(一)细菌生长繁殖的条件
细菌的生长繁殖需要提供合适的环境条件,不同种类的细菌,生长繁殖的条件不完全相同,个别种类要求特殊的环境条件。但其基本条件包括营养、pH、温度、气体等方面。
1. 营养物质:细菌在机体外人工培养,必须按细菌的种类嗜性满足其营养需要医学|教育网搜集整理。
2. 酸碱度:大多数病原菌最适的酸碱度为pH7.2~7.6,在此pH下,细菌的酶活性强,生长繁殖旺盛。个别细菌如霍乱弧菌在pH8.4~9.2的碱性条件下生长最好,结核分枝杆菌在pH6.5~6.8最适宜。细菌代谢过程中分解糖类产生酸,pH下降,不利于细菌生长。
3. 温度:各类细菌对温度的要求不同,大多数病原菌生长最适温度为37℃,故实验室中常用37℃恒温箱培养细菌。个别细菌如鼠疫杆菌在28~30℃的条件下生长最好。嗜热菌能在50~60℃下生长,海洋细菌嗜低温,可在0~30℃条件下生长。
4. 气体:细菌生长繁殖需要的气体是氧和二氧化碳。
根据细菌对氧的需要情况,可将细菌分为三类:①专性需氧菌:具有完整的呼吸酶系统,需要分子氧作为受氢体以完成需氧呼吸,必须在有氧的环境中才能生长的细菌,如结核分枝杆菌。其中有的细菌在低氧压(5%~6%)下生长良好,高氧压(10%)对其有抑制作用,称微需氧菌,如空肠弯曲菌;②专性厌氧菌:缺乏完善的呼吸酶系统,利用氧以外的其他物质作为受氢体,只能在无氧环境中进行发酵,有游离氧存在时不但不能利用分子氧,而且因为缺乏分解有毒氧基团的酶,还受其在有氧环境中产生的H2O2和超氧阴离子(O2—)的毒害,甚至死亡,如破伤风芽胞梭菌;③兼性厌氧菌:兼有需氧呼吸与无氧发酵两种功能,在有氧或无氧环境中均能生长,但在有氧时生长较好,大多数病原菌属此类。一般细菌在代谢过程中自身产生的二氧化碳即可满足需要。某些细菌如脑膜炎奈瑟菌、淋球菌在初次分离培养时,必须供给5%~10%的二氧化碳才能生长。
(二)细菌繁殖的方式和速度
1. 细菌的繁殖方式:细菌以二分裂方式进行无性繁殖。革兰阳性细菌生长到一定时间,体积增大、染色体复制并与中介体相连,菌体中介体部位细胞膜内陷形成横隔,中介体一分为二时,染色体分属两个子细胞,最后细胞壁内陷,子细胞分离,完成一次分裂。革兰阴性菌无中介体,染色体直接连接在细胞膜上,复制后附着在邻近,当细菌分裂完成,两团染色体被分隔在两个子细胞中。通常球菌沿不同平面进行分裂,杆菌则沿横轴分裂。个别细菌如结核分枝杆菌通过分枝方式繁殖。
2. 细菌的繁殖速度:细菌的繁殖速度与细菌的种类及其所处的环境条件有关,条件适宜时,细菌繁殖快。多数细菌每20~30min分裂一次,称为一代,有的细菌繁殖较慢,如结核分枝杆菌约18~20h才分裂一次,故结核病人标本培养需要较长时间。
3. 细菌的繁殖规律:细菌繁殖速度极快,如按20min繁殖一代计算,1个细菌1h后经3次分裂成8个,10h后1个细菌可达10亿以上。但实际上,由于营养物质的消耗,毒性代谢产物的积累,以及环境pH的改变,细菌不可能无限高速增殖,而有一定的规律。将一定量的细菌接种于定量的液体培养基中培养,间隔不同时间取样检查活菌数目,以培养时间为横坐标,活菌数的对数为纵坐标,可绘出一条反映细菌增殖规律的曲线,称为生长曲线(图11-1)。
生长曲线分为4个时期:
①迟缓期:为细菌进入新环境的适应阶段,约1~4h.此期细菌体积增大医学|教育网搜集整理,代谢活跃,但不分裂,主要是合成各种酶、辅酶和代谢产物,为今后的增殖准备必要的条件;
②对数期:细菌培养至8~18h,则以几何级数恒定快速增殖,在曲线图上,活菌数的对数直线上升至顶峰。此期细菌的大小、形态、染色性、生理活性等都较典型,对抗生素等外界环境的作用也较为敏感,细菌的鉴定等选用此期为佳;
③稳定期:由于培养基中营养物质的消耗,毒性代谢产物积聚,pH下降,使细菌的繁殖速度渐趋减慢,死亡数逐步上升,此时,细菌繁殖数与死亡数趋于平衡。此期细菌形态和生理特性发生变异,如革兰阳性菌可能被染成阴性菌;同时细菌产生和积累代谢产物,如外毒素、抗生素等;芽胞也多在此期形成;
④衰亡期:细菌繁殖速度减慢或停止,死菌数迅速超过活菌数。此期细菌形态显著改变,菌体变长、肿胀或扭曲,出现畸形或衰退型等多形态,有的菌体自溶,难以辩认,代谢活动停滞。芽胞也多在此期形成;④衰亡期:细菌繁殖速度减慢或停止,死菌数迅速超过活菌数。此期细菌形态显著改变,菌体变长、肿胀或扭曲,出现畸形或衰退型等多形态,有的菌体自溶,难以辩认,代谢活动停滞。