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第三章细菌的生理

细菌的生理是研究细菌的营养、代谢、菌体各成分的生物合成、生长繁殖与生命活动的规律，以及与宿主间的相互作用。

一、细菌的化学组成和物理性状

(一)细菌的化学组成

细菌和其他生物细胞的化学组成相似，由水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类、核酸等组成。

细菌体内还含有一些特有的化学物质，如肽聚糖、胞壁酸、磷壁酸、D型氨基酸、二氨基庚二酸(DAP)、吡啶二羧酸(DPA),2-酮基-3-脱氧辛酸(KDO)、脂多糖(LPS)等。

细菌含有核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两种核酸。RNA主要存在于胞质中，占细菌干重的10%;DNA则存在于染色体和质粒中，占细菌干重的3%左右。DNA作为细菌的遗传物质是指导细菌新陈代谢、生长繁殖和遗传变异的物质基础。细菌的DNA碱基配对是腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T),鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)。每种细菌DNA中的G+C含量摩尔百分比有一定范围，变化不大，不受菌龄和外界环境因素的影响，故可作为细菌分类的一个重要依据。

(二)细菌的物理性状

1.带电现象细菌的蛋白质和其他生物细胞的蛋白质相似，具有两性游离的性质，当正电荷与负电荷相等时，为等电点。革兰阳性菌等电点低，为pH2~3,革兰阴性菌的等电点稍高，pH为4~5,在中性或弱碱性环境中，其pH高于细菌的等电点，细菌均带负电荷，尤以革兰阳性菌带负电荷更多。细菌的带电现象与细菌的染色反应、凝集反应、抑菌和杀菌作用有密切关系。

2.表面积细菌体积虽小，但单位体积的表面积远比其他生物细胞要大。细菌的表面积大，有利于菌体内外界的物质交换，故细菌生长繁殖迅速。

3.光学性质细菌细胞为半透明体，当光线照射在菌体上，一部分光被吸收，另一部分光被折射，故细菌悬液呈混浊状态。菌数越多，浊度越大。

4.半透性与渗透性细菌的细胞壁和细胞膜都有半透性，使细菌与外界进行物质交换。

二、细菌的营养和生长繁殖

(一)细菌的营养

1.营养类型根据细菌对营养物质需要的不同，将细菌分为两大营养类型。

(1)自营菌：能以简单的无机碳化物、氮化物作为碳源、氮源，合成菌体所需的大分子，其能量来自无机化合物的氧化(化学能),也可通过光合作用而获得(光能),如固氮菌。

(2)异营菌：不能以无机碳化合物作为唯一的碳源，必须利用有机物如糖类、蛋白质、蛋白胨和氨基酸作为碳源和氮源，仅有少数异营菌能利用无机氮化物，以合成菌体所需的大分子，其所需的能量大多从有机物质氧化而获得。异营菌包括腐生菌和寄生菌两类。腐生菌以无生命的有机物质作为营养物质；寄生菌寄生于活的动植物，从宿主体内的有机物质中获得营养。

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第五篇微生物学及检验

所有致病菌都是异营菌。

2.营养物质营养物质包括水、碳源、氮源、无机盐类和生长因子五类。

3.营养机制细菌的细胞壁和细胞膜都具有半透性，只能使水分和小分子溶质透过，而大分子蛋白质、多糖、脂类需经细菌的胞外酶水解成小分子物质后，菌体才能吸收(转运)。转运的方式有三类：①离子转运；②透性酶转运；③磷酸转运系统。

(1)被动扩散：细菌依靠菌体表面细胞壁和细胞膜的半透性来调节各种营养物质的摄取。(2)主动吸收：细菌将许多营养物质以高于细胞外浓度积累在细胞内的过程称为主动吸收。

(3)基团转位：基团转位亦是一种需要消耗能量的运输营养的方式。它是靠胞外酶将糖类等物质与一种耐热蛋白(HPr)与磷酸结合，使糖类等磷酸化而运送到菌体内，再与HPr解离。

(二)细菌生长繁殖的条件

在合适条件下，细菌从外界摄取营养，进行分解代谢，获得原料和能量，同时进行合成代谢，合成菌体所需的成分。故细菌代谢的结果，使细菌得以生长繁殖。其生长繁殖必需的基本条件有4个方面。

1.营养物质细菌所需的营养物应按一定的方式配比提供。充足的营养是细菌进行新陈代谢的物质基础，包括水分、无机盐类、蛋白胨和糖等。对营养要求较高的细菌还需某些生长因子。

2.合适的pH环境的pH值对细菌的增殖有很大影响，因营养的吸收、分解及能量的产生，都需要酶参与反应，而酶活性必须在一定pH值和温度下才能发挥作用。大多数细菌合适的pH为7.2～7.6。少数细菌对pH的需要明显不同，如霍乱弧菌pH8.4～9.2,结核分枝杆菌pH6.5～6.8,乳酸杆菌pH5.5。

3.适宜的温度细菌的生长温度分为最适温度与容许温度两种，细菌按最适温度的范围分为嗜冷菌、嗜温菌与嗜热菌，其最适温度依次为0～20℃、30～37℃和50～60℃。病原菌(人类的致病菌属于此类)属于嗜温菌。最适温度为37℃。不同细菌生长的容许温度范围也不一样。

4.必要的气体细菌所需要的气体主要是氧气