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微生物(Microorganism)

互联网

2033
秦惠基
 

 

 

    微生物(microorganism)是存在于自然界中的一群体形细小、构造简单、肉眼直接看不见,必须借助于光学显微镜或电子显微镜放大几百倍、几千倍甚至几万倍才能观察到的微小生物。微生物虽然个体微小,但具有一定的结构、生理功能,并能在适宜的环境中快速地生长和繁殖。

    微生物的种类繁多,至少在十万种以上。按其结构、组成等差异,可分成三大类。

    1.非细胞型微生物  体积微小,能通过滤菌器;只能在活细胞内生长增殖,病毒属之。

    2.原核细胞型微生物  仅有原始核,无核仁和核膜;缺乏完整的细胞器。这类微生物有细菌、衣原体、立克次体、支原体、螺旋体和放线菌。

    3.真核细胞微生物  细胞核的分化程度较高,有核膜、核仁和染色体;胞浆内有完整的细胞器。真菌是真核型微生物。

    由于病毒、细菌、真菌等形态、结构、生理活动、代谢产物等不尽相同,它们又可各自进一步分类。

    例如病毒若按寄生宿主分类,则有细菌病毒(噬菌体)、植物病毒、动物病毒等。根据病毒 基因组 的核酸种类(DNA或RNA)、类型(ds或ss)和有无包膜分类,可有七大群、ds-DNA,有包膜,ds-DNA,无包膜;ss-DNA,无包膜;ds-RNA,有包膜;ds-RNA,无包膜;ss-RNA,有包膜;ss-RNA,无包膜。传统的细菌分类是按界、门、纲、目、科、属、种分类。有的在科属之间分族,或在属下分亚属。细菌的命名都采用国际通用的林奈氏双命名法(属名在前,种名在后)。例如结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)等。

    必须指出,细菌形态特征在分类中仅是初步的鉴定依据,一般尚需进一步按其生理特性(培养性状、生化反应、产毒性等)、抗原构造和DNA硷基组成等鉴定。

    种(species)是细菌的基本分类单位。同一种细菌的形态、生理特性和组成成分都基本相同。具有密切相关的种组成(genera),例如痢疾志贺氏菌、福氏志贺氏菌、鲍氏志贺氏菌和宋内志贺氏菌等组成贺氏菌属。有共同亲缘关系菌属、沙门氏菌属等组成肠道杆菌科。

同一菌种之间仍有一定的差异,故以下还可分型(types)和变种(varieties)。又根据结构不同可分成不同血清型(serotypes);对噬菌体或细菌素敏感性不同分成多种噬菌体型(phage-types) 或细菌素型(bacteriocin-types)。此外,尚有毒素型(toxin-types)和生物型(biotypes)。变种是指某些特性与典型种比较有明显差异的细菌。

    株(strains)是指不同来源的相同的种(或型)。具有典型特征的菌株称为标准株(standard  strains),如H37RV 为结核杆菌的强毒标准株。为了便于鉴定菌种需要,能同典型菌种进行比较,实验室应保存一些必要的标准菌株。

    微生物在自然界中分布极为广泛,江河、湖泊、海洋、土壤、空气、矿层等都有数量不等的微生物存在。其中以土壤中的微生物最多,例如1克肥沃土壤可有几亿至几十亿个。在人类、动物、植物的体表,以及与外界相通的人类和动物的呼吸道、消化道等腔道中,亦有多种微生物的寄生,详见下表。

                      表  寄居人体的正常微生物丛

 

部位 主要微生物种类
皮肤 葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌
口腔 表皮葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎球菌、奈氏球菌、大赐杆菌、乳杆菌、类白喉杆菌、梭形杆菌。螺旋体、白色念珠菌
鼻咽腔 葡萄球菌,甲型和乙型链球菌、肺炎球菌、奈斤球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌、腺病毒
外耳道 葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌
眼结膜 白色葡萄球菌、结膜干燥杆菌、类白喉杆菌
正常一般无菌
肠道 大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌、绿脓杆菌、葡萄球菌、粪链球菌、产气荚膜杆菌、 破伤风杆菌、无芽胞厌氧菌、ECHO病毒、腺病毒
尿道 白色葡萄球菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌
阴道 乳杆菌、白色念珠菌、类白喉杆菌、大肠杆菌

    绝大多数微生物对人类和动、植物是有益的,而且是必需的。自然界中许多物质循环要靠微生物的代谢活动来进行。例如土壤中的微生物能将动、植物蛋白质转化为无机含氮化合物,以供植物生长发育的需要,而植物又为人类和动物所利用。此外,空气中的大量氮气,也只有依靠固氮菌等作用后才能被植物利用。由此可见,没有微生物,植物就不能新陈代谢,人和动物也将无法生存。

    在农业方面,我国广泛应用微生物制造菌肥、植物生长激素等;还利用微生物灭虫这一自然现象同害虫作斗争,例如苏云金杆菌能在一些害虫的肠道内生长繁殖、分泌毒素,导致害虫死亡。这样,开辟了以菌造肥、以菌催长、以菌防病、以菌治病等农业增产新途径,为社会创造物质财富。

    在工业方面,微生物应用于食品、皮革、纺织、石油、化工、冶金等部门越来越广泛。例如利用多种能以石油为原料的微生物进行石油脱蜡,可以提高石油的产量和质量;在味精生产中,以微生物发酵法代替盐酸水解法,原来生产一吨味精需要三十吨小麦,现只需三吨薯粉,既降低了成本,又大大节约了粮食。

    在医药工业方面,几乎所有抗生素都是微生物的代谢产物;同时,还可利用微生物来制造维生素、辅酶、ATP等药物。

    此外,利用微生物处理含酚、有机磷及印染废水方面,收到了良好效果,在含氰化物污水处理上也取得一定进展。如何利用微生物的功能对有害物质进行转化,变害为利、变废为宝,保护和控制自然环境日益受到人们的重视。

    正常情况下,寄生在人类和动物口、鼻、咽部和消化道中的微生物是无害的,且有些尚具有拮抗某些病原微生物的作用。再则,定居在肠道中的大肠杆菌等还能提供人类必需的硫胺素、核黄素、烟酸、维生素B12 、维生素K和多种氨基酸等营养物质。又牛、羊等反刍动物因能与瘤胃微生物共生,才能消化草料中的纤维素。

    微生物中有一小部分可以引起人类或动、植物的病害。例如人类的伤寒、痢疾、麻疹、脊髓灰质炎,畜禽的炭疽、猪瘟、鸡新城疫、鸭瘟等,植物的水稻白叶枯病、小麦赤霉病、大豆病毒病等。这些具有致病性的微生物称为病原微生物。

    微生物学(microbiology)是生物学中的一个分支,是研究微生物在一定条件下的形态、结构、生命活动和规律、进化、分类以及与人类、动物、植物、自然界相互关系等问题的一门科学。微生物学工作者的任务是将对人类有益的微生物用之于生产实践,同时改造、控制和消灭对人类有害的微生物。

    微生物学随着研究范围的日益扩大和深入,又逐渐形成了许多分支。着重研究微生物学基本问题的有普通微生物学、微生物分类学、微生物生理学、微生物生态学、微生物遗传学、分子微生物学等。按研究对象分为细菌学、病毒学、真菌学等。在应用领域中分为农业微生物学、工业微生物学、食品微生物学、海洋微生物学、兽医微生物学、医学微生物学等。各分支学科间的相互配合和促进,使整个微生物学全面的向纵深发展。

 

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