Chapter 1 Morphological structure and function of prokaryotic

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1 Chapter 1 Morphological structure and function of prokaryotic
微生物学Microbiology 第一章 原核生物的形态构造和功能 Chapter 1 Morphological structure and function of prokaryotic 化学与生命科学学院 卜宁 Chemistry and Life Science College

2 第一章 原核生物的形态构造和功能 第二节 放线菌 第三节 其他原核微生物 第四节 古生菌

3 第二节 放线菌（Actinomycetes）
一、放线菌近于细菌的特征 二、放线菌的形态结构 三、放线菌的生长繁殖 四、菌落形态与特征 五、放线菌的分布及与人类 的关系 放线菌定义 放线菌是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物,属于真细菌范畴。 放线菌一般分布在有机物丰富和呈微生物碱性的土壤中。 107个／g左右 能闻到：泥土特有的“泥腥味” 能看到：北方春季深层黑土地的白丝

4 一、放线菌近于细菌的特征 ① 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。

5 二、放线菌的形态结构（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:又称营养菌丝或初级菌丝体，匍匐生长在培养基内或培养基表面。其主要功能为吸收营养物质和排泄代谢废物，一般无横隔膜(诺卡氏菌属除外)。直径0.2—1.2μm，但长度差别很大，短的小于100μm，长的可达600μm以上。无色或产生水溶性或脂溶性色素而呈现黄、绿、橙、红、紫、蓝、褐和黑等各种颜色。 2.气生菌丝：又称二级菌丝体，基内菌丝发育到—定阶段后，向空间长出的菌丝体。一般颜色较深，比基内菌丝粗（直径为1-1.4μm）。气生菌丝长度差别悬殊，直形或弯曲，有分枝。 3.孢子丝：又称繁殖菌丝或产孢丝，当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出可形成孢子的菌丝。孢子丝的形状及在气生菌丝上排列的方式随种而异；有的直形，有的波浪形或螺旋形。螺旋的数目、疏密程度、旋转方向等都是种的特征。

6 气生菌丝发育到一定阶段,其上可分化出形成孢子的菌丝,即孢子丝
营养菌丝匍匐 生长于培养基 内,吸收营养 营养菌丝发育到一定阶段, 伸向空间形成气生菌丝

7 电镜下的孢子丝与孢子链

8 4.孢子：放线菌的孢子形状有球形、椭圆形、杆形和柱形等。同一孢子丝上分化出的孢子的形状、大小有时也不一致。所以，不能将其作为区分菌种的唯一依据。电镜下可见孢子表面结构的差异，有的表面光滑、有的带小疣、刺或毛发状物。孢子常具有色素，呈灰、白、黄、橙、红、蓝和绿等颜色，其颜色在一定培养基与培养条件下比较稳定。孢子表面结构和颜色是放线菌菌种鉴定的主要依据之一。 放线菌孢子形态及其表面纹饰结构模式图

9 三、放线菌的生长与繁殖 孢子在适宜的条件下萌发,长出1-3 个芽管 营养菌丝 气生菌丝 繁殖菌丝 (孢子丝) 孢子丝释放孢子 生 活 史

10 凝聚孢子 横隔孢子 孢囊孢子 分生孢子 厚壁孢子 无性孢子 存在多种 孢子形成方式 繁殖方式 菌丝断裂
基内菌丝断裂 诺卡氏菌属当营养菌丝成熟后，会以横割分裂方式突然产生形状、大小较一致的杆菌状、球状或分枝状的分生孢子。 分生孢子： (conidium) 放线菌长到一定阶段，一部分气生菌丝形成孢子丝，孢子丝成熟便分化形成许多孢子，称为分生孢子。孢子的产生通过两种横隔分裂方式。 凝聚孢子 横隔孢子 孢囊孢子 分生孢子 厚壁孢子 无性孢子 存在多种 孢子形成方式 任何菌丝片段 放线菌也可借菌丝断裂的片段，形成新菌丝体，这种现象常见于液体培养。工业发酵生产抗生素时，放线菌就以此方式大量繁殖。如果静置培养，培养物表面往往形成菌膜，膜上也可生出孢子。 繁殖方式 孢囊孢子(sporangiospore) 有的放线菌由菌丝盘卷形成孢囊，其间产生横隔，产生孢子。孢囊成熟后，释放出孢囊孢子。孢囊可以在气生菌丝上，也可在基内菌丝上形成。 菌丝断裂 细菌的芽孢是休眠体,而放线菌的孢子是繁殖体

11 （如链霉菌） （如诺卡氏菌） 四、菌落形态与特征 干燥、小、密 菌落表面颜色为孢子丝颜色+孢子的颜色 菌丝细，直径同细菌类似 菌丝密
能产生大量分枝和气生菌丝的菌种 （如链霉菌） 干燥、小、密 菌落表面颜色为孢子丝颜色+孢子的颜色 菌丝细，直径同细菌类似 菌丝密 菌落边缘下陷，难以挑起。 菌落质地致密,与培养基结合紧密, 小而不蔓延,不易挑起或挑起后不 易破碎. 菌落形态 不能产生大量菌丝体的菌种 （如诺卡氏菌） 粘着力差,粉质,针挑起易粉碎

12 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。
菌落特征 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 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。 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 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。

13 五、放线菌的分布及与人类的关系 放线菌常以孢子或菌丝状态极其广泛地存在于自然界,土壤中最多,其代谢产物使土壤具有特殊的泥腥味。
能产生大量的、种类繁多的抗生素(其中90%由链霉菌产生） 有的放线菌可用于生产维生素、酶制制;此外，在甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有应用 少数寄生型放线菌可引起人、动物(如皮肤、脑、肺和脚部感染),植物(如马铃薯和甜菜的疮痂病）的疾病。