芽孢杆菌

能形成芽孢的杆菌或球菌

芽孢杆菌属（Bacillus）狭义上专指Bacillus属的种类；而广义上，它还包括由Bacillus属分化出的近缘属、乳酸杆菌属，以及名称类似但不属于芽孢杆菌、却含有Bacillus词根的属。存在两种形态：芽孢和营养体。其营养体细胞主要呈现为杆状或椭圆状，其中杆状可进一步分为长杆和短杆，椭圆状则包括长椭圆和短椭圆。各类芽孢杆菌的细胞形态有所区别，其尺寸通常在（0.4~1.5）微米×（0.8~3.0）微米之间。

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

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

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，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、短小芽孢杆菌、地衣芽孢杆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

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。

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