氧气、二氧化碳
? 5,Osmotic pressure 渗透压
Bacterial Nutrition and Growth
? Classification based on their source of
carbon
? 根据细菌所利用的能源和碳源的不同，将细菌
分为两大营养类型。
? 1,Autotrophs 自养菌
? 2,Heterotrophs 异养菌,saprophytes 腐生菌 ;
parasites 寄生菌
Nutrient requirements of
bacterial growth,
? 1,Water
? 2,Carbon source
? 3,Nitrogen source氮源
? 4,Minerals 无机盐
? 5,Growth factors生长因子,that a cell must have
for growth but cannot synthesize itself,Such as
amino acids,purines嘌呤,pyrimidines嘧啶,and
vitamins
流感嗜血杆菌 X因子（高铁血红素）
V因子（辅酶 Ⅰ 或 Ⅱ ）
Temperature
? Psychrophilic forms 嗜冷菌 (15-20℃ )
? Mesophilic forms 嗜温菌（ 30-37℃ ） include
all human pathogens and opportunists,
? Thermophilic forms 嗜热菌 （ 50-60℃ ）
pH
? Neutrophiles 嗜中性菌（ 5 to 8）
? Acidophiles 嗜酸性菌（ below 5.5）
? Alkaliphiles 嗜碱性菌（ above 8.5）
Gas Requirements
Obligate anaerobes 专性厌氧菌
? 缺乏分解有毒氧基团的酶,catalase 触酶,
peroxidase 过氧化物酶,superoxide
dismutase 超氧化物歧化酶
? 缺乏氧化还原电势高的呼吸酶：细胞色素、
细胞色素氧化酶
?破伤风梭菌、肉毒梭菌
2O2- + 2H+ SOD H2O2+O2
2H2O2 触酶 2H2O +O2
H2O2+AH2 过氧化物酶 2H2O+A
CO2
? N,meningitidis
? N,gonorrhoeae
Bacterial Growth
? Bacteria multiply by binary fission 二分
裂
? Generation time 代时,the time it takes
for a population of bacteria to double in
number
? many common bacteria, 20~60 min
? most common pathogens in the body,5-10 hours
Population dynamics群体动力学 --
the growth curve生长曲线
? a,The Lag Phase 迟缓期 (A)
? b,The Exponential Phase 指数期 (C)
? c,The Maximum Stationary Phase 稳定
期 (E)
? d,The Death or decline Phase 衰亡期 (F)
对数期
迟缓期
growth curve
0 5 15 20 25 30 10 5.5
6.0
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
9.0
衰退期
总菌数
活菌数
细
菌
数
的
对
数
次
小时
稳定期
Microbial Metabolism
细菌的新陈代谢
? Energy Metabolism
? Medical Important Metabolic Products
1,anabolic processes合成代谢
2,catabolic processes 分解代谢
Energy Metabolism
? 1.Cellular respiration is the process cells use to
convert the energy in the chemical bonds of
nutrients to ATP energy,细胞呼吸是细胞将营
养物质化学键中的能量转化为 ATP的过程。
? Aerobic respiration 需氧呼吸
? Anaerobic respiration 无氧呼吸
? 2,Fermentation 发酵
Metabolic Products and Biochemical
Testing 代谢产物和 生化试验
? a,Carbohydrate Fermentation Tests 糖发酵
试验
b,Methyl Red (MR) Test 甲基红试验
? 葡萄糖 → 丙酮酸 → 乙酰甲基甲醇 甲基红 -
? 葡萄糖 → 丙酮酸 甲基红 +
大肠杆菌＋
产气杆菌－
c,Voges-Proskauer (VP) Test
葡萄糖 → 丙酮酸 → 乙酰甲基甲醇 → 二乙酰 → 红色化合物 +
胍基化合物
葡萄糖 → 丙酮酸 －
大肠杆菌－
产气杆菌＋
d.Citrate Utilization Test 枸橼酸盐
利用试验
利用枸橼酸盐生长 +
不能利用 -
大肠杆菌－
产气杆菌＋
e,Indole Test 吲哚试验
? 色氨酸 → 吲哚 → 玫瑰吲哚
吲哚试剂
大肠杆菌＋
产气杆菌－
I M Vi C试验
VP test
Citrate utilization test
Indol test Methyl test
I M Vi C
大肠杆菌 + + — —
产气杆菌 — — + +
常用于肠道杆菌的鉴定
? f,Hydrogen Sulfide (H2S ) Production硫化氢
试验
? g,Urease Test 尿素酶试验
Synthetic Products
a,Pyrogen 热原质（致热原）
? This is a fever-producing substance synthesized by
bacteria,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。
LPS/耐高温 /去除方法,250℃ 干烤、蒸馏、吸附
剂等 /制备和使用注射药品过程无菌操作
b,Toxins and Invasive Enzyme
毒素与侵袭性酶
? Exotoxin
? Invasive Enzyme （ 侵袭性酶 ）
c,Pigments色素
? 水溶性（绿脓杆菌）
? 脂溶性（金黄色葡萄球菌）
?d,Antibiotics 抗生素
?e,Bactericin 细菌素
?f,Vitamins 维生素
Artificial Cultivation of Bacteria
细菌的人工培养
? Medium培养基,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
Classification according to basic
ingredients
? a,Minimal essential growth medium基础培
养基
? b,Enrichment medium 增菌培养基
? c,Selective medium选择培养基
? d,Differential medium 鉴别培养基
Classification according to
physical condition,
? a,liquid medium
? b,solid medium
? C,semisolid medium
Phenomena of bacterial growth
? In liquid medium
表
面
生
长
沉
淀
生
长
混
浊
生
长
? On plate
? Semisolid medium
无动力 有动力
Purposes of bacterial artificial
cultivation
? 感染性疾病的诊断，鉴别和药敏试验
? 生物制品的制备
? 细菌学研究
designated by a Latin binominal
（ 拉丁双名法）
? 前属名，后种名
? Staphylococcus (genus) aureus (species)
Bacterial Classification
科 有共同血缘关系的属组成科 链球菌科
属 性状相近关系密切的若干种组成一个菌
属
链球菌属
种 分类的基本单位，生物学基本相同的成
一个种
肺炎链球菌
型 种内的细菌根据某些差异进一步分型或
亚种
肺炎链球菌
3型
株 对不同来源的同一种的细菌称 青霉素
耐药株
界、门、纲、目、科、属、种
Some of the features that have been used
to classify bacteria
? Gram stain (cell wall structure)
Mole percent G+C in the genome
Growth temperature
Ability to form heat stable spores
Electron acceptors for respiration (if any)
Photosynthetic ability
Motility
Cell shape
Ability to use various carbon and nitrogen sources
Special nutritional requirements (e.g.,vitamins)
