第二节 放线菌和其他原核微生物
放线菌 (actinomycetes)是一类呈菌丝状生长、主要以孢子繁
殖和陆生性强的原核生物。由于它与细菌十分接近,加
上至今发现的五六十属放线菌都呈革兰氏染色阳性,因
此,也可认为放线菌就是一类呈丝状、以孢子繁殖的革
兰氏阳性细菌。
分布,含水量较低、有机物丰富和呈微碱性的土壤环境中。
其他原核微生物:
蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体
放线菌是一类具丝状分枝细胞的细菌的主要根据:
① 有原核,核糖体同为 70S;
② 菌丝直径与细菌相仿,直径 0.2~0.8μm,长达 600μm左右;
③ 细胞壁的主要成分是肽聚糖,对溶菌酶敏感;
④有的放线菌产生有鞭毛的孢子,其鞭毛类型与细菌的相同;
⑤ 放线菌噬菌体的形状与细菌的相似;
⑥ 最适生长 pH与多数细菌的生长 pH相近,一般呈微碱性;
⑦凡细菌所敏感的抗生素,放线菌也同样敏感;
⑧ DNA重组的方式与细菌的相同。
一、放线菌的形态构造 ( 以典型的链霉菌属为例 )
放线菌根据菌丝形态和功能分为三类:
1,基内菌丝(又叫营养菌丝)
功能:吸收营养物质和排泄代谢废物。
2,气生菌丝(二级菌丝)
功能:分化形成孢子丝。
3,孢子丝
功能:形成孢子,起繁殖作用。
孢子丝形态:






二、放线菌的繁殖
1、菌丝断裂:诺卡氏菌( Nocardia)
2、形成分生孢子:
放线菌菌丝顶端细胞横隔分裂,两种途径实现:
①细胞膜内陷,并由外向内逐渐收缩,最后形成一
个完整的横割膜。通过这种方式可把孢子丝分割成许
多分生孢子;
②细胞壁和细胞膜同时内陷,并逐步向内缢缩裂
成一串分生孢子。
3、产生孢囊孢子( sporingiospore)
游动放线菌( Actinoplanes) 菌丝顶端形成孢子囊,
孢子囊内产生具有鞭毛能运动的孢囊孢子。
三、放线菌的菌落特征
1,在固体培养基上,基内菌丝与培养基结合紧密,接种
针不易挑起;菌落周缘有辐射的菌丝,称为辐射状菌丝;生
长后期表面形成紧密的绒毛状或坚实、干燥、不透明、多皱
的表面,上面常有一层色彩鲜艳的干粉;可形成絮状或颗粒
状的典型菌落,菌落的正反面颜色往往不一致,菌落边缘培
养基的平面有变形现象;有特殊气味(土霉气味)等。
2、在液体培养基上,集结成团,有些沿试管璧生长
形成菌膜,也有沉淀,无混浊。
放线菌的菌落特征
A,诺尔斯氏链霉菌;
B,皮疽诺卡氏菌;
C,酒红指孢囊菌;
D,游动放线菌;
E,小单胞菌;
F,皱双孢马杜拉放线菌
产抗菌素的放线菌的
菌落特征
A,卡特利链霉
菌; B,弗氏链霉菌;
C,吸水链霉菌金泪
亚种; D,卡那霉素
链霉菌; E,除虫链
霉菌; F,生磺酸链
霉菌
四、放线菌的代表种类
1、链霉菌属( Streptomyces),
可形成代谢产物 — 抗菌素(抗生素),95%。有机内菌丝、
气生菌丝、孢子丝(有 20个孢子以上),孢子丝直形、
波浪弯曲形成螺旋状,孢子丝有互生、丛生、轮生,依
靠孢子繁殖。
如:链霉菌、博来霉菌、红霉菌,农业应用的春雷霉菌、
土霉菌等生产菌。
2、诺卡是菌( Nocardia)
只有基内菌丝,较少数产生薄层气生菌丝,极少数产生
孢子丝,依靠菌丝断裂繁殖。
如:利福霉素产生菌,是地中海诺卡氏菌。治疗麻风病。
3、小单孢菌属( Micromonospora)
? 不形成气生菌丝,繁殖时候从基内菌丝长出一个孢子梗,
梗顶端着生一个孢子。靠孢子来繁殖。如农用庆大霉素产
生菌( M,echinospora)
4、放线菌属( Actinoplanes)
? 菌丝较细,有隔,不形成气生菌丝,也不产生孢
子,一般为厌气或兼厌气,可断裂成 V型或 Y型,
多为致病菌,如引起牛腭肿病的牛型放线菌。
内氏放线菌,革兰氏染色
( × 1000)
放线菌属,丝状菌落
( × 18000)
5,链孢囊菌属( Streptospora )
以基内菌丝为主,很少或不形成气生菌丝,最大特点形
成各种形状的孢子囊,孢子囊内有会游动(有鞭毛)
的孢囊孢子,靠孢囊孢子繁殖。
五、其他原核微生物
1、蓝细菌 (Cyanobacteria)
? 是一类含有叶绿素 a,具有放氧性光合作用的原核生物。
过去也称为蓝藻或蓝绿藻。
? 蓝细菌与藻类的最大区别:无叶绿体、无真核、有 70S核
糖体,细胞壁中含有肽聚糖,对青霉素和溶菌酶敏感等。
? 蓝细菌广泛分布于自然界,从热带到两极,普遍生长在淡水、
海水、土壤内,在极端环境中也能生长。某些蓝细菌还能与
真菌、苔藓、蕨类和种子植物共生。如地衣( lichen)就是
蓝细菌与真菌的共生体,红萍是固氮鱼腥藻( Anabaena
azollae)和蕨类植物满江红( Azolla)的共生体。目前已知
的固氮蓝细菌有 120多种。
? 蓝细菌可被用于开发食品和临床医治某些疾病,还可作为水
田的生物肥源,所以它是一类很有经济利用价值的微生物。
如螺旋蓝细菌( Spirulina)的蛋白质含量高达 50%~ 60%、
脂肪含量 6%~ 7%,此外,还含有多种矿物质和维生素,现
已被开发为保健食品。
? 蓝细菌的形态,
? 其个体形态为单细胞
球状、园柱状、丝状
或分枝状串生,群体
形态有多样,肉眼可
见,如块状,球状,
丝状体。蓝细菌存在
共生现象,如蓝细菌
与真菌共生形成地衣。
一些固氮蓝细菌
蓝细菌细胞有几种特化形式,
1)异形胞,是蓝细菌所特有的、结构和功能都很独特的细
胞。它一般存在于呈丝状生长的种类中。如鱼腥蓝菌属、
念珠蓝菌属和单歧蓝菌属中。异形胞位于细胞链的中间
或末端,数目少而不定。
? 异形胞在光学显微镜下可见,厚壁、浅色,在细胞两端
常有折光率高的颗粒存在。
? 异形胞适应于在有氧条件下进行固氮作用,不含藻胆蛋
白,只存在光系统 I,异形胞与临近的营养细胞间有厚壁
孔道相连。
2)静息孢子,是一种长在蓝细菌细胞链的中间或末端的特
化细胞,壁厚、色深,具有抵御不良环境的作用。
3)链丝段,是由蓝细菌的长形细胞链断裂而形成的短片段,
具有繁殖的功能。
异形胞
静息孢子
蓝细菌的菌体结构,与革兰氏阴性细菌细菌相似。
1,细胞壁:
? 有内外两层,外层为脂多糖层,内层为肽聚糖层。许多种类
在细胞壁外还分泌有胞外多糖,它有粘液层、荚膜或鞘衣等
不同形式。
2,细胞膜:
? 壁下面是膜,很少有中间体。
3,原 核,
? 核周围是含有色素的细胞质部分。
4,类囊体:
? 数量很多,以平行或卷曲的方式分布在细胞膜附近。在类囊
体膜上含有叶绿素 a,β-胡萝卜素、氧类胡萝卜素和光合电
子传递链的有关组分。
5,藻胆蛋白体 (PBP=Phycobiliprotein):
? 藻胆蛋白体为类囊体所特有,着生在类囊体膜的外表
面上,呈盘状构造,它含有 75%藻青蛋白,12%藻蓝素
和约 12%的藻红蛋白等成分。藻青蛋白和藻红素的功
能是吸收光能。环境中的光质可影响藻青蛋白和藻红
蛋白的合成。
6,核蛋白体,70S
7,气 泡,保持细胞浮在上层水面
8,贮藏物,糖原、聚磷酸盐,PHB以及蓝细菌肽等。
2、支原体、立克次氏体 和 衣原体
? 是三类属于革兰氏阴性的原始而小型的原核生
物。
? 它们的生活方式从既有腐生又有细胞内寄生的
支原体直至专性细胞内寄生的立克次氏体和衣
原体。
? 它们是介于细菌与病毒间的生物。
( 1)支原体 (Mycoplasma),是一类无细胞壁的、
对渗透压具有很强抗性的、能离开活细胞而独立生活的最
小的革兰氏阴性生物体。
? 1898年,E,Nocard等首次从患肺炎的牛胸膜液中分离得
到,后来人们从其他动物中也分离到了。 1967年,日本学
者土居食二等从患, 丛枝病, 的桑、马铃薯、泡桐等植物
的韧皮部也发现了相应的植物支原体,称为类支原体。
? 支原体广泛分布于土壤、污水、昆虫、脊椎动物和人体中,
有些支原体可引起动物 —— 牛、羊、猪、禽和人的病害。
如蕈状支原体( M,ycoides)引起牛胸膜肺炎;无乳支原体
( M,agalactiae)引起羊缺乳症;有的还可引起猪喘气病、
鸡呼吸道慢性病等。类支原体则可引起桑、稻、竹和玉米
等的矮缩病、黄化病或丛枝病。一些腐生的支原体常分布
在污水、土壤或堆肥中。
支原体的特点:
①支原体的直径约为 150~300nm,一般为 250nm左右,因此,
在光学显微镜下属勉强可见;
②缺乏细胞壁,并由此引起一系列的其他特性。如细胞呈革兰
氏阴性反应,多形、易变,有滤过性,对渗透压敏感,对表
面活性剂和醇类敏感,以及对抑制细胞壁合成的青霉素、环
丝氨酸等抗生素不敏感等;细胞膜含有甾醇。
③菌落小,直径一般为 0.1~1.0mm,并呈特有的“油煎蛋”状;
④一般以二等分裂方式进行繁殖;
⑤能在含血清、酵母膏和胆甾醇等营养丰富的人工培养基上独
立生长;
⑥具氧化型或发酵型的产能代谢,在好氧或厌氧条件下生长;
⑦对能与核糖体结合、抑制蛋白质生物合成的四环素、红霉素
以及毛地黄皂苷等破坏细胞膜结构的表面活性剂都极为敏感,
由于细胞膜上含有甾醇,故对两性霉素、制霉菌素等多烯类
抗生素也十分敏感,等等。
左:支原体的电镜照片
右:支原体的 菌落照片
(2)立克次氏体 (Richettsia),是一类只
能寄生在真核细胞内的革兰氏阴性原核
微生物。
它与支原体的主要不同处是有细
胞壁以及不能进行独立生活,而与衣原
体的不同处在于其细胞较大,无滤过性,
合成能力较强,且不形成包涵体。
1909年,美国医生 H.T.Ricketts
首次发现落基山斑疹伤寒的病原体,并
于 1910年牺牲于此病,因此称为立克次
氏体。 1972年发现类立克次氏体,至
1985年已报道 30多种。
? 立克次氏体对热、干燥、光照和化学药剂的抗性较差,
在室温中仅能存活数小时至数日,在 100℃ 时很快死亡;
但耐低温,- 60℃ 时可存活数年。立克次氏体随节肢动
物粪便排出,在空气中自然干燥厚,其抗性显著增强。
立克次氏体的特点:
①细胞大小 0.3~0.6× 0.8~2μm,在光学显微镜下清晰可见;
②细胞形态多变,自杆状至球状、双球状或丝状等;
③有细胞壁,呈革兰氏阴性反应;
④在真核细胞内营专性寄生(个别例外),其宿主一般为虱、
蚤、蜱、螨等节肢动物,并可传至人或其他脊椎动物(如
啮齿动物);
⑤以二等分裂方式进行繁殖;
⑥对四环素、青霉素等抗生素敏感;
⑦有不够完整的产能代谢途径,大多只能利用谷氨酸产能而
不能利用葡萄糖产能;
⑧一般可用鸡胚、敏感动物或合适的组织培养物来培养立克
次氏体;
⑨对热敏感,一般在 56℃ 以上经 30分钟即可杀死。
立克次氏体可使人患斑疹伤寒、恙虫热或 Q热等传染病
传播途径,虱、蚤、螨等节肢动物。
致病机制,在宿主血流中大量繁殖,并产生内毒素。
引起人类感染的主要立克次氏体有普氏立克次氏体,斑疹
伤寒立克次氏体和恙虫病立克次氏体。
(3)衣原体 (Chlamydia), 是一类在真核细胞内营专性
能量寄生的革兰氏阴性菌的原核微生物。
1907年,两个捷克学者在患沙眼的人结膜细胞内发现了包
涵体,当时误认为由“衣原虫”引起。后来,许多学者
认为在沙眼包涵体内的是“大型病毒”的集落。
1956年,我国著名微生物学家汤飞凡及其助手张晓楼等人
首次分离到沙眼的病原体。
1970年,在美国波士顿召开的沙眼及其有关疾病的国际会
议上,才正式把这类病原微生物称作衣原体。
衣原体荧光显微镜照片
衣原体的特点,
①有细胞构造;
②细胞内同时含有 DNA和 RNA两种核酸 ;
③ 有革兰氏阴性细菌特征的细胞壁 (无肽聚糖 );
④ 细胞内有核糖体 ;
⑤ 有不完整的酶系统,尤其缺乏产能代谢的酶系统,因此须
进行严格的细胞内寄生;
⑥以二等分裂方式进行繁殖 ;
⑦ 一般对抑制细菌的一些抗生素和药物例如青霉素和磺
胺等都很敏感 (但鹦鹉热衣原体对磺胺具有抗性 );
⑧ 在实验室中,衣原体可培养在鸡胚卵黄囊膜、小白鼠腹
腔、组织培养细胞上。
衣原体有一个独特的生活周期:
? 交替存在两种不同的细胞类型。一种是小的、内部结构紧密、
感染力能力强、耐干燥的球状细胞,称为原体或基体
(elementory body)。原体能通过接触、性交或排泄物等方式,
经过胞饮作用进入寄主细胞,并逐渐转变为另一种细胞形
态 — 网体( reticulate body).网体较大、内部物质不稠密、无
感染力、通过二等分裂的方式繁殖,最后充满整个寄主细胞,
并转变为原体从寄主细胞中释放出来。
衣原体独特的生活周期
作业题:
1,什么是放线菌?为什么说放线菌是细菌而不是真菌?
2,简述放线菌的形态特征和菌落特征。
3,常见的放线菌有哪些?
4,什么是蓝细菌?为什么把蓝细菌归属于原核微生物?
5,蓝细菌的生物学特征有哪些?
6,什么是支原体、立克次氏体、衣原体?各有何特点?