放线菌基本知识

放线菌基本知识放线菌基本知识目录放线菌（Actinomycete）放线菌在微生物中的分类地位放线菌的形态与结构放线菌代表属放线菌培养基放线菌的用途1 放线菌（Actinomycete）放线菌是一类呈菌丝状生长，主要以孢子繁殖，革兰染色为阳性的单细胞原核微生物，是细菌中的一种特殊类型。

放线菌与人类的生产和生活关系极为密切，目前广泛应用的抗生素约70%是各种放线菌所产生。

一些种类的放线菌还能产生各种酶制剂（蛋白酶、淀粉酶、和纤维素酶等）、维生素（B12）和有机酸等。

弗兰克菌属（Frankia）为非豆科木本植物根瘤中有固氮能力的内共生菌。

此外，放线菌还可用于甾体转化、烃类发酵、石油脱蜡和污水处理等方面。

少数放线菌也会对人类构成危害，引起人和动植物病害。

因此，放线菌与人类关系密切，在医药工业上有重要意义。

放线菌在自然界分布广泛，主要以孢子或菌丝状态存在于土壤、空气和水中，尤其是含水量低、有机物丰富、呈中性或微碱性的土壤中数量最多。

土壤特有的泥腥味，主要是放线菌的代谢产物所致。

2 放线菌在微生物中的分类地位放线菌在形态上分化为菌丝和孢子，在培养特征上与真菌相似。

然而，用近代分子生物学手段研究的结果表明，放线菌是属于一类具有分支状菌丝体的细菌，革兰染色为阳性。

主要依据为：①同属原核微生物：细胞核无核膜、核仁和真正的染色体；细胞质中缺乏线粒体、内质网等细胞器；核糖体为70S；②细胞结构和化学组成相似：细胞具细胞壁，主要成分为肽聚糖，并含有DPA；放线菌菌丝直径与细菌直径基本相同；③最适生长PH范围与细菌基本相同，一般呈微碱性；④都对溶菌酶和抗生素敏感，对抗真菌药物不敏感；⑤繁殖方式为无性繁殖，遗传特性与细菌相似。

3 放线菌的形态与结构放线菌种类很多，多数放线菌具有发育良好的分支状菌丝体，少数为杆状或原始丝状的简单形态。

菌丝大多无隔膜，其粗细与杆状细菌相似，直径为1微米左右。

细胞中具核质而无真正的细胞核，细胞壁含有胞壁酸与二氨基庚二酸，而不含几丁质和纤维素。

以与人类关系最密切、分布最广、种类最多、形态最典型的链霉菌属为例。

链霉菌主要由菌丝和孢子两部分结构组成。

菌丝（mycelium）根据菌丝的着生部位、形态和功能的不同，放线菌菌丝可分为基内菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。

1.基内菌丝(substrate mycelium) 链霉菌的孢子落在适宜的固体基质表面，在适宜条件下吸收水分，孢子肿胀，萌发出芽，进一步向基质的四周表面和内部伸展，形成基内菌丝，又称初级菌丝（primary mycelium）或者营养菌丝（vegetative mycelium），直径在0.2～0.8微米之间，色淡，主要功能是吸收营养物质和排泄代谢产物。

可产生黄、蓝、红、绿、褐和紫等水溶色素和脂溶性色素，色素在放线菌的分类和鉴定上有重要的参考价值。

放线菌中多数种类的基内菌丝无隔膜，不断裂，如链霉菌属和小单孢菌属等；但有一类放线菌，如诺卡氏菌型放线菌的基内菌丝生长一定时间后形成横隔膜，继而断裂成球状或杆状小体。

2.气生菌丝（aerial mycelium）是基内菌丝长出培养基外并伸向空间的菌丝，又称二级菌丝（secondary mycelium）。

在显微镜下观察时，一般气生菌丝颜色较深，比基内菌丝粗，直径为1.0～1.4微米，长度相差悬殊，形状直伸或弯曲，可产生色素，多为脂溶性色素。

3.孢子丝（spore hypha）是当气生菌丝发育到一定程度，其顶端分化出的可形成孢子的菌丝，叫孢子丝，又称繁殖菌丝。

孢子成熟后，可从孢子丝中逸出飞散。

放线菌孢子丝的形态及其在气生菌丝上的排列方式，随菌种不同而异，是链球菌菌种鉴定的重要依据。

孢子丝的形状有直形、波曲、钩状、螺旋状，螺旋状的孢子丝较为常见，其螺旋的松紧、大小、螺数和螺旋方向因菌种而异。

孢子丝的着生方式有对生、互生、丛生与轮生（一级轮生和二级轮生）等多种。

孢子（spore）孢子丝发育到一定阶段便分化为孢子。

在光学显微镜下，孢子呈圆形、椭圆形、杆状、圆柱状、瓜子状、梭状和半月状等，即使是同一孢子丝分化形成的孢子也不完全相同，因而不能作为分类、坚定的依据。

孢子的颜色十分丰富。

孢子表面的纹饰因种而异，在电子显微镜下清晰可见，有的光滑，有的褶皱状、疣状、刺状、毛发状或鳞片状，刺又有粗细、大小、长短和疏密之分，一般比较稳定，是菌种分类、鉴定的重要依据。

孢子的形成为横割分裂，横割分裂有两种方式：①细胞膜内陷，并由外向内逐渐收缩，最后形成完整的横割膜，将孢子丝分隔成许多无性孢子；②细胞壁和细胞膜同时内缩，并逐步缢缩，最后将孢子丝缢缩成一串无性孢子。

4 放线菌代表属生孢囊放线菌的特点是形成典型孢囊，孢囊着生的位置因种而异。

有的菌孢囊长在气丝上，有的菌长在基丝上。

孢囊形成分两种形式：有些属菌的孢囊是由孢子丝卷绕而成；有些属的孢囊是由孢囊梗逐渐膨大。

孢囊外围都有囊壁，无壁者一般称假孢囊。

孢囊有圆形、棒状、指状、瓶状或不规则状之分。

孢囊内原生质分化为孢囊孢子，带鞭毛者遇水游动，如游动放线菌属；无鞭毛者则不游动，如链孢囊菌属。

链霉菌属（Streptomyces）是最高等的放线菌。

有发育良好的分枝菌丝，菌丝无横隔，分化为营养菌丝、气生菌丝、孢子丝。

孢子丝再形成分生孢子。

孢子丝和孢子的形态、颜色因种而异，是分种的主要识别性状之一。

主要分布于含水量较低，有机质丰富的中性或微碱性土壤中，多数为腐生，好气性厌氧菌。

已知放线菌所产抗生素的90％由本属产生。

中国科学院微生物研究所根据气生菌丝、孢子堆、基内菌丝的颜色、水溶性色素、孢子丝的形状、孢子的形状和表面结构等特征，将本属分为14个不同的类群，每个群又包括许多不同的种，以此做为链霉菌属各种的鉴定和寻找新的抗生素产生菌的依据。

主要代表如产生链霉素的灰色链霉菌。

已经发现由链霉菌产生的抗生素有1000多种，应用于临床的有上百种，如链霉素（streptomycin）、卡那霉素（kanamycin）、丝裂霉素（mitomycin）、土霉素（oxytetracycline）等。

链霉菌孢子对热的抵抗力比细菌芽胞弱，但强于营养体细胞。

对链霉菌的保藏一般利用沙土法，在4℃冰箱可保存1～3年。

小单孢菌属（Micromonospora）菌丝体纤细，直径0.3～0.6微米，有分枝，不断裂。

只形成营养菌丝（基质菌丝），深入培养基内，不形成气生菌丝。

孢子单生、无柄，或着生在或长或短的孢子梗上，孢子梗时常分枝成簇。

菌落小，直径一般2～3微米，通常橙黄色或红色，边有深褐黑色、蓝色，表面覆盖一层粉沫状的孢子。

一般为好气性腐生。

大多分布在土壤或湖底泥土中，堆肥和厩肥中也不少。

约有30多种。

是产生抗生素较多的一个属。

有的种还积累维生素B12。

重要代表如产生庆大霉素的棘孢小单孢菌和绛红小单孢菌。

诺卡氏菌属（Nocardia）即原放线菌属。

在培养基上形成典型的分枝菌丝体，弯曲或不弯曲，多数无气生菌丝。

培养15小时至4无菌丝产生横隔膜，突然断裂成长短近于一致的杆状、环状体，或带叉的杆状体。

每个杆状体内至少有一个核，因此可以复制并形成新的多核的菌丝体。

菌落一般比链霉菌菌落小，表面多皱，致密干燥，一触即碎。

多为需氧型腐生菌，少数厌氧型寄生菌。

已报道有100余种，主要分布于土壤。

许多种能产生抗生素，如利福霉素（rifomycin）等，有的用于石油脱蜡，烃类发酵及污水处理等。

非特异性免疫（nonspecificimmunity）又称先天性免疫、种的免疫。

是机体在长期的种系发育和进化过程中，不断与外界侵入的病原微生物及其他抗原异物接触与作用中，逐渐建立起来的一系列防卫机制。

其特点是：（1）先天就有、由遗传因素决定的，因此具有相对的稳定性。

（2）作用广泛，无选择性，对许多病原微生物及抗原异物均有一定的免疫力。

（3）具有种的差异性。

即人与动物对某些病原微生物及其产物可有天然的不感受性。

如：人对鸡霍乱菌；鸡对炭疽杆菌均不感受。

（4）在抗感染免疫中出现早，作用快，而且反应强度相对稳定，不因接触某一抗原物的次数多少而有所改变。

组成非特异性免疫的成分很多，主要包括机体的屏障结构、吞噬细胞系统、补体系统及体液中的其他抗菌物质等。

非特异性免疫是特异性免疫的基础，是进行人工免疫的基本条件。

在抗感染免疫中，首先是非特异性免疫发挥作用；随着特异性免疫的形成，两者互相配合，扩大免疫作用。

因此，增强非特异性免疫力，是提高机体免疫力的一个重要方面。

5 放线菌培养基配方一淀粉琼脂培养基（高氏培养基）可溶性淀粉 2克硝酸钾 0.1克磷酸氢二钾 0.05克氯化钠 0.05克硫酸镁 0.05克硫酸亚铁 0.001克琼脂 2克水 100毫升先把淀粉放在烧杯里，用5毫升水调成糊状后，倒入95毫升水，搅匀后加入其他药品，使它溶解。

在烧杯外做好记号，加热到煮沸时加入琼脂，不停搅拌，待琼脂完全溶解后，补足失水。

调整pH值到7.2～7.4，分装后灭菌，备用。

配方二面粉琼脂培养基面粉 60克琼脂 20克水 1000毫升把面粉用水调成糊状，加水到500毫升，放在文火上煮30分钟。

另取500毫升水，放入琼脂，加热煮沸到溶解后，把两液调匀，补充水分，调整pH值到7.4，分装，灭菌，备用。

6 放线菌的用途：战功累累的放线菌医生常常使用链霉素、红霉素这一类抗生素药物治病，使许多病人转危为安。

抗生素的主角就是大名鼎鼎的放线菌。

放线菌的个体由一个细胞组成，这与细菌十分相似，因此它们常被当作细菌家族中的一个独立的大家庭。

不过，放线菌又有许多真菌家族的特点，例如菌体由许多无隔膜的菌丝体组成，所以从生物进化的角度看，它是介于细菌与真菌之间的过渡类型。

各种放线菌有许多交织在一起的纤细菌体，叫菌丝。

这些菌丝分工不同，有的“埋头大吃”，这是专管吸收营养的基质菌丝；有的朝天猛长，这是作为放线菌成长发育标志的气生菌丝。

放线菌长到一定阶段便开始“生儿育女”。

它们先在气生菌丝的顶端长出孢子丝，等到成熟之后，就分裂出成串的孢子。

孢子的外形有的像球，有的像卵，可以随风飘散，遇到适宜的环境，就会在那里“安家落户”，开始萌生成新的放线菌。

放线菌大量存在于土壤中。

它们中绝大多数是腐生菌，能将动植物的尸体腐烂、“吃”光，然后转化成有利于植物生长的营养物质，在自然界物质循环中立下了不朽的功勋。

还有一种叫弗兰克氏菌，生长在许多非豆科植物的根瘤里，能固定大气中的氮，成为植物能利用的氮肥。

放线菌还有许多贡献。

目前发现的几千种抗生素中，有一半以上是由放线菌产生的。

它的菌落颜色鲜艳，呈放射状，对人体无害，因此，人们常用它作食品染色剂，既美观，又安全。

利用放线菌还可以生产维生素B12、蛋白酶和葡萄糖异构酶等医药用品。

虽然个别类的放线菌对人类有害，例如分枝杆菌能引起肺结核和麻风病等，但这些比起放线菌的功绩来，实在是微不足道的。