細菌學

細菌學

細菌學,是以細菌為對象的生物學的一個學科。是研究細菌的形態、生理、生物化學、生態、遺傳、進化、分類及其套用的科學。20世紀初,細菌學家們在研究傳染病原、免疫、化學藥物、細菌的化學活性等方面取得較大進展,基本上證實細菌的發酵機理與脊椎動物肌肉的糖酵解大體相同,而細菌對生長因子的需要也與脊椎動物對維生素的需要基本一致。1943年,德爾布呂克分析了大腸桿菌的突變體;1944年,埃弗里在肺炎球菌中發現轉化作用都是由DNA決定的;1957年,木下宙用發酵法生產胺基酸;在用大腸桿菌製造出胰島素之後,1980年,吉爾伯特又用細菌製造出人的干擾素,從而將細菌學的研究推進到分子生物學的水平。

定義

1676年,列文虎克首先發現口腔中的細菌當時叫做“微小生物”。1861年,巴斯德用他那有名的鵝頸瓶所做的實驗有力地證明了空氣中有細菌存在。他還根據自己對發酵作用的研究,指出空氣中存在許多種細菌,它們的生命活動能引起有機物的發酵,產生各種有用的產物,有的產物還可以為另外的細菌後繼發酵、產生不期有的產物。

簡介

細菌學細菌學

細菌學發展的基礎在很大程度上是依賴於列文虎克(A.Van Leeu-wenhoek)簡單顯微鏡的使用(1683),巴斯德(L.P-asteur)滅菌法的創造(1860)以及柯赫(R.Koc-h)純分離法的研製成功等技術上發明。

以後主要是醫學方面的病原細菌學(廣義地包括病毒學和免疫學的一部分)和農學方面的土壤細菌學、發酵細菌學等依其目的而發展起來的知識體系。隨著這些知識在套用方面的發展,在基礎生物學方面,尤其是細菌方面,因其物質代謝的方式千變萬化,且活性很高,故而進行了廣泛的研究。另一方面,開始於變異研究的細菌遺傳學,以艾維利(O.T.Avery)進行的轉化研究(1947)和列德伯格(J.Lederberg)進行的接合、重組的研究為轉機發展起來,大大促進了分子遺傳學的進展。此外,電子顯微鏡的進步使細菌和噬菌體的微細結構已經清楚,與此同時,有關結構形成的分子水平上的研究也開展起來。

研究對象

細菌學細菌學

細菌具有體積小、繁殖快、活力強、種類多、易變異等特點,能在人工控制的條件下進行研究和生產,是現代生物學以及其他學科的重要研究工具。

細菌是微生物的一個大類群,屬原核生物。覺大多數是單細胞,少數種類形成多核細胞或多細胞絲狀體。有細胞壁,不含組蛋白,也無核膜,細胞內也不含任何由單位膜包裹的細胞器。廣泛分布於自然界,多營寄生或腐生生活,少數種類為自養菌。細菌在自然界物質循環中起重要作用。有的能增加土壤的肥力,有的可用於工業生產,但某些細菌能引起人或動、植物的疾病。廣義的細菌包括螺鏇體、放線菌、立克次氏體、菌質體、衣原體;狹義的細菌僅指以前所謂的裂殖菌,能在光學顯微鏡下看到,可在一般培養基生長。大體分革蘭氏陽性球菌或桿菌、革蘭氏陰性球菌或桿菌。革蘭氏染色反映細菌壁的結構特徵,不僅是重要的分類依據,革蘭氏染色反應也有助說明細菌的生態習性和對藥物的敏感性。

細菌存在於空氣、土壤、灰塵、水及環境中的大部物體上,人體表面及與外界相通的腔道內也存在著。有些細菌具致病性,如金黃色葡萄球菌可引起皮膚化膿性感染,但有些細菌一般不致病,而是在某些條件下才致病,稱為條件致病菌。分為表面結構、附屬檔案與內部結構。有些細菌在一定條件下能形成芽孢;芽孢形成後菌體逐漸消失。細菌的L型是細菌通過變異而產生的細胞壁缺陷型,也有致病作用。

因各種細菌的新陳代謝和生命活動的物質基礎不同,所以每一種細菌對營養物質和氣體的選擇也不同,有些菌生長需要氧氣;有些則不需要,氧的存在反抑制其生長。有些在高張氯化鈉的環境中生長良好,而另一些則否。細菌在適宜的溫度、pH、氣體等條件下,從其周圍環境中攝取營養進行能量轉換和新陳代謝。在代謝過程中每一個反應均有酶起催化作用。通過糖、蛋白質、脂肪的合成和分解來獲得或消耗能量,不同細菌對糖酵解的不同,可藉此鑑別細菌。

歷史發展

1889~1901年,拜耶林克分離成功根瘤菌和固氮菌,確證了細菌在物質轉化、提高土壤肥力和控制植物病害等方面的作用。20世紀初,細菌學家們在研究傳染病原、免疫、化學藥物、細菌的化學活性等方面取得較大進展,基本上證實細菌的發酵機理與脊椎動物肌肉的糖酵解大體相同,而細菌對生長因子的需要也與脊椎動物對維生素的需要基本一致。

1943年,德爾布呂克分析了大腸桿菌的突變體;1944年,埃弗里在肺炎球菌中發現轉化作用都是由DNA決定的;1957年,木下宙用發酵法生產胺基酸;在用大腸桿菌製造出胰島素之後,1980年,吉爾伯特又用細菌製造出人的干擾素,從而將細菌學的研究推進到分子生物學的水平。

細菌具有體積小、繁殖快、活力強、種類多、易變異等特點,能在人工控制的條件下進行研究和生產,是現代生物學以及其他學科的重要研究工具。

套用

細菌學細菌學

免疫細胞化學在細菌學中主要用於菌種鑑定和抗原結構的研究。細胞都各自有其特異性抗原,套用特異性抗體的螢光素或酶標記物,可以鑑定任何一種細菌。已經成功地用於鑑定幾乎所有致病菌的純培養。尤其是套用免疫螢光技術具有較其他血清學方法簡便、快速和敏感等優點,並能直接進行細菌形態觀察。可用於鑑定的材料也比較多樣,如培養物、感染組織、病人分泌排泄物,外環境中採集材料(土壤、水、雜物等)。

由於此法對某些傳染病原能較常規方法作出更快速的診斷 ,因而具有特殊意義。免疫細胞化學方法用於研究細菌抗原結構和形態學觀察,由於單克隆抗體的套用,比其他方法更為有效。從患者咽部黏膜用棉拭子取標本,作塗片用甲組溶血性鏈球菌螢光抗體染色,能夠很快作出診斷。對於痢疾桿菌、霍亂孤菌、布氏桿菌、炭疽桿菌和腦膜炎雙球菌、肺炎雙球菌等的實驗診斷均有較好的效果。

利用間接免疫螢光或酶標記抗體法,檢測患者血清中的抗體更有價值,廣泛用於臨床診斷和流行病學研究。

診斷材料

(1) 血液:用消毒針頭取全血,裝入盛有抗凝血劑的滅菌容器中,搖勻加塞(滅菌塞)。如果病畜已死,可用無菌手術採取心血。

(2) 液體病料:如血液、關節液、膽汁、分泌液、膿汁等。可用消毒吸管或注射器吸取少許,裝入滅菌容器中,蓋緊或用蠟封。如果膿泡已破裂或從深層腔洞中採取膿汁時,可用乾燥的消毒棉拭子蘸取膿汁少許,裝於滅菌容器內密封。

(3) 糞便:可從直腸內採取,盛在滅菌視窗內,蓋緊。也可將帶糞的腸管結紮一段,自兩端切斷,放入容器,在24小時內送交檢驗單位。

(4) 乳汁:取乳前用溫水將乳房洗淨,再用75%酒精擦拭消毒,先擠出乳汁4—5次棄去,再用消毒容器接取新擠乳汁10毫升送檢。如果作顯微鏡檢查時,可加入0.5%福馬林數滴作保護劑。

(5) 管狀骨:首先將管狀骨上的股腱剔淨,再用0.1%升汞或5%石炭酸溶液浸漬過的紗布包好,裝入塑膠袋或放入木箱中送檢。

(6) 尿液:用導尿管取尿液10—20毫升,置於滅菌容器中,加入甲苯或氯仿數滴防腐。

(7) 厭氣性菌的病理材料:應急速採取和送檢。在家畜死亡後,夏季不遲於18小時,冬季不遲於24小時送交檢驗單位。病變部肌肉和實質器官,可用消毒過後剪刀,由肌層深部剪取小塊,放入滅菌容器內。也可將病變材料切成小塊或小條,風乾後(壞死桿菌除外)用塑膠紙包好送檢。

相關學科

生物學、植物學、孢粉學、動物學、微生物學、細胞生物學、分子生物學、生物分類學、習性學、生理學、微生物遺傳學、土壤微生物學、細胞學、細胞化學、細胞遺傳學、免疫學、胚胎學、優生學、悉生生物學、遺傳學、分子遺傳學、生態學、仿生學、生物物理學、生物力學、生物力能學、生物聲學、生物化學、生物數學。

微生物學辭彙

微生物學(microbiology)生物學的分支學科之一。它是在分子、細胞或群體水平上研究各類微小生物(細菌、放線菌、真菌、病毒、立克次氏體、支原體、衣原體、螺鏇體原生動物以及單細胞藻類)的形態結構、生長繁殖、生理代謝、遺傳變異、生態分布和分類進化等生命活動的基本規律,並將其套用於工業發酵、醫學衛生和生物工程等領域的科學。

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