細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)特性是微生物鑒定與臨床診斷的核心依據(jù)?
小楊 / 2025-09-04 10:29:03
百歐博偉生物:細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)特性是微生物鑒定、分類及臨床診斷的核心依據(jù),主要通過(guò)菌落形態(tài)(宏觀特征)和菌體形態(tài)與排列(微觀特征)體現(xiàn),同時(shí)受培養(yǎng)基類型、培養(yǎng)條件(溫度、氧氣、時(shí)間)的顯著影響。以下從宏觀和微觀兩個(gè)維度,結(jié)合關(guān)鍵影響因素與典型實(shí)例,系統(tǒng)解析細(xì)菌的生長(zhǎng)特性:
一、宏觀生長(zhǎng)特性:菌落形態(tài)(Colony Morphology)
菌落是細(xì)菌在固體培養(yǎng)基表面(或內(nèi)部)經(jīng)大量繁殖形成的、肉眼可見的單個(gè)細(xì)菌群體。不同細(xì)菌的菌落具有獨(dú)特形態(tài),是鑒別細(xì)菌的重要“肉眼指標(biāo)”,核心觀察維度包括以下 6 項(xiàng):
1、菌落大?。⊿ize)
定義:指菌落的直徑或面積,通常以毫米(mm)為單位,受細(xì)菌繁殖速度、培養(yǎng)時(shí)間影響。
分類與實(shí)例:
大菌落:直徑>5mm,如
枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis),培養(yǎng) 24 小時(shí)后菌落可達(dá) 6-8mm;
中等菌落:直徑 2-5mm,最常見類型,如
大腸埃希菌(Escherichia coli)、
金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus);
小菌落:直徑<2mm,如
結(jié)核分枝桿菌(Mycobacterium tuberculosis,因生長(zhǎng)緩慢,培養(yǎng) 7-14 天后菌落僅 1-2mm)、淋病奈瑟菌(Neisseria gonorrhoeae)。
2、菌落形狀(Shape)
定義:指菌落的平面輪廓,由細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)能力、擴(kuò)散特性及群體生長(zhǎng)方式?jīng)Q定。
常見類型及實(shí)例:
形狀類型 特征描述 典型細(xì)菌舉例
圓形(Circular) 輪廓規(guī)則,呈正圓形 大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌
不規(guī)則形(Irregular) 輪廓不整齊,邊緣凹凸不平 枯草芽孢桿菌、炭疽芽孢桿菌
絲狀(Filamentous) 呈絨毛狀或棉絮狀,似真菌 放線菌(如鏈霉菌)、結(jié)核分枝桿菌
蔓延狀(Spreading) 沿培養(yǎng)基表面擴(kuò)散生長(zhǎng),無(wú)明顯邊緣 變形桿菌(Proteus spp.,有鞭毛易擴(kuò)散)
臍狀(Umbilicate) 菌落中心凹陷,似肚臍 肺炎鏈球菌(Streptococcus pneumoniae)
3、菌落邊緣(Margin)
定義:指菌落外周的輪廓細(xì)節(jié),需結(jié)合放大鏡或低倍鏡觀察,比“形狀”更精細(xì)。
常見類型:
整齊(Entire):邊緣光滑、清晰,如
大腸埃希菌;
鋸齒狀(Serrate):邊緣呈鋸齒樣凸起,如
銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa);
卷發(fā)狀(Curled):邊緣呈波浪或卷發(fā)樣,如
炭疽芽孢桿菌;
樹枝狀(Dendritic):邊緣呈樹枝分叉狀,少見,如某些放線菌。
4、菌落表面(Surface)
定義:指菌落表面的質(zhì)地、光澤及是否有特殊結(jié)構(gòu)(如褶皺、黏液),反映細(xì)菌的分泌物特性。
常見類型及實(shí)例:
光滑(Smooth,S 型):表面濕潤(rùn)、有光澤,呈黏液狀或半透明,多數(shù)致病性細(xì)菌(如
肺炎鏈球菌、
大腸埃希菌)的典型形態(tài)(S 型菌落致病性更強(qiáng));
粗糙(Rough,R 型):表面干燥、無(wú)光澤,呈顆粒狀或褶皺狀,多為細(xì)菌變異株(如卡介苗,由牛分枝桿菌減毒形成,菌落粗糙);
黏液狀(Mucoid,M 型):表面黏稠、呈拉絲狀,如肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae,有厚莢膜,分泌大量黏液)。
5、菌落顏色與透明度
顏色:多數(shù)細(xì)菌菌落為白色或乳白色(如葡萄球菌、鏈球菌),部分細(xì)菌因產(chǎn)生色素呈特殊顏色:
金黃色:金黃色葡萄球菌(產(chǎn)生脂溶性金黃色色素,不擴(kuò)散至培養(yǎng)基);
綠色:銅綠假單胞菌(產(chǎn)生水溶性綠膿素,擴(kuò)散至培養(yǎng)基使周圍變綠);
紅色:黏質(zhì)沙雷菌(產(chǎn)生水溶性靈菌紅素,菌落及周圍培養(yǎng)基呈紅色)。
透明度:按透光性可分為透明(如
大腸埃希菌,透過(guò)菌落可看清下方文字)、半透明(如鏈球菌)、不透明(如葡萄球菌,無(wú)法透過(guò)菌落看清文字)。
6、菌落隆起度(Elevation)
定義:指菌落垂直于培養(yǎng)基表面的高度,反映細(xì)菌在培養(yǎng)基表面及內(nèi)部的生長(zhǎng)趨勢(shì)。
常見類型:
扁平(Flat):菌落與培養(yǎng)基表面幾乎平齊,如
枯草芽孢桿菌;
隆起(Raised):菌落明顯高于培養(yǎng)基表面,如
大腸埃希菌;
臍狀凹陷(Umbonate):菌落中心凸起、邊緣扁平,或中心凹陷,如肺炎鏈球菌。
二、微觀生長(zhǎng)特性:菌體形態(tài)與排列
通過(guò)革蘭染色或特殊染色(如芽孢染色、莢膜染色)后,在光學(xué)顯微鏡下觀察細(xì)菌的個(gè)體形態(tài)及群體排列,是進(jìn)一步鑒別細(xì)菌的關(guān)鍵,核心特征包括:
1、菌體基本形態(tài)(3 類核心類型)
球菌(Coccus):菌體呈球形或橢圓形,直徑 0.5-1μm,按分裂方向和排列方式分類:
葡萄球菌:沿多個(gè)平面分裂,排列成不規(guī)則簇狀(似葡萄),如
金黃色葡萄球菌;
鏈球菌:沿一個(gè)平面分裂,排列成鏈狀(長(zhǎng)短不一),如化膿性鏈球菌;
雙球菌:沿一個(gè)平面分裂后兩兩排列,如肺炎鏈球菌、淋病奈瑟菌;
四聯(lián)球菌 / 八疊球菌:沿兩個(gè) / 三個(gè)垂直平面分裂,分別排列成四聯(lián)狀或立方體狀(少見)。
桿菌(Bacillus):菌體呈桿狀或圓柱形,長(zhǎng)短、粗細(xì)差異大,常見形態(tài):
短桿菌:菌體短粗(長(zhǎng)寬接近),如大腸埃希菌(長(zhǎng) 2-3μm,寬 0.5-1μm);
長(zhǎng)桿菌:菌體細(xì)長(zhǎng),如枯草芽孢桿菌(長(zhǎng) 3-5μm,寬 0.5-1μm);
棒狀桿菌:菌體一端或兩端膨大,呈棒狀,如白喉棒狀桿菌;
分枝桿菌:菌體有分枝狀凸起,如結(jié)核分枝桿菌。
螺形菌(Spiral bacterium):菌體呈彎曲狀,按彎曲程度分類:
弧菌:菌體呈弧形(1 個(gè)彎曲),如霍亂弧菌(呈 “逗點(diǎn)狀”);
螺菌:菌體呈螺旋狀(2-6 個(gè)彎曲),如鼠咬熱螺菌;
螺旋體:菌體細(xì)長(zhǎng)、彎曲呈螺旋狀,且有軸絲(可運(yùn)動(dòng)),如梅毒螺旋體(需暗視野顯微鏡觀察)。
2、特殊結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)表現(xiàn)
部分細(xì)菌在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)時(shí),會(huì)形成特殊結(jié)構(gòu),可通過(guò)染色觀察,輔助鑒定:
芽孢(Spore):某些革蘭陽(yáng)性桿菌(如
枯草芽孢桿菌、
炭疽芽孢桿菌)在營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)形成的休眠體,芽孢染色后呈綠色(菌體呈紅色),且芽孢的位置(菌體頂端、中部、末端)和大?。ㄊ欠翊笥诰w)具有鑒別意義(如破傷風(fēng)梭菌的芽孢位于菌體頂端,呈“鼓槌狀”);
莢膜(Capsule):某些細(xì)菌(如
肺炎克雷伯菌、
腦膜炎奈瑟菌)分泌的黏液狀物質(zhì),莢膜染色后呈“透明暈圈”(菌體呈紫色,莢膜無(wú)色),有莢膜的細(xì)菌菌落通常為黏液狀(M 型);
鞭毛(Flagellum):有鞭毛的細(xì)菌(如
變形桿菌、
銅綠假單胞菌)運(yùn)動(dòng)能力強(qiáng),在培養(yǎng)基上易形成蔓延狀菌落,或通過(guò)“動(dòng)力試驗(yàn)”(半固體培養(yǎng)基穿刺培養(yǎng),有鞭毛細(xì)菌沿穿刺線擴(kuò)散生長(zhǎng),無(wú)鞭毛細(xì)菌僅沿穿刺線生長(zhǎng))判斷。
三、影響細(xì)菌生長(zhǎng)特性的關(guān)鍵因素
細(xì)菌的生長(zhǎng)特性并非固定不變,受培養(yǎng)基類型、培養(yǎng)條件影響顯著,實(shí)際鑒定中需嚴(yán)格控制條件:
1、培養(yǎng)基類型
基礎(chǔ)培養(yǎng)基(如營(yíng)養(yǎng)瓊脂):提供基本營(yíng)養(yǎng),適合多數(shù)細(xì)菌生長(zhǎng),菌落形態(tài)為“標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)”(如大腸埃希菌在營(yíng)養(yǎng)瓊脂上呈圓形、光滑、乳白色菌落);
鑒別培養(yǎng)基(如麥康凱瓊脂):含特殊指示劑或抑制劑,可區(qū)分不同細(xì)菌,如大腸埃希菌能發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸,在麥康凱瓊脂上呈紅色菌落,而沙門菌不發(fā)酵乳糖,呈無(wú)色菌落;
選擇培養(yǎng)基(如 SS 瓊脂):抑制雜菌生長(zhǎng),僅允許目標(biāo)菌生長(zhǎng),如 SS 瓊脂抑制革蘭陽(yáng)性菌,僅革蘭陰性菌(如沙門菌、志賀菌)生長(zhǎng),且因不發(fā)酵乳糖呈無(wú)色菌落;
特殊培養(yǎng)基(如羅氏培養(yǎng)基):針對(duì)營(yíng)養(yǎng)需求特殊的細(xì)菌,如結(jié)核分枝桿菌需在含蛋黃、甘油的羅氏培養(yǎng)基上生長(zhǎng),菌落呈粗糙、菜花狀。
2、培養(yǎng)條件
溫度:多數(shù)細(xì)菌為中溫菌(35-37℃),培養(yǎng)后菌落形態(tài)穩(wěn)定;低溫菌(如
李斯特菌,20-25℃)或高溫菌(如
枯草芽孢桿菌,37-42℃)需調(diào)整溫度,否則生長(zhǎng)緩慢或形態(tài)異常;
氧氣:需氧菌(如葡萄球菌)在有氧環(huán)境下菌落飽滿;厭氧菌(如
破傷風(fēng)梭菌)需在無(wú)氧環(huán)境下生長(zhǎng),菌落通常較小、質(zhì)地致密;兼性厭氧菌(如大腸埃希菌)有氧或無(wú)氧環(huán)境均可生長(zhǎng),但有氧時(shí)菌落更大;
培養(yǎng)時(shí)間:多數(shù)細(xì)菌培養(yǎng) 18-24 小時(shí)后菌落形態(tài)成熟(如
大腸埃希菌),但慢生長(zhǎng)菌(如
結(jié)核分枝桿菌)需培養(yǎng) 7-14 天,菌落才逐漸顯現(xiàn);培養(yǎng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(如超過(guò) 48 小時(shí))可能導(dǎo)致菌落融合、干燥,形態(tài)失真。
四、典型細(xì)菌生長(zhǎng)特性實(shí)例(輔助理解)
為更直觀掌握生長(zhǎng)特性的應(yīng)用,列舉 3 種臨床常見細(xì)菌的典型表現(xiàn):
細(xì)菌名稱 培養(yǎng)基類型 菌落形態(tài)(宏觀) 菌體形態(tài)與排列(微觀) 關(guān)鍵鑒別點(diǎn)
金黃色葡萄球菌 營(yíng)養(yǎng)瓊脂 圓形(直徑 2-3mm)、光滑、金黃色、不透明,邊緣整齊 革蘭陽(yáng)性球菌,呈葡萄狀排列 金黃色色素、葡萄狀排列
大腸埃希菌 麥康凱瓊脂 圓形(直徑 2-3mm)、光滑、紅色、半透明,邊緣整齊 革蘭陰性短桿菌,散在排列 發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸(紅色菌落)、短桿菌形態(tài)
銅綠假單胞菌 營(yíng)養(yǎng)瓊脂 圓形(直徑 2-3mm)、扁平、綠色、表面濕潤(rùn),邊緣鋸齒狀 革蘭陰性桿菌,散在排列,有鞭毛 綠膿素(培養(yǎng)基變綠)、鋸齒狀邊緣
五、總結(jié)
細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)特性是“宏觀菌落形態(tài) + 微觀菌體特征”的綜合體現(xiàn),具有種屬特異性(如葡萄球菌的葡萄狀排列、銅綠假單胞菌的綠色菌落),是微生物鑒定的“基礎(chǔ)工具”。實(shí)際應(yīng)用中,需結(jié)合培養(yǎng)基類型、培養(yǎng)條件(溫度、氧氣、時(shí)間)標(biāo)準(zhǔn)化操作,再通過(guò)菌落大小、形狀、顏色、邊緣及菌體形態(tài)、排列的綜合判斷,最終實(shí)現(xiàn)細(xì)菌的初步鑒別(如需精準(zhǔn)鑒定,還需結(jié)合生化反應(yīng)、分子生物學(xué)方法)。這一特性不僅用于臨床感染的診斷(如通過(guò)菌落形態(tài)初步判斷致病菌),也廣泛應(yīng)用于食品衛(wèi)生檢測(cè)(如鑒別食品中的有害細(xì)菌)、環(huán)境微生物監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。
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