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细菌总论形态结构生长繁殖.ppt

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wall),革兰阳性菌,革兰阴性菌,革兰氏染色,细胞壁是位于菌体的最外层,内侧紧贴细胞膜的一层无色透明(tumng),坚韧而有弹性的结构。(高渗特殊染色、电镜),第十二页,共95页。,革兰氏阳性菌细胞壁:由肽聚糖和磷壁酸组成(z chn),壁磷壁酸,肽聚糖,脂磷壁酸,阳性菌特有(t yu),第十三页,共95页。,革兰氏阴性菌细胞壁,外膜(外壁层):,位于肽聚糖层的外部。,脂多糖,外膜蛋白,磷脂,内壁层(周质间隙):,紧贴胞膜,仅由1,2层肽聚糖分子构成。,微孔蛋白,微孔蛋白,脂蛋白,磷脂,微孔蛋白,第十四页,共95页。,第十五页,共95页。,革兰氏阳性(yngxng)细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁成分比较,革兰氏阳性,革兰氏阴性,厚度,厚 15-80nm,薄 10-15nm,肽聚糖,多 40%-95%,少 10%-20%,脂类,少 1%-4%,多 11%-22%,磷壁酸,有,无,外膜,无,有,脂蛋白,无,有,脂多糖,无,有,第十六页,共95页。,细胞壁的基本骨架肽聚糖是由 N乙酰胞壁酸(NAM)和N乙酰葡糖胺(NAG)经-1,4糖苷键连接间隔排列形成的多糖支架。在NAM分子(fnz)上连接四肽侧链,肽链之间由肽桥或联系起来,组成一个机械性很强的网状结构。,(1),肽聚糖(peptidoglycan),第十七页,共95页。,革兰阳性菌肽聚糖聚糖骨架(gji)、四肽侧链、五肽交联桥,青霉素作用点,溶菌酶作用点,N-乙酰葡糖胺,N-乙酰胞壁酸,第十八页,共95页。,革兰阴性菌肽聚糖聚糖骨架(gji)、四肽侧链,第十九页,共95页。,第二十页,共95页。,壁磷壁酸,(含量多,通过共价键与,肽聚糖分子结合,并延伸到肽聚糖分,子表面),膜磷壁酸,(与细菌细胞膜,的脂类结合),(2)磷壁酸(teichoic acid),第二十一页,共95页。,磷壁酸的功能(gngnng),形成表面抗原决定簇的主要成分;,提高膜结合酶的能力(使细胞壁形成负电荷环境,以利于吸附镁离子,维持酶活);,保证革兰氏阳性致病菌(如A族链球菌)与其寄主(jzh)间的黏附;,提供噬菌体的吸附位点。,第二十二页,共95页。,(3)脂多糖(du tn)(lipopolysaccharid,LPS),O-侧链多糖,(有种型特异性),核心多糖,(有属特异性),类 脂 A,(无种属特异性,内毒素的主要毒性成分),第二十三页,共95页。,脂多糖(du tn)的功能,(1)能够吸附钙离子、镁离子等阳离子;,(2)为噬菌体提供特异的吸附受体;,致热,具有保护作用,对裂解(li ji)酶类和寄主细胞的吞噬作用有一定的抗性,也可刺激宿主细胞产生白介素和肿瘤坏死因子,第二十四页,共95页。,(4)外膜蛋白(,OMP),噬菌体吸附(xf)的受体,微孔蛋白,脂蛋白,分子筛作用,与细菌黏附和特定物质摄取有关,使肽聚糖与外膜层牢固连接,参与营养物质转运,第二十五页,共95页。,维持菌体固有的形态,保护细菌抵抗不利环境(低渗、阻挡有害物质等),参与菌体内外的物质交换,菌体表面(biomin)带有多种抗原分子,可诱发机体的免疫应答,细菌的致病性、对噬菌体和药物敏感性等密切相关。,3.细胞壁的功能(gngnng),第二十六页,共95页。,细菌细胞壁缺陷型或L型(bacterial L form):细胞壁受损后仍能生长和分裂的细菌。在一般环境中不能耐受菌体内的高渗透压而将会涨破死亡。在高渗环境下,仍可存活(cn hu)。,革兰阳性菌细胞壁缺失后,原生质仅被一层细胞膜包住原生质体(protoplast)。,革兰阴性菌肽聚糖层受损后尚有外膜保护原生质球(spheroplast)。,4.细菌(xjn)细胞壁缺陷型(细菌(xjn)L型),第二十七页,共95页。,细菌L型呈高度(god)多形性,大小不一。着色不匀,无论其原为革兰阳性或阴性菌,形成L型大多染成革兰阴性。,(1)形态(xngti)和染色性,临床(ln chun)分离葡萄球菌L型,葡萄球菌L型回复后,第二十八页,共95页。,细菌(xjn)L型生长缓慢,营养要求高,必须用高渗的培养基。,细菌(xjn)L型在高渗的培养基上生长后形成三种类型的菌落。,(2)培养特性和菌落(jnlu)形态,丝状菌落,颗粒型菌落,油煎蛋样菌落,(典型L型菌落),第二十九页,共95页。,(二)细胞膜(cell membrane),细胞膜液态镶嵌(xingqin)模型,细菌(xjn)细胞膜的结构与真核细胞者基本相同,由磷脂和多种蛋白质组成,但不含胆固醇。,细菌(xjn)细胞膜的功能与真核细胞者类似,主要有物质转运、生物合成和呼吸等作用。,第三十页,共95页。,间体:是部分细胞膜内陷(ni xin)、折叠、卷曲形成的囊状物,多见于革兰阳性菌。其功能类似于真核细胞的线粒体。,(三)间体(mesosome),间体,第三十一页,共95页。,(四)核体(nuclear body),细菌(xjn)不具有成形的核,无核膜、核仁,遗传物质称为核质或拟核。功能是负载遗传信息。,核质由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕组成松散网状结构。,核体,第三十二页,共95页。,细胞质:细菌细胞膜内包裹的、除核体以外的所有物质,是一种无色、透明、均质的胶体,基本成分为水、蛋白质、脂类、多糖、核糖核酸(h sun)及无机盐类等,是细菌进行营养物质代谢及合成核酸(h sun)和蛋白质的场所。含有各种酶系统、核糖体、质粒、包含物等。,(五)细胞质(cytoplasm),第三十三页,共95页。,核糖体(ribosome),是分散在细胞质中的颗粒状结构,由核糖体核酸(h sun)(占2/3)和蛋白质(占1/3)组成。红霉素、链霉素作用靶点。,沉降系数:70s,由50s大亚基和 30s 小亚基构成。,功能:是细胞(xbo)合成蛋白质的机构。,第三十四页,共95页。,2.质粒(plasmids),细菌染色体外的共价闭合环状双链DNA分子(fnz)。控制细菌某些特定的遗传特性。,核体,质粒,第三十五页,共95页。,3.内含(ni hn)物(inclusion),贮存营养物质和其他物质的颗粒(kl)样结构,有脂肪滴、糖原、异染颗粒(kl)等。,脂肪(zhfng)滴,气泡,异染颗粒,第三十六页,共95页。,二、特殊(tsh)结构,荚膜,S层,鞭毛(binmo),菌毛,芽孢,第三十七页,共95页。,(一)荚膜(capsule),荚膜:某些细菌在其细胞壁外包绕一层黏液性物质,用理化方法去除(q ch)后并不影响细胞的生命活动。,肺炎(fiyn)链球菌荚膜,荚膜,第三十八页,共95页。,(大)荚膜:粘液状物质具有一定外形,相对,m。,微荚膜(microcopsule):粘液状物质较薄,,m,与细胞表面牢固结合。,粘液层(slime layer):粘液物质没有(mi yu)明显的,边缘,比荚膜松散。,荚 膜,菌胶团(zoogloea):包裹在细胞(xbo)群体上的胶状物质。,第三十九页,共95页。,大多数细菌的荚膜是多糖,如猪链球菌;少数菌的荚膜为多肽,如炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌等;极少数二者均有,如巨大芽孢(y bo)杆菌。荚膜具有抗原性,并具有种和型的特异性。,1.荚膜的化学(huxu)组成,第四十页,共95页。,抗吞噬作用:荚膜具有(jyu)抵抗宿主吞噬细胞的作用,因而荚膜是病原菌的重要毒力因子。,抗有害物质的损伤作用:荚膜处于细胞的最外层,有保护菌体避免干燥和减少有害物质的损伤作用。,营养物质的贮存场所与废物排出之地,2.荚膜的功能(gngnng),第四十一页,共95页。,(1)荚膜的形成是微生物的遗传特征之一,是“种”的,特征。但不是细菌的必要结构,失去荚膜的菌株,照样能够生活。,(2)荚膜的形成与组成明显受培养(piyng)基成分和培养(piyng)条件的,影响(与环境密切相关)。,细菌一般在机体内和营养丰富的培养(piyng)基中才能形成荚膜。有荚膜的细菌在固体培养(piyng)基上形成光滑型(S型)或粘液型(M)菌落,失去荚膜后菌落变为粗糙型(R)。,3.荚膜形成(xngchng)的条件,第四十二页,共95页。,(二)S 层,某些细菌的一种特殊的表层结构,完整包裹菌体,由单一的蛋白质亚单位组成,排列(pili)规则,呈晶格样结构,第四十三页,共95页。,S 层的功能(gngnng),2.屏障(pngzhng)作用,保护细菌,3.黏附宿主细胞,内化,第四十四页,共95页。,(三)鞭毛(binmo)(flagellum),许多细菌在菌体上附有细长(x chn)并呈波状弯曲的丝状物,称为鞭毛,是细菌的运动器官。,第四十五页,共95页。,特殊鞭毛染色(rns),在光学显微镜下观察,电子显微镜观察,半固体穿刺培养,1.鞭毛(binmo)的观察,1:有动力(dngl),2:无动力(dngl),第四十六页,共95页。,2.鞭毛(binmo)菌分类,单毛菌,双毛菌,丛毛菌,周毛菌,第四十七页,共95页。,包括3部分:鞭毛(binmo)丝,基体,鞭毛(binmo)钩,3.鞭毛(binmo)的结构,第四十八页,共95页。,鞭毛是运动(yndng)器官。,鞭毛有抗原性(H抗原)。,与致病性有关。(霍乱弧菌),4.鞭毛(binmo)的功能,第四十九页,共95页。,许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌菌体表面存在着一种比鞭毛更细、更短而直硬的丝状物,与细菌的运动无关。,菌毛蛋白具有抗原性。,菌毛在光镜下看不到,必须用电镜观察。,分为(fn wi)普通菌毛和性菌毛两类。,(三)菌毛(filus/fimbriae),第五十页,共95页。,遍布菌细胞表面,每菌可达数百根。,是细菌的粘附(zhn f)结构,能与宿主细胞表面的特异性受体结合。与细菌的致病性密切相关。,1.普通(ptng)菌毛(ordinary pilus),第五十一页,共95页。,仅见于少数革兰阴性菌。,数量少,1-4根。,比普通菌毛长而粗,中空呈管状。,性菌毛由致育因子(F)编码(bin m),故又称F菌毛。,F+菌内的质粒或DNA可通过性菌毛 进入F-菌体内,性菌毛是某些噬菌体吸附于,菌细胞的受体。,2.性菌毛(sex pilus),第五十二页,共95页。,菌毛比鞭毛更短、更细,且又直又硬。数量很多,不具有运动功能(gngnng),但与菌的致病性、吸附等有关。只能在电子显微镜下观察到。,第五十三页,共95页。,某些细菌在一定的环境条件下,能在菌体内部形成一个圆形或卵圆形小体,是细菌的休眠形式(xngsh)。芽胞形成后细菌即失去繁殖能力。,产生芽胞的都是革兰阳性菌。,(四)芽胞(spore),第五十四页,共95页。,芽孢是否为生殖细胞?,芽孢是否为细菌的组成结构?,芽孢是否在不良(bling)环境下形成?,第五十五页,共95页。,1.芽胞的结构(jigu),外衣,外膜,皮质,芽孢壁,内膜,芯髓,由外向(wi xin)内,外衣(wiy)外膜,皮质 芽孢壁,内膜 芯髓,多层而致密,第五十六页,共95页。,2.芽胞形状(xngzhun)、位置,炭疽芽胞杆菌,肉毒梭菌,破伤风梭菌,第五十七页,共95页。,细菌形成芽胞的能力是由菌体内的芽胞基因决定的。芽胞一般只在动物体外才能(cinng)形成,其形成条件因菌种而异。,一个细菌只形成一个芽胞,一个芽胞发芽也只生成一个菌体,细菌数量并未增加,因而芽胞不是细菌的繁殖方式。与芽胞相比,未形成芽胞而具有繁殖能力的菌体可称为繁殖体。,3.芽胞的形成(xngchng),第五十八页,共95页。,(1)对高温、干燥、辐射、化学药物有强大的抵抗力。,(2)含水量低、壁厚而致密,通透性差,不易着色,折光性强。,(3)芽胞内新陈代谢几乎停止,处于休眠状态,但保持潜在萌发力。,(4)不是(b shi)繁殖器官,一个芽孢萌发只产生一个营养状态的细胞。,第五十九页,共95页。,芽胞的抵抗力强,可在自然界中存在多年,是重要的传染源。但芽胞并不直接引起疾病,只有发芽成为繁殖体后,才能迅速大量繁殖而致病。,芽胞抵抗力强,故应以杀灭芽胞作为可靠的灭菌指标。,(肉罐头(gun tou)的肉毒梭菌、外科器材的破伤风梭菌),是细菌分类、鉴定的重要形态学指标。,芽孢菌的长期保藏,伴胞晶体的杀虫功能,5.研究(ynji)芽胞的意义,第六十页,共95页。,第4节细菌形态(xngti)和结构观察,1.普通(ptng)光学显微镜,最小可分辨距离=,n sin,n:玻片与物镜间介质(jizh)的折射率(空气:1,水:1.33,香柏油:1.52),:所用光源波长,:物镜镜口角的半数,m,第六十一页,共95页。,2.暗视野显微镜,3.相差(xin ch)显微镜,样品的折射率和厚度不同(b tn),产生相位差,配备:环状光阑和相差板,能在不染色的情况下观察样品,4.荧光(ynggung)显微镜,第六十二页,共95页。,6.扫描(somio)电子显微镜,5.透射(tu sh)电子显微镜,第六十三页,共95页。,细菌(xjn)的染色,单染法:美蓝染色法等,鉴别染色法:革兰氏染色法、抗酸性染色法、芽孢(y bo)染色法、姬姆萨染色法等,特殊染色法:芽孢(y bo)、荚膜、鞭毛染色等。,第六十四页,共95页。,简单(jindn)染色,涂片,干燥,固定(gdng),染色,镜检,革兰氏染色(rns),结晶紫初染 1min。,碘液媒染 1min,水洗,吸干。,95%乙醇脱色 30sec。,复红或沙黄复染 1min,水洗,风干。,细水流洗,第六十五页,共95页。,第2章 细菌(xjn)的生长繁殖和生态,细菌与真核生物(shngw)新陈代谢的主要区别:,4.可利用(lyng)超常流水线合成大分子物质,第六十六页,共95页。,细菌五大共性(gngxng):,体积小,面积大;,吸收多,转化快;,生长旺,繁殖快;,适应强,易变异;,分布广,种类多。,第六十七页,共95页。,第一节 细菌的理化(lhu)性状,细菌和其他生物细胞相似(xin s),含有多种化学成分:,第六十八页,共95页。,细菌的化学(huxu)组成,(1)小分子物质:水分是菌细胞重要的组成部分,占细胞总重量的75%90%;,(2)无机盐:占干重的10%;,(3)大分子物质:蛋白质、糖类(tn li)、脂类、核酸;,(4)特殊化学物质: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)等。,第六十九页,共95页。,第二节 细菌(xjn)的生长繁殖,一、细菌生长的条件,1、营养(yngyng):水、碳源、氮源、无机盐,有些细菌还需要生长因子。,2、酸碱度:多数致病菌的最适pH为,3、温度:多数致病菌的最适温度为37,第七十页,共95页。,4、气体(qt):,(1)氧气对微生物生长的影响,按照微生物与氧的关系(gun x),可将它们分为2大类:,好氧微生物(aerobes),厌氧微生物(anaerobes),大类又可进一步分为5类:,专性好氧(obligate or strict aerobes),兼性厌氧(facultative anaerobes),微好氧(microaerophilic bacteria),耐氧菌(aerotolerant anaerobes),专性厌氧菌(obligate anaerobes),好氧,厌氧,第七十一页,共95页。,5类细菌在 含有巯基乙醇的培养基中的生长(shngzhng)和分布。,第七十二页,共95页。,二、细菌的营养(yngyng)类型,1、根据碳素营养的区分,(1)自养菌:只能从无机物取得碳源的细菌。能利用无机碳(如CO2、,H2CO3等)合成所需要的含碳有机物,如硝化(xio hu)菌。,(2)异养菌:凡能从有机物中取得碳源的细菌。不能利用无机碳,需要,有机碳来合成所需要的含碳有机物;必须依赖其他生物供给现成,的有机物而营寄生生活,2、根据能源的区分:,(1)光能营养菌:能将光能转变为化学能的细菌;这类细菌都是属于土,壤和水中的细菌,在病原菌中不存在此种类型的细菌。,(2)化能营养菌:从无机和有机物中取得能量的细菌;大部分细菌属于,此类。前者称为无机化能营养菌;后者称为有机化能营养菌。,第七十三页,共95页。,因此,细菌(xjn)的营养类型分为:,(1)光能自养菌(2)光能异养菌,(3)化能自养菌 (4)化能异养菌,第七十四页,共95页。,物质(wzh)摄取,生物(shngw)合成,聚合作用,组装(z zhun),第三节、细菌细胞的代谢过程,第七十五页,共95页。,荚膜的化学(huxu)组成,普通(ptng)菌毛(ordinary pilus),不能利用无机碳,需要,1:有动力(dngl),细菌(xjn)细胞膜的结构与真核细胞者基本相同,由磷脂和多种蛋白质组成,但不含胆固醇。,芽胞形状(xngzhun)、位置,(2)为噬菌体提供特异的吸附受体;,第八十三页,共95页。,第八十三页,共95页。,最大直径(zhjng),性菌毛(sex pilus),(2)化能营养菌:从无机和有机物中取得能量的细菌;,抗有害物质的损伤作用:荚膜处于细胞的最外层,有保护菌体避免干燥和减少有害物质的损伤作用。,第二十五页,共95页。,极少数二者均有,如巨大芽孢(y bo)杆菌。,大多数细菌的荚膜是多糖,如猪链球菌;,单纯扩散,促进扩散,主动运输(ynsh),基团转位,一、细菌吸收(xshu)营养物质的机制,第七十六页,共95页。,1.单纯扩散,也称为被动扩散,是一种最简单的细胞内外物质交换(jiohun)方式。只靠简单的分子运动进行扩散。,特点:,无特异性;不需要载体 不需要能量 速度较慢 可逆,但不能逆浓度梯度.,不是细菌取得营养的主要方式,第七十七页,共95页。,2.促进扩散,营养物质通过透酶吸收营养基质的方式称为促进扩散,也称为协助扩散。,特点:,严格的特异性,需要载体,不需要能量(nngling);可逆 与被动扩散相同,也不能逆浓度梯度,第七十八页,共95页。,3.主动运输,特点:,需要载体(zit),严格的特异性,需要能量.不可逆,可逆浓度梯度;胞内的基质可高于胞外1001000倍,饱和效应:如胞外基质浓度甚高,足使载体(zit)饱和,输送的速度达到一定高度时就无法进一步提高;是细菌取得营养的主要方式,第七十九页,共95页。,4.基团(j tun)转移,基团(j tun)转移是在输送后使基质发生变化的输送过程。,第八十页,共95页。,二、生物(shngw)合成,将吸收的各种前体代谢物合成多种氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸及其它合成大分子所需物质。,1.作为鉴别细菌(xjn)的主要措施,2.细菌(xjn)生物合成环节可被药物影响,第八十一页,共95页。,三、聚合作用,DNA复制(fzh),半保留复制(fzh),转录,翻译,转 录,翻 译,DNA mRNA 蛋白质,第八十二页,共95页。,四、组装(z zhun),自我组装(self-assembly):自我组装可在体外试管内完成(wn chng),鞭毛及核糖体即采用此种方式。,指导组装(guided assembly):细菌表面膜结构则只能依赖指导组装来完成(wn chng)。,第八十三页,共95页。,第四节 细菌(xjn)的生长繁殖,一、细菌个体的生长繁殖,世代时间:一个菌体分裂为两个菌体所需的时间。,一般20-30min。,二、细菌群体的生长繁殖,生长曲线(growth curve):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,可发,现其生长过程具有(jyu)规律性。以时间为横坐标,以活菌数的,对数为纵坐标,可得出一条生长曲线。,第八十四页,共95页。,液体培养细菌的生长(shngzhng)曲线,第八十五页,共95页。,细菌来到新环境的一个适应过程。,特点:,(1)代谢活跃(huyu),合成并积累所需酶系统;,(2)RNA含量明显增多,但DNA的量无变化;,(3)细菌数并不增加,1.迟缓(chhun)期(lag phase),第八十六页,共95页。,细菌此时生长迅速,以恒定速度进行分裂繁殖,活菌数以几何级数增长,达到顶峰,生长曲线接近一条斜的直线。一般而言,该期的病原菌致病力最强,其形态、染色特性(txng)及生理活性均较典型,对抗菌药物等的作用较为敏感。,2.对数(du sh)期(logarithmic phase),第八十七页,共95页。,新繁殖的活菌数与死菌数大致(dzh)平衡,因营养的消耗、代谢产物的蓄积等,细菌繁殖速度下降。,3.稳定期(stationary phase),第八十八页,共95页。,4.衰亡(shuiwng)期(decline phase),死菌数超过活菌数,如不移植到新的培养基,最终可全部死亡,此期细菌的菌体变形或自溶,染色不典型(dinxng),难以进行鉴定。,第八十九页,共95页。,第五节 细菌的人工(rngng)培养,培养基(,culture medium,),是人工配制的基质,含有细菌(xjn)生长繁殖必需的营养物质。培养基制成后,通常都要经灭菌处理。,第九十页,共95页。,配制培养基的基本要求,依据细菌的物质代谢要求和营养需要,必须含有细菌生长繁殖所需要的碳源、氮源、矿物质以及生长环境条件,因此(ync),在制作细菌培养基时,必须掌握如下原则和要求:,含各种营养物质 适当的水分 适宜的pH和渗透压 不应含有抑制细菌生长的物质 应均质透明,应彻底灭菌 对某些微生物必须提供一些特殊物质,第九十一页,共95页。,(一)按营养组成的差异,1.基础培养基:基本营养成分,2.营养培养基:在基础培养基中添加(tin ji)一些其它营养物质,如葡萄,糖、血液、血清、生长因子等,培养基的分类(fn li),普通(ptng)培养基 血液培养基,第九十二页,共95页。,1.固体培养基:1.5%2%琼脂,用于细菌分离纯化(chn hu)。,2.半固体培养基:0.5%琼脂,作穿刺试验。,3.液体培养:扩增纯培养的菌体。,(二)按状态(zhungti)的差异,第九十三页,共95页。,细菌(xjn)在固体培养基中的生长情况,光滑型菌落,粗糙型菌落,粘液型菌落,第九十四页,共95页。,细菌在半固体(gt)培养基中的生长情况,1:有动力(dngl),2:无动力(dngl),第九十五页,共95页。,
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