微生物生長條件

细菌分布广泛,在人体外部和四周,到处都有细菌存在。细菌大多喜好温暖、潮湿和有机质存在的地方,而且常常散发一股特殊的臭味和酸败味。夏天,固体食品表面时而出现水珠状、鼻涕状、浆糊状等色彩多样的突起,这是细菌菌落或菌苔。若用小棒挑动,常会拉出丝状物;用手抚摸,常有粘滑的感觉。若液体中出现浑浊、沉淀或漂浮“白花”,并伴有气泡冒出,也说明液体中可能有大量细菌。

当人类没有发现细菌时,少数病原菌很猖獗,夺走无数生命;不少腐败菌也常引起各种食物和工农业产品腐烂变质;还有细菌会引起作物病害。随着人类对细菌的研究逐渐深入,情况发生了根本的变化。目前,细菌引起的人类和动植物传染病得到较好的控制。许多有益细菌被发掘出来,应用于生产实践中,给人类带来巨大的经济效益、社会效益和生态效益。比如在工业生产中,利用各种核苷酸、氨基酸、丙酮、丁醇和抗生素等进行发酵生产;在农业上,生产杀虫菌剂、细菌肥料,还有沼气、污水处理,饲料的青贮加工等;在医药上,各种菌苗、类毒素、代血浆等产品的生产;在冶金领域的细菌浸矿、金属富集;在石油开采领域,钻井液添加剂(黄原胶)的生产;在许多重大基础研究领域中,细菌还被用作模式生物(比如大肠杆菌),进行基础研究。

细胞的形态构造及功能编辑

形态和染色编辑

细菌细胞的表面特征可从形态、大小和细胞间排列方式三方面加以描述。其形态非常简单,有球状、杆状和螺旋状三大类,极少数为其他形状(丝状、三角形、方形和圆盘形等)。

球形的细菌称为球菌,根据分裂的方向及随后彼此的连接方式又可分为单球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌、链球菌和葡萄球菌等。杆状的细菌称为杆菌,其细胞外形较球菌复杂,常有短杆状、棒杆状、分枝状、螺杆状等;按杆菌细胞的排列方式则有链状、栅状、“八”字状以及由鞘衣包裹在一起的丝状等。螺旋状的细菌称为螺旋桨,若螺旋不足一环者则成为弧菌,满2~6环的小型、坚硬的螺旋式细菌称之为螺菌,旋转周数多、长而柔软的螺旋状细菌称为螺旋体。三种形态的细菌之中,杆菌最常见,球菌次之,螺旋状的最少。

细菌的群体形态编辑

细菌的培养基一般有固体培养基、半固体培养基和液体培养基三种,细菌的群体形态一般也是指在这三种培养基上所呈现的形态特征。

①在固体培养基上(内)呈现的形态

将单个细菌细胞接种到固体培养基表面(有时是内层),当其占据一定发展空间,并处在合适的条件下时,该细胞就会迅速生长繁殖并形成细胞堆,这就是菌落(colony)。如果把大量分散的纯种细胞密集接种在固体培养基表面上,结果长出的大量“菌落”已相互连成一片,形成菌苔(bacterial lawn)。

细菌菌落有自己的特征,多呈现湿润、较光滑、较透明、粘稠、质地均匀等特征。这是因为细菌属单细胞生物,菌落内无数细胞并没有形态、功能上的分化等等。菌落对微生物学研究作用很大,比如,可以用于微生物分离、纯化、鉴定、计数、选种等系列工作。

②在半固体培养基上呈现的形态

纯种细菌在半固体培养基上会呈现许多特有的培养形状,对菌种鉴定非常重要。若选用明胶半固体培养基,可以判断细菌是否产生了蛋白酶和其他特性等;若用琼脂半固体培养基,可以判别细菌的运动能力和其他特性。常用以判别细菌的活动能力,称为活动能力测试(motility test)。

③在液体培养基内呈现的形态

由于细菌细胞比重、运动能力和对氧气需求等特征的不同,细菌在液体培养基中生长时,会形成几种不同的群体形态。多数呈现为混浊,部分呈现为沉淀,好氧性细菌则在液体培养基表面大量生长,形成有特征的、有厚薄差异的菌璞(pellicle)或菌膜(scum)。

蓝细菌(cyanobacteria),又名蓝藻(blue algae)或(blue-green algae),属于大型原核生物,进化历史悠久。属革兰氏阴性菌,无鞭毛(一般不具有运动能力),含叶绿素,但不形成叶绿体,能进行产氧性光合作用。

蓝细菌细胞一般比细菌大,直径通常为3-10微米,最大的有60微米。细胞形态多样,大体可分为5类:由二分裂形成的单细胞,如粘杆蓝细菌属(Gloeothece);由复分裂形成的单细胞,如皮果篮戏剧属(Dermocarpa);有异形胞的菌丝,如鱼腥蓝细菌属(Anabaena);无异形胞菌丝,如颤蓝细菌属(Oscillatoria);分枝状菌丝,如飞氏蓝细菌属(Fischerella)。

细胞构造与革兰氏阴性细菌相似,具有含肽聚糖的双层细胞壁。许多种类,尤其是水生种类在其壁外有粘质糖被或鞘,不但可以集合各单细胞,还可以进行滑行运动。细胞质周围含有复杂的光合色素层,常以类囊体(thylakoid)形式出现,类囊体含有叶绿素a和藻胆素(phycopilin)。细胞内含有羧酶体,能固定二氧化碳。在水生种类细胞中,常伴有气泡构造。细胞的内含物还有能用作碳源营养的糖原、PHB,可用作氮源营养的蓝细菌肽(cyanophycine)和贮存磷的聚磷酸盐等。细胞内的脂肪酸较为特殊,含有2个至多个的不饱和脂肪酸,其他原核生物通常只有饱和脂肪酸和单个双键的不饱和脂肪酸。

蓝细菌在自然界分布广泛,他们的分布于各种水体、土壤和部分生物体内外,甚至在岩石表面和其他非常恶劣的环境(高温、低温、盐湖、荒漠和病原等环境)中,具有“先锋生物”之美称。

放线菌是主要呈丝状生长并以孢子繁殖的一类原核生物,并且其陆生性较强。由于与细菌十分接近,且现已发现的80余属防线菌几乎都显示革兰氏阳性,因此,也可以将放线菌归为一类呈丝状生长、以孢子繁殖的革兰氏阳性菌。放线菌主要分布在水量低、有机物丰富并且呈微碱性的土壤中。放线菌产生的土腥味素使泥土散发泥腥味。每克土壤中放线菌的孢子数可达107个。

放线菌与人类关系密切,绝大多数是有益菌,对人类健康尤为重要。迄今为止的近万种抗生素中,约70%由放线菌产生。新筛选到的许多生化药物多数是放线菌的次生代谢产物,包括抗癌剂、酶抑制剂、抗寄生虫剂、免疫抑制剂和农用杀虫剂等等。放线菌还可以产生多种酶、维生素等。弗兰克氏菌属(Frankia)对非豆科植物的共生固氮具有重大作用。放线菌在甾体转化、石油脱蜡和污水处理中也起重要作用。许多放线菌具有极强的分解纤维素、石蜡、角蛋白、琼脂和橡胶等的能力,在环保、提高土壤肥力和自然界物质循环中起着重大作用。只有极少数放线菌有害,能造成人和动植物病害。

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