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认识微小世界的主角-细菌

时间:2019-08-15    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

认识微笑世界的主角-细菌

细菌

    提起细菌人们首先想到的是导致疾病、残害人命的病原菌,事实上病原

菌只是细菌的一部分,大多数细菌能给我们带来很大的好处,生产味精、积

累氮肥、净化环境都离不开细菌。

细菌是一类构造简单的单细胞生物,个体极小,必须用显微镜才能观察

得到。它没有成型的细胞核,只有一些核质分散在原生质中,或以颗粒状态

存在。所以,科学家们称它们是原核生物。

细菌的种类繁多,而且分布极广,地球上从 1.7 万米的高空,到深度达

1.07 万米的海洋中到处都有细菌的踪影。

    凡是与空气接触的物品就会带菌,而细菌遇到有充足养料之处就能很快

地生长繁殖。通常动物在出生或孵化前,体内是无菌状态的,然而在出生过

程或孵化时很快地污染了母体或卵壳上的细菌,因而在极短的时间内,细菌

就会布满其全身。这些细菌绝大多数是有益的,比如人和动物肠道中的细菌

能协助分解某些食物。动物体内的组织通常是无菌的,除非病时被病原菌侵

入。

    细菌不仅种类繁多,它们的长相也各有不同,通常我们把细菌依它们的

外形区分为 4个类群:球状的细菌称为球菌,长圆柱形的称为杆菌,细胞略

呈弯曲或弓形的称为弧菌,呈螺旋状的称为螺旋菌。

    在球菌中,有的独身只影,称为单球菌,如尿素小球菌;有的成双成对,

称为双球菌,如肺炎双球菌;有的四个菌体连在一起,称为四联球菌,如四

联小球菌;有的八个菌体选在一起,似叠罗汉,称为八叠球菌,如藤黄

八叠球菌;有的像一串串链珠,称为链球菌,如乳酸链球菌;也有的菌体不

规则的聚集在一起,像一串串葡萄,称为葡萄球菌,如金黄色葡萄球菌等。

杆菌,又分为长杆菌,如乳酸杆菌;短杆菌,如谷氨酸生产菌A.S1299;

中型杆菌——介于长杆菌和短杆菌之间,如大肠杆菌等。有的杆状菌体能连

在一起,称为链杆菌,如炭疽杆菌;还有的杆菌体能长出侧枝,称为分枝杆

菌,如结核杆菌。

    细菌结构

在弧菌中,最有代表性的就是霍乱弧菌。在螺旋菌中,常见的是口腔齿

垢中的口腔螺旋体。除了这4 类菌外,还有一类丝状细菌,其杆状菌体连成

长链,外面围有共同的粘质衣鞘,形成丝状或毛发状,叫鞘衣细菌,这类菌

常见于下水道或其他有机质丰富的水中。

    如果我们把细菌切开来观察,细菌的最外层是结实的保护层,称为细胞

壁,它包裹着整个菌体使细胞有固定的形状。其主要成分是肽聚糖。细胞壁

的里面是一层薄而柔软的富有弹性的半透膜——细胞膜,它是细胞内外的交

换站,控制着细胞内外的物质交换。细胞膜是由脂类、蛋白质和糖类组成的。

细胞膜包裹着细菌的所有生命物质——细胞质,这是由一团粘稠的胶状物质

组成,内含各种酶系统,是生化反应的场所,也是贮藏代谢产物的仓库

其化学组成主要是水、蛋白质、核酸和脂类等。在细胞质内,细菌具有一个

核区,不过,这种和高等生物不同,它没有核膜围绕,只是由遗传物

质卷曲缠绕而成,其化学组成主要是核酸。

    有些细菌除具有一般结构外,还具有特殊的结构:荚膜、芽孢、鞭毛。

某些细菌的细胞壁外,有一层粘液状、像果冻般的荚膜,具有保护细菌

的功能,以阻抗细菌周围的化学物质的侵害。因此有荚膜的细菌不易用药物

杀死。荚膜的成份因细菌而异,大多数是多糖或多肽。

    某些细菌在其生长的一定阶段,于营养细胞内形成一个圆形或卵圆形的

内生孢子,称为芽孢。芽孢是细菌的休眠体。其含水量低,壁厚而致密,对

热、干燥、化学药剂的抵抗能力很强。因此,在食品、医药、卫生、工业部

门都以杀死芽孢为标准来衡量灭菌是否彻底。芽孢能脱离细胞独立存在,在

干燥情况下能活10 年之久,当条件适宜时,芽孢就发芽长成新的菌体。但是,

芽孢并不是细菌繁殖后代的方式,因为一个菌体只能产生一个芽孢。细菌繁

殖后代并不像动物那样是由老子生儿子。它们极为简单,是由一个菌体直接

平分就变成两个,两个继续平分就变成四个。因此,很难分清楚它们谁是老

子,谁是儿子。在应用中,把它们的菌体细胞分裂一次叫做繁殖一代。

    细菌的繁殖速度一般来说相当快,据科学家计算,按每 20 分钟细菌分裂

一次,1 小时后一个细菌可变成8 个,2 小时就可以变成 64 个,24 小时内可

以繁殖 72代,即 40 多万亿亿个细菌。如果按一个细菌重 1×10-13 克计算,

那么,24 小时内一个细菌所形成的菌体重量将是4000 多吨。当然,这种繁

殖速度是我们人为计算出来的。实际上,微生物即便在人工提供的最理想的

条件下,也很难维持很长时间。因为随着微生物数量的急聚增加,营养物质

很快就会被消耗掉,出现饥饿现象。同时,在微生物新陈代谢的过程中,

也产生了大量的代谢产物和废物。这些代谢产物和废物达到一定浓度后,就

会抑制微生物的生长和繁殖。限于当前的技术条件,我们还不能完全做到及

时地供给微生物所需要的营养,也不能及时地把微生物的代谢产物取出来。

在大自然里,微生物生长繁殖的速度就更慢了。因为外界环境条件复杂,

因素多变,微生物往往由于营养缺乏,温度不适,氧气不足,过酸过碱等,

使生长繁殖停止,甚至死亡。即使这样,微生物生长繁殖的速度在生物界里

还是绝对冠军。我们把微生物繁殖速度快的这一特性用于生产中,为人类创

造了不少的财富。

    例如,在酒精生产中,人们利用黑曲霉把淀粉糖化,再利用酵母菌把糖

变成酒精。一支小小的试管斜面上的黑曲霉,经过4 天扩大培养后,可得到

液体曲 30吨。利用这 30 吨液体曲能糖化 500 吨淀粉,再利用酵母菌经过不

到 3 天(67小时)的发酵,就可得到 200 吨酒精。

有些杆菌和弧菌,在菌体上还能长出很细很长的丝状物,它能帮助菌体

运动,我们称它为鞭毛。如果你用牙签挑一点自己的牙垢,在载玻片的一滴

水中,涂抹一下,放在显微镜下观察,你可以看到许多运动着的细菌,它们

不停地向各个方向挤、推、碰,在整个视野中乱串,很是热闹。只有长鞭毛

的细菌才能运动,鞭毛菌运动的速度相当快,每秒钟可达200 米,相当于菌

体长度的 50~100倍。

    鞭毛是深植于细胞质中的运动器官,由于鞭毛的旋转,可使细菌迅速运

动。一般的鞭毛菌,主要在幼龄时可以活跃运动,衰老的细菌,鞭毛易脱落,

因而失去运动能力。鞭毛的长度可超过菌体若干倍,而其直径却只有细胞直

径的 1/20,因此,不经特殊染色,在普通光学显微镜下难以看到。

通常球菌没有鞭毛,杆菌中有的有鞭毛,有的没有鞭毛,有的生长的某

一阶段有鞭毛。弧菌和螺菌都有鞭毛。有的细菌不借助于鞭毛运动,如螺旋

菌就是借助于细胞中有弹性的轴丝体伸缩而使菌体运动的。

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