“小人国”里五家族

3“小人国”里五家族

微生物种类繁多，人们研究得最多也较深入的主要有五大类群，即细菌、放线菌、霉菌、酵母菌和病毒。有人形象地称之为微生物的“五大家族”。

（1）细菌

细菌是一类单细胞的原核微生物，细胞短而细，结构简单，细胞壁坚韧，以裂殖方式繁殖。

细菌是微生物家族中的主力军。在温暖、潮湿和有机物丰富的地方，人们常常可嗅到一种特殊的臭味或酸败味；在营养丰富的固体食物的表面，有时会看到水珠状、糨糊状、鼻涕状、颜色多样的菌苔或菌落，若用小棒试挑一下，还会拉出丝状物来；一些液体会出现浑浊、沉淀或漂浮着一片片小“白花”，并伴有大量气泡冒出。这些现象都是细菌大量生长繁殖聚集的结果。

球菌、杆菌和螺旋菌是细菌的三种最基本形态。各种形态甚至同种形态的细菌排列方式并不一样。比如球菌，有的单个存在，叫单球菌；有的成双成对，叫双球菌；有的4个联在一起，叫四联球菌；有的每8个呈一定规律垒在一起呈魔方状，叫八叠球菌；有的排列不规则，犹如一串葡萄，叫葡萄球菌；有的排成链状，叫链球菌。这主要是根据它们分裂后细胞排列方式不同而命名的。杆菌可以分为单杆菌、双杆菌、链杆菌等，而螺旋菌一般都单个存在。

细菌究竟有多大呢？球菌的大小以直径表示，一般为0.2～1.25微米；杆菌的大小以长×宽表示，一般为（0.2～ 1.25）微米×（0.5～5）微米；螺旋菌一般为（0.3～ 0.5）微米×（1～5）微米以上。

细菌细胞的基本结构为细胞壁、细胞膜、拟核、核糖体和细胞质，特殊结构为鞭毛、荚膜、芽孢、伴孢晶体等。每种结构都有其一定的成分和生理功能。

细胞壁是位于细胞

细菌细胞结构模式图

表面、内侧紧贴细胞膜的一层坚韧而略具弹性的结构，主要由肽聚糖组成。其生理功能为固定细胞外形，保护细胞免受外力损伤，阻拦有害物质进入细胞，而且与细菌的抗原性、致病性、对噬菌体的敏感性和运动性也有关系。采用革兰染色方法，可将具壁的细菌分为革兰阳性菌（G⁺菌）和革兰阴性菌（G^-菌）两大类，它在菌种分类鉴定和科研实践中具有重要价值。

细胞膜又称原生质膜或质膜，是外侧紧贴细胞壁、内侧包围细胞质的一层柔软且富于弹性的半渗透性薄膜。它有着极其重要的生理功能。细胞膜上含有多种酶类，对于细菌的呼吸、能量的产生、生物合成、内外物质的交换运送均有重大作用，对维持细胞内正常渗透压以及对鞭毛的着生和运动也有重要作用。此外，有的细菌细胞内还具有某种内膜系统，如间体、载色体、羧酶体、类囊片等，各自有一定的生理功能。

拟核又名核区、核质体、核基因组。它位于细胞质中，是一种没有核膜、没有核仁、没有固定形态、结构也较简单的原始形态的核。这是原核生物与真核生物的重大区别之一。它是一条大型环状的双链DNA分子，是负载细菌遗传信息的物质基础。此外，许多细菌还具有核外遗传物质——质粒，分布于染色体以外或附加于染色体上。质粒已成为基因工程中重要的运载工具之一。

核糖体是分散于细菌细胞质中的一种核糖核蛋白的颗粒状结构，是蛋白质的合成车间或装配车间。细菌的快速生长与多聚核糖体数目有关。

细胞质是由细胞膜包围着的，除细胞核以外一切透明、胶状、颗粒状的物质的总称。其生理功能是维持细胞内环境的平衡和保持稳定的渗透压。

鞭毛是大多数运动性微生物细菌表面着生的一至数根由细胞内伸出的细长、波曲、毛发状的丝状体结构。是细菌的运动“器官”。有的细菌可借助鞭毛对光或者化学物质进行趋向或避离运动。

有的细菌在表面着生有多根比鞭毛更细、更短且硬而直的丝状体结构，叫菌毛。它无运动性，但与吸附或性结合有关。如大多数病原菌引起的传染，都开始于细菌对呼吸道、消化道或泌尿生殖道黏膜上皮细胞的黏附作用，这种作用就与菌毛或丝状体等有关。

荚膜是某些细菌生活在一定营养条件下，向细胞壁表面分泌的松散透明、厚度不定的胶质状物质。它犹如穿在菌体表面的一件外套，具有抗干燥、抗吞噬和附着作用。

芽孢是某些细菌在其生长的一定阶段，细胞内形成的圆形、椭圆形或圆柱形的休眠体结构，又称内生孢子。能产生芽孢的多为杆菌，芽孢在菌体内的位置大小、形状也因种而异。

细菌与人类关系密切，有些种对人类有害，如伤寒杆菌、结核杆菌、霍乱弧菌、肺炎双球菌等致病菌；也有不少有益的菌，如产生谷氨酸的棒状杆菌，产生蛋白酶、淀粉酶的枯草杆菌等，都是工业生产上有用的菌种。因此，控制细菌的有害效应，利用细菌的有益效应，是我们研究微生物的最终目的。

（2）放线菌

放线菌是一类呈丝状生长、主要以无性孢子繁殖且陆生性较强的原核微生物。因其菌落多呈放射状而得名。可以认为，放线菌就是一类呈丝状生长，以无性孢子繁殖的革兰阳性细菌。

放线菌菌体丝状，显著分支并发育为菌丝体，但仍属于单细胞。根据菌丝形态和功能的不同，菌丝体又可分为基内菌丝、气生菌丝和繁殖菌丝。基内菌丝匍匐生长于培养基内，相当于植物长在土壤中的根，用于吸收营养和水分；气生菌丝是基内菌丝长出培养基表面并伸向空间的部分；繁殖菌丝是气生菌丝继续发育分化而形成的具有繁殖能力的菌丝，其形态因种而异。

放线菌主要通过繁殖菌丝形成横隔孢子或孢囊孢子进行繁殖，但进行液体培养时则以菌丝断裂的方式繁殖，例如工业化发酵生产链霉素、土霉素时，主要通过这种方式不断增加菌丝量。

放线菌与人类关系非常密切。常用的抗生素除青霉素、灰黄霉素和头孢霉素外，绝大多数均由放线菌产生。如金霉素、四环素、卡那霉素，以及农用的井冈霉素、庆丰霉素等。有些放线菌还用于生产维生素、酶制剂，在石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等方面也有着广泛应用价值。但寄生型放线菌可引起人类的皮肤病、脑膜炎和马铃薯、甜菜的疮痂病。对于它们的有害效应，应加以注意和控制。

（3）酵母菌

很难给酵母菌下一个确切的定义，因为它是一个通俗的名称，指真菌中的一大类群。

与细菌一样，酵母菌也是单细胞微生物，但个体比细菌大得多，大约为（1～5）微米×（5～30）微米。酵母菌具有典型的细胞结构，有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等，有的还具有微体。大多数细胞呈卵圆形、圆形、腊肠形、柠檬形或藕节形。其细胞核由多孔膜包围，具一定形态和核仁，故称为真核微生物。

酵母菌主要以出芽方式繁殖，有的可以裂殖或通过产生无性孢子进行繁殖，还可通过产生子囊孢子进行有性繁殖。有人将进行无性繁殖的酵母菌称作“假酵母”。

酵母菌喜欢在偏酸且含糖较多的环境中生长，一般多分布于水果、花蜜、蔬菜及叶子表面。从酵母菌菌体中可提取多种名贵生化药物。

（4）霉菌

霉菌是丝状真菌的通俗名称，即发霉的真菌。它们往往能形成分支繁茂的菌丝体，但又不像蘑菇那样产生大量的子实体。在潮湿温暖的地方，很多物品上长出一些肉眼可见的绒毛状、絮状、蜘蛛网状的菌落，那就是霉菌。

霉菌的个体形态不同于酵母菌。在光学显微镜下，霉菌的菌丝呈狭长管状，细胞直径与酵母菌相近，比放线菌约粗10倍，肉眼看上去则像细丝，故称丝状真菌。当分支繁茂的菌丝相交连接、交错纠集于一起时则称为菌丝体。

霉菌的菌丝细胞有单细胞、多细胞两种。如根霉、毛霉等的菌丝细胞无横隔，为单细胞；有的则产生了横隔，使菌丝呈竹节状，如青霉、曲霉等，为多细胞。

霉菌的繁殖方式较其他微生物复杂，主要靠形成各种有性孢子和无性孢子繁殖，也可通过菌丝体断裂繁殖。

青霉菌产生的青霉素开创了抗生素的新纪元，现在又发现了许多霉菌产生的有用药物，如头孢霉素、赤霉素等。作为工业生产资源，真菌的代谢产物有酒精、甘油、促生长素等化合物；在农业上，它能将作物不能吸收利用的动、植物残体转化成肥料等等。

（5）病毒

有关病毒的知识，我们将在“微生物家族中的特殊成员”里专门予以介绍。