某个领域探索微小世界的资料

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微小世界的主角 分类:细菌天地2006.12.8 10:39 作者：刀剑笑 | 评论：31 | 阅读：6503 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。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“核”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。