项目三 微生物的生理.ppt

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1、项目三 微生物的生理,杨璐璐,主要内容,一、 微生物的营养 二、 微生物的生长 三、 微生物生长的控制,一、 微生物的营养,1、微生物细胞的化学组成 2、微生物的营养物质及其生理功能 3、微生物对营养物质的吸收 4、微生物的营养类型,1、微生物细胞的化学组成,微生物从环境中吸取营养物质并加以利用的过程称为微生物的营养,营养物质:能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质.,营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程。,化学组成,元素组成,C、H、O、N、P、S、K、Mg 、 Ca 、Fe 、Mn 、 硼 Cl 、Cu 、Co 、Zn 、钼、硒等，

2、其中C、H、O、N、P、S六种元素占菌体干重的97%,水 有机物 无机盐,化合物组成,碳源物质,氮源物质,无机盐,生长因子,水,营养物质按照它们在机体中的生理作用不同，可以将它们区分成六大类。,2、微生物的营养物质及其生理功能,能源物质,凡是能提供微生物细胞物质和代谢产物中碳素来源的营养物质都称为碳 源 。,碳 源 物 质,碳源功能,碳源种类,碳源功能,C素构成细胞及代谢产物的骨架,C素是大多数微生物代谢所需的能量来源,碳源种类,无机C源：CO2、碳酸盐，只能被自养微生物利用,有机C源：各种糖类，其次是有机酸、醇类、 脂类和烃类化合物,对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能营养物

3、。,目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是糖类物质、麸皮、米糠等。,实验室常用的碳源主要有葡萄糖、蔗糖、甘露醇、有机酸等.,凡是能提供微生物细胞物质和代谢产物中氮素来源的营养物质都称为氮源。,氮 源,氮源功能,氮源种类,为微生物提供合成细胞物质代谢产物的原料 氮源一般不做能源，只有硝化细菌利用铵盐，亚硝酸盐作氮源,同时也作能源。,氮源功能,氮源种类,有机态氮：蛋白质及其降解产物 实验室常用牛肉膏、蛋白胨、酵母膏做氮源 生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等。,分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源,无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用,能 源 物 质,为微生物的生命活动提供最初能量来

4、源的物质称为能源物质 分为：化学能和辐射能两类,能源谱,化学物质（化学营养型）,辐射能（光能营养型）,无 机 盐,功能,构成酶活性基的组成成分，维持E活性。Mg、Ca、K是多种E的激活剂,构成微生物细胞的组成成分,调解微生物细胞的渗透压， PH值和氧化还原电 位,作为某些自养微生物的能源和无氧呼吸的氢受体。,Zn、Ca、Mn、Co、Mo等微量元素，在微生物培养中有0.1PPM就可以了。自来水原料中以够用，不需另加。,无机盐种类,构成微生物细胞以C、H、O、N、P、S六种元素为主，约占细胞干重的95以上；,Ca、K 、Mg、Fe为大量元素，以无机盐阳离子形式被吸收，配培养基进要加磷酸盐、硫酸盐。

5、,微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要的微量有机化合物 称为生长因子。,生长因子,根据它们的化学结构和及其生理作用可分为：,维生素 氨基酸 嘌呤或嘧啶碱基,水,水是一切生物生存的基本条件，微生物的生命活动也离不开水，微生物细胞含水约占细胞鲜重的7090，水作用是多方面的。,水的功能,是细胞中生化反应的良好介质；营养物质和代谢产物都必须溶解在水里，才能被吸收或排出体（细胞）外。 水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放出的热量，不致使细胞的温度骤然上升。 维持细胞的膨压（控制细胞形态）。,3、微生物对营养的吸收方式,营养物质能否进入细胞取决于三个方面的

6、因素：,营养物质本身的性质（相对分子量、质量、溶解性、电负性等,微生物所处的环境（温度、PH等）；,微生物细胞的透过屏障（原生质膜、细胞壁、荚膜等）。,根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为： 单纯扩散 促进扩散 主动运输 基团转位,单纯扩散,原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散。,自由扩散特点： 物质进入细胞的动力是细胞内外的浓度差。 这种运输方式不消耗能量 没有特异性，被运输物质不与膜上物质发生任何反应，物质不发生化学变化。,水是唯一可以通过扩散自由通过原生质膜的分子，脂肪酸、乙醇、甘油、一些气体（O2、CO2）及某些氨基酸

7、在一定程度上也可通过自由扩散进出细胞。,单纯扩散运输物质的种类：,促进扩散也叫协助扩散,促进扩散特点 物质运输动力是细胞外的浓度差。 运输过程不消耗能量。 有膜载体参加，膜载体（渗透酶）有特异性。运输葡萄糖的载体只运输葡萄糖。这种运输方式多发生在真核微生物，原核生物少见。,促进扩散运输物质的种类：,通过促进扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。一般微生物通过专一的载体蛋白运输相应的物质，但也有微生物对同一物质的运输由一种以上的载体蛋白来完成。,主动运输,特点：被运送的物质可逆浓度梯度进入细胞内 要消耗能量，必需有能量参加。 有膜载体参加，膜载体发生构型变化 被运送物质不发

8、生任何变化。,主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。,通过这种方式运输方式吸收的营养物质：有糖类（乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等）、氨基酸、核苷、钾离子等。,主动运输运输物质的种类：,基 团 转 位,基团转位：是在研究糖的运输时发现的一种主动运输方式。 运输过程中需要能量，被运输的物质发生化学变化的运输叫基团移位。 许多糖就是靠基团移位进行运输的。 这种运输方式是微生物通过磷酸转移酶系统(PTS)来运输营养物质的。,基团转移运输物质的种类： 基团转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中,主要用于糖的运输，脂肪酸、核苷、碱基等也可以通过这种方式运输。,基团转移运输特点： 被运送的物质可逆

9、浓度梯度进入细胞内 需要磷酸酶系统进行催化 被运输的物质发生化学变化，被磷酸化 需要能量,比较项目 单纯扩散 促进扩散 主动运输 基团移位 特异载体蛋白 无 有 有 有 运送速度 慢 快 快 快 溶质运送方向 由浓至稀 由浓至稀 由稀至浓 由稀至浓 平衡时内外浓度 内外相等 内外相等 内部高 内部高 能量消耗 不需要 不需要 需要 需要 运送前后溶质分子 不变 不变 不变 改变 运送对象举例 水、O2 糖、SO42- 氨基酸、乳糖 葡萄糖、嘌呤,四种运送营养方式的比较,根据微生物所利用的碳源的不同，可将微生物分为：自养微生物和异养微生物。 根据微生物所利用的能源的不同，可将微生物分为两种能量类

10、型：光能微生物和化能微生物。 将以上两种分类方法结合起来，可以把微生物的营养类型归纳为：,光能自养型,光能异养型,化能自养型,化能异养型,4、微生物的营养类型,1）光能自养型,特点：能以CO2为主要唯一或主要碳源；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，使CO2还原为细胞物质；能够在完全无机的环境中生长。,例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。,紫硫细菌和绿硫细菌含细菌叶绿素，以H2S、S、Na2S2O3为电子供体进行不放氧的光合作用，产生细胞物质。并伴随硫元素的产生。利用H2S的反应如下：,产

11、生的元素硫或是积累到细胞内或是分泌到细胞外。,2）光能异养型,特点：具有光合色素，能利用光能。不能以CO2为主要或唯一的碳源；以有机物作为碳源和供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；,例如，红螺菌属中的一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2还原成细胞物质，同时积累丙酮。,光能自养型和光能异养型微生物的主要区别在于供氢体和电子供体来源不同，光能异养型虽然能利用CO2但必须在有机物存在的情况下才能生长。他们都能利用光能生长。,3）化能自养型,特点：生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用H2、H2S、

12、Fe2+、NH3或NO2-等作为电子供体使CO2还原成细胞物质。这类细菌包括硫细菌、硝化细菌、H细菌、铁细菌等，硫细菌和硝化细菌与生产密切相关。,如FeO硫杆菌可把可将S或硫代硫酸盐氧化成硫酸和将氧化亚铁氧化成高铁的能力，氧化率达95100并放出能量 2FeS2+7O2 +2HO2 2FeSO4 + 2H2SO4 2FeSO4 + 2H2SO4 + 1/2O2 Fe2（SO4 ） +HO2,生成的Fe2（SO4 ）是强氧化剂和溶剂，可溶解矿石。如溶解铜矿（CuS），从中浸出铜元素。 CuS+ Fe2（SO4 ） Cu SO4 + 2FeSO4 + S,溶出的Cu SO4 液再加入铁屑、废铁等便

13、可将铜置换出来。生成的FeSO4和S还可在这类细菌作用下再次氧化成H2SO4和Fe2（SO4 ），而循环使用。,用这类微生物来开矿冶金称为细菌冶金，是开采贫矿和尾矿的有效办法，用细菌浸出Fe的速度比完全氧化快5660倍。,4）化能异养型,特点：生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。有机物通常既是碳源也是能源；以有机或无机含氮化合物为氮源，合成细胞物质,大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；,由于栖息场所和摄取养料不同，可将异养微生物分为腐生型和寄生型两大类。

14、 腐生型：利用无生命的有机物获得营养物质。 寄生型：从活的寄生体内获取营养物质，如病毒。 中间类型（兼性腐生或兼性寄生）如结核杆 地菌、痢疾杆菌就是兼性寄生菌。,以上四种营养类型划分不是绝对的： 1、红螺菌既可利用光能，也可利用（黑暗） 2、氢单胞菌是异养和自养的过渡型（称兼性自养型） 3、自养与异养的区别不再能否利用CO2，而在于是否以CO2式.碳酸盐为唯一的碳源。自养型以无机碳化物为碳源，异养型虽然也可利用CO2，但必须在有机碳存在情况下。,大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物； 所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；,二、微生物的生长,1、微生物的生长规律 2、影响微生物

15、生长的理化因素,1、微生物的生长规律,生长：当同化作用的速度超过了异化作用，使个体细胞质量和体积增加 繁殖：是指生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。,个体生长：指微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。 群体生长：指群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。,单细胞微生物的生长实际上是以群体细胞数目的增加为标志。 生长与繁殖的关系： 个体生长 个体繁殖 群体生长 群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖,生长曲线,将少量单细胞微生物纯菌种接种到新鲜的液体培养基中，在最适条件下培养，培养过程中定

16、时测定细胞数量，以细胞数目的对数为纵坐标，时间为横坐标，画出的一条有规律的曲线。,A-适应期， B-对数增长期， C-稳定期， D-衰亡期,该生长曲线只适用于单细胞微生物，包括细菌和酵母菌。,适应期的特点：,生长繁殖的速度几乎等于零 细胞形态增大，杆菌的长度增加。 细胞内的RNA尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，易产生诱导酶 对外界不良环境条件例如NaCl溶液浓度、温度和抗生素等化学药物敏感。 原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物。,菌种的菌龄：如果以对数期的“种子”接种，则子代培养的适应期就短。 接种量：一般来说，接种量大，适应期就短，反之则长。因此在发酵工业上，为缩短

17、适应期，一般采用1/10的接种量。,影响适应期长短的因素：,培养基成分：接种到营养丰富的天然培养基中的微生物要比接种到营养单调的合成培养基中的适应期短。新接种的培养基与菌种的原培养基越接近，适应期就越短。 发酵工业上需尽量缩短该期，以降低生产成本。 在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌,生长繁殖的速度很快，活菌的数目呈对数增长，因而细胞每分裂一次所需的代时(世代时间)或原生质增加1倍所需的时间最短。 细胞进行平衡生长，菌体内各种成分最均匀。 酶系活跃，代谢旺盛。 在此时期内，菌细胞的形态特征均匀一致，最代表种的特征。 此时期内的微生物的生化特性均匀一致，并且典型。,指数期的特点：,影响指数期

18、微生物增代时间的因素：,菌种：不同菌种的代时差别极大。 营养成分：同一种细菌在营养物丰富的培养基中生长，其代时较短，反之则长。 培养温度：温度对微生物的生长速率有极其明显的影响。,营养物的浓度：在营养物浓度很低的情况下，营养物的浓度才能影响生长速率，随着营养物浓度的增高，生长速率不受影响，而只影响最终的菌体产量。如果进一步提高营养物浓度，则生长速率和菌体产量均不受影响。 发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度。 食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期,特点： 1. 生长速率常数R等于0。 2. 菌体产量达到了最高值。 3. 合成次生代谢产物。 4. 细胞内出现储藏物质，芽孢杆菌内开始 产

19、生芽孢。 产生原因： 1. 营养物尤其是生长限制因子的耗尽。 2. 营养物的比例失调，如碳氮比不合适。 3. 有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）。 4. 物化条件（pH、氧化还原势等）不合适。,稳定期,微生物生长与代谢产物形成的关系,微生物发酵形成产物的过程与微生物细胞生长的过程并不总是一致的。 一般认为： 初级代谢是给予生物能量和生成中间产物的过程，初级代谢产物的形成往往与微生物细胞的形成过程同步，微生物生长的稳定期是这些产物的最佳收获时机；,次级代谢产物与微生物的生存、生长和繁殖无关。次级代谢产物的形成往往与微生物细胞的形成过程不同步。在分批培养中，它们的形成高峰往往在微生物生长稳定期的

20、后期或衰亡期。,衰亡期,特点： 1. 生长速率常数R为负值。 2. 细胞的形态发生变化，出现不规则的衰退形。 3. 释放次生代谢产物，芽孢等。 4. 菌体开始自溶。 产生原因： 生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡。,（二）影响微生物生长的环境因素,1.温度 2.氧气 3.pH 4.水分 5.辐射 6.超声波 7.化学药剂,每种微生物都有自己的生长温度三基点： 最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度 在生长温度三基点内，微生物都能生长，但生长速率不一样。微生物只有处于最适生长温度时，生长速度才最快，代时最短。,1）温度,几种微生物的生长温度三基点（）,

21、最低生长温度：生长繁殖的最低界限 最适生长温度：生长速率最高 最高生长温度：生长繁殖的最高界限,根据微生物最适生长温度的不同，可将它们分为低温型微生物、中温型微生物、高温型微生物这三个类型。,低温型微生物,最适生长温度在5-20,主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。 例： 假单孢菌中的某些嗜冷菌在低温下生长，常引起冷藏食品的腐败。,中温型微生物,室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中；最适生长温度为2040。大多数微生物属此类；与食品工业的关系最密切。,高温型微生物,最适生长温度为50-60,主要分布在温泉、堆肥和土壤中。给罐头工业、发酵工业带来一定的难度。,根据不同微

22、生物对氧的要求，可将它们分为：,2、氧气,3、pH,微生物的生长pH值范围极广。但是绝大多数种类都生活在pH5-9之间。 各类微生物生长的最适pH值： 细菌为7.07.6 放线菌为7.58.5 霉菌为4.05.8 酵母菌为 3.86.0,根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为： 嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌。 耐碱微生物：许多链霉菌。 中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌。 嗜酸微生物：硫杆菌属。 耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌。,（1）湿度 （2）水活度 （3）渗透压,4. 水分,（1）湿度,湿度：指环境空气中含水量的多少。 放线菌和霉菌的气生菌丝则曝露于空气中，空气湿度较

23、大则有利于生长。 细菌在空气中的生存和传播也以湿度较大为合适。 反之，环境干燥可使细胞失水而造成代谢停止乃至死亡。,（2）水活度,水活度：在相同的温度、压力下，体系中溶液的水的蒸汽压与纯水的蒸汽压之比,即：A=p/p0 微生物生长的水活度范围： A=0.63-0.99 各种微生物生长的最低水活度值,根据水分活度不同分为三类： A0.85 水分较大食品（冷藏保存） A=0.60-0.85 中等水分食品 A0.60 低水分食品,（3）渗透压,微生物在正常生长情况下： 细胞内溶质浓度细胞外溶质浓度 高渗状态：细胞会脱水，发生质壁分离，甚至 死亡 低渗状态：细胞会膨胀，甚至胀破,盐腌糖渍的办法保存食品

24、,5.辐射,辐射根据波长而分为各种射线和电波。 紫外线：具有直接杀菌作用。（空气、水、物体表面） -射线：一种灭菌措施。（不耐热食品，如快食面料包）,6.超声波,超声波是超过人能听到的最高频（20000 赫兹)的声波，强烈的超声波可使被处理的微生物细胞破碎。,7.化学药剂,消毒剂：能迅速杀灭病原微生物的药物。 防腐剂：能抑制或阻止微生物生长繁殖的药物。 可分为：有机化学药物、无机化学药物、染色剂等。,（1）有机化学药物,常用的有酚、醇、醛、酸类及表面活性剂,酚 类,苯酚，又名石炭酸 能使细胞蛋白质凝固变性，破坏细胞膜导致微生物死亡。 2-5的苯酚溶液是一种常用的消毒剂，用于器械及喷雾消毒。 来

25、苏儿 石炭酸与皂液和煤油混合液。常用于物体表面、地面和皮肤等消毒。,醇 类,能通过溶解细胞膜中的类脂破坏膜结构，并可使蛋白质脱水、变性。 最常用的是乙醇，70-75是乙醇消毒的最佳浓度。（主要用于物体的表面和皮肤的消毒）,醛 类,能与蛋白质中氨基酸的多种基团共价结合而使其变性，达到杀菌的目的。 商用福尔马林 含 37%-40%的甲醛水溶液。工厂和实验室常采用甲醛熏蒸法进行空间消毒。（甲醛有强烈的刺激性气味，可以在熏蒸后，用氨水中和吸收。）,酸 类,有机酸能抑制微生物(尤其是霉菌)的酶和代谢活性。 山梨酸和苯甲酸常用作食品和饮料的防腐剂，抑制霉菌等微生物的生长。,表面活性剂,具有降低表面张力效应

26、的物质称为表面活性剂。可改变细胞膜的稳定性和透性，使细胞内的物质逸出膜外，并能使蛋白变性。 新洁尔灭 0.25的新洁尔灭溶液，常用于物体表面和皮肤的消毒。,（2）无机化合物,常用的有卤化物、重金属、氧化剂和无机酸和碱等。,卤 化 物,按杀菌力高低排列的顺序： F Cl Br I （以碘和氯最常用） 碘酒 通过与细胞中酶和蛋白质中的酪氨酸结合而发挥作用。 氯气 氯化物（漂白粉）,重金属及其化合物,大多数重金属盐类对微生物有毒害作用，这是由于重金属容易和微生物的蛋白质结合，而使蛋白质发生变性或沉淀的缘故。 红汞（红药水） 医院常用2水溶液。 硝酸银 常在医学上用于皮肤和眼睛等部位的消毒。 硫酸铜,

27、氧 化 剂,能放出游离氧或使其他化合物放出氧，通过对细胞成分的氧化作用而杀菌。 高锰酸钾 0.1%用于皮肤、水果、饮具的消毒 2%-5%能杀死芽孢 过氧化氢 3%用于伤口消毒,无机酸和碱,能引起微生物细胞物质的水解或凝固，因而也有很强的杀菌作用。 生产上常用石灰水、氢氧化钠、碳酸钠等作为环境、工具、器械等的消毒剂。,（3）染色剂,染料特别是碱性染料，其阳离子基团能与细胞蛋白质氨基酸上的羧基或核酸上的磷酸基结合，因而阻断了正常的细胞代谢过程，在低浓度下可抑制细菌生长。 结晶紫、亚甲蓝、吖啶黄、孔雀绿等都有抑制细菌生长的作用，都可用作消毒剂。,（4）化学治疗剂,这是一类能选择性地杀死或抑制人或动物

28、体内病原微生物，可用于临床治疗感染性疾病的的特殊化学药品。 与消毒剂的差别： 消毒剂对于宿主和微生物具有同等的毒性； 化学治疗剂能选择性地作用于病原微生物新陈代谢的某个环节，使其生长受到抑制或致死，但对人体细胞毒性较小。,抗代谢药物,指其化学结构与细胞内必要代谢物的结构很相似，可干扰正常代谢活动的一类化学物质。 如磺胺类、5-氟代尿嘧啶、氨基叶酸、异烟肼等,磺胺类药物是最常用的抗代谢物。,磺胺类药物,临床应用已有几十年的历史，具有较广的抗菌谱，而且疗效确切、性质稳定、使用简便、价格便宜，又便于长期保存，故目前仍是仅次于抗生素的一大类药物。 能抑制革兰氏阳性菌及一些阴性菌，主要作用机理是抑制细菌

29、的繁殖。,抗 生 素,抗生素是由微生物或其它生物产生的一类次级代谢产物，具有抑制或杀灭其他微生物生命活动的活力。 如青霉素、头孢霉素等,三、微生物的代谢,（一）微生物代谢概述 （二）微生物特有的代谢产物 （三）微生物的酶系统及生化鉴定试验,（一）微生物代谢概述,代谢 “新陈代谢”的简称，细胞中新旧物质的更替。 微生物的新陈代谢 微生物一方面不断地从外界环境中吸收营养物质，转变为细胞本身有用的物质（同化）；另一方面又不断地向体外排出废物（异化）, 这就是。,1.微生物的能量代谢,指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能量的转变过程。,最初能源,有机物,日光,还原态无机物,通用能量ATP,2.

30、微生物的物质代谢,指生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程。 微生物的物质代谢包括碳水化合物、蛋白质、脂肪等大分子物质的分解和合成过程。,（二） 微生物特有的代谢产物,抗生素 毒素 维生素 色素,初级代谢产物 微生物通过代谢活动所产生的、自身生长、繁殖所必需的物质 次级代谢产物 微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物无明显的生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质,抗 生 素,天然抗生素是微生物产生的对其他种类微生物或细胞具有抑制或致死作用的物质，是微生物产生的次级代谢产物。 这类物质在产生菌与其它种生物的生存竞争中起着重要作用。,毒 素,微生物产生的对人

31、和动植物细胞有毒杀作用的次级代谢产物称为毒素。 内毒素 外毒素,内 毒 素,内毒素是革兰氏阴性菌的细胞壁成分，细菌在生活状态时不释放出来，只有当细菌死亡自溶或粘附在其它细胞时，才表现其毒性。 主要成分：脂多糖 少量内毒素可引起机体发热反应；大量内毒素进入血液，可使血管透性改变，局部出血，颗粒性白细胞增多或减少和体重下降，严重时能导致内毒素性休克。,外 毒 素,外毒素是病原菌在代谢过程中产生的分泌到菌体外的毒素。 主要成分：蛋白质 各种细菌产生的外毒素可引起特殊的临床症状。 如肉毒杆菌外毒素，毒性强，比氰化钾强10000倍。破伤风外毒素引起所属肌肉的痉挛强直；霍乱杆菌肠毒素引起严重的呕吐和腹泻；

32、志贺氏菌属痢疾杆菌外毒素可引起腹泻等。,细菌外毒素与内毒素的区别,维 生 素,有些微生物在特定条件下可合成远远超过本身正常需要的大量的维生素，因此可作为维生素的生产菌种。 医药上应用的各种维生素主要是从微生物中提取的。,色 素,许多微生物在代谢中能合成不同颜色的色素，或积累在胞内，或分泌于胞外。 脂溶性色素 水溶性色素,（三）微生物的酶系统及生化鉴定试验,1.微生物的酶系统 新陈代谢要通过大量的生化反应才能够实现，而所有这些代谢反应都必须在酶的催化下进行。,2. 微生物的生化鉴定试验,不同种类的微生物具有不同的酶系统，故可利用一些生化反应来测定这些代谢产物，作为区别和鉴定微生物的重要依据之一，

33、这就是微生物的生化鉴定试验。 （1）微生物对碳源利用试验 （2）微生物对氮源利用试验 （3）IMViC试验,（1）微生物对碳源利用试验,主要测定微生物对各种单糖、双糖、多糖以及醇类、有机酸等的利用能力。 糖发酵试验 VP试验 甲基红试验 枸橼酸盐利用试验,糖发酵试验,大肠杆菌能分解葡萄糖有乳糖，产生甲酸等产物，并有甲酸解氢酶，可将其分解为CO2和H2，故生化反应结果为产酸产气，以“”表示。 伤寒杆菌分解葡萄糖产酸，但无解氢酶。故生化结果为产酸不产气，以“+”表示。伤寒杆菌及一般致病菌大都不能分解乳糖，以“-”表示。,培养基中含有溴甲酚紫，产酸可使其颜色从紫色变为黄色。 底部放有倒管，倒管收集到

34、气体则证明产气。,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。大肠杆菌分解葡萄糖产生丙酮酸，VP阴性。,变红为VP阳性，不变红为VP阴性。,阴性,阳性,甲基红试验,产气杆菌培养液pH5.4，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pH5.4，甲基红呈红色，称甲基红试验阳性。,枸橼酸盐利用试验,产气杆菌可分解枸橼酸盐生成碳酸盐，同时分解培养基的铵盐生成氨，使培养基变为碱性，使指示剂溴麝香草酚蓝由淡绿转为深蓝

35、，此为枸橼酸盐利用试验阳性。,（2）微生物对氮源利用试验,主要测定微生物对蛋白质、蛋白胨、氨基酸、含氮无机盐、N2等的利用能力。 吲哚试验 硫化氢试验 脲酶试验,吲哚试验,含有色氨酸酶的细菌（如大肠杆菌、变形杆菌等）可分解色氨酸生成吲哚，若加入二甲基氨基苯甲醛，与吲哚结合，形成玫瑰吲哚，呈红色，称吲哚试验阳性。,硫化氢试验,变形杆菌、乙型副伤寒杆菌等能分解含硫氨基酸如胱氨酸、甲硫氨酸等，生成硫化氢。在有醋酸铅或硫酸亚铁存在时，则生成黑色硫化铅或硫化亚铁，可借以鉴别细菌。,脲酶试验,变形杆菌具有尿素酶，可分解尿素产生氨，培养基呈碱性，使酚红呈红色，由此区别于沙门氏菌。,IMViC试验,吲哚（I）

36、、甲基红（M）、VP（V）、枸橼酸盐利用（C）四种试验，常用于鉴定肠道杆菌，合称之为IMViC试验。 大肠杆菌呈“+-”，产气杆菌为“-+”。,培 养 基 的 配 置,培养基是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。,任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：,碳源、氮源、无机盐、能源、生长因子、水,1）配制培养基的基本原则,（一）目的明确 （二）营养协调 （三）理化条件适宜 （四）经济节约,（一）目的明确 培养什么微生物 为了得到菌种还是代谢产物 用于实验室还是发酵生产,（二）营养协调 1 培养丰富 2 营养物质的浓度要合适 3 营养物质之间的配比要适中 碳氮比（CN

37、比）直接影响微生物的生长繁殖和代谢产物的积累。,（三）理化条件适宜 1pH值 细菌 放线菌 酵母菌 霉菌 最适pH 范围 78 7.58.5 3.86.0 4.05.8 常用的缓冲物质: 磷酸盐、碳酸钙 2渗透压 3. 氧化还原电位,（四）经济节约 遵循以粗代精，以野代家，以废代好，以简代繁，以纤代糖，以国产代进口等原则。,培养基的类型及应用,培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用途可将培养分成多种类型。,按成分不同划分,按物理状态不同划分,特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液等,按用途不同划分,含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基,用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基,在基础培养基中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基,微生物产生某种代谢产物，与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征变化,用于鉴别不同类型微生物的培养基,牛肉膏蛋白胨培养基是最常用的基础培养基,在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长,3）、培养基的制备步骤：,原料（天然原料或药品）称量,混合溶解（加热沸腾）,过滤,分装容器,调整PH,备用,定容,消毒或灭菌,保温实验,培养基的配制,