芽孢杆菌（细菌的一科）

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更新时间：2023-05-22
芽孢杆菌
细菌的一科
芽孢杆菌（Bacillus），细菌的一科，能形成芽孢（内生孢子）的杆菌或球菌。包括芽孢杆菌属、芽孢乳杆菌属、梭菌属、脱硫肠状菌属和芽孢八叠球菌属等。它们对外界有害因子抵抗力强，分布广，存在于土壤、水、空气以及动物肠道等处。
芽孢杆菌（bacillus）杆菌科的一属细菌。
基本信息
中文名
芽孢杆菌
科
界
门
厚壁菌门
纲
芽孢杆菌纲
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内容简介
枯草芽孢杆菌
绝大多数是一个菌体仅形成一个芽孢芽孢位于菌体内，为革兰氏阳性菌。内含DNA、RNA、可能与 DNA相联系的特异芽孢蛋白质以及合成蛋白质和产生能量的系统。
此外，还有大量的吡啶二羧酸钙布满整个芽孢。皮层处于核心和芽孢壳之间，含有丰富的肽聚糖。芽孢壳主要由蛋白质组成，此外，还有少量的碳水化合物和类脂类，可能还有大量的磷。最外层是外壁，其主要成分是蛋白质、一定量的葡萄糖和类脂。由于芽孢具有厚而含水量低的多层结构，所以折光性强、对染料不易着色，芽孢对热、干燥、辐射、化学消毒剂和其他理化因素有较强的抵抗力，这可能与芽孢独具的高含量吡啶二羧酸有关。
结构特点
芽孢杆菌属于芽孢杆菌科、芽孢杆菌属，是一类能产生抗力内生孢子的革兰氏阳性菌，细胞呈杆状且外层覆盖大量的吡啶二羧酸钙。其皮层位于核心和芽孢壳之间，含丰富的肽聚糖；核心是一种高度浓缩的、惰性的染色体；最外层的外壁为一层肽聚糖壁，且一层或多层的成分为蛋白质的芽孢衣。由于芽孢具有厚而含水量低的多层结构，所以折光性强，对染料不易着色，稳定性好，耐氧化、耐挤压、耐高温，能长期耐受 60 ℃高温，在温度 120 ℃下能存活 20 min，且耐酸碱，在胃酸环境中能保持活性，这可能与芽孢独具的高含量吡啶二羧酸有关。同时还具有广谱杆菌活性，能产生细菌素，抑制病原菌。目前应用较多的有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌等类型。
芽孢介绍
芽孢又称为孢子。最先由Cohn在枯草芽孢杆菌中发现，随后Koch在炭疽芽孢杆菌中发现并对其进行了描述。Cohn阐述了枯草芽孢杆菌的抗热性，而Koch则详细描述了炭疽芽孢杆菌的芽孢形成的周期。由于芽孢形成于细胞内部，所以又被称为内生孢子，最终孢子要从母细胞或芽孢囊释放出来。
芽孢是自然界已经发现的最具耐受性的细胞。处于休眠状态的芽孢对热、干燥、辐射、酸、碱和有机溶剂等杀菌因子具有极强的抵抗力。芽孢能在不利的环境条件下存活达十余年，甚至成千上万年。当环境条件适宜时，芽孢又可萌发形成能够分裂繁殖的菌体细胞。
应用介绍
芽孢杆菌在工农业及医药生产中均有广泛应用。
农业生产
芽孢杆菌产生的抗菌物质能防治多种植物病害，芽孢杆菌 已有一些芽孢杆菌生防菌株得到商品化或得到有限商品化生产应用许可。苏云金芽孢杆菌形成过程中可以产生一种伴孢晶体，它已成为世界上产量最大的微生物杀虫剂。侧孢短芽孢杆菌的一些菌株也能产生晶体蛋白及酶类物质，对于无脊椎生物具有毒性作用。芽孢杆菌具有解磷、解钾、固氮等生物活性，有利于提高作物产量，而且芽孢杆菌抗逆性好，巨大芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、固氮芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌等被广泛用于生产生物肥料。芽孢杆菌产生的抗菌物质对畜禽具有促生长、保健和治疗疾病的作用，属无毒副作用、无残留、无致细菌耐药性的一类环保型制剂。芽孢杆菌产生的抗菌肽的杀菌机制非常独特，病原菌不易对抗菌肽产生耐药性，因而抗菌肽作为一种新型饲料添加剂，是目前饲料业的一个新的研发方向。
食品加工和保鲜
芽孢杆菌产生的抗菌物质具有广谱杀菌活性，对与食品有关的多种革兰氏阴性菌和阳性菌均有较强的杀菌作用，并且一般具有良好的热稳定性，可用于防止热加工食品过程中其他细菌的污染，也可用于防止巴氏杀菌后的再污染，还可用于食品发酵过程中的杂菌污染。另外，部分种类芽孢杆菌产生的L-赖氨酸可用于食品添加剂。芽孢杆菌还可用于发酵食品，我国利用凝结芽孢杆菌低盐腌渍雪里蕻。
工业生产
利用芽孢杆菌发酵获得工业生产上需要的高活性、高纯度的淀粉酶、蛋白酶的方法在20世纪30年代就开始应用。
医学
芽孢杆菌产生的抗菌物质一般具有广泛的抑菌谱，能杀伤包括耐药菌株在内的细菌、某些真菌、寄生虫、部分病毒以及肿瘤细胞等，并且有结合脂多糖、中和内毒素等作用，因此引起了科学家和医务工作者的广泛关注。芽孢杆菌制备的微生态制剂在治疗肠道菌群失调症、治疗念珠菌感染、预防疮面感染等医疗过程中发挥了重要的作用。
环保
地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的代谢产物聚-γ-谷氨酸可用于降解塑料，还可作为沙漠保水剂。侧孢短芽孢杆菌可以将4-羟基苯甲酸丙酯转变为龙胆酸。此于处理工业废水和降解环境中的有毒物质，如多环芳烃、石油、有机磷农药、有机氯农药。多黏类芽孢杆菌产生的胞外多糖和胞外蛋白，可用作絮凝剂处理污水。
科学研究
芽孢杆菌属中有许多天然菌株可提供不同的高生物活性基因。枯草芽孢杆菌、短小芽孢杄菌、地衣芽孢杄菌也可作为基因工程受体菌。仅枯草芽孢杆菌就表达出了近200种原核和真核生物来源的蛋白基因。枯草芽孢杆菌无论是在生产上还是在对基因组及物理图谱的研究中都起着重要作用。
危害介绍
大多数芽孢杆菌属细菌是无害的，但有一些对人和动物是有致病性的。蜡样芽孢杆菌可引起食物中毒，症状与金黄色葡萄球菌食物中毒相似。一些菌株在食物中可产生耐热性毒素，该毒素与芽孢萌发有关，在被食入后1~5h出现呕吐症状。其他菌株产生不耐热肠毒素，在食入后10~15h内引起腹泻。已知蜡样芽孢杆菌在免疫受损患者可引起菌血症以及其他症状如呕吐和腹泻。炭疽杆菌可引起人和动物炭疽。
适应对象
1.有机肥、农家肥、复合肥、化肥添加
2.生物农药添加
3.激活土壤
4.堆肥、液肥制作
5.粗纤维降解
6. 厨余处理
7. 饲料添加
8.环境净化
9. 水产水质净化
特性介绍
1. 繁殖快速：代谢快、繁殖快，四小时增殖10万倍，标准菌四小时仅可繁殖6倍。
2. 生命力强：无湿状态可耐低温－60℃、耐高温+280℃，耐强酸、耐强碱、抗菌消毒、耐高氧（嗜氧繁殖）、耐低氧（厌氧繁殖）。
3.体积大：体积比一般病源菌分子大四倍数，占据空间优势，抑制有害菌的生长繁殖。
功能介绍
芽孢杆菌
1.保湿性强：形成强度极为优良的天然材料聚麸胺酸，为土壤的保护膜，防止肥份及水份流失。
2.有机质分解力强：增殖的同时，会释出高活性的分解酵素，将难分解的大分子物质分解成可利用的小分子物质。
3.产生丰富的代谢生成物：合成多种有机酸、酶、生理活性等物质，及其它多种容易被利用的养份。
4.抑菌、灭害力强：具有占据空间优势，抑制有害菌、病原菌等有害微生物的的生长繁殖。
5.除臭：可以分解产生恶臭气体的有机物质、有机硫化物、有机氮等，大大改善场所的环境。
芽孢杆菌能提高动物生产性能是其产生多种消化酶的一个重要体现。研究表明，芽孢杆菌能产生多种消化酶，帮助动物对营养物质的消化吸收。芽孢杆菌具有较强的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，同时还具有降解饲料中复杂碳水化合物的酶，如果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等，这些酶能够破坏植物饲料细胞的细胞壁，促使细胞的营养物质释放出来，并能消除饲料中的抗营养因子，减少抗营养因子对动物消化利用的障碍。
有益种类
苏云金芽孢杆菌可用于植物保护，杀灭害虫；枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌可用于畜牧水产饲料添加剂、用于水环境净化；多粘类芽孢杆菌具有固定分子态氮的能力。
生物工程
芽孢杆菌各属拥有各自生物学特性，通过基因选育等生物工程学，可以将自然界的菌种人工选育出特定功能强势的菌种，应用于工农业生产各个方面。在抗生素污染问题越来越严重的今天，有益的芽孢杆菌的应用研究，可能是解决抗生素问题的一个有效方案。