一、微生物的概念与分类
在自然界里,有许多肉眼不能直接看见,必须借助于显微镜放大才能观察到微小生物,这些微小生物总称为微生物。
微生物的分类,目前公认的包括七大类。即病毒→立克次体→支原体→细菌→放线菌→螺旋体→真菌(酵母菌、霉菌)。排在前面的小而低等,排在后面的逐渐大而高等,本文内容只重点介绍三类。
二、微生物的特点
微生物除了个体微小、结构简单这一基本特征以外,还有一些其他特点也是与众多生物不同的。
(一) 种类繁多
微生物的数量和种类是十分惊人的。一滴水,一颗土粒往往都是一个微生物“社会"。其中以土壤内的生存密度最大,1克较肥活的土壤常含有几亿到几十亿个微生物;贫瘠土壤每克也含有几百万到几千万个,一只肮脏的苍蝇,全身能携带5亿多个细菌。
三对足能粘附700万至1000万个细菌,可见微生物的密集度之大。微生物的各 类也很可观,自然界已知的微生物就有10万种左右。
(二)分布广泛
微生物是地球上分布最广泛的一类生物。在辽阔的自然界中,无论土壤、水域、空气以及动物、植物、人体内外都有大量微生物存在。有些微生物能够在异常的条件下生存,例如耐酸菌能在10%的硫酸溶液中生活,嗜热菌能在温度高达98℃以上的温泉中生活,有的甚至在高达200~300℃的深海火山口附近也能活动,嗜盐菌在含盐量高达23%~25%的死海里,甚至30%的摘录化钠溶液中和盐块上存活,显然这是一般生物所望尘莫及的。
(三)繁殖迅速
微生物的繁殖速度也是同样惊人的,比高等动植物快得多,有些细菌,在适宜条件下每20分钟就可以繁殖一次,例如大肠杆菌,1个细菌经20分钟就分裂成2个,每小时可分裂3次,这样,1个细菌繁殖3代就产生8个细菌。即:
1小时=8个
2小时8×23=64个
3小时64×23=512个
4小时512×23=4096个
24小时1×272=4.7*1021照此速度繁殖下去,24小时就可繁殖72代,数量大约为4.7*1021个。所以细菌培养24小时就可以看见菌群。其增殖速率是相当惊人的。但因种种条件(营养物质)限制,这种繁殖速度是不能持久的。尽管如此,微生物这种快速繁殖能力应用到工业发酵上,在短时间内得到大量增殖,收或较多的产物,也是有着重要意义的。
三、常见的微生物
(一)细菌
细菌是能够独立地进行生长繁殖的单细胞生物,种类很多,大小不一,平均约1.0um,用显微镜放大1000倍,也只有1.0mm大小,所以肉眼看不见。
细菌的形态是不完全相同的,一般可归纳为三种类型:
1.球菌单独存在时呈球形,按其分裂的方式和分裂后的排列,可分为单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八墨球菌、葡萄球菌等,菌体直径约0.5~1.0um。
2.杆菌菌体呈杆状或近似杆状。大小、长短、粗细很不一致,有的粗短近似球菌,称为球杆菌;有的杆菌一端膨大似棒状,称为棒状杆菌;有的排列成链状,称为链杆菌;有的生长成侧枝,称为分枝杆菌。大部分杆菌长约2.0~3.0um,宽0.5~1.0um,病原细菌中杆菌的种类最多。
3.弧菌和螺菌菌体呈弯曲或螺旋状,只有一个弯曲,呈逗点状为弧菌,如霍乱弧菌;有数个弯曲较为坚韧的为螺菌,如鼠咬热螺菌。
(二)病毒
病毒是体积最小,结构最简单,没有细胞结构,而只能寄生在其它生物的细胞内,利用宿主细胞的酶系统和营养物质进行生长繁殖的原始生物。病毒的形态多数呈球形,少数呈杆状或砖块状,细菌病毒(噬菌体)多数呈蝌蚪状,平均大小只有0.1um,比细菌约小10倍,最小的病毒只有0.01um,接近蛋白质分子。病毒大多能通过滤菌器,故俗称滤过性病毒。
(三)真菌
真菌是体积最大,结构比较复杂的微生物。真菌在自然界里广泛存在,如使衣物、食品发霉的霉菌,酿酒或发醇面粉的醇母菌都是真菌。病原真菌也较常见,如皮肤浅表的癣菌。真菌对热的抵抗力不强,60℃加热1小时即被杀死。真菌分单细胞真菌和多细胞真菌;单细胞真菌和多细胞真菌;单细胞真菌通称为酵母菌。多细胞真菌通称为霉菌。
四、细菌细胞的特殊结构
有的细菌除具有上述基本结构外,尚有某些特殊结构,如英膜、芽胞、鞭毛、菌毛等。
1.英膜
有些细菌在一定的营养条件下,向细胞壁表面分泌一种粘液状物质,形成一层较厚的膜(约0.
2um)称为荚膜。荚膜中含有大量水分,英膜对菌体有保护作用,可保护细菌抵抗干燥。细菌的英膜与细菌的致病力有关,具有荚膜的细菌不易被白细胞所吞噬,故能在机体内生长繁殖,引起感染。
2.芽胞
某些细胞生长到一定时期或当外界条件改变时对细菌生长不利时,菌体内的细胞浆发生脱水浓缩,逐渐形成圆形或椭圆形的小体,位于菌体中央或未端,称为芽胞,如下图所示,芽胞是细菌的休眠体,一个繁殖体只能形成一个芽胞。芽胞外部有数层厚而致密的膜,可抵御外界不良的环境,对于高温、干燥、光线、化学药品等有抵抗力比繁殖体为强,没有形成芽胞的细菌,在70℃以上就逐渐死亡,而芽胞却能抵抗100℃或更高一些的温度。因此,杀死芽胞要比杀死细菌的繁殖体困难得多,有的芽胞存活多年而不丧失其活力,当遇到合适条件又可生长繁殖,因此灭菌的效果应以杀死芽胞为标准。
五、细菌的生长繁殖和代谢产物
1.细菌的繁殖方式
细菌的繁殖方式是简单无性二分裂法,即一个细菌分为二个,二个分为四个,如此继续下去。球菌由于沿着一个平面或几个平面,故呈链状、葡萄状、双球菌、四联球菌、八墨球菌等状态;杆菌一般沿横轴分裂。
大部分细菌的繁殖速度很快,如大肠杆菌在适宜的条件下,每20分钟就可繁殖一代,若保持此速度繁殖10小时后,一个细菌可以繁殖10亿个。细菌繁殖虽然如此迅速,但它是受各方面因素所制约,决不能无限制地繁殖下去。
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