抗生素生产细菌学知识

第一节细菌

细菌是微生物的一大群，在自然界中分布广，种类多，与人类生产和生活关系十分密切，是微生物学的主要研究对象。

一、细菌的形态

尽管细菌种类繁多，就单个有机体而言，其基本形态可分为球状、杆状和螺旋状三种，分别被称为球菌、杆菌和螺旋菌。

（一）、球菌：细胞是球形或椭圆形，在分裂后产生的新细胞常保持一定空间排布方式，根据排布方式又可分为：单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌等。但是，一定种的全部细胞不一定都按照一种方式排列，占优势的排列方式才是重要的。

（二）、杆菌：细胞呈杆状或圆柱状，短杆菌近似球状，长的杆菌近丝状。一般来说，同一种杆菌，其粗细比较稳定，而长度因培养时间、培养条件不同而有较大变化。

（三）螺旋菌：细胞呈弯曲状的细菌统称为螺旋菌，螺旋菌细胞壁坚韧，菌体较硬，多以单细胞分散存在。不同种的细胞个体，在长度、螺旋数目和螺距等方面有显著区别，可进一步分为弧菌和螺旋菌两种形态。

球菌、杆菌和螺旋菌是细菌的三种基本形态，此外还具有其他形态的细菌，细菌的形态明显受环境条件的影响，如培养温度、培养时间和培养基的组成与浓度等发生改变时，均可能引起细菌形态的改变。一般处于幼龄阶段或生长条件适宜时，细菌形态正常、整齐，表现出特定的形态；在较老的培养基或异常条件下，细菌常出现不正常形态，若将它们转移到新鲜培养基或适宜的培养条件下可恢复原来的形态。

二、细菌的大小

细菌的大小随种类不同而差别很大。球菌大小常以其直径表示，杆菌和螺旋菌以其长度和宽度表示。最小的细菌只有0.2微米，最大的可达80微米，但一般不超过几微米，球菌直径多为0.5-1微米，杆菌直径与球菌相似，长度约为直径的一倍或几倍。

三、细菌细胞的结构

典型的原核细胞—细菌，其结构可分为两部分：一是不变部分或基本结构，如细胞壁、细胞膜、细胞核和核糖体，为全部细菌细胞所共有；二是可变部分或特殊结构，如鞭毛、纤毛、荚膜、芽孢和气泡等。

１、细胞壁：细胞壁是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的结构。占细胞干重的细菌壁垒具有保护细胞免受机械性或渗透压的破坏，维持细胞外形的功能。细胞壁的化学组成使之具有一定的抗原性、致病性以及对噬菌体的敏感性。细胞壁可能为鞭毛运动提供可靠的支点，具有鞭毛的细菌失去细胞壁后，仍保持其鞭毛，但不能运动。细胞壁实际上是多孔性的，具有一定屏障作用，水和某些化学物质可以通过，但对大分子物质有阻拦作用。

不同的细菌，细胞壁垒的化学组成和结构不同，通过革兰氏染色法可将其分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类。1884年由丹麦人革兰氏发明的染色法，要点为：先用结晶紫染液染色，再加媒染剂—碘液处理，使菌体着色，然后用乙醇脱色，最后用复染液（沙黄或番红）复染。显微镜下菌体呈红色的为革兰氏阴性细菌（常以G-表示），呈深紫色的为革兰氏阳性反应菌（常以G+表示）。革兰氏阳性菌的细胞壁较厚，只有一层，主要由肽聚糖组成，革兰氏阴性菌却有内壁层和外壁层两层，从化学组成看，革兰氏阳性菌细胞壁肽聚糖含量高（40-90%），脂含量低，而革兰氏阴性菌正好相反。

现在普遍接受的革兰氏染色反应机制为：在染色过程中，细胞内形成的深紫色的结晶紫—碘的复合物，被酒精从革兰氏阴性菌细胞内浸出，而阳性菌则较困难。

2、细胞膜

细胞膜又称为原生质膜或质膜，是外侧紧贴于细胞壁而内侧包围细胞质的一层柔软而富有弹性的半透性薄膜。

目前对膜的结构有不同的假说，但有几点却是公认的：(1)、磷脂双分子层构成了膜的骨架；(2)、磷脂分子在细胞膜中以多种形式不断运动，从而使膜结构具有流动性；(3)、膜蛋白无规则的，以不同深度分布于膜的磷脂层中；(4)、膜中的蛋白质和磷脂，不论数量和种类，均随菌体生理状态而变化。

3、细胞核

细菌的核位于细胞质内，没有核膜，没有核仁，没有固定的形态，结构也很简单。这是原核生物与真核生物的主要区别之一。

在静止期的细菌，核多呈球形、棒形或哑铃状。正常情况下，一个菌体内只有一个核；而细菌处于活跃生长时，由于DNA的复制先于细胞分裂，一个菌体内往往有2-4个核，低速生长时，则可见1-2个核。核的分裂一般从一端开始，因而在分裂中常出现H、X、和Y形核。4、核糖体

核糖体是细胞中的一种核糖核蛋白的颗粒结构，由65%的核糖核

酸和35%的蛋白质组成。原核生物的核糖体常以游离状态或多聚糖状态分布于细胞质中。核糖体是蛋白质的合成“车间”，其数量多少与蛋白质合成直接相关，往往随菌体生长速度而变，快速繁殖时核糖体数目多高。

5、细胞质及其内含物

细胞质是细胞膜内的物质，除细胞核外，皆为细胞质。无色透明，呈粘液状，主要成分为水、蛋白质，核酸、脂类，并有少量糖及无机盐。

6、芽孢

某些细菌，在生长的一定阶段，在细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱状的结构，对不良环境具有较强的抗性，这种休眠体即称“芽孢”或孢子。由于它位于细胞之内，为区别放线菌、霉菌等形成的分生孢子，故又称为内生孢子。芽孢的出现，实质是微生物发育循环中所产生的细胞分化现象，或称形态发生，是一个或一群细胞从一种功能转变为另一种功能的表现。芽孢与母细胞相比，化学组成、显微结构、生理功能等方面表现完全不同。形成芽孢需要一定的外界条件，芽孢一旦形成，则对恶劣环境条件均具有很强的抵抗能力，芽孢尤其能耐高温。耐高温可能原因有：（1）含2，6-吡啶二羧酸与钙的复合物，占芽孢干重的5-15%。（2）含水量低，酶含量少，且具有抗热性，芽孢壁厚而致密，并处于休眠状态，代谢活力也低。

一个营养细胞只能形成一个芽孢，而一个芽孢也只产生一个营养体。芽孢仅仅是芽孢细菌生活史中的一环，是细菌的休眠体，而不是繁殖方式。

四、细菌的繁殖

接种到新鲜培养基里的细菌细胞，从周围环境中选择性地吸收营养物质，随之发生一连串的生化合成反应，把进入细胞的营养物质转变为新的细胞物质——DNA、RNA、蛋白质、酶及其他大分子。细胞物质和细胞体积增加，新的细胞壁物质的合成，是菌体开始繁殖过程，最后形成两个新的细胞。

裂殖是细菌最普遍、最主要的繁殖方式，通常为横分裂。杆菌和螺旋菌在分裂前先延长菌体，然后，垂直于长轴分裂。电子显微镜研究表明：细菌分裂大致经过了细胞核和细胞质的分裂、横隔壁的形成、子细胞分裂等过程。

少数细菌和酵母菌一样，进行出芽繁殖；有的能由一个细胞形成许多小的分裂孢子或节孢子。