1.与生俱来——大肠杆菌
大肠杆菌是从人们出生以来都一直伴随人体的一类细菌。它们对人类既有有益的一面也有有害的一面。
在生物学的分类方面，大肠杆菌属细菌域、变形菌门、γ-变形菌纲、肠杆菌目、肠杆菌科、埃希氏菌属、大肠杆菌种。
大肠埃希氏菌，通常称为大肠杆菌，是德国儿科医生埃舍里希在1885年发现的。在相当长的一段时间内，它一直被当作正常肠道菌群的组成部分，认为是非致病菌。直到20世纪中叶，人们才认识到一些特殊血清型的大肠杆菌对人和动物有病原性，尤其对婴儿和幼畜（禽），常引起严重腹泻和败血症。
它是一种普通的原核生物，一般多不致病，为人和动物肠道中的常居菌，是人类和大多数温血动物肠道中的正常菌群，但也有某些血清型的大肠杆菌致病性较强，可引起不同症状的腹泻。
大肠杆菌是兼性厌氧菌，在环境卫生不良的情况下，常随粪便散布在周围环境中。如果在水和食品中检出此菌，可被认为是被粪便污染的指标，从而可能有肠道病原菌的存在。因此，大肠菌群数（或大肠菌值）常作为饮水和食物（或药物）的卫生标准。
大肠杆菌是研究微生物遗传的重要材料，如局限性转导就是1954年在大肠杆菌K12菌株中发现的。科学家采用两株大肠杆菌的营养缺陷型进行实验，奠定了研究细菌接合方法学上的基础，开辟了基因工程的研究道路。
大肠杆菌是人和许多动物肠道中存在的最主要而且数量最多的一种细菌，它们主要寄生在大肠内。它侵入人体一些部位时，可引起感染，如腹膜炎、胆囊炎、膀胱炎及腹泻等。人在感染大肠杆菌后的症状为胃痛、呕吐、腹泻和发热。感染可能是致命性的，尤其是孩子及老人。
该菌对热的抵抗力较其他肠道杆菌强，55℃加热60分钟或60℃加热15分钟仍有部分细菌存活。它在自然界的水中可存活数周至数月，在温度较低的粪便中存活更久。胆盐、煌绿等对大肠杆菌有抑制作用。大肠杆菌在人体内的潜伏期通常为3～4天，但有时候也会长达9天。
大肠杆菌对磺胺类、链霉素、氯霉素等敏感，但容易产生耐药性，是由带有R因子的质粒转移而获得的。
常见的大肠杆菌种类
根据不同的生物学特性可将致病性大肠杆菌分为5类，即致病性大肠杆菌、肠产毒性大肠杆菌、肠侵袭性大肠杆菌、肠出血性大肠杆菌、肠黏附性大肠杆菌。
大肠杆菌O-157：H7血清型属肠出血性大肠杆菌，自1982年在美国首先发现以来，包括我国在内的许多国家都有报道，而且日见增加。日本近年来因食物污染该菌导致的数起大暴发，格外引人注目。在美国和加拿大通常分离的肠道致病菌中，目前它已排在第二或第三位。
大肠杆菌O-157：H7会引起肠出血性腹泻，约2%～7%的病人会发展成溶血性尿毒综合征，儿童与老人最容易出现后一种情况。致病性大肠杆菌通过污染饮水、食品、娱乐水体引起疾病暴发流行，病情严重者可危急生命。
感染大肠杆菌O-157：H7的临床治疗方法主要属于支持性治疗。若患者出现腹泻，补充失去的水分及电解质十分重要。约50%有肾并发症的患者在出现急性症状时需要特别治疗或输血。
大肠杆菌革兰氏阴性短杆菌周身有鞭毛，能运动，无芽孢，大小在1～3微米之间。它能发酵多种糖类产酸、产气，是人和动物肠道中的正常栖居菌。婴儿出生后这种菌即随哺乳进入肠道，与人终身相伴，其代谢活动能抑制肠道内分解蛋白质的微生物生长，减少蛋白质分解产物对人体的危害，还能合成维生素B和K，以及有杀菌作用的大肠杆菌素。
正常栖居条件下，这种菌不会导致人类的疾病，但如果进入胆囊、膀胱等处可引起炎症。它在肠道中大量繁殖，几乎占到了粪便净重的1/3.
大肠杆菌的致病物质
大肠杆菌具有很多毒力因子，包括内毒素、荚膜、Ⅲ型分泌系统、黏附素和外毒素等。
黏附素能使细菌紧密黏附在泌尿道和肠道的细胞上，避免因排尿时尿液的冲刷和肠道的蠕动作用而被排除。大肠杆菌黏附素的特点是具有高特异性，其包括：定植因子抗原Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ；集聚黏附菌毛Ⅰ和Ⅲ；束形成菌毛；紧密黏附素；P菌毛；侵袭质粒抗原蛋白和Dr菌毛等。
大肠杆菌能产多种的外毒素，其包括：志贺毒素Ⅰ和Ⅱ；耐热肠毒素Ⅰ和Ⅱ；不耐热肠毒素Ⅰ和Ⅱ。此外，溶血素A在尿路致病性大肠杆菌所致疾病中有重要的作用。
大肠杆菌血清学分型基础（即其抗原）
大肠埃希菌主要有三种抗原：O抗原，为细胞壁脂多糖最外层的特异性多糖，由重复的多糖单位所组成。该抗原刺激机体主要产生IgM类抗体（出现早，消失快）。K抗原位于O抗原外层，为多糖，与细菌的侵袭力有关，K抗原分为A、B、L三型。H抗原位于鞭毛上，加热和用酒精处理，可使H抗原变性或丧失。H抗原主要刺激机体产生IgG类抗体，与其他肠道菌基本没有交叉反应。
大肠杆菌导致的疾病
肠道外感染：多为内源性感染，以泌尿系感染为主，如尿道炎、膀胱炎、肾盂肾炎，也可引起腹膜炎、胆囊炎、阑尾炎等。婴儿、年老体弱、慢性消耗性疾病、大面积烧伤患者，大肠杆菌可侵入血流，引起败血症。早产儿，尤其是生后30天内的新生儿，易患大肠杆菌性脑膜炎。
急性腹泻：某些血清型大肠杆菌能引起人类腹泻。其中肠产毒性大肠杆菌会引起婴幼儿和旅游者腹泻，患者出现轻度水泻，也可呈现严重的霍乱样症状。腹泻常为自限性，一般2～3天即愈，营养不良者可达数周，也可反复发作。肠致病性大肠杆菌是婴儿腹泻的主要病原菌，有高度传染性，严重者可致死。细菌侵入肠道后，主要在十二指肠、空肠和回肠上段大量繁殖。此外，肠出血性大肠杆菌会引起散发性或暴发性出血性结肠炎，可产生志贺氏毒素样细胞毒素。
例如，大肠杆菌O-157：H7是大肠杆菌的其中一个类型，该种病菌常见于牛等温血动物的肠内。这一型的大肠杆菌会释放一种强烈的毒素，并可能导致肠管出现严重症状，如带血腹泻。患者可能出现各种症状，包括严重的水泻、带血腹泻、发热、腹绞痛及呕吐。情况严重时，患者更可能并发急性肾病。5岁以下的儿童出现该类并发症的风险较高。若治疗不当，这种菌可能会致命。
大肠杆菌可通过饮用受污染的水或进食未熟透的食物（特别是免治牛肉、汉堡扒及烤牛肉）而感染。饮用或进食未经消毒的奶类、芝士、蔬菜、果汁及乳酪而染病的个案也有发现。此外，如果个人卫生欠佳，也可能会通过人传人的途径，或经进食受粪便污染的食物而感染该种病菌。
大肠杆菌在生物技术中的应用
大肠杆菌作为外源基因表达的宿主，遗传背景清楚，技术操作简单，培养条件简单，大规模发酵经济，倍受遗传工程专家的重视。目前，大肠杆菌是应用最广泛、最成功的表达体系，常做高效表达的首选体系。
大肠杆菌更适合原核基因的表达，外源基因表达产量与单位体积产量是正相相关的，而单位体积产量与细胞浓度和每个细胞平均表达产量呈正相相关。细胞的浓度与生长速率，外源基因拷贝数和表达产物产量之间存在动态平衡，单个细胞的产量又与外源基因拷贝数、基因表达效率、表达产物的稳定性和细胞代谢负荷等因素有关。
2.让人欢喜让人忧——枯草杆菌
枯草杆菌的特性和拮抗范围
枯草杆菌是芽孢杆菌属的一种。单个细胞著色均匀，无荚膜，全身鞭毛，能活动，属于革兰氏阳性菌。芽孢椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，其在液体培养基中生长时，常形成皱醭。
枯草杆菌是需氧菌，它可以利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸而形成。它属于球形芽孢杆菌，简称Bs，也是一种微生物杀虫剂，Bs对蚊子幼虫有极具专门针对性的作用。
杆菌属细菌普遍存在于土壤及植物体表，本属细菌中部分种类由于可产生对植物病原真菌、细菌甚至有害昆虫等具有毒害作用的抗生物质，因此常被加以研究并发展应用于植物病害或虫害的生物防治上。
在植物病害防治上，本属细菌常被研究应用的有B。subtilis、B。cereus、B。megaterium以及B。pumilus等，其中尤其以枯草杆菌B。subtilis在生物防治上的应用最具潜力，它在温度和通气等适宜条件时在幼龄细胞中大量形成芽孢。
枯草杆菌的作用机制
枯草杆菌对植物病原真菌和细菌具有拮抗作用，因为枯草杆菌在其代谢过程中，至少会产生66种不同的抗生素。会产生抗生素的枯草杆菌除可将菌体直接喷洒植物叶片保护其免受叶部病害外，还可制成粉剂或纯化出其抗生物质，进行种子覆被或土壤处理。
枯草杆菌常可同时产生分子量相近的多种抗生素，其组成结构为多个胺基酸以环状结构联接，因此其较不易被动植物的蛋白酸水解。
当人体发热时，眼睛局部抵抗力下降。泪液分泌减少，枯草杆菌就会大量繁殖，从而引起细菌性角膜溃疡，使视力受到严重的损害。
传播方法及其防治
枯草杆菌主要是通过不洁的双手接触到眼部，以及戴上受细箘感染的隐形眼镜感染人体的。
在120℃以上的高温情况下，枯草杆菌的芽孢会在15～30分钟内被杀死。如果患者眼睛出现其并发症时，应立即到医院就诊。
人们取出的隐形眼镜必须保持清洁，要避免细菌污染，放入特制的浸泡液内保存，下次戴用前一定再用清洁液清洗干净。在戴镜期间，人如出现严重的持续性眼球发红、疼痛、分泌物增多及视物膜糊等症状时，应立即停止戴镜并到医院检查治疗。
3.鼠疫的祸源——鼠疫杆菌
鼠疫杆菌是侵略者在细菌战中使用的致死性细菌战剂。它属于耶尔森氏菌属，是引起烈性传染病鼠疫的病原菌。
鼠疫杆菌为短小的革兰氏阳性球杆菌，新分离株以美蓝或姬姆萨染色，显示为两端浓染，有荚膜（或称封套）。
鼠疫杆菌为需氧及兼性厌氧菌，而且对外界抵抗力强，在寒冷、潮湿的条件下，其不易死亡。
鼠疫杆菌的特性
鼠疫杆菌为短小的革兰氏阳性球杆菌，新分离株以美蓝或姬姆萨染色，显示两端浓染，有荚膜（或称封套）。在病灶标本中及初代培养时，它的外表呈卵圆形，在液体培养基中生长呈短链排列。
鼠疫杆菌是一种需氧及兼性厌氧菌，最适温度为27℃～28℃。初次分离需在培养基中加入动物血液，亚硫酸钠等以促进生长。在血平板上，28℃培养48小时后，鼠疫杆菌长成不透明的，中央隆起，不溶血，边缘呈花边样的菌落，这种菌落形态为本菌的特征。在液体培养基中24小时孵育，它会逐渐形成絮状沉淀，48小时在液表面形成薄菌膜，从菌膜向管底生长出垂状菌丝，呈钟乳石状。
鼠疫杆菌对外界抵抗力强，在寒冷、潮湿的条件下，不易死亡，在零下30℃仍能存活，在5℃～10℃条件下还能生存。鼠疫杆菌可耐直射日光为1～4小时，在干燥咯痰和蚤粪中存活数周，在冻尸中能存活4～5个月。但它对一般消毒剂、杀菌剂的抵抗力不强，对链霉素、卡那霉素及四环素等抗生素敏感。
鼠疫杆菌毒株的抗原成分和毒素
荚膜FI抗原在荚膜中存在两种抗原成分，一种是多糖蛋白质，另一种为蛋白质。它只在37℃时培养产生，有抗御吞噬作用。
毒力V/W抗原在细菌表面，V抗原是蛋白质，有保护作用；W抗原为脂蛋白，不能使豚鼠获得保护力，V/W抗原结合物有促使产生荚膜，抑制吞噬的作用，并有在细胞内保护细菌生长繁殖的能力。因此，其与侵袭力有关。
鼠毒素是鼠疫杆菌产生的外毒素（毒性蛋白质），主要作用是抑制辅酶还原，损害心肌细胞内线粒体呼吸，毒害末梢血管系统及淋巴管内皮细胞，造成血压下降及休克，又可使肝、肾及心肌组织变性、出血、坏死。鼠毒素抗原性强，可制成类毒素。
内毒素与一般革兰氏阴性杆菌的内毒素性质相同，但其毒性较强、耐热，能引起发热、弥漫性血管内凝血和中毒性休克。
杀菌素有杀死其他菌的作用，与侵袭力有关，有助于侵袭扩散。
鼠疫杆菌的致病性和免疫性
鼠疫杆菌所导致的病为多途经传染，靠荚膜、多种毒性抗原、鼠疫杆菌卵、内毒素及毒性酶、透明质酸酶、溶纤维蛋白酶等致病。
它的种类按传播方式不同，可分为：鼠间的鼠疫一般在人间发生流行之前发生，通过鼠蚤吸血传播；而人类的鼠疫病是被感染的鼠蚤叮咬而传染，也可因宰杀感染后的动物，由破损创口侵入，或因吸入含本菌的气溶胶感染。
目前，人体对鼠疫杆菌没有天然免疫力，容易感染。患过鼠疫病愈者可获得持久性免疫力，很少再次感染。
鼠疫杆菌引发的病症
鼠疫是由鼠疫杆菌引起的自然疫源性烈性传染病，又叫做黑死病。临床表现主要为高热、淋巴结肿痛、出血倾向、肺部特殊炎症等，它早在2000年前就有记载。
鼠疫杆菌侵入皮肤后，主要是靠荚膜、V/W抗原吞噬细胞吞噬，先局部繁殖，随后又靠透明质酸及溶纤维素等作用，迅速经由淋巴管至局部淋巴结繁殖，引起原发性淋巴结炎（腺鼠疫）。然后，淋巴结里大量繁殖的病菌和毒素进入人的血液，引起全身感染、败血症和严重中毒症状，脾、肝、肺、中枢神经系统等都可受累。病菌播及肺部，发生继发性肺鼠疫。
病菌如果直接经呼吸道吸入，则病菌先在局部淋巴组织繁殖。继而播及肺部，引起原发性肺鼠疫。在原发性肺鼠疫基础上，病菌侵入血流，又形成败血症，称继发性败血型鼠疫。少数感染极严重者，病菌迅速直接入血，并在其中繁殖，称原发性败血型鼠疫，其病死率极高。
鼠疫基本病变是血管和淋巴管内皮细胞损害及急性出血性、坏死性病变。淋巴结肿常与周围组织融合，形成大小肿块，呈暗红或灰黄色；脾、骨髓有广泛出血；皮肤黏膜有出血点，浆膜腔发生血性积液；心、肝、肾可见出血性炎症。肺鼠疫呈支气管或大叶性肺炎，支气管及肺泡有出血性浆液性渗出以及散在细菌栓塞引起的坏死性结节。
鼠疫杆菌防治原则
为防止鼠疫的扩散，人们必须对其进行预防，预防鼠疫的基本原则有以下几点：严格控制传染源，隔离可疑病人，严格执行检疫制度；切断传播途径，灭鼠、灭蚤；提高人群免疫力（预防接种鼠疫无毒活疫苗）和个人防护。
高价鼠免疫血清在治疗上有效，可与抗生素并用。
