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芽孢桿菌（細(xì)菌的一科）

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芽孢桿菌

細(xì)菌的一科

芽孢桿菌（Bacillus），細(xì)菌的一科，能形成芽孢（內(nèi)生孢子）的桿菌或球菌。包括芽孢桿菌屬、芽孢乳桿菌屬、梭菌屬、脫硫腸狀菌屬和芽孢八疊球菌屬等。它們對(duì)外界有害因子抵抗力強(qiáng)，分布廣，存在于土壤、水、空氣以及動(dòng)物腸道等處。

芽孢桿菌（bacillus）桿菌科的一屬細(xì)菌。

基本信息

中文名	芽孢桿菌
科	芽孢桿菌科
界	細(xì)菌界
門(mén)	厚壁菌門(mén)
綱	芽孢桿菌綱

展開(kāi)

內(nèi)容簡(jiǎn)介

枯草芽孢桿菌

絕大多數(shù)是一個(gè)菌體僅形成一個(gè)芽孢芽孢位于菌體內(nèi)，為革蘭氏陽(yáng)性菌。內(nèi)含DNA、RNA、可能與 DNA相聯(lián)系的特異芽孢蛋白質(zhì)以及合成蛋白質(zhì)和產(chǎn)生能量的系統(tǒng)。

此外，還有大量的吡啶二羧酸鈣布滿整個(gè)芽孢。皮層處于核心和芽孢殼之間，含有豐富的肽聚糖。芽孢殼主要由蛋白質(zhì)組成，此外，還有少量的碳水化合物和類(lèi)脂類(lèi)，可能還有大量的磷。最外層是外壁，其主要成分是蛋白質(zhì)、一定量的葡萄糖和類(lèi)脂。由于芽孢具有厚而含水量低的多層結(jié)構(gòu)，所以折光性強(qiáng)、對(duì)染料不易著色，芽孢對(duì)熱、干燥、輻射、化學(xué)消毒劑和其他理化因素有較強(qiáng)的抵抗力，這可能與芽孢獨(dú)具的高含量吡啶二羧酸有關(guān)。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

芽孢桿菌屬于芽孢桿菌科、芽孢桿菌屬，是一類(lèi)能產(chǎn)生抗力內(nèi)生孢子的革蘭氏陽(yáng)性菌，細(xì)胞呈桿狀且外層覆蓋大量的吡啶二羧酸鈣。其皮層位于核心和芽孢殼之間，含豐富的肽聚糖；核心是一種高度濃縮的、惰性的染色體；最外層的外壁為一層肽聚糖壁，且一層或多層的成分為蛋白質(zhì)的芽孢衣。由于芽孢具有厚而含水量低的多層結(jié)構(gòu)，所以折光性強(qiáng)，對(duì)染料不易著色，穩(wěn)定性好，耐氧化、耐擠壓、耐高溫，能長(zhǎng)期耐受 60 ℃高溫，在溫度 120 ℃下能存活 20 min，且耐酸堿，在胃酸環(huán)境中能保持活性，這可能與芽孢獨(dú)具的高含量吡啶二羧酸有關(guān)。同時(shí)還具有廣譜桿菌活性，能產(chǎn)生細(xì)菌素，抑制病原菌。目前應(yīng)用較多的有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌等類(lèi)型。

芽孢介紹

芽孢又稱(chēng)為孢子。最先由Cohn在枯草芽孢桿菌中發(fā)現(xiàn)，隨后Koch在炭疽芽孢桿菌中發(fā)現(xiàn)并對(duì)其進(jìn)行了描述。Cohn闡述了枯草芽孢桿菌的抗熱性，而Koch則詳細(xì)描述了炭疽芽孢桿菌的芽孢形成的周期。由于芽孢形成于細(xì)胞內(nèi)部，所以又被稱(chēng)為內(nèi)生孢子，最終孢子要從母細(xì)胞或芽孢囊釋放出來(lái)。

芽孢是自然界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最具耐受性的細(xì)胞。處于休眠狀態(tài)的芽孢對(duì)熱、干燥、輻射、酸、堿和有機(jī)溶劑等殺菌因子具有極強(qiáng)的抵抗力。芽孢能在不利的環(huán)境條件下存活達(dá)十余年，甚至成千上萬(wàn)年。當(dāng)環(huán)境條件適宜時(shí)，芽孢又可萌發(fā)形成能夠分裂繁殖的菌體細(xì)胞。

應(yīng)用介紹

芽孢桿菌在工農(nóng)業(yè)及醫(yī)藥生產(chǎn)中均有廣泛應(yīng)用。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

芽孢桿菌產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)能防治多種植物病害，芽孢桿菌已有一些芽孢桿菌生防菌株得到商品化或得到有限商品化生產(chǎn)應(yīng)用許可。蘇云金芽孢桿菌形成過(guò)程中可以產(chǎn)生一種伴孢晶體，它已成為世界上產(chǎn)量最大的微生物殺蟲(chóng)劑。側(cè)孢短芽孢桿菌的一些菌株也能產(chǎn)生晶體蛋白及酶類(lèi)物質(zhì)，對(duì)于無(wú)脊椎生物具有毒性作用。芽孢桿菌具有解磷、解鉀、固氮等生物活性，有利于提高作物產(chǎn)量，而且芽孢桿菌抗逆性好，巨大芽孢桿菌、膠質(zhì)芽孢桿菌、固氮芽孢桿菌、球形芽孢桿菌、側(cè)孢短芽孢桿菌等被廣泛用于生產(chǎn)生物肥料。芽孢桿菌產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)對(duì)畜禽具有促生長(zhǎng)、保健和治療疾病的作用，屬無(wú)毒副作用、無(wú)殘留、無(wú)致細(xì)菌耐藥性的一類(lèi)環(huán)保型制劑。芽孢桿菌產(chǎn)生的抗菌肽的殺菌機(jī)制非常獨(dú)特，病原菌不易對(duì)抗菌肽產(chǎn)生耐藥性，因而抗菌肽作為一種新型飼料添加劑，是目前飼料業(yè)的一個(gè)新的研發(fā)方向。

食品加工和保鮮

芽孢桿菌產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)具有廣譜殺菌活性，對(duì)與食品有關(guān)的多種革蘭氏陰性菌和陽(yáng)性菌均有較強(qiáng)的殺菌作用，并且一般具有良好的熱穩(wěn)定性，可用于防止熱加工食品過(guò)程中其他細(xì)菌的污染，也可用于防止巴氏殺菌后的再污染，還可用于食品發(fā)酵過(guò)程中的雜菌污染。另外，部分種類(lèi)芽孢桿菌產(chǎn)生的L-賴(lài)氨酸可用于食品添加劑。芽孢桿菌還可用于發(fā)酵食品，我國(guó)利用凝結(jié)芽孢桿菌低鹽腌漬雪里蕻。

工業(yè)生產(chǎn)

利用芽孢桿菌發(fā)酵獲得工業(yè)生產(chǎn)上需要的高活性、高純度的淀粉酶、蛋白酶的方法在20世紀(jì)30年代就開(kāi)始應(yīng)用。

醫(yī)學(xué)

芽孢桿菌產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)一般具有廣泛的抑菌譜，能殺傷包括耐藥菌株在內(nèi)的細(xì)菌、某些真菌、寄生蟲(chóng)、部分病毒以及腫瘤細(xì)胞等，并且有結(jié)合脂多糖、中和內(nèi)毒素等作用，因此引起了科學(xué)家和醫(yī)務(wù)工作者的廣泛關(guān)注。芽孢桿菌制備的微生態(tài)制劑在治療腸道菌群失調(diào)癥、治療念珠菌感染、預(yù)防瘡面感染等醫(yī)療過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。

環(huán)保

地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的代謝產(chǎn)物聚-γ-谷氨酸可用于降解塑料，還可作為沙漠保水劑。側(cè)孢短芽孢桿菌可以將4-羥基苯甲酸丙酯轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>龍膽酸。此于處理工業(yè)廢水和降解環(huán)境中的有毒物質(zhì)，如多環(huán)芳烴、石油、有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥。多黏類(lèi)芽孢桿菌產(chǎn)生的胞外多糖和胞外蛋白，可用作絮凝劑處理污水。

科學(xué)研究

芽孢桿菌屬中有許多天然菌株可提供不同的高生物活性基因?？莶菅挎邨U菌、短小芽孢杄菌、地衣芽孢杄菌也可作為基因工程受體菌。僅枯草芽孢桿菌就表達(dá)出了近200種原核和真核生物來(lái)源的蛋白基因。枯草芽孢桿菌無(wú)論是在生產(chǎn)上還是在對(duì)基因組及物理圖譜的研究中都起著重要作用。

危害介紹

大多數(shù)芽孢桿菌屬細(xì)菌是無(wú)害的，但有一些對(duì)人和動(dòng)物是有致病性的。蠟樣芽孢桿菌可引起食物中毒，癥狀與金黃色葡萄球菌食物中毒相似。一些菌株在食物中可產(chǎn)生耐熱性毒素，該毒素與芽孢萌發(fā)有關(guān)，在被食入后1~5h出現(xiàn)嘔吐癥狀。其他菌株產(chǎn)生不耐熱腸毒素，在食入后10~15h內(nèi)引起腹瀉。已知蠟樣芽孢桿菌在免疫受損患者可引起菌血癥以及其他癥狀如嘔吐和腹瀉。炭疽桿菌可引起人和動(dòng)物炭疽。

適應(yīng)對(duì)象

1.有機(jī)肥、農(nóng)家肥、復(fù)合肥、化肥添加

2.生物農(nóng)藥添加

3.激活土壤

4.堆肥、液肥制作

5.粗纖維降解

6. 廚余處理

7. 飼料添加

8.環(huán)境凈化

9. 水產(chǎn)水質(zhì)凈化

特性介紹

1. 繁殖快速：代謝快、繁殖快，四小時(shí)增殖10萬(wàn)倍，標(biāo)準(zhǔn)菌四小時(shí)僅可繁殖6倍。

2. 生命力強(qiáng)：無(wú)濕狀態(tài)可耐低溫－60℃、耐高溫+280℃，耐強(qiáng)酸、耐強(qiáng)堿、抗菌消毒、耐高氧（嗜氧繁殖）、耐低氧（厭氧繁殖）。

3.體積大：體積比一般病源菌分子大四倍數(shù)，占據(jù)空間優(yōu)勢(shì)，抑制有害菌的生長(zhǎng)繁殖。

功能介紹

芽孢桿菌

1.保濕性強(qiáng)：形成強(qiáng)度極為優(yōu)良的天然材料聚麩胺酸，為土壤的保護(hù)膜，防止肥份及水份流失。

2.有機(jī)質(zhì)分解力強(qiáng)：增殖的同時(shí)，會(huì)釋出高活性的分解酵素，將難分解的大分子物質(zhì)分解成可利用的小分子物質(zhì)。

3.產(chǎn)生豐富的代謝生成物：合成多種有機(jī)酸、酶、生理活性等物質(zhì)，及其它多種容易被利用的養(yǎng)份。

4.抑菌、滅害力強(qiáng)：具有占據(jù)空間優(yōu)勢(shì)，抑制有害菌、病原菌等有害微生物的的生長(zhǎng)繁殖。

5.除臭：可以分解產(chǎn)生惡臭氣體的有機(jī)物質(zhì)、有機(jī)硫化物、有機(jī)氮等，大大改善場(chǎng)所的環(huán)境。

芽孢桿菌能提高動(dòng)物生產(chǎn)性能是其產(chǎn)生多種消化酶的一個(gè)重要體現(xiàn)。研究表明，芽孢桿菌能產(chǎn)生多種消化酶，幫助動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。芽孢桿菌具有較強(qiáng)的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，同時(shí)還具有降解飼料中復(fù)雜碳水化合物的酶，如果膠酶、葡聚糖酶、纖維素酶等，這些酶能夠破壞植物飼料細(xì)胞的細(xì)胞壁，促使細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放出來(lái)，并能消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，減少抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)動(dòng)物消化利用的障礙。

有益種類(lèi)

蘇云金芽孢桿菌可用于植物保護(hù)，殺滅害蟲(chóng)；枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌可用于畜牧水產(chǎn)飼料添加劑、用于水環(huán)境凈化；多粘類(lèi)芽孢桿菌具有固定分子態(tài)氮的能力。

生物工程

芽孢桿菌各屬擁有各自生物學(xué)特性，通過(guò)基因選育等生物工程學(xué)，可以將自然界的菌種人工選育出特定功能強(qiáng)勢(shì)的菌種，應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個(gè)方面。在抗生素污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重的今天，有益的芽孢桿菌的應(yīng)用研究，可能是解決抗生素問(wèn)題的一個(gè)有效方案。

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