微生物基礎(chǔ)知識(shí)

常首

2006年9月

微生物根底知識(shí)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(xì)菌、放線菌、支原體、立克次氏體、衣原體和藍(lán)細(xì)菌〔過(guò)去稱藍(lán)藻或藍(lán)綠藻〕，屬于真核類的真菌〔酵母菌和霉菌〕、原生動(dòng)物和顯微藻類，以及屬于非細(xì)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(dá)800~3500個(gè)/m3，在土壤中達(dá)1~500×108個(gè)/g，在嚴(yán)重污染的水中可達(dá)107個(gè)/ml?！诧嬘盟蠹?xì)菌總數(shù)≤100個(gè)/ml，大腸桿菌≤3個(gè)/ml。經(jīng)水塔或貯水池儲(chǔ)存后，短期內(nèi)可繁衍至105~106個(gè)/ml。〕人的頭皮上有140萬(wàn)個(gè)/cm2，兩手上約有4~40萬(wàn)個(gè)，1g指甲污垢有38億個(gè)，1g糞便可達(dá)10~1000億個(gè)。可以說(shuō)微生物是無(wú)處不在，無(wú)處不有。許多以前被人們以為是極端〔高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)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〕。現(xiàn)實(shí)闡明，微生物有特別頑強(qiáng)的生存、繁衍和變異才干來(lái)順應(yīng)環(huán)境。

種類多、分布廣微生物在地球上幾乎無(wú)處不有，無(wú)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(zhǎng)繁衍的大本營(yíng)，約占微生物總量的70-90%，恣意取一把土或一粒土，就是一個(gè)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(gè)微生物，即使是貧瘠的土壤，每克土中也含有3－5億個(gè)微生物?？諝饫飸腋≈鵁o(wú)數(shù)細(xì)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(wàn)種，目前知的種類只占地球上實(shí)踐存在的微生物總數(shù)的20%，人類消費(fèi)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(diǎn)個(gè)體小、面積大生物的個(gè)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(wàn)倍才干看清。桿菌的寬度是0.5微米，因此80個(gè)桿菌“肩并肩〞地陳列成橫隊(duì)，也只需一根頭發(fā)絲的寬度。桿菌的長(zhǎng)度約2微米，故1500個(gè)桿菌頭尾銜接起來(lái)僅有一顆芝麻長(zhǎng)。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(wàn)倍。吸收多、轉(zhuǎn)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(nèi)就可以繁衍一代，如細(xì)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(dòng)植物能利用的營(yíng)養(yǎng)，微生物都能利用，大量的動(dòng)植物不能利用的物質(zhì)，甚至劇毒的物質(zhì)，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(shí)可以耗費(fèi)相當(dāng)于本身分量2000倍的糖，而人體那么需求40年之久。順應(yīng)強(qiáng)、異變異多數(shù)細(xì)菌能耐0～－196℃的低溫；在海洋深處的某些硫細(xì)菌可在250～300℃的高溫條件下正常生長(zhǎng)；一些嗜鹽細(xì)菌甚至能在飽和鹽水中正常生活；產(chǎn)芽孢細(xì)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(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量變異的后代。正是由于這個(gè)特性，人們才可以按照本人的要求不斷改良在消費(fèi)上運(yùn)用的微生物，如青霉素消費(fèi)菌的發(fā)酵程度由每毫升20單位上升到近10萬(wàn)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(gòu)造微生物按其構(gòu)造、化學(xué)組成及生活習(xí)性等分為三大類：原核細(xì)胞型：細(xì)菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次氏體、螺旋體等真核細(xì)胞型：真菌非細(xì)胞型：病毒噬菌體芽孢桿菌〔細(xì)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(xì)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(dú)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(xì)胞生物。全世界90%的豬體內(nèi)寄生著支原體。

立克次氏體〔rickettsiae〕，一種微小的寄生的細(xì)菌。上圖是動(dòng)物的淋巴細(xì)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(wú)數(shù)人的命。產(chǎn)生無(wú)性孢子。根霉〔Rhizopus)是種真菌，屬于接合菌。能產(chǎn)生無(wú)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(xì)菌

細(xì)菌是一類細(xì)胞細(xì)而短、構(gòu)造簡(jiǎn)單、細(xì)胞壁堅(jiān)韌，以二等分裂方式繁衍的原核微生物，分布廣泛。細(xì)菌的繁衍二分分裂繁衍是細(xì)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(fù)制為二，然后垂直于長(zhǎng)軸分裂，細(xì)胞赤道附近的細(xì)胞質(zhì)膜凹陷生長(zhǎng)，直至構(gòu)成橫隔膜，同時(shí)構(gòu)成橫隔壁，這樣便產(chǎn)生兩個(gè)子細(xì)胞。<==細(xì)菌細(xì)胞分裂的電鏡超薄切片圖

桿菌二分裂過(guò)程方式圖細(xì)菌的菌落單個(gè)或少數(shù)細(xì)菌細(xì)胞生長(zhǎng)繁衍后，會(huì)構(gòu)成以母細(xì)胞為中心的一堆肉眼可見、有一定形狀構(gòu)造的子細(xì)胞集團(tuán)，這就是菌落。細(xì)菌菌落常表現(xiàn)為潮濕、粘稠、光滑、較透明、易挑取、質(zhì)地均勻以及菌落正反面或邊緣與中央部位顏色一致等。細(xì)菌的菌落特征因種而異?？勺鳛殍b定細(xì)菌種的根據(jù)。粘質(zhì)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(zhì)沙雷氏菌的菌落特征

2、放線菌

放線菌的形狀、大小和構(gòu)造放線菌的形狀比細(xì)菌復(fù)雜些，但仍屬于單細(xì)胞。在顯微鏡下，放線菌呈分枝絲狀，我們把這些細(xì)絲一樣的構(gòu)造叫做菌絲，菌絲直徑與細(xì)菌類似，小于1微米。菌絲細(xì)胞的構(gòu)造與細(xì)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(nèi)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(gòu)造〔方式圖〕放線菌的繁衍放線菌沒有有性繁衍，主要經(jīng)過(guò)構(gòu)成無(wú)性孢子方式進(jìn)展無(wú)性繁衍。放線菌的菌落放線菌在固體培育基上構(gòu)成與細(xì)菌不同的菌落特征，放線菌菌絲相互交錯(cuò)纏繞構(gòu)成質(zhì)地致密的小菌落，枯燥、不透明、難以挑取，當(dāng)大量孢子覆蓋于菌落外表時(shí)，就構(gòu)成外表為粉末狀或顆粒狀的典型放線菌菌落，由于基內(nèi)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(dòng)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(gòu)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(shí)體。在潮濕暖和的地方，很多物品上長(zhǎng)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(gòu)造霉菌的菌絲構(gòu)成霉菌營(yíng)養(yǎng)體的根本單位是菌絲。菌絲是一種管狀的細(xì)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(xì)菌和放線菌的細(xì)胞約粗幾倍到幾十倍。菌絲可伸長(zhǎng)并產(chǎn)生分枝，許多分枝的菌絲相互交錯(cuò)在一同，就叫菌絲體。霉菌的繁衍

有性繁衍和無(wú)性繁衍兩種以無(wú)性繁衍為主霉菌的菌落由于霉菌的菌絲較粗而長(zhǎng)，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(kuò)展到整個(gè)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(zhì)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(yán)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(gè)稱號(hào)，也許有人不太熟習(xí)，但實(shí)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(xiàn)，酵母菌是人類實(shí)際中運(yùn)用比較早的一類微生物，我國(guó)古代勞動(dòng)人民就利用酵母菌釀酒；酵母菌的細(xì)胞里含有豐富的蛋白質(zhì)和維生素，所以也可以做成高級(jí)營(yíng)養(yǎng)品添加到食品中，或用作豢養(yǎng)動(dòng)物的高級(jí)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(zhǎng)，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(gòu)造酵母菌是單細(xì)胞真核微生物。酵母菌細(xì)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(xì)菌的單細(xì)胞個(gè)體要大得多，普通為1-5微米×5-30微米。酵母菌無(wú)鞭毛，不能游動(dòng)。酵母菌具有典型的真核細(xì)胞構(gòu)造,有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、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(wú)性繁衍

芽殖：酵母菌最常見的無(wú)性繁衍方式是芽殖。芽殖發(fā)生在細(xì)胞壁的預(yù)定點(diǎn)上，此點(diǎn)被稱為芽痕，每個(gè)酵母細(xì)胞有一至多個(gè)芽痕。成熟的酵母細(xì)胞長(zhǎng)出芽體，母細(xì)胞的細(xì)胞核分裂成兩個(gè)子核，一個(gè)隨母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入芽體內(nèi)，當(dāng)芽體接近母細(xì)胞大小時(shí)，自母細(xì)胞零落成為新個(gè)體，如此繼續(xù)出芽。假設(shè)酵母菌生長(zhǎng)旺盛，在芽體尚未自母細(xì)胞零落前，即可在芽體上又長(zhǎng)出新的芽體，最后構(gòu)成假菌絲狀。酵母菌的芽殖過(guò)程1．泡；2．小管；3．核；4．液泡酵母菌假菌絲的構(gòu)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(gòu)成子囊和子囊孢子的方式進(jìn)展無(wú)性繁衍的。兩個(gè)臨近的酵母細(xì)胞各自伸出一根管狀的原生質(zhì)突起，隨即相互接觸、交融，并構(gòu)成一個(gè)通道，兩個(gè)細(xì)胞核在此通道內(nèi)結(jié)合，構(gòu)成雙倍體細(xì)胞核，然后進(jìn)展減數(shù)分裂，構(gòu)成4個(gè)或8個(gè)細(xì)胞核。每一子核與其周圍的原生質(zhì)構(gòu)成孢子，即為子囊孢子，構(gòu)成子囊孢子的細(xì)胞稱為子囊。酵母菌子囊孢子的構(gòu)成過(guò)程1、2、3、4：兩個(gè)細(xì)胞結(jié)合；5：接合子；6、7、8、9：核分裂；10、11：核構(gòu)成孢子裂殖：是少數(shù)酵母菌進(jìn)展的無(wú)性繁衍方式，類似于細(xì)菌的裂殖。其過(guò)程是細(xì)胞延伸，核分裂為二，細(xì)胞中央出現(xiàn)隔膜，將細(xì)胞橫分為兩個(gè)具有單核的子細(xì)胞。酵母菌的菌落

大多數(shù)酵母菌的菌落特征與細(xì)菌類似，但比細(xì)菌菌落大而厚，菌落外表光滑、潮濕、粘稠，容易挑起，菌落質(zhì)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(gè)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(gòu)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(jié)合的復(fù)合型。沒有細(xì)胞構(gòu)造，病毒粒子的主要成分是核酸和蛋白質(zhì)，在宿主細(xì)胞協(xié)助下，經(jīng)過(guò)核酸的復(fù)制和核酸蛋白裝配的方式進(jìn)展增殖。病毒粒子通常構(gòu)成螺旋對(duì)稱、二十面體對(duì)稱和復(fù)合對(duì)稱。病毒粒子是無(wú)法用光學(xué)顯微鏡察看的亞顯微顆粒，但當(dāng)他