微生物基礎知識

常首

2006年9月

微生物根底知識及藥品GMP衛(wèi)生教育一、前言

什么是微生物微生物〔microorganism,microbe〕是一些肉眼看不見的微小生物的總稱。包括屬于原核類的細菌、放線菌、支原體、立克次氏體、衣原體和藍細菌〔過去稱藍藻或藍綠藻〕，屬于真核類的真菌〔酵母菌和霉菌〕、原生動物和顯微藻類，以及屬于非細胞類的病毒、類病毒和朊病毒等。我們所生活的環(huán)境中，四處都存在著大量的微生物。在普通空氣中，微生物達800~3500個/m3，在土壤中達1~500×108個/g，在嚴重污染的水中可達107個/ml。〔飲用水要求細菌總數(shù)≤100個/ml，大腸桿菌≤3個/ml。經(jīng)水塔或貯水池儲存后，短期內可繁衍至105~106個/ml?！橙说念^皮上有140萬個/cm2，兩手上約有4~40萬個，1g指甲污垢有38億個，1g糞便可達10~1000億個?？梢哉f微生物是無處不在，無處不有。許多以前被人們以為是極端〔高溫、高壓、強酸、強堿、低溫等〕甚至是致死的環(huán)境，如今已發(fā)現(xiàn)生活著各種類型的微生物〔稱為極端微生物〕?，F(xiàn)實闡明，微生物有特別頑強的生存、繁衍和變異才干來順應環(huán)境。

種類多、分布廣微生物在地球上幾乎無處不有，無孔不入，人的皮膚上，口腔，腸道里都有許多微生物。微生物聚集最多的地方是土壤，土壤是各種微生物生長繁衍的大本營，約占微生物總量的70-90%，恣意取一把土或一粒土，就是一個微生物世界，不論數(shù)量或種類均最多。在肥沃的土壤中，每克土含有20億個微生物，即使是貧瘠的土壤，每克土中也含有3－5億個微生物?？諝饫飸腋≈鵁o數(shù)細小的塵埃和水滴，它們是微生物在空氣中的藏身之地。哪里的塵埃多，哪里的微生物就多。迄今為止，我們知道的微生物約有10萬種，目前知的種類只占地球上實踐存在的微生物總數(shù)的20%，人類消費和生活中僅開發(fā)利用了已發(fā)現(xiàn)微生物種數(shù)的1%。微生物的特點個體小、面積大生物的個體極其微小，必需借助顯微鏡放大幾倍、幾百倍、上千倍，乃至數(shù)萬倍才干看清。桿菌的寬度是0.5微米，因此80個桿菌“肩并肩〞地陳列成橫隊，也只需一根頭發(fā)絲的寬度。桿菌的長度約2微米，故1500個桿菌頭尾銜接起來僅有一顆芝麻長。物體的外表積和體積之比稱為比外表積。大腸桿菌的比外表積是人的30萬倍。吸收多、轉化快微生物有驚人的繁衍速度，大多數(shù)微生物幾非常鐘內就可以繁衍一代，如細菌普通每20~30分鐘既可分裂一次；微生物的食譜非常廣泛，凡是動植物能利用的營養(yǎng)，微生物都能利用，大量的動植物不能利用的物質，甚至劇毒的物質，微生物照樣可以視為美味佳肴。如大腸桿菌在適宜條件下，每小時可以耗費相當于本身分量2000倍的糖，而人體那么需求40年之久。順應強、異變異多數(shù)細菌能耐0～－196℃的低溫；在海洋深處的某些硫細菌可在250～300℃的高溫條件下正常生長；一些嗜鹽細菌甚至能在飽和鹽水中正常生活；產(chǎn)芽孢細菌和真菌孢子在枯燥條件下能保藏幾十年、幾百年。由于微生物繁衍快，也可在短時間內產(chǎn)生大量變異的后代。正是由于這個特性，人們才可以按照本人的要求不斷改良在消費上運用的微生物，如青霉素消費菌的發(fā)酵程度由每毫升20單位上升到近10萬單位，利用變異和育種得到如此大幅度的產(chǎn)量提高。二、微生物的類群和形狀構造微生物按其構造、化學組成及生活習性等分為三大類：原核細胞型：細菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次氏體、螺旋體等真核細胞型：真菌非細胞型：病毒噬菌體芽孢桿菌〔細菌〕淡水中的螺旋菌spirochetes.蠟樣芽孢桿菌蠟樣芽孢桿菌蠟樣芽孢桿菌蠟樣芽孢桿菌〔細菌〕支原體掃描電鏡圖片支原體〔mycoplasma〕以前被以為是最小的能獨立存活的原核生物，以前也被以為是地球上迄今為止被發(fā)現(xiàn)的最小的細胞生物。全世界90%的豬體內寄生著支原體。

立克次氏體〔rickettsiae〕，一種微小的寄生的細菌。上圖是動物的淋巴細胞，紅色的是寄生的立克次氏體。青霉是種真菌，屬于子囊菌。有的能產(chǎn)生青霉素，救了無數(shù)人的命。產(chǎn)生無性孢子。根霉〔Rhizopus)是種真菌，屬于接合菌。能產(chǎn)生無性孢子菌絲體的直徑約12um黑的是孢子囊噬菌體SARS病毒是一類新發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒禽流感病毒愛滋病毒

1、細菌

細菌是一類細胞細而短、構造簡單、細胞壁堅韌，以二等分裂方式繁衍的原核微生物，分布廣泛。細菌的繁衍二分分裂繁衍是細菌最普遍、最主要的繁衍方式。在分裂前先延伸菌體，染色體復制為二，然后垂直于長軸分裂，細胞赤道附近的細胞質膜凹陷生長，直至構成橫隔膜，同時構成橫隔壁，這樣便產(chǎn)生兩個子細胞。<==細菌細胞分裂的電鏡超薄切片圖

桿菌二分裂過程方式圖細菌的菌落單個或少數(shù)細菌細胞生長繁衍后，會構成以母細胞為中心的一堆肉眼可見、有一定形狀構造的子細胞集團，這就是菌落。細菌菌落常表現(xiàn)為潮濕、粘稠、光滑、較透明、易挑取、質地均勻以及菌落正反面或邊緣與中央部位顏色一致等。細菌的菌落特征因種而異?？勺鳛殍b定細菌種的根據(jù)。粘質沙雷氏菌的菌落特征沙門氏菌的菌落特征銅綠假單孢菌的菌落特征弗氏志賀氏菌的菌落特征粘質沙雷氏菌的菌落特征

2、放線菌

放線菌的形狀、大小和構造放線菌的形狀比細菌復雜些，但仍屬于單細胞。在顯微鏡下，放線菌呈分枝絲狀，我們把這些細絲一樣的構造叫做菌絲，菌絲直徑與細菌類似，小于1微米。菌絲細胞的構造與細菌根本一樣。根據(jù)菌絲形狀和功能的不同，放線菌菌絲可分為基內菌絲、氣生菌絲和孢子絲三種。鏈霉菌屬是放線菌中種類最多、分布最廣、形狀特征最典型的類群，其形狀如以下圖所示。鏈霉菌的普通形狀和構造〔方式圖〕放線菌的繁衍放線菌沒有有性繁衍，主要經(jīng)過構成無性孢子方式進展無性繁衍。放線菌的菌落放線菌在固體培育基上構成與細菌不同的菌落特征，放線菌菌絲相互交錯纏繞構成質地致密的小菌落，枯燥、不透明、難以挑取，當大量孢子覆蓋于菌落外表時，就構成外表為粉末狀或顆粒狀的典型放線菌菌落，由于基內菌絲和孢子常有顏色，使得菌落的正反面呈現(xiàn)出不同的色澤。

放線菌的菌落特征A：諾爾斯氏鏈霉菌；B：皮疽諾卡氏菌；C：酒紅指孢囊菌；D：游動放線菌；E：小單胞菌；F：皺雙孢馬杜拉放線菌產(chǎn)抗菌素的放線菌的菌落特征

A：卡特利鏈霉菌；B：弗氏鏈霉菌；C：吸水鏈霉菌金淚亞種；D：卡那霉素鏈霉菌；E：除蟲鏈霉菌；F：生磺酸鏈霉菌3、霉菌霉菌是絲狀真菌的俗稱，意即"發(fā)霉的真菌"，它們往往能構成分枝繁茂的菌絲體，但又不象蘑菇那樣產(chǎn)生大型的子實體。在潮濕暖和的地方，很多物品上長出一些肉眼可見的絨毛狀、絮狀或蛛網(wǎng)狀的菌落，那就是霉菌。霉菌的形狀、大小和構造霉菌的菌絲構成霉菌營養(yǎng)體的根本單位是菌絲。菌絲是一種管狀的細絲，把它放在顯微鏡下察看，很像一根透明膠管，它的直徑普通為3-10微米，比細菌和放線菌的細胞約粗幾倍到幾十倍。菌絲可伸長并產(chǎn)生分枝，許多分枝的菌絲相互交錯在一同，就叫菌絲體。霉菌的繁衍

有性繁衍和無性繁衍兩種以無性繁衍為主霉菌的菌落由于霉菌的菌絲較粗而長，因此霉菌的菌落較大，有的霉菌的菌絲蔓延，沒有局限性，其菌落可擴展到整個培育皿，有的種那么有一定的局限性，直徑1-2厘米或更小。菌落質地普通比放線菌疏松，外觀枯燥，不透明，呈現(xiàn)或緊或松的蛛網(wǎng)狀、絨毛狀或棉絮狀；菌落與培育基的銜接嚴密，不易挑?。痪湔疵娴念伾瓦吘壟c中心的顏色常不一致。各種曲霉的菌落各種病原真菌的菌落青霉的菌落青霉的菌落4、酵母菌

提起酵母菌這個稱號，也許有人不太熟習，但實踐上人們幾乎天天都在享用著酵母菌的益處。由于我們每天吃的面包和饅頭就是有酵母菌的參與制成的；我們喝的啤酒，也離不開酵母菌的奉獻，酵母菌是人類實際中運用比較早的一類微生物，我國古代勞動人民就利用酵母菌釀酒；酵母菌的細胞里含有豐富的蛋白質和維生素，所以也可以做成高級營養(yǎng)品添加到食品中，或用作豢養(yǎng)動物的高級飼料。酵母菌在自然界中分布很廣，尤其喜歡在偏酸性且含糖較多的環(huán)境中生長，例如，在水果、蔬菜、花蜜的外表和在果園土壤中最為常見。酵母菌的形狀、大小和構造酵母菌是單細胞真核微生物。酵母菌細胞的形狀通常有球形、卵圓形、臘腸形、橢圓形、檸檬形或藕節(jié)形等。比細菌的單細胞個體要大得多，普通為1-5微米×5-30微米。酵母菌無鞭毛，不能游動。酵母菌具有典型的真核細胞構造,有細胞壁、細胞膜、細胞核、細胞質、液泡、線粒體等，有的還具有微體。酵母菌的繁衍1、芽殖2、裂殖3、孢子生殖酵母菌的無性繁衍

芽殖：酵母菌最常見的無性繁衍方式是芽殖。芽殖發(fā)生在細胞壁的預定點上，此點被稱為芽痕，每個酵母細胞有一至多個芽痕。成熟的酵母細胞長出芽體，母細胞的細胞核分裂成兩個子核，一個隨母細胞的細胞質進入芽體內，當芽體接近母細胞大小時，自母細胞零落成為新個體，如此繼續(xù)出芽。假設酵母菌生長旺盛，在芽體尚未自母細胞零落前，即可在芽體上又長出新的芽體，最后構成假菌絲狀。酵母菌的芽殖過程1．泡；2．小管；3．核；4．液泡酵母菌假菌絲的構成圖中1、2、3、4·······是出芽的順序酵母菌的有性繁衍酵母菌是以構成子囊和子囊孢子的方式進展無性繁衍的。兩個臨近的酵母細胞各自伸出一根管狀的原生質突起，隨即相互接觸、交融，并構成一個通道，兩個細胞核在此通道內結合，構成雙倍體細胞核，然后進展減數(shù)分裂，構成4個或8個細胞核。每一子核與其周圍的原生質構成孢子，即為子囊孢子，構成子囊孢子的細胞稱為子囊。酵母菌子囊孢子的構成過程1、2、3、4：兩個細胞結合；5：接合子；6、7、8、9：核分裂；10、11：核構成孢子裂殖：是少數(shù)酵母菌進展的無性繁衍方式，類似于細菌的裂殖。其過程是細胞延伸，核分裂為二，細胞中央出現(xiàn)隔膜，將細胞橫分為兩個具有單核的子細胞。酵母菌的菌落

大多數(shù)酵母菌的菌落特征與細菌類似，但比細菌菌落大而厚，菌落外表光滑、潮濕、粘稠，容易挑起，菌落質地均勻，正反面和邊緣、中央部位的顏色都很均一，菌落多為乳白色，少數(shù)為紅色，個別為黑色。各種酵母菌的菌落啤酒酵母的菌落紅酵母的菌落5、病毒

一、形狀構造病毒的形狀根本可歸納為三種：桿狀、球狀和這兩種形狀結合的復合型。沒有細胞構造，病毒粒子的主要成分是核酸和蛋白質，在宿主細胞協(xié)助下，經(jīng)過核酸的復制和核酸蛋白裝配的方式進展增殖。病毒粒子通常構成螺旋對稱、二十面體對稱和復合對稱。病毒粒子是無法用光學顯微鏡察看的亞顯微顆粒，但當他