工業(yè)微生物課件

微生物在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

一、疫苗（vaccine）疫苗是由病原微生物本身制備而成的抗制劑，廣義的疫苗包括細(xì)菌、病毒和立克次體等病原微生物制成的疫苗，注射后使機(jī)體產(chǎn)生抗體或致敏淋巴細(xì)胞，達(dá)到特異性免疫的效果。為了便于區(qū)別，習(xí)慣上將細(xì)菌、螺旋體、支原體等制成的制品稱為菌苗（bacterialvaccine），狹義地將病毒、立克次體和衣原體制品統(tǒng)稱為疫苗。第一節(jié)生物制品1．死菌（疫）苗（killidvacine）通常是將人工培養(yǎng)的病原微生物用物理方法（如加熱）或化學(xué)方法（如甲醛處理）殺死制成，使其失去毒力，而保留其抗原性。這種菌（疫）苗的特點(diǎn)是不能在體內(nèi)繁殖，維持抗原刺激的時(shí)間短，產(chǎn)生免疫力不高，所以接種量要大。對(duì)人體的副作用也很大，有時(shí)還會(huì)引起機(jī)體發(fā)熱、全身或局部腫痛等反應(yīng)。常須以小劑量作多次注射。但它容易保存，保存期長(zhǎng)。制備死菌（疫）苗的菌種一般選用抗原性高且毒性強(qiáng)的菌株。常見(jiàn)的死菌（疫）苗有百日咳、傷寒、副傷寒、霍亂、流行性乙型腦炎和斑疹傷寒、狂犬疫苗等。第一節(jié)生物制品2．活菌（疫）苗（livevaccine）

用失去毒力或減弱毒力但仍保持抗原性的病原體突變株制成。這類菌（疫）苗有卡介菌（預(yù)防結(jié)核病的菌苗）、炭疽菌苗、牛痘疫苗、鼠疫菌苗、脊髓灰質(zhì)炎疫苗以及麻疹苗等?；罹ㄒ撸┟绫人谰ㄒ撸┟绺行?，因?yàn)榻臃N后，它在體內(nèi)能生長(zhǎng)繁殖一定時(shí)間，刺激機(jī)體產(chǎn)生免疫力。只需一次接種，用量小，免疫力保持時(shí)間久，副作用小，但難保存，易失效。制備活菌（疫）苗所用菌株的來(lái)源有兩種，一是從具有免疫力的帶菌機(jī)體中選擇弱毒株（如鼠疫活疫苗）；二是用人工培養(yǎng)法使病原體變異以降低毒力（如麻疹疫苗、卡介苗）。制備活疫苗所用菌株，其無(wú)毒或減毒性狀必須很穩(wěn)定，即使反復(fù)進(jìn)入易感機(jī)體也不會(huì)恢復(fù)毒力，否則就不能用于制備活疫苗。第一節(jié)生物制品3．自身疫苗是從患者病灶中分離的病原菌制成的死菌苗，作多次皮下注射后，可治療那些反復(fù)發(fā)作并經(jīng)抗生素治療無(wú)效的慢性細(xì)菌性感染疾病。如葡萄球菌引起的慢性化膿性感染、大腸桿菌引起的慢性腎炎等。第一節(jié)生物制品4．亞單位疫苗每一種病原微生物均有多種性質(zhì)不同的抗原成分，其中只有一小部分能使機(jī)體產(chǎn)生有保護(hù)性的免疫力。因此，整體微生物制成的疫苗有很多無(wú)效成分，副作用也強(qiáng)。若將有效成分提出來(lái)制成疫苗，既可提高免疫效果，又可減少副作用，此種疫苗稱作亞單位疫苗。如腺病毒的衣殼亞單位疫苗、乙型肝炎的表面抗原亞單位疫苗以及大腸桿菌菌毛亞單位疫苗等。亞單位疫苗效果好，又無(wú)毒副作用，是疫苗的發(fā)展方向之一。第一節(jié)生物制品5．化學(xué)疫苗用化學(xué)方法提取微生物體內(nèi)有效免疫成分而制成的疫苗，其成分一般比亞單位疫苗更簡(jiǎn)單，例如肺炎鏈球菌的莢臘多糖或腦膜炎球菌的莢膜多糖都可制成多糖化學(xué)疫苗。6．合成疫苗用人工合成的肽抗原與適當(dāng)載體和佐劑配合而成的疫苗，稱為合成疫苗。例如人工合成的白喉毒素的14肽以及流感病毒血凝素的18肽等加上適當(dāng)載體和佐劑后，都可制成合成疫苗。第一節(jié)生物制品7．基因工程疫苗這是一類通過(guò)DNA重組技術(shù)獲得的新型疫苗，又稱DNA重組疫苗。利用基因工程新技術(shù)已獲得了一系列有實(shí)用價(jià)值的疫苗。如編碼HBSAg基因插入釀酒酵母基因組中表達(dá)成功的DAN重組乙型肝炎疫苗等。DNA重組疫苗可用于治療癌癥等疑難病癥。8．抗獨(dú)特型疫苗抗體分子（Ab1）作為抗原時(shí)可產(chǎn)生抗抗體（Ab2），若此Ab2是針對(duì)Ab1的獨(dú)特型決定簇，則稱為抗獨(dú)型抗體。抗獨(dú)特型抗體可能在構(gòu)象上模擬原始抗原（與Ab1對(duì)應(yīng)的抗原），因此可作為原始抗原的替代物，刺激機(jī)體產(chǎn)生抗原始抗原的免疫應(yīng)答，又避免了原始抗原的致病性。第一節(jié)生物制品9．核酸疫苗用病原體一段具有保護(hù)效應(yīng)的核酸片段異入體內(nèi)，通過(guò)在體內(nèi)的表達(dá)激發(fā)機(jī)體產(chǎn)生抗感染免疫，稱為核酸疫苗，又稱基因疫苗或DNA疫苗。比傳統(tǒng)疫苗安全，比亞單位疫苗制備簡(jiǎn)單，是疫苗研制的重點(diǎn)之一。第一節(jié)生物制品二、類毒素用0.3%～0.4%的甲醛處理外毒素，可使外毒素脫毒。但仍保持其抗原性，這種經(jīng)脫毒處理的外毒素叫類毒素。注射類毒素可使機(jī)體產(chǎn)生對(duì)應(yīng)外毒素的抗體（即抗毒素），故可預(yù)防該病發(fā)生。最常用的類毒素有白喉類毒素和破傷風(fēng)類毒素。類毒素可與死疫苗聯(lián)合使用。三、免疫血清含有特異抗體的血清叫免疫血清。利用免疫血清對(duì)人體進(jìn)行人工被動(dòng)免疫，可使機(jī)體立即獲得免疫力以達(dá)到治療或緊急預(yù)防的目的。但因抗體非自身產(chǎn)生，耗完后就無(wú)補(bǔ)充，所以其免疫時(shí)間甚短（僅維持2-3周）。第一節(jié)生物制品1．抗毒素如白喉抗毒素或破傷風(fēng)抗毒素等，通常是馬的免疫血清制品。抗毒素可中和相應(yīng)外毒素的毒性，主要用于由外毒素所致疾病的治療或應(yīng)急預(yù)防。

2．胎盤(pán)球蛋白及血清球蛋白胎盤(pán)球蛋白是從健康產(chǎn)婦的胎盤(pán)中提取的丙種球蛋白，血清丙種球蛋白是從血清中提取的，主要用于預(yù)防麻疹和傳染性肝炎等。第一節(jié)生物制品第二節(jié)

抗生素

表8-1常見(jiàn)抗生素第二節(jié)

抗生素

第二節(jié)

抗生素

第二節(jié)

抗生素

第二節(jié)

抗生素

第二節(jié)

抗生素

由于抗生素的大量使用，病原微生物的抗藥性隨之增強(qiáng)。近年來(lái)，通過(guò)抗生素的化學(xué)改造，研制出新的衍生物，即半合成抗生素。利用基因工程技術(shù)可以大大提高微生物的抗生素生產(chǎn)能力。基因重組既可能采用傳統(tǒng)的接合、轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)化及原生原體融合等方法，也可以通過(guò)現(xiàn)代基因工程技術(shù)對(duì)基因進(jìn)行直接操縱。例如，通過(guò)重組DNA技術(shù)增加微生物中編碼某種影響抗生素合成的關(guān)鍵酶的基因劑量，就可以提高這種酶的表達(dá)量，提高抗生素的產(chǎn)量。利用現(xiàn)代基因工程技術(shù)還可以改善抗生素的組分、改進(jìn)抗生素生產(chǎn)工藝、產(chǎn)生雜合抗生素等。此外，由于對(duì)抗癌抗生素的研制，使抗生素的生產(chǎn)迅速發(fā)展。第二節(jié)

抗生素

在目前市售的50多種抗生素中，由放線菌產(chǎn)生的有40種，由細(xì)菌和霉菌產(chǎn)生的分別有6種和5種。作為抗生素研究對(duì)象的微生物，首先是放線菌，其次是霉菌和細(xì)菌。進(jìn)行抗生素的生產(chǎn)，首先要進(jìn)行生產(chǎn)菌的分離、篩選，找出生產(chǎn)能力高的菌株，一般以土壤作為分離對(duì)象；再按生產(chǎn)目的進(jìn)行抗菌性試驗(yàn)。例如，研究抗癌抗生素時(shí)，需將培養(yǎng)液注射入小白鼠的吉田肉癌或艾氏腹水癌中，觀察腹水腫癌細(xì)胞數(shù)量和形態(tài)的變化、體重的變化以及延長(zhǎng)壽命的效果等，判斷培養(yǎng)液中有沒(méi)有抗癌物質(zhì)。經(jīng)抗菌試驗(yàn)的菌液，需經(jīng)提取、精制、鑒定才能確定其理化和生物學(xué)性質(zhì)，確定是否是新的抗生素，最后還要經(jīng)過(guò)毒性試驗(yàn)和動(dòng)物治療，藥理和臨床試驗(yàn)。農(nóng)用抗生素必須由盆栽試驗(yàn)到大田試驗(yàn)的長(zhǎng)期而大規(guī)模的試驗(yàn)。第二節(jié)

抗生素

二、常見(jiàn)抗生素的種類及生產(chǎn)菌1．β內(nèi)酰胺抗生素它們屬于氨基酸肽類抗生素，青霉素及頭孢霉素是天然的β內(nèi)酰胺抗生素，是臨床上最為重要的化學(xué)治療劑，幾乎無(wú)毒性，有較廣的抗菌譜。另還有肽類或縮肽類抗生素，如桿菌肽A、瑞斯托菌素（A，B）、萬(wàn)古霉素、放線菌素、多粘菌素等。它們有較廣的抗菌譜，但毒性較大，常限制使用。

第二節(jié)

抗生素

青霉素的生產(chǎn)菌主要是產(chǎn)黃青霉系列菌及點(diǎn)青霉，另還發(fā)現(xiàn)有不整齊青霉、灰褐青霉菌、赤跡青霉菌、熒光青霉菌及玫瑰青霉菌、黃曲霉菌及巨大曲霉菌、黑曲霉菌、構(gòu)巢曲霉菌、黃柄白曲霉菌、米曲霉菌、寄生曲霉菌。此外，須發(fā)蘚霉、絮狀表皮蘚霉、頭孢霉、翅孢殼霉、桃色擬青霉及鏈霉菌都能產(chǎn)生青霉素。

第二節(jié)

抗生素

頭孢霉素的生產(chǎn)菌主要是頭孢霉菌，也可由頂頭孢霉、利波曼氏、鏈霉菌產(chǎn)生。桿菌肽A由枯草桿菌地衣形芽孢桿菌生產(chǎn)，對(duì)很多革蘭氏陽(yáng)性菌有抗性，并可抑制細(xì)胞反常增長(zhǎng)，也可作為食物添加劑，但對(duì)腎臟有毒性。瑞斯托菌素A和B由諾卡氏菌生產(chǎn)，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、結(jié)核分枝桿菌、棒狀桿菌等有作用，但毒性很強(qiáng)，能使白細(xì)胞、血小板減少，因此限制使用。第二節(jié)

抗生素

萬(wàn)古霉素由東方鏈霉菌生產(chǎn)，對(duì)金黃色葡萄球菌、肺炎球菌等有作用，但能引起血栓性靜脈炎。放線菌素由各種鏈霉菌產(chǎn)生，有抗腫瘤作用，但對(duì)肝、腎有毒。多粘菌素（B1、B2）的生產(chǎn)菌主要是多粘芽孢桿菌，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有強(qiáng)烈作用，特別是對(duì)大腸桿菌。另外多粘霉素E1、E2對(duì)嗜血桿菌、銅綠色極毛桿菌有作用。第二節(jié)

抗生素

2．氨基糖苷類抗生素它們基本上是由氨基糖、放線菌胺或脫氧放線菌胺一起組成的物質(zhì)，主要有鏈霉素、雙氫鏈霉素、卡那霉素A，B，C、托普霉素、新霉素B，C等。是對(duì)革蘭氏陽(yáng)性、陰性細(xì)菌有作用的廣譜抗生素，但不能口服，并對(duì)腎和聽(tīng)覺(jué)有毒性。鏈霉素、雙氫鏈霉素的生產(chǎn)菌主要是灰色鏈霉菌；卡那霉素A，B，C的生產(chǎn)菌主要是卡那霉素鏈霉菌；托普霉素的生產(chǎn)菌主要是黑暗鏈霉菌；新霉素B，C的生產(chǎn)菌主要是弗氏鏈霉菌。第二節(jié)

抗生素

3．大環(huán)內(nèi)脂抗生素它們是由內(nèi)脂環(huán)通過(guò)葡萄糖苷鍵與糖連接的物質(zhì)，主要有紅霉素、株晶白霉素、竹桃霉素、螺旋霉素等。對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌和某些革蘭氏陰性菌有作用。紅霉素的生產(chǎn)菌主要是紅霉素鏈霉菌；株晶白霉素的生產(chǎn)菌主要是北里鏈霉菌；竹桃霉素的生產(chǎn)菌主要抗生鏈霉菌；螺旋霉素的主要生產(chǎn)菌是產(chǎn)二素鏈霉菌。它們可用于治療，也可用于動(dòng)物飼料添加劑。第二節(jié)

抗生素

4．多烯烴抗生素這類抗生素有的具內(nèi)脂環(huán)，如：制霉菌素、匹馬霉素、制酵母菌素、哈霉素等；有些沒(méi)有內(nèi)脂環(huán)，如：煙曲霉素。主要對(duì)真菌和酵母菌有作用，常用于治療真菌的感染。制霉菌素的主要生產(chǎn)菌是諾爾斯鏈霉菌；匹馬霉素的主要生產(chǎn)菌是Streptomycesalbulus、S.natalensis、S.gilveosporus、恰塔努加鏈霉菌；制酵母菌素的主要生產(chǎn)菌是制酵母菌鏈霉素；哈霉素的主要生產(chǎn)菌是S.primprina。煙曲霉素的主要生產(chǎn)菌是煙曲霉，能有效治療阿米巴痢疾。第二節(jié)

抗生素

5．四環(huán)素四環(huán)素是具全氫并四苯骨架結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，主要有四環(huán)素、土霉素、金霉素、強(qiáng)力霉素；屬于廣譜抗生素。四環(huán)素的主要生產(chǎn)菌是抗生素鏈霉菌、金色鏈霉菌。金霉素的主要生產(chǎn)菌是金霉素鏈霉菌，用于治療葡萄糖球菌及腸道球菌的感染。土霉素的主要生產(chǎn)菌是黽裂鏈霉菌，特別用于治療結(jié)核病、阿米巴痢疾、梅毒、蟯蟲(chóng)病。第二節(jié)

抗生素

6．芳香族抗生素它們是含有芳香族基本結(jié)構(gòu)的一類抗生素，主要有氯霉素、灰黃霉素、新生霉素。氯霉素的主要生產(chǎn)菌是委內(nèi)瑞拉鏈霉菌和依州鏈霉菌，它對(duì)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌、革蘭氏陰性菌及立克氏體有抗菌作用，特別是對(duì)腸道寄生細(xì)菌（如：沙門氏菌）有抗菌作用?；尹S霉素可由多種產(chǎn)青霉素的種生產(chǎn)，如：灰黃青霉、黑青霉、展開(kāi)青霉、金氏青霉、瑞氏青霉。是一種有效的抗真菌抗生素，但對(duì)細(xì)菌無(wú)作用。新生霉素可由白鏈霉菌、渾球鏈霉菌及亞熱帶鏈霉菌生產(chǎn)，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌、革蘭氏陰性菌有作用，特別對(duì)白喉棒狀桿菌、嗜血桿菌、胸膜肺炎雙球菌有作用。第二節(jié)

抗生素

7．其他重要的抗生素利福霉素的主要生產(chǎn)菌是地中海鏈霉菌，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌有作用，它能抑制真核生物RNA的合成，對(duì)DNA病毒及一些衣原體有作用。利福平可通過(guò)利福霉素化學(xué)轉(zhuǎn)化方法制備。對(duì)分枝桿菌有特效。梭鏈孢酸（福西丁酸）的生產(chǎn)菌主要是Fusioliumcoccineum，對(duì)葡萄球菌、梭狀芽孢桿菌、奈氏球菌、白喉棒狀桿菌、結(jié)核分支桿菌有效?？梢种频鞍踪|(zhì)合成。第二節(jié)

抗生素

絲裂霉素（特別是絲裂霉素C）的生產(chǎn)菌主要是頭狀鏈霉菌、金色鏈霉菌、輪絲鏈霉菌，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌、革蘭氏陰性細(xì)菌、分支桿菌有較強(qiáng)的作用。特別有抗癌作用，抑制DNA的合成，是一種抗腫瘤抗生素。道諾霉素、道諾紅霉素的生產(chǎn)菌主要是波賽鏈霉菌、天藍(lán)淡紅鏈霉菌，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌有弱的作用，能抑制RNA的形成，有抗分裂的作用，是一種抗腫瘤抗生素。第二節(jié)

抗生素

光神霉素的生產(chǎn)菌主要是田無(wú)鏈霉菌，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌有作用，能抑制RNA的形成，有抗分裂的作用，有強(qiáng)烈毒性。是一種抗腫瘤抗生素。鏈脲霉素的生產(chǎn)菌主要是不產(chǎn)色鏈霉菌，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌、革蘭氏陰性細(xì)菌有作用，能有限的抗有絲分裂，但易誘發(fā)糖尿病。是一種抗惡性胰島細(xì)胞瘤的抗生素。第二節(jié)

抗生素

博來(lái)霉素（主要有博來(lái)霉素A2、B2）的生產(chǎn)菌主要是輪枝鏈霉菌，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌、革蘭氏陰性細(xì)菌有作用，有很好的抗有絲分裂作用，能抑制RNA的形成，是一種抗腫瘤抗生素。鏈黑霉素的主要生產(chǎn)菌是團(tuán)片鏈霉菌，是一種廣譜抗生素，能抗有絲分裂，抑制DNA的形成，有強(qiáng)毒性。是一種抗腫瘤抗生素。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

一、葡萄糖酐及其他多糖葡萄糖酐又稱葡聚糖，是葡萄糖的聚合物。它是腸膜明串珠菌和葡聚糖明串珠菌在含蔗糖的培養(yǎng)基中發(fā)酵生成原葡聚糖，然后用葡聚糖酶分解為醫(yī)用葡聚糖。工業(yè)上生產(chǎn)葡聚糖酶的微生物主要是產(chǎn)絲真菌，特別是繩狀青霉和產(chǎn)紫青霉。生產(chǎn)葡聚糖的培養(yǎng)基必須含氮量低，其組成的蔗糖、蛋白胨和生長(zhǎng)因素（如酵母膏）等。細(xì)菌將蔗糖分解為果糖和葡萄糖，僅利用果糖，并將葡萄糖以a-1.6糖苷鍵聯(lián)結(jié)成相對(duì)分子質(zhì)量達(dá)數(shù)百萬(wàn)的葡萄糖聚合物，稱為粗右旋糖酐，再經(jīng)酸水解和不同濃度乙醇沉淀，分步取出相對(duì)分子質(zhì)量不同的右旋糖酐。各種規(guī)格的右旋糖酐由于相對(duì)分子質(zhì)量不同，其生物效應(yīng)也不同，目前常用的有低分子右糖酐和中分子右旋糖酐。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

低相對(duì)分子質(zhì)量右旋糖酐可維持血液滲透壓和擴(kuò)充血容量，葡聚糖相對(duì)分子質(zhì)量為75000時(shí)其滲透壓與血液等值，沒(méi)有毒性，又有良好的膠體性的滲透壓，輸入血管后可迅速補(bǔ)充血容量。其次是改善微循環(huán)，相對(duì)分子質(zhì)量較小者可使已經(jīng)聚集的紅細(xì)胞解聚。這可能與改變血液膠體狀態(tài)和紅細(xì)胞表面電荷有關(guān)，同時(shí)也使血液粘度減低。它還有抗血栓作用，右旋糖酐可包繞在血小板表面和覆蓋在受損傷的血管內(nèi)膜上，抑制血小板的粘附和聚集。葡聚糖相對(duì)分子質(zhì)量太?。?萬(wàn)以下），從腎臟排出速度太快，相對(duì)分子質(zhì)量太大（30萬(wàn)以上）會(huì)潴留在體內(nèi)，有潛在危險(xiǎn)。相對(duì)分子質(zhì)量適中的可用于臨床治療。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

右旋葡萄糖酐主要在醫(yī)療方面用來(lái)替代血漿，用于創(chuàng)傷失血或其他應(yīng)急情況。用于臨床治療的葡萄糖酐不得含有機(jī)溶媒，一般為6%～10%的水溶液，其中含有0.9%氯化鈉或5%葡萄糖，須經(jīng)高壓蒸汽滅菌。每批制品使用前須抽樣進(jìn)行熱原、毒性和無(wú)菌等檢驗(yàn)。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

二、干擾素干擾素（inteferonIFN）是人體細(xì)胞分泌的一種活性蛋白質(zhì)，具有廣泛的抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)活性，是人體防御系統(tǒng)的重要組成部分?，F(xiàn)已臨床用于人類癌癥治療，如骨瘤、乳瘤等。根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)和抗原性的差異分為α、β、γ、ω4種類型。早期，干擾素是用病毒誘導(dǎo)人體白細(xì)胞產(chǎn)生的，產(chǎn)量低，價(jià)格貴，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)干擾素是利用基因工程技術(shù)培育大腸桿菌，通過(guò)工業(yè)發(fā)酵進(jìn)行生產(chǎn)。發(fā)酵產(chǎn)物再經(jīng)提取、純化后，產(chǎn)品不含雜蛋白，效價(jià)、活性、純度、無(wú)菌試驗(yàn)、安全毒性試驗(yàn)、熱源質(zhì)試驗(yàn)等均符合標(biāo)準(zhǔn)。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

三、核苷酸微生物發(fā)酵生產(chǎn)核苷酸主要用作食品風(fēng)味強(qiáng)化劑。核苷、核苷酸及其衍生物的另一個(gè)重要用途是作為臨床治療藥物。嘌呤類似物8-氮鳥(niǎo)嘌呤和6-巰基嘌呤具有與抗生素類似的功能，可以抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)；9-β-D-阿拉伯呋喃糖基腺苷聚肌胞可治療皰疹；S-腺苷蛋氨酸及其鹽類用于治療帕金森氏癥、失眠，并具有鎮(zhèn)痛、消炎作用。肌苷已用于治療心臟病。環(huán)腺苷單磷可治療糖尿病、氣喘、癌癥等。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

目前，工業(yè)上主要通過(guò)核酸的酶法水解生產(chǎn)核苷酸。RNA的來(lái)源很廣，可由酵母菌、郝氏棒狀桿菌、芽孢桿菌的許多種生產(chǎn)。但主要由產(chǎn)朊假絲酵母生產(chǎn)。DNA可通過(guò)黃色葡萄球菌、枯草桿菌、簡(jiǎn)單節(jié)桿菌及假單孢菌生產(chǎn)。工業(yè)上生產(chǎn)核酸水解酶的微生物主要有桔青霉、米曲霉和各種鏈霉菌，如：金色鏈霉菌、白灰鏈霉菌、天藍(lán)色鏈霉菌、灰黃鏈霉菌、紫色鏈霉菌。米曲霉產(chǎn)生的酶可水解核酸成3，-核苷酸，包括3，-IMP、核苷和嘌呤堿基。桔青霉和鏈霉菌產(chǎn)生的酶可水解核酸成5，-單核苷酸。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

有些核苷及核苷酸產(chǎn)品用直接發(fā)酵法生產(chǎn)，如肌苷5，-IMP、5，-GMP等。肌苷5，-IMP的直接生產(chǎn)菌主要是枯草桿菌、產(chǎn)氨短桿菌，簡(jiǎn)單的棒狀桿菌也可形成肌苷。5，-GMP的直接發(fā)酵生產(chǎn)可用枯草桿菌、巨大芽孢桿菌和短小芽孢桿菌的需要嘌呤的突變株先生產(chǎn)5，-磷酸核糖-1-焦磷酸鹽（PRPP），然后發(fā)酵生成5，-GMP和巰基肌苷酸。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

四、維生素

維生素是生物生長(zhǎng)代謝所必需的微量有機(jī)物。維生素的純品和一些富含維生素的制劑可防治維生素缺乏癥，許多微生物含有豐富的維生素，如酵母菌含有豐富的B族維生素，大腸桿菌可在腸道中產(chǎn)生B2、B12、BK

等許多維生素。在自然界，微生物是某些微生素的唯一來(lái)源。目前已利用各種新技術(shù)選育出合成維生素的高產(chǎn)菌株，并且用于工業(yè)化生產(chǎn)。例如棉阿囊霉生產(chǎn)維生素B2，用謝氏酸桿菌生產(chǎn)維生素B12，用生黑葡萄糖桿菌生產(chǎn)維生素C。用球形紅假單胞菌得到的屬間原生質(zhì)體融合菌株，使B12的產(chǎn)量由每升0.2～2.5mg達(dá)到135mg，提高34～375倍。近年來(lái)已發(fā)明了從抗生素及有機(jī)酸工業(yè)廢液（如鏈霉素、慶大霉不發(fā)酵廢液）中提取維生素的新技術(shù)。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

1．β胡蘿卜素（VA）和類胡蘿卜素

β胡蘿卜素的工業(yè)生產(chǎn)菌主要是三孢布拉霉，而有些擲孢酵母及圓酵母的種也能產(chǎn)生。類胡蘿卜素的工業(yè)生產(chǎn)菌主要是膠紅酵母短桿菌、黃細(xì)菌、梅玖鏈霉菌。2．維生素B2（核黃素）維生素B2是一種水溶性的維生素，在工業(yè)生產(chǎn)上主要有三種類型的微生物可以產(chǎn)生：a.乙丁梭狀芽孢桿菌；b.假絲酵母屬的類球形德巴利酵母、無(wú)名球擬酵母、季也蒙畢赤酵母；c.棉病囊菌及阿氏假囊酵母。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

3．類鈷啉類（維生素B12群）能合成維生素B12的微生物有許多種，在工業(yè)上主要采用巨大芽孢桿菌、菲得力丙酸桿菌、舒氏丙酸桿菌、脫氮假單孢菌、鏈霉菌屬、紅色魚(yú)精蛋白桿菌、簡(jiǎn)單棒狀桿菌。4．L-抗壞血酸（維生素C）L-抗壞血酸是一種脂溶性物質(zhì)，可阻止人體壞血病。常用的工業(yè)生產(chǎn)是由醋酸桿菌將山梨醇氧化為山梨糖，或用鐮刀霉將D-5-酮基葡萄糖酸化成L-艾杜酸，再用米氏假單孢菌氧化為L(zhǎng)-2-酮基古龍酸，也可用點(diǎn)青霉、斜臥青霉、產(chǎn)黃青霉、斑點(diǎn)青霉及藍(lán)棕青霉將葡萄糖形成D-阿拉伯抗壞血酸。我國(guó)利用基因工程技術(shù)構(gòu)建了生產(chǎn)維生素C的基因工程菌，使生產(chǎn)工藝大大簡(jiǎn)化，只需一種菌一步發(fā)酵即可完成。實(shí)現(xiàn)了維生素C生產(chǎn)一步發(fā)酵新工藝。我國(guó)維生素C一步發(fā)酵工藝水平居世界領(lǐng)先地位。第三節(jié)

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5．麥角甾醇（原維生素D2）

麥角甾醇可來(lái)自一些高等真菌，毛霉、青霉、曲霉、啤酒酵母及假絲酵母。而工業(yè)上主要由啤酒酵母、熱帶假絲酵母生產(chǎn)。6．生物素（維生素H）

目前主要由化學(xué)方法生產(chǎn)，已經(jīng)進(jìn)行研究的微生物有啤酒酵母、產(chǎn)黃青霉、鏈霉菌、短桿菌、谷氨酸棒狀桿菌、假單孢菌，它們都可產(chǎn)生一定量的生物素。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

五、甾體類藥物甾體化合物的氧化、還原、羥基化等反應(yīng)是制造甾體激素必不可少的步驟。采用有機(jī)化學(xué)的方法，步驟繁，副產(chǎn)物多，收率低。由于酶具有高度專一性，可以在甾體化合物的特定位置上一次完成反應(yīng)，現(xiàn)已用固定化菌體和固定化酶生產(chǎn)各種甾體激素，如由11-脫氧-17-羥化皮質(zhì)酮生產(chǎn)皮質(zhì)醇（氫化可的松），由皮質(zhì)醇轉(zhuǎn)化為氫化潑尼松、可的松、羥基可的松和脫氫可的松等。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

用于生產(chǎn)甾體激素的微生物有新月彎孢霉、簡(jiǎn)單棒桿菌、簡(jiǎn)單節(jié)桿菌或球形分枝桿菌等?；蚬こ碳夹g(shù)為利用微生物生產(chǎn)藥物開(kāi)辟了新途徑。利用基因工程技術(shù)，可以創(chuàng)造出前所未有的微生物類型。用于生產(chǎn)藥物的“工程菌”種類不斷增多，如利用基因工程菌可生產(chǎn)生長(zhǎng)激素釋放抑制因子、胰島素、生長(zhǎng)激素、干擾素、白細(xì)胞介素和胸腺素等?？梢灶A(yù)料，凡是人體內(nèi)的多肽類生理活性物質(zhì)在不久的將來(lái)都可通過(guò)基因工程的途徑來(lái)獲得。第三節(jié)

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六、疾病的診斷1．形態(tài)學(xué)診斷形態(tài)學(xué)診斷主要從鑒定微生物的形態(tài)來(lái)診斷疾病。這是臨床上常用的診斷方法，如常見(jiàn)的消化道疾病、泌尿系統(tǒng)感染、生殖系統(tǒng)感染、上呼吸道感染都可利用鑒定生物的形態(tài)來(lái)確診。鑒定的方法有不染色標(biāo)本鏡檢法和染色標(biāo)本鏡檢法。另外也可根據(jù)被檢微生物的特性采用特殊的檢查方法，形態(tài)學(xué)診斷快捷，結(jié)果較準(zhǔn)確，特別有利于臨床的快速確診。第三節(jié)

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2．免疫學(xué)診斷免疫學(xué)方法的特異性及敏感性強(qiáng)，已被廣泛用于臨床診斷，用已知抗體檢測(cè)抗原或用已知抗原檢測(cè)抗體是臨床診斷的重要工具。由于抗原體反應(yīng)具有一般理化反應(yīng)所沒(méi)有的特異性和敏感性，因此它不僅在許多感染性疾病的診斷上廣泛應(yīng)用，而且對(duì)早期懷孕、變態(tài)反應(yīng)性疾病、自身免疫疾病及某些腫瘤的診斷上也很重要。抗原抗體反應(yīng)用于診斷感染性疾病，若檢測(cè)抗體，一般宜采取早期和恢復(fù)期兩份血清，結(jié)合病理注意抗體效價(jià)的變化。由于方法的不斷改進(jìn)，檢測(cè)抗原的試驗(yàn)發(fā)展迅速，將在早期診斷上發(fā)揮更大的作用。第三節(jié)

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3．氣相色譜法診斷采用氣相色譜技術(shù)診斷疾病的理論根據(jù)是病原體在其生長(zhǎng)環(huán)境中常形成獨(dú)特的代謝產(chǎn)物。只要在臨床標(biāo)本中有毫微克或微微克的這種獨(dú)特的代謝物存在，即可產(chǎn)生其特性的色譜圖型，便可迅速做出診斷，例如用氣相色譜法可檢驗(yàn)引起尿道感染和關(guān)節(jié)炎的淋球菌、葡萄球菌和鏈球菌的存在。第三節(jié)

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4．放謝元素測(cè)量法診斷微生物利用培養(yǎng)基中含有14C的底物，產(chǎn)生含有14C的CO2，通過(guò)測(cè)量培養(yǎng)基中放射性強(qiáng)度的增長(zhǎng)與否，以確定標(biāo)本中有無(wú)細(xì)菌存在，此法可用于監(jiān)測(cè)、檢查血培養(yǎng)中微生物的生長(zhǎng)、無(wú)菌試驗(yàn)、致病性奈氏球菌鑒定、分枝桿菌的檢測(cè)和藥敏試驗(yàn)等。此法還可用于食品和水中細(xì)菌的快速檢測(cè)及菌尿癥的快速診斷等方面。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

5．阻抗測(cè)量法診斷阻抗測(cè)量法是測(cè)定微生物培養(yǎng)物中惰性底物代謝成電活性物質(zhì)。不同微生物在培養(yǎng)基中可產(chǎn)生具有特征性的阻抗曲線（阻抗對(duì)時(shí)間），根據(jù)此特征性的阻抗曲線可進(jìn)行疾病診斷。此法已用于微生物的鑒定、菌血癥和菌尿癥的快速診斷及藥敏試驗(yàn)。此外，還有生物發(fā)光法診斷等多種技術(shù)。用微生物學(xué)方法協(xié)助診斷疾病，為疾病的早期診斷、治療提供了依據(jù)，贏得了時(shí)間。因此，它已成為臨床上疾病診斷的一種重要手段，而且應(yīng)用越來(lái)越廣。第三節(jié)

微生物在醫(yī)藥方面的其他應(yīng)用

工業(yè)微生物的特征與分類

第一節(jié)細(xì)菌一、細(xì)菌的形態(tài)和大小細(xì)菌（Bacteria）有四種基本形態(tài)：球狀、桿狀、螺旋狀和絲狀，分別稱為球菌、桿菌、螺旋菌和絲狀菌。（一）球菌球菌（圖2-1）直徑為0.5～2μm，根據(jù)其分裂方向及分裂后的排列方式可分為單球菌、雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌和葡萄球菌。第一節(jié)細(xì)菌（二）桿菌桿菌長(zhǎng)1～8μm，寬0.5～1.0μm，根據(jù)分裂后是否相連或排列方式，分為單桿菌、雙桿菌和鏈桿菌。單桿菌中很長(zhǎng)的稱為長(zhǎng)桿菌，較短的稱為短桿菌。桿菌的兩端或一端形狀一般為鈍圓，但也有平截的，還有兩端略尖的。有的桿菌能產(chǎn)芽孢稱為芽孢桿菌，如枯草芽孢桿菌。（三）螺旋菌螺旋菌長(zhǎng)（菌體兩端間的距離）為5～50μm，寬0.5～5μm。根據(jù)菌體彎曲程度不同又分為螺旋菌和弧菌。弧菌菌體只有一個(gè)彎曲且不滿一圈，呈弧形或逗號(hào)形，如脫硫弧菌。螺旋菌菌體呈多次彎曲，回轉(zhuǎn)成螺旋狀，如紫硫螺旋菌。（四）絲狀菌在水生環(huán)境、潮濕土壤和污水生物處理中，常有一些絲狀菌，細(xì)胞排列成絲狀，其外包圍有透明的衣鞘，如浮游球衣菌、泉發(fā)菌(原鐵細(xì)菌)、纖發(fā)菌、發(fā)硫菌、貝日阿托氏菌、亮發(fā)菌等。

第一節(jié)細(xì)菌圖2-1細(xì)菌的各種形態(tài)A—球菌；B—桿菌；C—

弧菌；D—螺旋菌；E—絲狀菌第一節(jié)細(xì)菌除上述四種形態(tài)外，人們還發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞呈星形和方形的細(xì)菌。在正常生長(zhǎng)條件下，不同種的細(xì)菌形態(tài)是相對(duì)穩(wěn)定的。但如果培養(yǎng)的時(shí)間、溫度、pH以及培養(yǎng)基的組成與濃度等環(huán)境條件的改變，均能引起細(xì)菌形態(tài)的改變。

二、細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2-2。幾乎所有細(xì)菌都具有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核物質(zhì)等基本結(jié)構(gòu)。部分細(xì)菌還有特殊結(jié)構(gòu)，如芽孢、鞭毛、莢膜等。圖2-2細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖

第一節(jié)細(xì)菌第一節(jié)細(xì)菌（一）基本結(jié)構(gòu)1.細(xì)胞壁細(xì)胞壁（cellwall）是包圍在菌體最外層的、較堅(jiān)韌而富有彈性的薄膜。其重量約占細(xì)胞干重的10%～25%。（1）細(xì)胞壁的功能

細(xì)胞壁的主要功能有：維持細(xì)菌的細(xì)胞外形；保護(hù)細(xì)胞免受滲透裂解；阻止大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞；為鞭毛提供支點(diǎn)，使鞭毛運(yùn)動(dòng)。（2）細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)與革蘭氏染色

經(jīng)革蘭氏染色可把細(xì)菌分為革蘭氏陽(yáng)性菌（G+）和革蘭氏陰性菌（G-）兩大類，前者染色后呈藍(lán)紫色，后者染色后呈紅色。革蘭氏染色是重要的細(xì)菌鑒別法。第一節(jié)細(xì)菌①

G+和G－細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和組成的區(qū)別：G+細(xì)菌的細(xì)胞壁厚，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其化學(xué)組成以肽聚糖為主，75%的肽聚糖亞單位縱橫交錯(cuò)連接，形成致密的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。除肽聚糖外，還含有磷壁酸和少量的脂肪。G－細(xì)菌的細(xì)胞壁很薄，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，分為內(nèi)壁層和外壁層。內(nèi)壁層僅貼細(xì)胞膜，由肽聚糖組成，僅10%的肽聚糖彼此交織連接，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)疏松。外壁層又分為三層：最外層為脂多糖層，中間為磷脂層，內(nèi)層為脂蛋白層。脂多糖是G－細(xì)菌的主要成分。G+和G－細(xì)菌細(xì)胞壁的組成和結(jié)構(gòu)見(jiàn)表2-1和圖2-3。第一節(jié)細(xì)菌表2-1G+和G－細(xì)菌細(xì)胞壁化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)比較

第一節(jié)細(xì)菌圖2-3細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)圖A—G+細(xì)菌細(xì)胞壁；B—G－細(xì)菌細(xì)胞壁；C—G－細(xì)菌細(xì)胞壁的圖解第一節(jié)細(xì)菌

②

革蘭染色的原理：一般認(rèn)為革蘭染色的過(guò)程中，細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)形成了一種不溶性的深紫色的結(jié)晶紫—碘的復(fù)合物，這種復(fù)合物可被乙醇從G－細(xì)菌中浸出，但不易從G+細(xì)菌中浸出。這是由于G+細(xì)菌細(xì)胞壁較厚，肽聚糖含量較高，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)緊密，含脂量又低，當(dāng)它們被乙醇脫色時(shí)，肽聚糖網(wǎng)孔由于縮水會(huì)明顯收縮，從而阻止了結(jié)晶紫—碘復(fù)合物的逸出，故菌體呈藍(lán)紫色。而G－細(xì)菌細(xì)胞壁薄，肽聚糖含量低，且網(wǎng)格結(jié)構(gòu)疏松，故遇乙醇后，其網(wǎng)孔不易收縮，加上G－細(xì)菌的脂類含量高，當(dāng)乙醇脫色時(shí)，脂類物質(zhì)溶解，細(xì)胞壁透性增大，因此，結(jié)晶紫—碘的復(fù)合物就容易被浸出，故菌體呈紅色。第一節(jié)細(xì)菌2.細(xì)胞膜細(xì)胞膜（cellmembrane）又稱細(xì)胞質(zhì)膜、原生質(zhì)膜或質(zhì)膜，是緊貼在細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)而包圍細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟而富有彈性的半透性薄膜。其化學(xué)組成主要是蛋白質(zhì)（60%～70%）和磷脂（30%～40%）。（1）細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)

細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)如圖2-4，它是由磷脂呈雙層平行排列，親水基（頭部）排列在膜的內(nèi)外兩個(gè)表面，疏水基（尾部）排列在膜的內(nèi)側(cè)，從而形成一個(gè)磷脂雙分子層。據(jù)目前所知，磷脂雙分子層通常呈液態(tài)，蛋白質(zhì)無(wú)規(guī)則地結(jié)合在膜的表面或鑲嵌其間。這些蛋白質(zhì)可在磷脂雙分子層液體中作側(cè)向運(yùn)動(dòng)，從而使膜結(jié)構(gòu)具有流動(dòng)性。第一節(jié)細(xì)菌圖2-4細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)模式圖

第一節(jié)細(xì)菌（2）細(xì)胞膜的功能

細(xì)胞膜的功能主要為：a.控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)（營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物）的運(yùn)送、交換；b.是細(xì)胞壁合成的場(chǎng)所。細(xì)胞膜上有合成細(xì)胞壁和形成橫隔膜組分的各種酶類；c.細(xì)胞膜上有琥珀酸脫氫酶、NADH脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、電子傳遞系統(tǒng)、氧化磷酸化酶及ATP酶，因此細(xì)胞膜是物質(zhì)代謝和能量代謝的重要部位；d.由細(xì)胞膜內(nèi)褶形成的間體（mesosome）上有細(xì)胞色素及有關(guān)的呼吸酶系，因此可能是呼吸作用電子傳遞系統(tǒng)的中心；e.為鞭毛提供附著點(diǎn)。細(xì)胞膜上有鞭毛基粒，鞭毛由此長(zhǎng)出。第一節(jié)細(xì)菌3.核質(zhì)體核質(zhì)體（nucleusbody）是原核生物所特有的無(wú)核膜結(jié)構(gòu)的原始細(xì)胞核，又稱原始核(primitiveformnucleus)或擬核(nucleoid)。它是由一條大型環(huán)狀的雙鏈DNA分子高度折疊纏繞而成。以大腸桿菌為例，菌體長(zhǎng)度僅為1～2μm，而其DNA長(zhǎng)度可達(dá)1100μm。核物質(zhì)是負(fù)載細(xì)菌遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)，其功能是決定遺傳性狀和傳遞遺傳物質(zhì)。第一節(jié)細(xì)菌4.細(xì)胞質(zhì)及內(nèi)含物細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）是細(xì)胞膜以內(nèi)、除核物質(zhì)以外的無(wú)色透明的粘稠膠體。化學(xué)成分為蛋白質(zhì)、核酸、脂類、多糖、無(wú)機(jī)鹽和水。幼齡菌的細(xì)胞質(zhì)稠密、均勻，富含核糖核酸（RNA），嗜堿性強(qiáng)，易被堿性染料著染，且著色均勻；老齡菌因缺乏營(yíng)養(yǎng)，RNA被細(xì)菌用作N源、P源而降低含量，使細(xì)胞著色不均勻，故可通過(guò)染色是否均勻來(lái)判斷細(xì)菌的生長(zhǎng)階段。細(xì)胞質(zhì)中含有核糖體、氣泡和其他顆粒狀內(nèi)含物。第一節(jié)細(xì)菌（1）核糖體（ribosome）

核糖體是由約60%的RNA和40%的蛋白質(zhì)組成的以核蛋白的形式存在的一種顆粒狀結(jié)構(gòu)，是合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。高速離心時(shí)，細(xì)菌核糖體沉降系數(shù)為70S，由大（50S）、?。?0S）兩個(gè)亞基組成。真核生物細(xì)胞質(zhì)中核糖體的沉降系數(shù)為80S。鏈霉素、四環(huán)素、氯霉素都對(duì)70S的核糖體起作用，對(duì)80S的核糖體沒(méi)有影響。所以這些抗生素可用來(lái)防治由細(xì)菌引起的疾病，并在一定濃度范圍內(nèi)對(duì)人體無(wú)害。

（2）氣泡（gasvacuole）

在許多光合細(xì)菌和水細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi)，常含有為數(shù)眾多的充滿氣體的小泡囊，稱為氣泡。氣泡由厚僅2nm的蛋白質(zhì)膜所包圍，具有調(diào)節(jié)細(xì)胞比重以使其漂浮在合適水層中的作用。紫色光合細(xì)菌和一些藍(lán)細(xì)菌含有氣泡，借以調(diào)節(jié)浮力。專性好氧的鹽桿菌屬體內(nèi)含有很多氣泡，在含鹽量高的水中可借助氣泡浮到水面吸收氧氣。第一節(jié)細(xì)菌第一節(jié)細(xì)菌（3）貯藏顆粒細(xì)菌生長(zhǎng)到成熟階段，當(dāng)某些營(yíng)養(yǎng)物過(guò)剩時(shí)，就會(huì)形成一些貯藏顆粒，如異染粒、聚β-羥基丁酸、硫粒、肝糖粒、淀粉粒等，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)，這些貯藏顆粒又被分解利用。①異染粒(volutin)是無(wú)機(jī)偏磷酸的聚合物。用藍(lán)色染料（如甲苯胺、甲烯藍(lán)）染色后不呈藍(lán)色而呈紫色，故稱異染粒。其功能是貯藏磷元素和能量，并可降低滲透壓。②聚β-羥基丁酸（poly-β-hydryoxybutyricacid,簡(jiǎn)稱PHB）是β-羥基丁酸的直鏈聚合物，不溶于水，易被脂溶性染料（如蘇丹黑）著色，光學(xué)顯微鏡下清楚可見(jiàn)，具有貯藏能量、碳源和降低細(xì)胞內(nèi)滲透壓的作用。第一節(jié)細(xì)菌③肝糖粒（glycogen）和淀粉粒

兩者均能用碘染色，前者染成紅褐色，后者染成藍(lán)色，可在光學(xué)顯微鏡下看到。兩者的功能都是貯藏碳源和能量。④

硫粒（sulfurgranule）硫磺細(xì)菌如貝日阿托氏菌、發(fā)硫菌等能利用H2S作為能源，氧化H2S為硫粒積累在菌體內(nèi)。當(dāng)外界缺乏H2S時(shí)，可氧化體內(nèi)硫粒為SO42-而獲得能量。硫粒折光性很強(qiáng)，在光學(xué)顯微鏡下易觀察到。第一節(jié)細(xì)菌（二）特殊結(jié)構(gòu)1.莢膜莢膜（capsule）是某些細(xì)菌分泌于細(xì)胞壁表面的一層粘液狀物質(zhì)。其化學(xué)組成因種而異，主要是水和多糖。莢膜不易著色，可用負(fù)染法（也稱襯托法）染色。先用染料使菌體著色（如用番紅或孔雀綠將菌體染成紅色或綠色），然后用黑色素將背景涂黑，即可襯托出菌體和背景之間的透明區(qū)，這個(gè)透明區(qū)就是莢膜（圖2-5）。第一節(jié)細(xì)菌圖2-5細(xì)菌的莢膜A—模式圖；B—細(xì)菌負(fù)染后相差顯微鏡圖片

第一節(jié)細(xì)菌莢膜有幾種類型：具有一定外形，厚約200nm，相對(duì)穩(wěn)定地附著于細(xì)胞壁外的稱為莢膜或大莢膜（macrocapsule）；厚度在200nm以下的稱為微莢膜（microcapsule）；無(wú)明顯邊緣，疏松地向周圍環(huán)境擴(kuò)散的稱為粘液層。有些細(xì)菌的莢膜物質(zhì)可互相融合，連成一體，組成共同的莢膜，其中包含多個(gè)菌體，稱為菌膠團(tuán)。菌膠團(tuán)的形狀有球形、蘑菇形、橢圓形、分枝狀、垂絲狀及不規(guī)則狀（圖2-6），在活性污泥中常見(jiàn)。第一節(jié)細(xì)菌圖2-6菌膠團(tuán)的幾種形態(tài)第一節(jié)細(xì)菌莢膜的主要功能有：a.保護(hù)細(xì)胞免受干燥的影響，對(duì)一些致病菌來(lái)說(shuō)，則可保護(hù)它們免受宿主細(xì)胞的吞噬；b.是細(xì)胞外碳源和能源的貯藏物質(zhì)，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)可被利用；c.具有生物吸附作用，在污水生物處理中有利于污染物在細(xì)菌表面的吸附；d.是細(xì)菌分類鑒定的依據(jù)之一。第一節(jié)細(xì)菌2.鞭毛鞭毛（flagella）是某些細(xì)菌長(zhǎng)在體表的細(xì)長(zhǎng)并呈波狀彎曲的絲狀物。鞭毛易脫落，非常纖細(xì)，其直徑僅為10～20nm，長(zhǎng)度往往超過(guò)菌體的若干倍，經(jīng)特殊染色法可在光學(xué)顯微鏡下觀察到。鞭毛的數(shù)目為一根至數(shù)十根，具有運(yùn)動(dòng)的功能。不同細(xì)菌鞭毛的著生位置不同（圖2-7），有一端單生、兩端單生、一端叢生、兩端叢生及周生，端生的還有極端生和亞極端生。鞭毛的數(shù)目和著生方式是細(xì)菌分類的重要依據(jù)。第一節(jié)細(xì)菌

圖2-7細(xì)菌鞭毛的著生位置A—桿菌：①極端生；②亞極端生；③兩端單生；④兩端叢生；⑤周生B—弧菌：①單根端生；②兩端叢生；③一端叢生第一節(jié)細(xì)菌3.線毛線毛（

pilus或fimbria）又稱傘毛、菌毛或纖毛。線毛是長(zhǎng)在細(xì)菌體表的一種纖細(xì)、中空，短直而又?jǐn)?shù)量較多的蛋白質(zhì)附屬物。線毛直徑7～9nm，內(nèi)徑2～2.5nm，長(zhǎng)度2～20nm，每個(gè)菌體約有250～300根。它們比鞭毛更細(xì)、更短，而且又直又硬，數(shù)量很多。線毛只有在電子顯微鏡下才能看到，見(jiàn)圖2-8。線毛在革蘭氏陰性菌，尤其是腸道細(xì)菌和某些假單胞菌屬菌株的細(xì)胞表面很常見(jiàn)，少數(shù)革蘭氏陽(yáng)性菌也有線毛。與鞭毛相似，線毛也由蛋白質(zhì)組成。但是線毛不具有運(yùn)動(dòng)功能，因此常見(jiàn)于非運(yùn)動(dòng)細(xì)菌。第一節(jié)細(xì)菌圖2-8細(xì)菌的線毛與鞭毛的電鏡圖第一節(jié)細(xì)菌4.芽孢某些細(xì)菌生長(zhǎng)到一定階段，在細(xì)胞內(nèi)會(huì)形成一個(gè)圓形或橢圓形的、抗逆性極強(qiáng)的休眠體，稱為芽孢（spore）（圖2-9）。芽孢壁厚，含水量極低，由于一個(gè)細(xì)胞僅形成一個(gè)芽孢，故它無(wú)繁殖功能。能否形成芽孢，芽孢的大小、形狀以及在菌體中的位置，是細(xì)菌分類的重要依據(jù)。能產(chǎn)生芽孢的細(xì)菌主要是芽孢桿菌屬和梭狀芽孢桿菌屬的種類。前者的芽孢位于細(xì)胞中間，大小接近其菌體的直徑；后者的芽孢也位于細(xì)胞的中間，但直徑大于菌體，使菌體呈梭狀。此外，脫硫腸狀菌屬、芽孢八疊球菌屬和芽孢弧菌屬的細(xì)菌也能形成芽孢。第一節(jié)細(xì)菌圖2-9細(xì)菌芽孢的各種類型-A—芽孢的模式圖；B—芽孢在光學(xué)顯微鏡下的形態(tài)及其在胞內(nèi)的位置[（a）—近中央；（b）—末端；（c）—中央]第一節(jié)細(xì)菌三、細(xì)菌的繁殖（一）無(wú)性繁殖無(wú)性繁殖是指不經(jīng)兩性細(xì)胞的配合便產(chǎn)生新的個(gè)體的一種生殖方式。細(xì)菌細(xì)胞一般進(jìn)行無(wú)性繁殖。細(xì)胞經(jīng)過(guò)橫分裂由一個(gè)細(xì)胞分裂為兩個(gè)細(xì)胞，這樣的無(wú)性繁殖稱為裂殖。裂殖后形成的子細(xì)胞如大小相等，稱為同形裂殖；在陳舊的培養(yǎng)中，偶爾會(huì)出現(xiàn)裂殖后，子細(xì)胞大小不等現(xiàn)象，稱為異形裂殖。第一節(jié)細(xì)菌細(xì)胞進(jìn)行分裂時(shí)，首先是菌體伸長(zhǎng)，核質(zhì)體分裂，菌體中部的細(xì)胞膜以橫切方向形成隔膜，使細(xì)胞分裂成兩部分，細(xì)胞壁向內(nèi)生長(zhǎng)，把橫隔膜分為兩層，形成子細(xì)胞的細(xì)胞壁，然后子細(xì)胞分離形成兩個(gè)菌體。細(xì)菌由一個(gè)母細(xì)胞可分裂為兩個(gè)子細(xì)胞，根據(jù)分裂方向及分裂后子細(xì)胞排列的狀態(tài)不同，可形成各種形狀的群體。細(xì)菌繁殖速率一般很快，但繁殖一代所需的時(shí)間也因菌種不同而各異。如大腸桿菌約20min可繁殖一代，而分枝桿菌則需幾小時(shí)。環(huán)境因素對(duì)細(xì)菌的繁殖很重要，只有在最適宜的條件下，細(xì)菌的繁殖速度才最快。第一節(jié)細(xì)菌（二）有性繁殖除無(wú)性繁殖外，經(jīng)電子顯微鏡觀察及遺傳學(xué)研究，已驗(yàn)證細(xì)菌存在著有性接合。不過(guò)細(xì)菌的有性接合頻率很低，大量普遍地仍以無(wú)性的二分分裂方式進(jìn)行繁殖。第一節(jié)細(xì)菌四、細(xì)菌的培養(yǎng)特征（一）細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上的培養(yǎng)特征即菌落特征。所謂菌落，是由一個(gè)細(xì)菌繁殖的具有一定形態(tài)特征的子細(xì)菌群體。不同細(xì)菌的菌落特征不同，因此菌落特征是細(xì)菌分類鑒定的依據(jù)之一。可以從菌落的表面形狀(圓形、不規(guī)則形、假根狀)、隆起形狀(扁平、臺(tái)狀、臍狀、乳頭狀等)、邊緣情況(整齊、波狀、裂葉狀、鋸齒狀)、表面狀況(光滑、皺褶、龜裂狀、同心環(huán)狀)、表面光澤(閃光、金屬光澤、無(wú)光澤)、質(zhì)地(硬、軟、粘、脆、油脂狀、膜狀)以及菌落的大小、顏色、透明程度等方面進(jìn)行觀察描述（圖2-10）。第一節(jié)細(xì)菌

圖2-10幾種細(xì)菌菌落的特征縱剖面：1—扁平；2—隆起；3—低凸起；4—高屈起；5—臍狀；6—草帽狀；7—乳頭狀表面結(jié)構(gòu)；形狀及邊緣：8—圓形，邊緣整齊；9—不規(guī)則，邊緣波浪；10—不規(guī)則，顆粒狀；11—規(guī)則，放射狀；12—規(guī)則，邊緣整齊，表面光滑；13—規(guī)則，邊緣齒狀；14—規(guī)則，有同心環(huán)，邊緣完整；15—不規(guī)則似毛氈狀；16—規(guī)則似菌絲狀；17—不規(guī)則，卷發(fā)狀，邊緣波狀；18—不規(guī)則，絲狀；19—不規(guī)則，根狀第一節(jié)細(xì)菌（二）細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基中的培養(yǎng)特征用穿刺接種技術(shù)將細(xì)菌接種在含0.3%~0.5%瓊脂半固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)，可根據(jù)細(xì)菌的生長(zhǎng)狀態(tài)判斷細(xì)菌的呼吸類型和鞭毛有無(wú)，能否運(yùn)動(dòng)。如果細(xì)菌在培養(yǎng)基的表面及穿刺線的上部生長(zhǎng)者為好氧菌。沿整條穿刺線生長(zhǎng)者為兼性厭氧菌，在穿刺線底部生長(zhǎng)的為厭氧菌。如果只在穿刺線上生長(zhǎng)的為無(wú)鞭毛、不運(yùn)動(dòng)的菌；在穿刺線上及穿刺線周圍擴(kuò)散生長(zhǎng)的為有鞭毛、能運(yùn)動(dòng)的細(xì)菌（圖2-11）。

第一節(jié)細(xì)菌

圖2-11細(xì)菌在半固體培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)特征①—絲狀；②—念珠狀；③—乳頭狀；④—絨毛狀：⑤—樹(shù)狀第一節(jié)細(xì)菌五、工業(yè)上常用的細(xì)菌（一）枯草芽孢桿菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞桿狀，大小一般為（0.7～0.8）μm×（2～3）μm)。菌體半圓形，單個(gè)或呈短鏈。在細(xì)胞中央部位形成芽孢，芽孢為橢圓形，大小約（0.6～0.7）μm×（1.0～1.5）μm（圖2-12）。細(xì)胞側(cè)生鞭毛，能運(yùn)動(dòng)。革蘭氏染色陽(yáng)性。第一節(jié)細(xì)菌圖2-12枯草芽孢桿菌第一節(jié)細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上為圓形或不規(guī)則形，較厚，呈乳白色。表面粗糙，不透明，邊緣整齊。在水分多的培養(yǎng)基上，菌落易擴(kuò)散，可能較光滑，薄而透明。在肉汁培養(yǎng)基內(nèi)，稍渾濁或不渾濁，產(chǎn)生醭。生長(zhǎng)溫度為30～39℃，但在50～56℃時(shí)尚能生長(zhǎng)。最適pH為6.7～7.2。需氧菌。芽孢抗高溫，一般在100℃3h才能殺死。有的芽孢抗高溫能力非常強(qiáng)，在100℃煮沸8h尚能發(fā)育生長(zhǎng)，故需高溫滅菌才行。枯草芽孢桿菌能液化明膠，胨化牛奶，水解淀粉，在銨鹽溶液中發(fā)酵各種糖類生成酸。主要以2,3-丁二醇、羥基丁酮、CO2為主要產(chǎn)物。第一節(jié)細(xì)菌枯草芽孢桿菌為生芽孢的需氧桿菌。由于芽孢能抗高溫，所以分布較廣，常存在于枯草、土壤中。一般來(lái)說(shuō)為腐敗菌，例如，在醬油、醬類和白酒制曲時(shí)，如果水分含量大，溫度較高，就容易造成枯草芽孢桿菌迅速繁殖。這不但消耗原料蛋白質(zhì)和淀粉，而且生成刺眼鼻的氨味，造成曲子發(fā)粘和異臭，使制曲失敗。此外，枯草芽孢桿菌是工業(yè)發(fā)酵的重要菌種之一，可用于生產(chǎn)淀粉酶、蛋白酶、5-核苷酸酶、某些氨基酸和核苷。第一節(jié)細(xì)菌（二）大腸桿菌細(xì)胞呈桿狀，大小為0.5μm×（1.0～3.0）μm，有的近似球形，有的則為長(zhǎng)桿狀。能運(yùn)動(dòng)或不運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)者有周身鞭毛。一般無(wú)莢膜、無(wú)芽孢（圖2-13）。革蘭氏染色陰性。第一節(jié)細(xì)菌圖2-13大腸桿菌第一節(jié)細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上菌落為白色或黃白色，邊緣整齊、濕潤(rùn)、光滑、均勻擴(kuò)展。肉汁培養(yǎng)基中混濁，產(chǎn)生大量灰色沉淀，不產(chǎn)生醭。大腸桿菌能使牛奶迅速產(chǎn)酸凝固，但不胨化、液化明膠；甲基紅陽(yáng)性；VP陰性；能使葡萄糖和乳酸發(fā)酵，產(chǎn)酸、產(chǎn)氣。大腸桿菌能作為宿主供大量的細(xì)菌病毒生長(zhǎng)繁殖，為詳細(xì)研究病毒的性質(zhì)和復(fù)制提供了可能。大腸桿菌也是最早用作基因工程的宿主菌。工業(yè)上常將大腸桿菌用于生產(chǎn)谷氨酸脫羧酶、天冬酰胺酶和制備天冬氨酸、蘇氨酸及纈氨酸等。大腸桿菌也是食品和飲用水衛(wèi)生檢驗(yàn)的指示菌。第一節(jié)細(xì)菌（三）乳酸桿菌細(xì)胞桿狀至球狀。常生長(zhǎng)成鏈，大多不運(yùn)動(dòng)，能運(yùn)動(dòng)者為周身鞭毛。無(wú)芽孢。正常菌落粗糙。革蘭氏染色陽(yáng)性。常用的德氏乳酸桿菌為桿狀，大小為（0.5～0.8）μm×(2.0～9.0)μm（圖2-14）。在麥芽糖化液內(nèi)，繁殖特別旺盛。菌體肥壯，產(chǎn)酸力特別強(qiáng)。在固體培養(yǎng)基上，菌落微?。辉谌庵囵B(yǎng)基內(nèi)略帶混濁。第一節(jié)細(xì)菌圖2-14德氏乳酸桿菌第一節(jié)細(xì)菌乳酸桿菌的生長(zhǎng)溫度為45～50℃，能發(fā)酵碳水化合物，85%以上的產(chǎn)物為乳酸。厭氧或兼性厭氧。乳酸桿菌可用于食品的保存和調(diào)整食品的風(fēng)味。在食品工業(yè)上如干酪的成熟，乳脂的酸化和腌菜、泡菜等的制作無(wú)不與乳酸桿菌有關(guān)。在醬油釀造過(guò)程中，它也起了良好的作用。第一節(jié)細(xì)菌（四）北京棒狀桿菌細(xì)胞呈短桿狀或小棒狀，有時(shí)微彎，兩端鈍圓，不分枝，單個(gè)或呈“八”字排列（圖2-15）。無(wú)芽孢。不運(yùn)動(dòng)。革蘭氏染色陽(yáng)性。在普通肉汁瓊脂培養(yǎng)基上菌落呈圓形，24h后菌落呈白色，直徑1mm，一周后可達(dá)4.5～6.5mm，呈淡黃色，中間隆起，表面濕潤(rùn)、光滑、有光澤，邊緣整齊。能使葡萄糖、麥芽糖、蔗糖迅速產(chǎn)酸；在海藻糖及肌醇中生長(zhǎng)緩慢。能使糊精、半乳糖及木糖弱產(chǎn)酸，但均不產(chǎn)氣。其生長(zhǎng)需生物素，硫胺素也能促其生長(zhǎng)。好氧或兼性厭氧，26～27℃生長(zhǎng)良好，41℃生長(zhǎng)弱，55℃會(huì)使其死亡。北京棒狀桿菌是我國(guó)谷氨酸發(fā)酵的主要菌種之一。第一節(jié)細(xì)菌圖2-15北京棒狀桿菌第一節(jié)細(xì)菌（五）短桿菌細(xì)胞為短而不分枝的直桿狀，一般在（0.5～1.0）μm×（1.0～5.0）μm左右。大多數(shù)不具鞭毛。無(wú)芽孢。革蘭氏染色陽(yáng)性。在肉汁培養(yǎng)基上生長(zhǎng)良好。有時(shí)產(chǎn)生非水溶性色素，呈紅色、橙紅色、黃色或褐色。短桿菌為好氧菌。多數(shù)能使葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)酸，不發(fā)酵乳糖。大多數(shù)能液化明膠，還原石蕊。短桿菌能使谷氨酸發(fā)酵，在利用糖質(zhì)原料的谷氨酸發(fā)酵中，需要生物素作為生長(zhǎng)因子。短桿菌屬中的黃色短桿菌和硫殖短桿菌能用于谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)。

第二節(jié)放線菌

放線菌是具有菌絲、以孢子進(jìn)行繁殖、革蘭氏染色陽(yáng)性的一類原核微生物。大多數(shù)放線菌為腐生菌，少數(shù)為寄生菌。它在自然界中分布極廣，主要習(xí)居于含水量較低、有機(jī)質(zhì)豐富和呈堿性的土壤中。土壤特有的腥味主要是由放線菌所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物引起的。第二節(jié)放線菌放線菌能產(chǎn)生大量的、種類繁多的抗生素。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在近萬(wàn)種抗生素中，約有70%是由放線菌產(chǎn)生的，而鏈霉菌產(chǎn)生的抗生素又占放線菌總數(shù)的80%。此外，放線菌在醫(yī)藥、衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品加工等方面也得到廣泛應(yīng)用，如由弗氏鏈霉菌產(chǎn)生的蛋白酶在制革工業(yè)中用以脫毛，從灰色鏈霉菌的發(fā)酵液中提取維生素B12，諾卡氏菌（原放線菌）在石油脫蠟、烴類發(fā)酵、處理含氰廢水方面具有實(shí)用價(jià)值等。但是，少數(shù)寄生型放線菌也會(huì)引起某些動(dòng)植物病害，如人畜皮膚病、腦膜炎、肺炎等；馬鈴薯瘡痂病和甜菜瘡痂病等植物病害。放線菌具有特殊的土霉味，易使食品和水變味，失去使用價(jià)值。有的放線菌能破壞棉毛織品和紙張等，給生產(chǎn)者帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失。第二節(jié)放線菌

一、放線菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)1．放線菌的菌絲放線菌屬單細(xì)胞，大多數(shù)放線菌菌體由分枝發(fā)達(dá)的菌絲組成。根據(jù)放線菌菌絲的形態(tài)和功能不同，可分為營(yíng)養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲三種（圖2-16）。第二節(jié)放線菌

圖2-16放線菌分化后的菌絲第二節(jié)放線菌

（1）營(yíng)養(yǎng)菌絲

又稱為初級(jí)菌絲體或基內(nèi)菌絲，它生長(zhǎng)在培養(yǎng)基內(nèi)，主要生理功能是吸收營(yíng)養(yǎng)物。營(yíng)養(yǎng)菌絲一般無(wú)隔膜，直徑0.2～1.2μm，長(zhǎng)度差別很大，短的小于100μm，長(zhǎng)的可達(dá)600μm以上。有的營(yíng)養(yǎng)菌絲無(wú)色，有的則產(chǎn)生水溶性或脂溶性色素而呈現(xiàn)黃、綠、橙、紅、紫、藍(lán)、黑等各種顏色。（2）氣生菌絲又稱為二級(jí)菌絲體，它是營(yíng)養(yǎng)菌絲發(fā)育到一定時(shí)期，長(zhǎng)出培養(yǎng)基外并伸向空間的那部分菌絲。它疊生于營(yíng)養(yǎng)菌絲之上，直徑比營(yíng)養(yǎng)菌絲粗，約為1～1.4μm，直形或彎曲狀，有分枝。有的氣生菌絲產(chǎn)生色素，鏡檢觀察其顏色較深。第二節(jié)放線菌（3）孢子絲當(dāng)氣生菌絲發(fā)育到一定程度，其上分化出可形成孢子的菌絲即為孢子絲，又稱為產(chǎn)孢絲或繁殖菌絲。孢子絲的形態(tài)多樣，有直形、波曲、鉤狀、螺旋狀和輪生等多種，是放線菌定種的重要標(biāo)志之一。放線菌孢子絲的常見(jiàn)形態(tài)見(jiàn)圖2-17。第二節(jié)放線菌圖2-17放線菌孢子絲的常見(jiàn)形態(tài)第二節(jié)放線菌2．放線菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)放線菌的菌絲明顯分枝，有分生孢子，在液體、固體培養(yǎng)基中的形態(tài)類似霉菌，但是，在結(jié)構(gòu)上，更類似于細(xì)菌。具有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和核區(qū)，無(wú)核膜、核仁和細(xì)胞器；放線菌的細(xì)胞壁含有肽聚糖、磷壁酸、多糖等高分子物質(zhì)，不含幾丁質(zhì)和纖維素；革蘭氏染色陽(yáng)性。第二節(jié)放線菌二、放線菌的繁殖放線菌主要通過(guò)形成無(wú)性孢子的方式進(jìn)行繁殖，也可利用菌絲片斷進(jìn)行繁殖。放線菌生長(zhǎng)到一定階段，一部分菌絲形成孢子絲，孢子絲成熟便分化形成許多孢子。孢子呈圓形、橢圓形、桿狀、圓柱狀、瓜子狀、梭狀和半月?tīng)畹?。同一孢子絲上分化的孢子，其形狀、大小有時(shí)也不一致。因此孢子的形狀和大小不能作為區(qū)分種的唯一依據(jù)，而必須結(jié)合孢子的表面來(lái)進(jìn)行區(qū)分。通過(guò)電子顯微鏡下觀察，可看到孢子表面的結(jié)構(gòu)因種而異，有的光滑、有的呈褶皺狀、刺狀、毛發(fā)狀或鱗片狀。第二節(jié)放線菌放線菌的孢子常常帶有顏色，如白、灰、黃、橙黃、紅、藍(lán)等顏色。成熟孢子的顏色在一定培養(yǎng)基與培養(yǎng)條件下比較穩(wěn)定。因此，孢子的顏色也是鑒定此類菌種的重要依據(jù)之一。有些放線菌可在菌絲上形成孢子囊，孢子囊內(nèi)產(chǎn)生橫膈而形成孢子，孢子囊成熟后可釋放出大量孢囊孢子。放線菌產(chǎn)生的無(wú)性孢子主要有：分生孢子、節(jié)孢子和孢囊孢子（圖2-18）。在液體培養(yǎng)中，放線菌主要靠菌絲斷片來(lái)形成新的菌絲體，例如采用液體培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)抗生素時(shí)，放線菌就是以此方式來(lái)繁殖的。第二節(jié)放線菌圖2-18放線菌孢子形成

第二節(jié)放線菌三、放線菌的菌落特征放線菌的菌落由菌絲體組成，一般呈圓形、光平或有許多皺褶。在光學(xué)顯微鏡下觀察，菌落周圍具有輻射狀菌絲。放線菌的菌落特征介于霉菌和細(xì)菌之間。由于放線菌的氣生菌絲較細(xì)，生長(zhǎng)緩慢，分枝多而且相互纏繞，故形成的菌落質(zhì)地致密，表面呈緊密的絨狀或堅(jiān)實(shí)，干燥，多皺，菌落小而不蔓延。第二節(jié)放線菌

菌落形成隨菌種的不同分為兩類：一類是大量產(chǎn)生分枝的營(yíng)養(yǎng)菌絲和氣生菌絲的菌種所形成的菌落，如鏈霉菌，營(yíng)養(yǎng)菌絲伸入基質(zhì)內(nèi)，菌落緊貼培養(yǎng)基表面，極堅(jiān)硬，若用接種鏟來(lái)挑取，可將整個(gè)菌落自表面挑起而不破碎。有時(shí)氣生菌絲體呈同心圓環(huán)狀（圖2-19），當(dāng)孢子絲產(chǎn)生大量孢子并布滿整個(gè)菌落表面后，才形成絮狀，粉狀或顆粒狀的典型放線菌菌落特征。另一類是不產(chǎn)生大量菌絲的菌種，如諾卡氏菌，這類菌落的黏著力較差，結(jié)構(gòu)呈粉質(zhì)，用針挑取則粉碎（圖2-20）。由于菌絲和孢子常具有不同的色素，使得菌落的正面、背面常呈現(xiàn)出不同的顏色。第二節(jié)放線菌圖2-19鏈霉菌菌落

第二節(jié)放線菌圖2-20某種諾卡氏菌菌落與營(yíng)養(yǎng)菌絲第二節(jié)放線菌四、工業(yè)中常用的放線菌（一）鏈霉菌屬鏈霉菌屬是放線菌中種類最多、產(chǎn)抗生素最多的一屬。鏈霉菌具有發(fā)達(dá)的營(yíng)養(yǎng)菌絲和氣生菌絲，孢子絲和孢子所具有的典型特征是區(qū)分各種鏈霉菌明顯的表觀特征，產(chǎn)生多種抗生素是這類放線菌最突出的生理特性。該屬的孢子絲呈直形、波浪狀和螺旋狀，孢子絲發(fā)育到一定階段可產(chǎn)3～50個(gè)孢子，孢子呈球形、橢圓形或桿狀，有的表面光滑，有的表面呈瘤狀、刺狀、毛發(fā)狀或鱗片狀等，成熟時(shí)呈現(xiàn)各種顏色。多數(shù)腐生型的鏈霉菌生長(zhǎng)在含水量較低、通氣較好的土壤中，分解土壤中其他微生物難以利用的有機(jī)物，對(duì)土壤環(huán)境具有高度的適應(yīng)性，在土壤改良中具有積極意義。第二節(jié)放線菌鏈霉菌屬可產(chǎn)生1000多種抗生素，用于臨床的已超過(guò)100種，許多著名的常用抗生素都是由鏈霉菌產(chǎn)生的，如鏈霉素、土霉素、井岡霉素、絲裂霉素、博來(lái)霉素、制霉菌素和紅霉素等。有些菌種還可以產(chǎn)生蛋白酶，葡萄糖異構(gòu)酶，個(gè)別菌種用于制造微生物肥料，如“5406”抗生菌肥料等。第二節(jié)放線菌（二）小單孢菌屬小單孢菌屬的菌絲體纖細(xì)（圖2-21），直徑為0.3～0.6，無(wú)橫膈膜，不斷裂，菌絲體侵入培養(yǎng)基內(nèi)，不形成氣生菌絲，只在營(yíng)養(yǎng)菌絲上長(zhǎng)出很多分枝小梗，頂端著生一個(gè)孢子。在單軸分枝的孢子梗上產(chǎn)生圓形的單生孢子是該屬最突出的表觀特征。小單孢菌屬的菌落較鏈霉菌屬的菌落小得多，一般為2～3mm，通常呈橙黃色或紅色，也有黑色、深褐色和藍(lán)色等；菌落表面覆蓋著一薄層孢子堆。不少種產(chǎn)生抗生素，如臨床上廣泛使用的慶大霉素就是由該屬中的棘孢小單孢菌產(chǎn)生的。腐生型的小單孢菌具有很強(qiáng)的分解纖維素、幾丁質(zhì)的能力，是土壤和水體中常見(jiàn)的放線菌。第二節(jié)放線菌圖2-21小單孢菌的形態(tài)第二節(jié)放線菌（三）諾卡氏菌屬諾卡氏菌屬又名原放線菌屬，培養(yǎng)15h至4d的菌絲體產(chǎn)生橫膈膜后可突然斷裂成長(zhǎng)短近一致的桿狀或帶叉的桿狀體或球狀體（圖2-22），以此復(fù)制成新的多核菌絲體是該屬突出的特點(diǎn)。此屬中的多數(shù)種只有營(yíng)養(yǎng)菌絲，而無(wú)氣生菌絲；少數(shù)種在營(yíng)養(yǎng)菌絲表面覆蓋極薄的一層氣生菌絲。第二節(jié)放線菌圖2-22諾卡氏菌的形態(tài)第二節(jié)放線菌諾卡氏菌屬的菌落外形和結(jié)構(gòu)多樣，通常比鏈霉菌菌落小。有的表面多皺，致密干燥；有的表面平滑或凸起；有黃、黃綠、紅橙等顏色。諾卡氏菌屬多為好氣性腐生菌，少數(shù)為厭氣性寄生菌，能同化各種碳水化合物，有的能利用碳?xì)浠衔锖屠w維素等。主要分布于土壤中，一些種能產(chǎn)生抗生素，如對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有作用的瑞斯托菌素，對(duì)結(jié)核分枝桿菌和麻風(fēng)分枝桿菌有特效的利福霉素，對(duì)引起植物白葉枯病的細(xì)菌以及對(duì)原蟲(chóng)子病毒有作用的間型霉素等。此外，有的諾卡氏菌在石油脫蠟、烴類發(fā)酵、處理含氰廢水方面有實(shí)用價(jià)值。第二節(jié)放線菌（四）游動(dòng)放線菌屬游動(dòng)放線菌屬以營(yíng)養(yǎng)菌絲為主，有的有氣生菌絲，有的氣生菌絲較少；膈膜或有或無(wú)，直徑約0.2～2.6；以孢囊孢子繁殖，孢囊形成于營(yíng)養(yǎng)菌絲體上或孢囊梗上，孢囊梗為直形或分枝，每分枝頂端形成一至數(shù)個(gè)孢囊，孢囊通常呈球狀、棒狀或不規(guī)則狀，孢囊成熟，釋放出圓形具有鞭毛，能在水中運(yùn)動(dòng)的游動(dòng)孢子（圖2-23）。多分布在腐爛植物和土壤中。第二節(jié)放線菌圖2-23游動(dòng)放線菌的形態(tài)A—游動(dòng)放線菌孢囊的發(fā)育;B—游動(dòng)放線菌孢囊孢子成熟并釋放出來(lái)第二節(jié)放線菌（五）鏈孢囊菌屬鏈孢囊菌屬能形成孢囊和孢囊孢子，有時(shí)還可形成螺旋孢子絲，成熟后分裂為分生孢子。此屬菌的營(yíng)養(yǎng)菌絲體分枝很多，橫隔稀少，直徑0.5～1.2，氣生菌絲體呈叢生、散生或同心環(huán)排列。此屬菌約15種以上，其中不少種可產(chǎn)生廣譜抗生素，如粉紅鏈孢囊菌產(chǎn)生的多霉素，可抑制革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌、革蘭氏陰性細(xì)菌和病毒等，對(duì)腫瘤也有抑制作用；綠灰鏈孢囊菌產(chǎn)生的綠菌素，對(duì)細(xì)菌、霉菌和酵母菌均有作用；由西伯利亞鏈孢囊菌產(chǎn)生的兩性西伯利亞霉素，對(duì)腫瘤有一定療效。第三節(jié)酵母菌

酵母菌是一類腐生性微生物。不能以二氧化碳為碳源，必須以有機(jī)碳化物，主要是葡萄糖等單糖為碳源和能源。因此在自然界分布于含糖豐富而偏酸的環(huán)境中，例如植物，特別是花蜜、樹(shù)汁、果實(shí)和葉子的表面，以及菜園和果園的土壤中。少數(shù)可寄生在動(dòng)物體內(nèi)，是人類和動(dòng)物的病原菌，如白假絲酵母。酵母菌的代謝活動(dòng)與人類有密切的關(guān)系?？捎糜诎l(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)食品、單細(xì)胞蛋白、食品添加劑、核酸等。第三節(jié)酵母菌酵母菌在生活過(guò)程中表現(xiàn)出一些生活特性：世代時(shí)間短，可在簡(jiǎn)單的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，單個(gè)細(xì)胞能完成全部生命活動(dòng)，能獲得各個(gè)生長(zhǎng)階段的細(xì)胞，使其成為細(xì)胞學(xué)研究的主要材料，并且在分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的研究領(lǐng)域有其重要的價(jià)值。目前已清楚部分酵母菌株的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)基因，并已建立了有關(guān)生物學(xué)基礎(chǔ)研究的有用模型，在酵母菌生理學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)的研究方面有較大的進(jìn)展。第三節(jié)酵母菌一、酵母菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)（一）酵母菌的形態(tài)和大小大多數(shù)酵母菌為單細(xì)胞，細(xì)胞形態(tài)多種多樣，大多呈卵圓形、圓形或圓柱形。長(zhǎng)約5～20μm，最長(zhǎng)可達(dá)50μm，寬約1～5μm，最寬可達(dá)10μm以上。比細(xì)菌大幾倍至十幾倍。有的酵母菌，如熱帶假絲酵母菌的子細(xì)胞與母細(xì)胞常連在一起形成鏈狀。

第三節(jié)酵母菌（二）酵母菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)

酵母菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)（圖2-24）與高等生物相類似，屬真核生物，有真正的細(xì)胞核，

細(xì)胞核有核仁和核膜，DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體。

細(xì)胞質(zhì)有線粒體（能量代謝的中心）、中心體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、液泡等細(xì)胞器。但不存在高等動(dòng)、植物中普遍存在的具有分化的高爾基體（Golgiapparatus）。細(xì)胞壁的組成成分主要是葡聚糖和甘露聚糖。

第三節(jié)酵母菌圖2-24酵母菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)第三節(jié)酵母菌二、酵母菌的繁殖酵母菌的繁殖有無(wú)性繁殖和有性繁殖兩類。無(wú)性繁殖主要有芽殖、裂殖和芽裂殖，有性繁殖產(chǎn)生的有性孢子主要有卵孢子（oospore）、接合孢子(zygospore)和子囊孢子（ascospore）。有的酵母菌僅具有無(wú)性繁殖，尚未發(fā)現(xiàn)有性繁殖階段；有的既具無(wú)性繁殖，又具有性繁殖。前者稱為假酵母，后者稱為真酵母。第三節(jié)酵母菌(一)無(wú)性繁殖1．芽殖芽殖（budding）是酵母菌無(wú)性繁殖的主要方式，其過(guò)程是：首先在成熟的酵母細(xì)胞上長(zhǎng)出芽體，芽體生長(zhǎng)達(dá)最大體積時(shí)，通過(guò)形成隔壁層與母細(xì)胞分離，并可繼續(xù)生長(zhǎng)成為新個(gè)體。在芽體形成的起始階段，水解酶分解細(xì)胞壁多糖，引起細(xì)胞壁某一特定部位變薄，形成小突起；此時(shí)細(xì)胞核內(nèi)DNA復(fù)制結(jié)束，核延伸成細(xì)長(zhǎng)的葫蘆狀，一部分進(jìn)入突起內(nèi)；與此同時(shí)伸長(zhǎng)的核分裂，緊接著細(xì)胞質(zhì)也分裂，并分別進(jìn)入母細(xì)胞和芽體內(nèi)，進(jìn)一步在芽體的基部第三節(jié)酵母菌形成隔壁層，最后隔壁層分離，使子細(xì)胞從母細(xì)胞中脫落。并同時(shí)在母細(xì)胞表面留下了脫落的痕跡稱芽痕（budscar）。一個(gè)成熟的細(xì)胞一生中靠芽殖可產(chǎn)生9～43個(gè)子細(xì)胞，平均可產(chǎn)24個(gè)子細(xì)胞。大多數(shù)酵母菌可在母細(xì)胞的各個(gè)方向出芽，形成的子細(xì)胞呈圓形、橢圓形或臘腸形，稱為多邊芽殖。有的可在細(xì)胞的兩端出芽，稱為兩端芽殖。有的可在3端出芽，細(xì)胞呈三角形，但這種情況很少。第三節(jié)酵母菌在環(huán)境條件適宜、酵母菌生長(zhǎng)繁殖迅速時(shí)，其芽殖形成的子細(xì)胞尚未與母細(xì)胞分離，便又在子細(xì)胞上長(zhǎng)出新芽，從而形成成串的酵母細(xì)胞，極像霉菌菌絲，故稱為假菌絲，以示與霉菌菌絲的區(qū)別，有些酵母菌可形成極為發(fā)達(dá)的假菌絲，如假絲酵母。第三節(jié)酵母菌2．裂殖裂殖（fission）是少數(shù)酵母菌借助于細(xì)胞橫分裂而繁殖的方式，如裂殖酵母屬，當(dāng)細(xì)胞長(zhǎng)到一定大小后，細(xì)胞核便分裂，并在細(xì)胞中間產(chǎn)生一隔膜，然后兩個(gè)新細(xì)胞分開(kāi)，末端變圓成為兩個(gè)單獨(dú)的子細(xì)胞。但在快速生長(zhǎng)時(shí)期，細(xì)胞分裂而暫不分開(kāi)，則形成細(xì)胞鏈，類似于菌絲。

3．芽裂殖芽裂殖是上述芽殖和裂殖的中間類型。少數(shù)酵母菌在一端出芽的同時(shí)在芽基處形成隔膜，把母細(xì)胞與子細(xì)胞分開(kāi)，這種方式就是芽裂殖，又稱芽裂或半裂殖。還有些酵母菌可形成其他無(wú)性孢子，如擲孢子（ballistospore）、厚垣孢子（chlamydospore）、節(jié)孢子（arthrospore）、或在小梗上形成孢子等。第三節(jié)酵母菌第三節(jié)酵母菌（二）有性繁殖酵母菌以形成子囊孢子方式進(jìn)行有性繁殖（圖2-25）。圖2-25酵母菌不同類型的子囊孢子A—八孢裂殖酵母；B—漢蓀酵母；C—土星漢蓀酵母；D—菜豆針孢酵母；E—蝕精霉第三節(jié)酵母菌三、酵母菌的菌落特征在固體培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的酵母菌可形成菌落。外形上與細(xì)菌菌落極為相似，其特征為表面濕潤(rùn)粘稠，與培養(yǎng)基結(jié)合不緊密，但比細(xì)菌菌落大而厚，顏色也較單調(diào)，多數(shù)呈乳白色，少數(shù)呈紅色、黑色等。不同種類的菌落在形態(tài)、質(zhì)地和邊緣特征上均表現(xiàn)不同，如菌落光滑或起皺、平整或是突起、邊緣完整或有不規(guī)則的毛狀邊緣等。故菌落的特征亦可作為酵母菌菌種鑒定的依據(jù)之一。第三節(jié)酵母菌在液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)時(shí)可使清亮培養(yǎng)液變渾濁，這點(diǎn)與細(xì)菌的情況相似，但酵母菌也表現(xiàn)出一定的特征，如有些種類生長(zhǎng)在培養(yǎng)基的底部，并產(chǎn)生沉淀物；有些在液體培養(yǎng)基中均勻生長(zhǎng)；有些則生長(zhǎng)在液面，產(chǎn)生不同形態(tài)的菌醭，具有一定的分類意義。第三節(jié)酵母菌四、工業(yè)上常用的酵母菌(一)釀酒酵母釀酒酵母是工業(yè)上最常見(jiàn)的菌種之一（圖2-26）。按細(xì)胞長(zhǎng)與寬的比例可將其分三組：圖2-26釀酒酵母形態(tài)圖第三節(jié)酵母菌①細(xì)胞大多為圓形或卵形，長(zhǎng)與寬之比1～2。這類酵母除用于釀造飲料和制作面包外，還用于酒精發(fā)酵。其中德國(guó)2號(hào)和12號(hào)最有名，但因其不能耐高濃度鹽類，故只適應(yīng)于以糖化淀粉為原料生產(chǎn)酒精和白酒。②細(xì)胞形狀以卵形和長(zhǎng)卵形為主，但有些圓形，長(zhǎng)寬之比通常為2。常形成假菌絲，但不發(fā)達(dá)也不典型。這類酵母主要用于釀造葡萄酒和果酒，也可用于釀造啤酒、蒸餾酒和酵母生產(chǎn)。葡萄酒釀造業(yè)稱此為葡萄酒酵母。③大部分細(xì)胞長(zhǎng)寬之比大于2，它以俗名為臺(tái)灣396號(hào)酵母為代表。常將其用于糖蜜原料生產(chǎn)酒精。其特點(diǎn)為耐高滲透壓，忍受高濃度鹽類。該酵母原稱魏氏酵母。第三節(jié)酵母菌（二）卡爾斯伯酵母卡爾斯伯酵母是丹麥卡爾斯伯啤酒廠分離出來(lái)的，它是啤酒釀造中典型的底面酵母。其細(xì)胞為圓形或卵圓形，直徑5～10μm。它與釀酒酵母在外形上的區(qū)別是部分細(xì)胞的細(xì)胞壁有一平端。另外溫度對(duì)兩類酵母的影響不同。在高溫時(shí)，釀酒酵母的生長(zhǎng)更快，但在低溫時(shí)卡氏酵母生長(zhǎng)較快。釀酒酵母繁殖速度最高時(shí)的溫度為35.7～39.8℃，而卡氏酵母是31.6～34℃。1970年卡氏酵母已與婁哥酵母和葡萄汁酵母合并為葡萄汁酵母，能發(fā)酵棉子糖。第三節(jié)酵母菌（三）異常漢遜氏酵母細(xì)胞為圓形（直徑4～7μm），橢圓形或臘腸形（2.5～6）μm×（4.5～20）μm，甚至有長(zhǎng)達(dá)30μm的長(zhǎng)細(xì)胞。多邊芽殖，發(fā)酵液面有白色的醭，培養(yǎng)液混濁，有菌體沉淀于管底。生長(zhǎng)在麥芽汁瓊脂斜面上的菌落平坦，乳白色，無(wú)光澤，邊緣呈絲狀。在加蓋