細菌

生物學

1 拼音

xì jūn

2 英文參考

bacterium,pl . bacteria

3 註解

細菌是一種單細胞生物。外形一般爲球形、杆形或螺旋形,通常以二分裂方式進行繁殖的原核生物細菌的個體微小,一般球菌直徑爲0.5~1.0微米,桿菌寬1微米,長2微米。細菌自然界分佈很廣,存在於土壤、水、空氣和動植物體表面及消化道等處,其中土壤細菌的主要分佈場所,每克乾土約含細菌10的8次方~10的10次方個。大多數細菌爲異養,少數爲自養,包括化能自養和光能自養。在異養細菌中大多數中腐生,少數爲寄生

細胞外側有細胞壁,並各具特殊的形態,如球狀、桿狀和螺旋狀等。細胞壁的組成可在革藍氏染色中得到反映:革蘭氏陽性者,其主要成分是肽聚糖或磷壁質;革蘭氏陰性者則是由比較少量的肽聚糖、脂多糖和脂蛋白組成。細菌雖是單細胞,但有時細胞集聚在一起而形成特定的形狀;也有時連成一串形成的絲狀體分支,或絲狀體被包在一個鞘中,而幾乎看不到細胞的分化現象。細胞周圍分泌的粘液質,有的是多肽,有的是多糖。當粘液質細胞包圍起來時就形成莢膜細菌細胞結構呈現原核生物的特徵,即核物質(DNA)不和鹼性蛋白結合,且因無核膜而直接存在於細胞質中。細胞中無葉綠體線粒體內質網結構脂質體爲70S型。觀察不到原形質流動。在細胞膜中含有與呼吸、光合作用有關的酶系或是光合色素。有時細胞膜常凹陷於細胞質中,形成一種稱爲間體(mesosome)的結構或層狀結構細胞通常是以二分裂法進行增殖的,間或出現一些不等分裂和出芽的種類。有一部分細菌還形成芽孢。在某些細菌中還發生接合現象,可以看到基因轉移重組。然而即使在這種情況下,也並不發生細胞質的混合,而且基因的移動也多是部分的。有些細菌基因移動不是依靠接合,而是藉助於噬菌體,或是直接依靠DNA分子進行。有一部分細菌是依靠一條或多條鞭毛進行運動的。鞭毛結構很簡單,沒有在真核生物中看到的那種9+2的結構。也有一些不依靠鞭毛而進行滑行運動的細菌。其營養要求也各不相同,有的在只有無機物組成的培養基生長;有的需要多種有機化合物和其他生長因子;有的是寄生性而難以在實驗室進行純培養等等。在寄生細菌中,有些是對動植物具有病原性的。在進行光合成的細菌中(光合細菌),不含有通常的葉綠素a、b,而含有吸收更長光波的菌綠素a、b、c、d等。光合作用只在厭氧條件下發生,另外水不是作爲還原CO2電子供體,而是利用H2S.H2或簡單的有機物作爲電子供體。在細菌的光合成中不發生氧。根據氧對細菌生長的影響,可以分爲好氧性細菌厭氧性細菌及兼性厭氧性細菌細菌發酵方式也各具有其特徵,除乙醇發酵乳酸發酵外,還有丙酮、丁醇發酵甲烷發酵以及混合有機酸發酵等。在氧呼吸方面,既有經由通常的EMP途徑和三羧循環的,也有隻經由上述之一或二者都缺乏的細菌。在電子傳遞系統也有不少是和典型的線粒體型不同的。關於細胞色素,往往含有特異的細胞色素a1、d、o等。此外,有些細菌還進行一般在真核生物中難以看到的代謝,例如利用硫化合物硝酸鹽、銨鹽等無機氧化能量(無機化能營養生物)進行的CO2固定、硝酸呼吸、脫氮作用、固氮作用等。關於細菌生長,它不僅可以在60—70℃的高溫和有25—30%的高濃度食鹽存在以及pH2左右的酸性等不適於一般生物生長環境生長,而且在這樣的環境下,有的反而生長的更好。

細菌有機物有很強的分解能力,有些還能進行固氮作用硝化作用,所以細菌自然界物質循環中、在土壤的腐殖質的形成中起着重要的作用,對動植物的生活和農業生產也具有重要意義。在醫學上,金黃色葡萄球菌等能引起人的食物中毒鼠疫耶爾遜氏菌、霍亂弧菌傷寒沙門氏菌、痢疾志賀氏菌、結核分枝桿菌、蒼白密螺旋體等能引起人類各種有關傳染病的流行。在人類歷史上,由細菌引起的傳染病曾奪去無數人的生命。隨着人類對病原細菌的逐步認識,許多傳染病已得到控制。少數細菌也能引起家禽、家畜和作物傳染病流行,使農業生產遭受較大損失。也有許多細菌已用於食品工業、化學工業上,如利用枯草桿菌生產蛋白酶澱粉酶,用於皮革脫毛、棉布脫漿;利用乳酸桿菌醋酸桿菌產乳酸、醋酸等化工原料。細菌在污水生物處理中沼氣發酵中也起着重要作用細菌也是生物學的重要實驗材料,科學家曾用肺炎球菌發現並證實DNA是遺傳物質。隨着遺傳工程的興起,科學家已獲得了能產生胰島素等的大腸桿菌和對烴類有很強分解能力假單胞菌的新菌株。

4 細菌形態

細菌單細胞生物,平均體長2~3微米,寬0.5微米,體型十分微小。細菌有球狀、桿狀和螺旋狀三種基本形態,分別被稱爲球菌桿菌和螺旋菌。

球菌(Coccus)。球菌呈球形或近似球形,菌體直徑在1微米左右。球菌分裂後產生新的細胞保持一定的排列方式,在分類鑑定上有重要意義。例如分裂沿一個平面進行,分裂後的細胞分散而單獨存在的,稱爲單球菌(Micrococcus);兩個球菌成對排列,叫雙球菌(Diplococcus);多個球菌鏈狀排列,稱爲鏈球菌(Streptococcus)。如果球菌按兩個相互垂直的平面分裂,分裂後每四個細胞在一起呈田字形,稱爲四聯球菌(Tetra-Coccus);按三個相互垂直的平面進行分裂,分裂後每八個球菌排列在一起成立方體,稱爲八疊球菌(Sarcina)。如果分裂面不規則,多個球菌無秩序地堆集在一起,稱爲葡萄球菌(Staphylo-coccus)。

桿菌(Bacillus)。菌體桿狀,其大小、長短和粗細差別很大。短的桿菌接近球菌,長的桿菌呈絲狀。一般桿菌的長度爲1~5微米,寬0.5~1.5微米。有的桿菌很直,有的稍彎曲。有的兩端截平,有的稍圓。大多數桿菌菌體分散存在,但有的種類呈長短不同的鏈狀排列,或一個挨一個呈柵狀或八字形。桿菌形狀和排列方式在分類鑑定上也有一定意義。

螺旋菌(Spirillum)。菌體呈彎曲狀。根據細胞彎曲的程度和菌體硬度,分爲弧菌(Vibrio)、螺旋菌(Spirillum)和螺旋體(Spirochaeta)。弧菌菌體略彎曲;螺旋菌菌體堅韌並呈螺旋狀彎曲;螺旋體菌體柔軟,彎曲如螺旋狀。

5 細菌的細胞結構

細菌細胞主要由細胞壁細胞質膜、細胞質、核質及內含物等構成。細菌細胞壁的重要成分是肽聚糖,而不含纖維素幾丁質細菌沒有真正的細胞核,核質分散於細胞質中,稱爲原核。

多數細菌在一定條件下,細胞壁周圍包被着一層粘性的薄膜,稱爲莢膜莢膜是一層透明的膠狀物質,由多糖類物質組成,具有保護作用

有些種類的細菌生長到某個階段,菌體失去水分濃縮成1個橢圓形的內生孢子,稱爲芽孢。芽孢的壁很厚,滲透性很弱,含水少能抵抗不良環境,可生存十幾年,遇到適宜環境條件,再發生成1個新的菌體。

螺旋菌和某些桿菌具有鞭毛鞭毛是一種從細胞質膜上長出並穿過細胞壁的細絲,是細菌的運動工具。

6 細菌的菌落特徵與繁殖

細菌在固體培養基上分裂繁殖時,許多細胞堆集在一起,形成肉眼可見的羣體稱爲菌落。不同種類的細菌菌落形態互不相同,表現在大小形狀、邊緣、隆起、光澤、質地和顏色等方面。細菌菌落大小不一,小的不到1毫米,大的可以鋪滿整個培養皿;菌落形狀有圓形、不規則形、捲髮狀、假根狀等;菌落的隆起形狀有擴展、臺狀、低凸、乳頭狀等;有的菌落有光澤、有的沒有;有的菌落較粘,有的則較脆;菌落一般呈灰色,少數爲白色、黃色、紅色、綠色和棕色等。

細菌一般進行無性繁殖,表現爲細胞的橫分裂,稱爲裂殖。裂殖結果形成兩個大小相同的子細胞。在最適宜的條件下,20~30分鐘就能分裂1次,並可繼續分裂若干次。當繼續分裂時,常因養料供應不足或溫度變化以及其它種種原因而停止分裂或死亡。

7 細菌的致病性

凡能引起人類疾病的細菌,統稱爲病原菌致病菌(pathogenic bacterium)。細菌人體寄生,增殖並引起疾病的特性稱爲細菌的致病性或病原性(pathogenicity)。致病性是細菌種的特徵之一,具有質的概念,如鼠疫細菌引起鼠疫結核桿菌引起結核。致病性強弱程度以毒力(virulence)表示,是量的概念。各種細菌毒力不同,並可因宿主種類及環境條件不同而發生變化。同一種細菌也有強毒、弱毒與無毒菌株之分。細菌毒力常用半數死量(median lethal dose, ld50)或半數感染量(median infective dose,id50)表示,其含義是在單位時間內,通過一定途徑,使一定體重的某種實驗動物半數死亡或被感染所需的最少量的細菌數或細菌毒素量。病原菌的致病作用與其毒力、侵入機體的數量、侵入途徑及機體的免疫狀態密切相關

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