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课件002,兽医微生物学教学课件,1,天津农学院 动物医学,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,第一篇,总论,课件002,兽医微生物学教学课件,5,第二章 细菌的生理,第一篇,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。,第一章,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。,第一章,课件002,兽医微生物学教学课件,8,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。,第一章,课件002,兽医微生物学教学课件,9,2.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。,第一章,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,第一章,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。,第一章,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。,第一章,课件002,兽医微生物学教学课件,13,4.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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,课件002,兽医微生物学教学课件,19,1.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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,课件002,兽医微生物学教学课件,26,第一章,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 。,第一章,课件002,兽医微生物学教学课件,28,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。,第一章,课件002,兽医微生物学教学课件,29,4. 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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,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。,第一章,课件002,兽医微生物学教学课件,35,感谢观看此片 欢迎指导,END,
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