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第二章 放线菌


(二)菌落特征 1、能产生大量分枝和气生菌丝的菌种(如链 霉菌):
菌落特征介于霉菌与细菌之间,幼龄菌 落因气生菌丝尚未分化形成孢子丝,故菌落 表面与细菌相似。当形成大量孢子丝及分生 孢子布满菌落表面后,就形成表面絮状、粉 末状或颗粒状的典型放线菌菌落。菌落干燥 、不透明,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。
核糖体同为70S;
对溶菌酶敏感;
凡细菌所敏感的抗生素,放线菌也同样敏感;
生长条件:绝大多数放线菌为好氧,最适 生长温度为23-37℃,多数腐生,少数寄生。
分布情况:放线菌一般分布在含水量低, 有机质丰富的中性偏碱性土壤中,土壤中放线 菌的数量和种类最多,每克土壤可含104-106个 孢子。泥土所特有的土腥味,主要是由放线菌 产生的。
放线菌的应用
近年来,放线菌研究的一个重要趋势是研究极端环 境(极冷、极热、极酸、极碱、高压、高盐、高辐射等) 中的放线菌。2000年,我国医学科学院学者从南极土壤 中分离到产生抗肿瘤抗生素的放线菌C3905。C3905菌 株与 N.albus IMET7807(白色类诺卡氏菌)的DNA经 BamH1酶切,采用Southern杂交方法与探针DIG-P64杂交, 所得rDNA相似性结果分析二者有差异,所以C3905菌株 为白色类诺卡氏菌的一个变种,将其命名为白色类诺卡 氏菌南极变种。 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。有的放线菌能使水和食品变味,或破坏棉毛织品 和纸张等。 可见,放线菌在生物工程的应用方面是极为重要的。
放线菌是原核微生物而不是真核微生物, 主要根据为:
细胞核为原核; 菌丝直径与细菌相仿;
细胞壁的主要成分是肽聚糖;
有的放线菌产生有鞭毛的孢子,其鞭毛类型也与细菌 的相同; 放线菌噬菌体的形状与细菌的相似;
最适生长pH值与多数细菌的生长pH值相近,一般呈微 碱性;
DNA重组的方式与细菌的相同;
四、常见放线菌代表属
(一)链霉菌属(Streptomyces)
本属菌丝无横隔,有较发达的基内菌丝和气生菌丝,形成分 生孢子,腐生。 本属的主要特点是产生抗生素。占已发现的抗 生素的90%。
(二)诺卡氏菌属(Nocardia)
一般不产生气生菌丝或在基内菌丝体上覆盖着极薄一层气生 菌丝枝。产生分生孢子;大部分好气腐生,一些种类能分解烃 类物质,在石油脱蜡、烃类发酵、和污水处理种都有应用。
第二节
放 线 菌
(actinomycetes)
放线菌和细菌同属于原核微生物。
放线菌的应用
放线菌与人类的关系十分密切。它的突出作用是能产生大 量的、种类繁多的抗生素,常用的抗生素除青霉素和头孢霉素 外,大多数是放线菌的产物(其中90%由链霉菌产生)。如 土霉素、链霉素、红霉素及大环类酯类新抗生素。 近年来,还发现放线菌的产物有抗肿瘤的作用。2003年, Science报道,美国科学家在深海沉积中采集到的放线菌可产生 一种特别的化学物质-盐孢菌酰胺,这种物质可抑制人类的结 肠癌、肺癌和乳腺癌细胞的生长,可望成为新抗癌药物的来源。
三、衣原体(Chlamydia)
是一种能通过细菌过滤器、G-、仅能在脊椎动物细胞质内 繁殖并致病、具特殊生长周期的原核微生物。其特点是: 1.是一类“能量寄生物” 即体内缺乏完整的酶系, 必须依靠寄主细胞提供。因而离开寄主细胞则不表现生命 活力。 2.不经过节肢动物而传播,而是在脊椎动物间直接 传染,引起疾病。如沙眼衣原体、性病淋病肉芽肿衣原体 等;在动物体内还可引起肺炎、多发性关节炎、胎盘炎、 肠炎等疾病。 3.在细胞内有一定的发育阶段 即由细小、细胞壁坚 韧的具传染性的原基体,变成较大的胞壁薄的非传染型, 然后再形成致密的具传染性的原基体。
三、古细菌的繁殖

具有多样性,包括二分裂、芽殖、缢裂、 断裂等等。
四、古细菌的生活特征


古细菌多生活在极端环境中,如超高温、 高酸碱度、高盐或无氧环境中。 呼吸类型:好氧、厌氧和兼性厌氧菌。 营养方式:化能自养、化能异养或兼性 营养型
第四节
其他原核微生物
一、 蓝细菌(Cyanobacteria)
5、厚壁孢子:有些放线菌偶尔也产生厚 壁孢子。

放线菌的孢子具有较强的耐干燥能力, 但不耐高温,60-65℃处理10-15min即失 去活力。
细菌的芽孢是休眠体,而放线菌的孢子是繁殖体
(二)菌丝断裂
放线菌也可借菌丝断裂形成新的菌 体而起到繁殖的作用。这种繁殖方式常 见于液体培养中,工业发酵生产抗生素 时都以此法大量繁殖放线菌。
二、放线菌的形态构造
(一)个体形态
放线菌由分枝菌丝构成,直径0.2-1.2µ m,无横隔,仍 然是单细胞。至今发现的放线菌均为G+,G+Cmol%含量高 于任何已知的细菌,为63 – 78% 。其细胞结构与细菌相似。 放线菌的菌丝由于形态与功能的不同,可分为:营养 菌丝、气生菌丝和孢子丝。
1、营养菌丝
二、支原体(Mycoplasmas)

是一类介于细菌和立克次氏体之间的G-原核微生物。 是已知的能独立生活的最小生物。广泛分布于土壤和 动物体内,多数致病,如胸膜肺炎、猪气喘病、鸡呼 吸道疾病等;少数腐生。其特点是: 1.无细胞壁 因而细胞柔软而形态多变,具有高度多 形性,能通过细菌过滤器 2.在含血清的营养丰富的培养基上长出一种典型的 “油煎蛋形”小菌落。 3.细胞膜含固醇 这是其他生物罕有的。
蓝细菌曾属于蓝绿藻,原因是它的细胞内含叶绿素a,同 植物、藻类一样进行放氧型光合作用。蓝细菌是能进行固 氮作用的光合自养细菌,因而能在极端贫瘠和恶劣的条件 下生存,被认为是土壤形成的先驱生物。 这类微生物的细胞核是典型的原核,顾属原核生物界
(1)形态、结构与功能




蓝细菌形态为单细胞球状、杆状或多细胞丝状。 细胞直径从0.5~1.0μm至60μm,这是已知 原核生物中最大的细胞。 蓝细菌细胞内进行光合作用的部位称类囊体, 含有光合作用色素,包括叶绿素a、β-胡萝卜 素、类胡萝卜素等。 蓝细菌细胞壁外有粘质层构成的鞘,可以滑行 运动。许多蓝细菌还含有气泡,利于细胞浮于 水体表面和吸收光能。 蓝细菌的特化形式:异形胞和静息孢子。
营养菌丝为匍匐生长于培养 基表面或生长于培养基中吸收营 养物质的菌丝,又称基内菌丝或 一级菌丝。一般无隔膜,直径0.20.8 µ m,长度差别很大,有的可 产生色素。
2、气生菌丝
当营养菌丝发育到一定阶段,由营养菌丝上长出 培养基外,伸向空间的菌丝为气生菌丝,又称二级菌 丝。气生菌丝叠生于营养菌丝上,可覆盖整个菌落表 面。在光学显微镜下观察,颜色较深,直径较粗(11.4 µ m),有的产色素。
3、孢子丝
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。其形状和排列方 式因种而异,且性状较 稳定,常被作为对放线 菌进行分类的依据。 孢子丝的形状有直 形、波浪形、螺旋状, 有丛生、轮生。
放线菌孢子丝的显微图片:
单轮生
螺旋状
孢子丝继续发育可形成 孢子,孢子有球形、椭圆形、 杆状、瓜子形等;孢子表面 呈光滑、刺状、发状、疣状 和鳞片状;孢子的颜色十分 丰富,有白、黑、黄或紫等 不同颜色。
(三)小单孢菌属(Micromonospora)
无气生菌丝,在基内菌丝上长出孢子梗,梗顶端产生一个球形 或卵圆形分生孢子,一般好气腐生。一些种能产生抗生素。
(四)放线菌属(Actinomyces) 无气生菌丝和分生孢子,一般厌气或兼性厌气。致病菌多。
(五)链孢囊菌属(Streptosporangium) 本属的主要特征是气生菌丝的孢子丝盘曲形成孢子囊及不运动 的孢囊孢子。
2、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
三、放线菌的繁殖方式
(一)无性孢子 放线菌主要是通过无性孢子进行无性繁殖。当放 线菌生长到一定阶段时,一部分气生菌丝分化形成孢 子丝,孢子丝逐渐成熟而分化形成许多孢子,为分生 孢子。还有些放线菌生成孢囊孢子。
放线菌生成孢子的种类 :
放 线 菌(actinomycetes)
放线菌的概述 放线菌的形态构造 放线菌的繁殖方式
常见放线菌代表属
一、放线菌的概述
概念:放线菌是原核生物中一类能形成分枝菌 丝和分生孢子的特殊类群,其呈菌丝状生长, 主要以孢子繁殖。因菌落呈放射状而得名。
介于细菌与丝状真菌之间的微生物
近代生物学技术
放线菌实际上是属于细菌范畴内的原核微生物, 只不过其细胞形态为分枝状菌丝。
最新研究
最 近 , 哈 佛 大 学 losick 研 究组首次构建了一个可用于天 蓝链霉菌中大规模产生基因突 。使用这一方法可以用于大规 模基因诱变,他们已经发现了 许多先前功能未知的基因涉及 色素形成,气生菌丝和分生孢 子的形成等。 目前,科学家正尝试几种可用来改良菌种以提高抗生素 产量及获得新抗生素的策略,其中包括激活生物合成基因、 沉默基因活化、杂种抗生素等。
放线菌的应用
有的放线菌可用于生产维生素、酶制剂;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。
目前,国内外有不少微生物学工作者正在试图从高 盐碱环境里找到一种具有较高脱卤酶活性的嗜盐菌菌株, 以期能达到高效、彻底消除环境污染物的目的。美国科 学家从一个被芳香族氯化物重度污染的盐碱湖中分离到 能快速降解其中的污染物2,4,6-三氯酚的放线菌。过 去虽然有些学者也曾分离到能降解2,4,6-三氯酚的细 菌,但它们在高碱条件下失去活性。而嗜盐碱放线菌菌 株在高碱条件下仍具有降解该污染物的能力。所以,研 究价值很高。
第三节
古细菌
一、古细菌的发现及生命三域学说的提出


1977年,Woese和Wolfe对细菌类群中的16s rRNA核苷 酸顺序的同源性进行分析测定后发现,产甲烷细菌 (methanogens)、极端嗜盐细菌(extreme halophiles)、嗜热嗜酸细菌(thermoacidophiles)与 其它细菌(真细菌,eubacteria)具有明显区别。考虑 到这三类细菌是在厌氧、高温、强酸条件下生活,与 地球生命出现的初期环境相似,因此,命名为古细菌。 由于第三种生命形式的出现,1990年Wose将生物界分 为三个域,即细菌域、古菌域和真核生物域,这是生 物学的最高分类单元(2)繁殖:裂殖方式繁殖。
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