微生物的形态与分类

动物界

植物界

真菌界酵母菌、霉菌、担子菌微生物原生生物界单细胞藻类、原生动物

原核生物界细菌、放线菌、蓝细菌、

立克次体、支原体、衣原体

病毒界病毒

微生物的分类和鉴定的相关概念：

微生物的分类和鉴定离不开以下三步：

⑴获得该微生物的纯培养物

⑵测定一系列鉴定指标

⑶查找权威性鉴定手册

现代微生物分类方法的依据主要有：

⑴核酸分析

⑵DNA杂交试验

⑶细胞壁成分分析

⑷红外光谱

微生物的分类单位依次为：界、门、纲、目、科、属、种。在科与属之间可加“族”。上述分类单位中以“种”概念的界定最为关键。

种的概念：

种是一个分类的基本单位。它是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、与同属内其它种有着明显差异的菌株的总称。在微生物分类学中，一个种只能用该种内的一个典型菌株来作为具体标本，这个典型菌株就是该种的模式种。

变种是对种的进一步细分的单元。从自然界分离到某一微生物的纯种，必须与已知的典型种所记载的特征完全符合，才能鉴别为同一个种。有时分离到的纯种却有某一特征与典型菌种不相同，其余特征都相同，而且这一特征又是稳定的，我们称这一纯种为典型种的变种。

亚种与变种是近义词，两者经常混用。有时我们将实验室获得的变异型称为亚种或小种。

菌株表示任何一个独立分离的单细胞（或病毒粒子）繁殖而成的纯种群体及其一切后代，即同种微生物的每个不同来源的纯培养物。同一菌种的不同菌株间，作为分类鉴别的主要性状是相同的，但是非鉴别用的“小”性状可以有很大的差异，尤其是生化性状，如代谢产物的产量性状等。菌株实际上是某一微生物达到“遗传性纯”的标志。一旦某菌株发生自发突变或经诱变、杂交或其它方式发生遗传重组后，均应确定新的菌株名称。

单染

正染色革兰染色法

复染

死菌芽孢染色法

微生物染色法

负染色荚膜染色法

活菌用美蓝或TTC等作活菌染色

细菌的相关概念：

细菌是一类细胞细而短、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物。

细菌是单细胞微生物，主要形态有球、杆、螺旋状，分别被称为球菌、杆菌、螺旋菌。

工业发酵生产用的细菌大多数是杆菌。

细菌主要由细胞壁、细胞质膜、细胞质、拟核、内含物、中体、核糖体等构成，有的细菌还有：荚膜、鞭毛、线毛、芽孢等特殊结构。

革兰染色法由丹麦医生革兰创立，是细菌细胞的复合染色法。革兰染色法的基本步骤是：初染——媒染——脱色——复染

经乙醇处理不褪色，保持初染时深紫色的菌体，称为革兰染色阳性菌（GRAM+ 菌）；经乙醇处理迅速脱去原色，而能染上沙黄颜色的菌体称为革兰染色阴性菌（GRAM- 菌）。

革兰染色机理：革兰阴性菌的细胞壁内脂类含量较高，肽聚糖层较薄，用脂溶剂乙醇处理，会溶解脂类，造成细胞壁的通透性增大，结晶紫-碘混合物被乙醇抽提出来，所以细胞被褪色；而革兰阳性菌的细胞壁中肽聚糖含量高，乙醇的脱水作用使细胞壁肽聚糖层的孔径变小，通透性降低，结晶紫-碘复合物被阻留在细胞内，细胞不易褪色。

高等植物纤维素

霉菌几丁质

酵母甘露聚糖、葡聚糖

细胞壁

化学组成 N-乙酰葡萄糖胺

肽聚糖 N-乙酰胞壁酸

细菌短肽

脂多糖、脂蛋白

中体，也称间体，除细胞质膜外，许多细菌还具有其它的细胞内膜系统。细胞膜内陷形成的一个或数个较大而不规则的层状、管状或囊状物，称为中体。

拟核或称细菌染色体。

许多细菌细胞内还存在染色体外的遗传因子，称为质粒。质粒是环状分子，能自我复制。质粒按功能分为：R因子、F因子、Col因子。

在细胞质膜内除核区以外的细胞物质均称为细胞质。

荚膜不是细菌的必要结构，没有荚膜的菌株照样能够正常生活。产荚膜的细菌在固体培养基上形成的菌落表面湿润、有光泽、呈粘液状，称为光滑型菌落（S-），不产荚膜的细菌形成的菌落表面干燥、粗糙，称为粗糙型菌落（R-）。

荚膜的主要作用是保护细胞免受干燥影响，同时也是细胞外的碳源和能源的储备物质。当环境缺乏营养时，它可被细胞利用。另外，荚膜能保护病原菌免遭宿主吞噬细胞的吞噬，增强其致病能力。

细菌的繁殖方式一般为无性繁殖。表现为细胞横分裂，称为裂殖。

菌落就是指单个细胞在有限的空间中发展成肉眼可见的细胞堆。如果菌落由一个单细胞发展而来，它就是一个纯种细胞群，称为纯无性繁殖系，或称克隆。挑取单菌落是一种常用的菌株纯化手段。如果各菌落连成一片，则称为菌苔。

在半固体培养基中用接种针穿刺将菌种接入培养基的深层进行培养，可以鉴定细菌的运动特征。

若以明胶代替琼脂作为培养基的凝固剂，同样进行穿刺培养，可以鉴别菌株产蛋白酶的性能。

常见的细菌：⑴大肠埃希菌，简称大肠杆菌，其特点是易于在实验室操作，生长迅速，而且营养要求低。它是第一个被发现存在有性生殖的细菌

⑵枯草芽孢杆菌

⑶北京棒状杆菌，这是我国谷氨酸发酵的主要菌种之一

芽孢的概念：

某些细菌生长到一定阶段，细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形，对不良环境条件具有较强抗性的休眠体，称为芽孢。因为细菌芽孢的形成都在细胞内，所以又称为内生孢子，以区别于放线菌、霉菌等形成的外生孢子。细菌只有在营养耗尽、生长停滞的时期才形成芽孢；若在生长末期加入新鲜的营养物质，芽孢的形成即被抑制；因此芽孢形成的能量是由内源代谢提供的。有一些芽孢杆菌（例如苏云金杆菌）在形成芽孢的同时，在细胞内产生晶体状内含物，称为伴胞晶体。伴胞晶体是一种毒蛋白。

细胞膜模型的相关概念：

磷脂在水溶液中，极性头部朝外，疏水性尾部朝内。

细胞膜液体镶嵌模型的要点是：细胞膜不是静态的，膜中的脂类和蛋白质能自由运动。据目前所知，磷脂双分子通常呈液态，不同的镶嵌蛋白和外周蛋白可在磷脂双分子层液体中作侧向运动，犹如漂浮在海洋中的冰山那样。

放线菌的相关概念：

放线菌是一类介于细菌和真菌之间的单细胞微生物。一方面，放线菌的细胞构造以及细胞壁化学组成与细菌相似，与细菌同属原核生物；另一方面，放线菌菌体呈纤细的菌丝，且分枝，又以外生孢子的形式繁殖，这些特征又与霉菌相似。

大多数放线菌生活方式为腐生，少数寄生。

大多数放线菌由分枝状菌丝组成，菌丝大多无隔膜，仍属单细胞。细胞壁含胞壁酸、二氨基庚二酸，不含几丁质、纤维素。革兰阳性。

放线菌的菌丝分三种：

⑴基内菌丝：又称为营养菌丝或初级菌丝体，它匍匐生长在培养基内，主要功能是吸收营养物，一般无隔膜（诺卡菌除外）。

⑵气生菌丝：又称为二级菌丝体。它是基内菌丝生长到一定时期，长出培养基外，伸向空间的菌丝。

⑶孢子丝：又称繁殖菌丝或产胞丝。当气生菌丝生长发育到一定阶段，气生菌丝上分化出的可形成孢子的菌丝。孢子丝生长到一定阶段就形成孢子。

放线菌的菌落由菌丝体组成。所谓菌丝体，是由菌丝相互缠绕而形成的形态结构。菌落特征介于细菌和霉菌之间。放线菌菌落与细菌菌落不同之处是：它干燥，不透明，表面紧密丝绒状，上面有一层色泽鲜艳的干粉。菌落与培养基紧密，难挑起，菌落正反面颜色常不同。

放线菌主要通过无性孢子进行繁殖。无性孢子主要有分生孢子和孢子囊孢子。放线菌也可借助人菌丝断片繁殖。

放线菌的孢子具有较强的耐干燥能力，但不耐高温。

绝大多数放线菌属于异养型。

大多数放线菌是好气的，只有某些种是微量好气菌和厌气菌，因此，工业化发酵生产抗生素过程中必须保证足够的通气量；温度对放线菌的生长亦有影响，大多数放线菌的最适生长温度为23~37℃。放线菌菌丝体比细菌营养体抗干燥能力强。

蓝细菌的相关概念：

蓝细菌，原称蓝藻或蓝绿藻。

蓝细菌的细胞核没有核膜，没有有丝分裂器，没有叶绿体，核糖体为70S，细胞壁与细菌的相似，由肽聚糖构成，因而对青

霉素和溶菌酶敏感，并含二氨基庚二酸，革兰阴性，因此现在将蓝细菌归属于原核微生物。

蓝细菌的细胞构造与革兰阴性菌极为相似，细胞壁的外层为脂多糖层，内层为肽聚糖层。许多种类在细胞壁外，还有多糖类的荚膜物质。细胞内进行光合作用的部位是类囊体，数量很多。

蓝细菌的营养要求简单。不需要维生素，以硝酸盐或氨作为氮源。很多种蓝细菌具有固氮作用。

蓝细菌没有有性生殖，以裂殖为主，也可出芽生殖，极少数有孢子。

立克次体的相关概念：

立克次体是一类介于细菌和病毒之间，又接近于细菌的原核微生物。它具有以下一些特点：

⑴立克次体的个体大小介于细菌和病毒之间

⑵立克次体的细胞结构像细菌

⑶立克次体是专性活细胞内寄生

⑷立克次体以二等分分裂，即裂殖的方式繁殖

⑸立克次体对热、干燥、光照、脱水及普通化学剂的抗性较差，但能耐低温。对磺胺和抗生素敏感，但对干扰素不敏感，而细菌对干扰素敏感。

⑹有的立克次体不致病，而有的则会酿成严重疾病

支原体的相关概念：

支原体是介于细菌和立克次体之间的一类原核微生物。

⑴支原体是已知的可自由生活的最小生物

⑵支原体突出特点是不具有细胞壁，只有细胞膜

⑶典型的支原体菌落如“油煎蛋状”，中间密集、较厚，颜色较深，并陷入培养基，边缘平坦，较薄而且透明，颜色也较浅。

⑷支原体以二等分分裂方式繁殖

⑸支原体的生长不受抑制细胞壁合成的抗生素（例如青霉素、环丝氨酸)的影响，但对干扰蛋白质合成的抗生素（例如土霉素、四环素）敏感。对溶菌酶无反应，对干扰素不敏感。

支原体大多数腐生，极少数是致病菌。

衣原体的相关概念：

衣原体是介于立克次体和病毒之间、能通过细菌滤器、专性活细胞寄生的一类原核微生物，特点如下：

⑴衣原体的个体比立克次体稍小，但形态相似，球形

⑵衣原体具有细胞壁，其中含胞壁酸和二氨基庚二酸，呈革兰阴性

⑶细胞以二等分分裂方式繁殖

⑷衣原体是专性细胞内寄生，在宿主细胞内发育繁殖具有独特的生活周期。它却乏产生能量的系统，必须依赖宿主获取ATP，这是它区别于立克次体的最显著特征。

⑸衣原体不耐热，但它耐低温，它对磺胺类药物敏感，对四环素、红霉素、氯霉素等抗生素敏感，对干扰素敏感。

酵母菌的相关概念：

一般认为酵母菌具有以下特征：

⑴个体一般以单细胞状态存在

⑵多数以出芽方式繁殖，也有的可行裂殖或产子囊孢子

⑶能发酵糖类而产能

⑷细胞壁常含甘露聚糖

⑸喜在含糖较高、酸性的水生环境中生长

人们将来源于酵母菌或其它微生物的蛋白称为单细胞蛋白（SCP）。

人们常将酵母菌如酿酒酵母作为基因工程中的受体菌。近年来，巴斯德毕赤酵母成为一种新型的基因表达系统。

酵母菌大多数是腐生型，少数是寄生型。

酵母菌为单细胞。通常菌体呈圆形、卵形或椭圆形，有的酵母菌细胞分裂后，亲代和子代细胞的细胞壁仍以狭小面积相连，呈藕节状，称为假丝酵母。

酵母菌的细胞结构已接近于高等生物，一般具有细胞壁、细胞膜、细胞核、一个或多个液泡、线粒体、核糖体、内质网、微体、微丝及内含物等。此外，还有出芽痕、诞生痕。

酵母菌的细胞壁不如细菌细胞壁坚韧。

酵母菌的细胞质膜与细菌的细胞质膜基本相同，但有的酵母菌如酿酒酵母的细胞质膜中含有甾醇，尤其以麦角甾醇居多。酵母菌具有用多孔核膜包裹着的细胞核。

在细胞分裂间期，核质内被碱性染料着色较淡的物质称为染色质。在细胞分裂期，染色质形成能被深染的染色体。它们都由DNA和蛋白质组成。

液泡往往在细胞发育的中后期出现。细胞老化后，可见液泡中有各种颗粒，如异染颗粒、肝糖粒、脂肪滴、水解酶类（可使细胞自溶）、中间代谢物和金属离子等。液泡的功能可能是起着营养物和水解酶类的储藏作用，同时还能调节细胞的渗透压。

酵母菌的繁殖方式有多种类型。可分成无性繁殖和有性繁殖两大类：无性繁殖包括芽殖、裂殖和产生无性孢子；有性繁殖主要是产子囊孢子。工业发酵中常见的酵母菌以无性繁殖中的芽殖为主要繁殖方式。

所谓生活史，就是指生物在一生中所经历的发育和繁殖阶段的全过程。

酵母菌的菌落一般都是湿润、较光滑，有一定的透明度，容易挑起，菌落质地均匀，正反面和边缘、中央部位的颜色都很均一。酵母菌菌落比起细菌显得较大而厚（突起）、外观较稠以及较不透明。培养时间长，菌落会生皱，干燥。酵母菌菌落的颜色较单调，大多呈乳白色，少数红色，个别黑色。

工业上常见的酵母菌：

⑴酿酒酵母

⑵卡尔斯伯酵母

⑶异常汉逊酵母异常变种

⑷热带假丝酵母

⑸产朊假丝酵母

⑹解脂假丝酵母解脂变种

⑺白地霉

霉菌的相关概念：

凡是在营养基质上能形成绒毛状、网状或絮状菌丝体的真菌统称为霉菌，是俗名，意为发霉的真菌。

霉菌菌体由分枝或不分枝的菌丝构成。菌丝是真菌营养体的基本单位。许多菌丝分枝连接，交织在一起所构成的形态结构称菌丝体。菌丝可以是单细胞，即没有隔膜，但大多数霉菌是多细胞，即有分隔的。没有隔膜的细胞一般含有许多核，而有隔膜的细胞一般含有1~2核。

霉菌菌丝也是由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核以及各种内含物（肝糖、脂肪滴、异染颗粒等）所构成的，含有线粒体、核糖体等细胞器。老龄菌具有大液泡。

霉菌的菌丝由孢子发芽而成。长在培养基内，以吸收营养为主的菌丝称为营养（基内）菌丝；伸出培养基长在空气中的菌丝称为气生菌丝。在一定生长阶段，部分气生菌丝分化成为孕育（繁殖）菌丝。

有些霉菌的菌丝会聚集成团，构成一种坚硬的休眠体，该结构称为菌核。对外界不良环境具有较强的抵抗力，在适宜条件下它可萌发出菌丝。

霉菌菌落比细菌菌落大几倍到几十倍。霉菌菌落的质地一般比放线菌菌落疏松，外观干燥，不透明。菌落与培养基之间连接也很紧密，不易将菌落整个挑起；霉菌菌落的边缘与中心，正面与反面的颜色往往不一致。因为越接近中心的气生菌丝的生理年龄越大，发育分化成熟也越早，颜色一般也越深。气生菌丝尤其是由它分化出来的子实体的颜色往往比分散在固体基质内的营养菌丝的颜色深。有的孢子的水溶性色素也会使周围的菌丝染色，会使菌落和培养基变色。

常见的、具有代表性的霉菌：

⑴根霉

⑵毛霉

⑶曲霉

⑷青霉

工业发酵中常见真菌的有性生殖只在特定条件下发生，通常的培养条件下少见。所以，通常只能根据无性繁殖的形式对它们加以区分：

⑴霉菌的无性繁殖主要通过产生以下四种类型的无性孢子来实现：

①孢子囊孢子，或称孢囊孢子

孢子囊孢子按其运动性又可分为两类：一类是游动孢子，另一类是陆生霉菌所产生的无鞭毛、不运动的不动孢子

②分生孢子

③厚垣孢子，或称厚壁孢子

④节孢子

此外，有的霉菌还能以芽生孢子进行繁殖。毛霉和根霉在液体培养基中会形成一种“酵母型”细胞。

⑵霉菌的有性繁殖是通过产生有性孢子而进行的。霉菌的有性繁殖主要包括三个阶段：质配、核配、减数分裂。有性孢子分为三种：

①卵孢子

②接合孢子

③子囊孢子

霉菌的生活史就是指霉菌从一种孢子开始经过一定的生长发育，到最后又产生孢子的过程。它既包括霉菌的无性世代又包

括霉菌的有性世代。无性世代就是指霉菌的菌丝体在适宜条件下产生无性孢子（孢子囊孢子和分生孢子等），无性孢子又萌发成菌丝体的整个过程；有性世代就是指在霉菌生长的后期，菌丝形成配子囊，从而发生质配、核配形成双倍体的接合子细胞，接着发生减数分裂，形成单倍体孢子（子囊孢子等）的整个过程；霉菌的双倍体仅出现在接合子阶段。工业发酵主要是利用霉菌的无性世代。

担子菌的相关概念：

担子菌纲是真菌中最高级的一个纲，包括人们熟悉的蘑菇、木耳、马勃、鬼笔等。它的特征是形成特殊的产胞器——“担子”，产生“担孢子”。担子菌没有明显的生殖器官，两性的接合是由未分化的菌丝接合，或孢子接合，而且接合时，只行质配，并不立即发生核配，以锁状联合方式形成新的双核细胞。两性细胞核在形成担孢子之前才发生核配，随即进行减数分裂，产生单倍体的担孢子。

担子菌的菌丝发育良好，菌丝体具有三个明显的发育阶段：初生菌丝、二生菌丝、三生菌丝。初生菌丝为单倍体（n），是由单核的担孢子萌发而成；二生菌丝为双核体（n+n），它从初生菌丝发育而成；三生菌丝也是双核体（n+n），由二生菌丝特化形成。特化菌丝形成各种子实体，而子实体是真菌产生孢子的构造，由繁殖菌丝和营养菌丝组成，其形态因种而异。

担子菌的繁殖采取无性繁殖和有性繁殖两种方式。

⑴无性繁殖：通过芽殖、裂殖、产生分生孢子或孢子粉完成

⑵有性繁殖：产生担孢子。担子是产生担孢子的构造，是完成核配和减数分裂的细胞

病毒的相关概念：

病毒是没有细胞结构，但具有遗传、变异等生命特征的一类微生物。其主要特征是：

⑴个体极小，能通过细菌滤器，需借助电子显微镜观察

⑵专性寄生，没有独立的代谢功能，只能在特定的宿主细胞内繁殖

⑶没有细胞结构，大多数病毒只是蛋白质和核算组成的大分子，且只含有单种核酸（DNA或RNA）

⑷繁殖方式是依靠宿主的代谢体系进行“复制”

⑸它对一般的抗生素不敏感，但对干扰素敏感

T系噬菌体是研究得最广泛而又较深入的细菌病毒。按照发现的先后次序编号T1~T7 。后来发现T偶数的噬菌体结构和化学组成相同，故统称为偶数噬菌体。它们的形态都为蝌蚪状。大多数病毒化学组成为核算和蛋白质，少数较大的病毒还含有脂类和多糖等。

病毒蛋白质外壳决定病毒感染的特异性，与易感细胞表面存在的受体有特异亲和力，能促进病毒粒子的吸附。病毒的蛋白质还决定其抗原性，会刺激机体产生相应的抗体。

病毒的最小形态单位是衣壳粒。衣壳粒以对称的方式，有规律的排列，构成病毒的蛋白质外壳，称衣壳。衣壳中包含病毒的核酸，即核髓。核髓和衣壳合称核衣壳，有的病毒的核衣壳裸露，有的病毒的核衣壳外还有被膜包围。完整的、具感染性的病毒颗粒称病毒粒子。

包含体是宿主细胞受病毒感染后形成的一种光学显微镜下可见的小体。包含体的大小、形状、组成及在胞内的位置可作为快速鉴定病毒的依据。

噬菌斑是指在含宿主细菌的固体培养基上，噬菌体使菌体裂解而形成的空斑。

效价（滴度）是微生物或其产物、抗原与抗体等活性高低的标志。噬菌体效价指噬菌体的浓度，即每毫升样品含噬菌体的个数。以每毫升中含有的噬菌斑形成单位表示其效价。

病毒是专性寄生的。病毒的繁殖方式不是二分分裂，而是感染寄主细胞后，“接管”寄主细胞的生物合成机构，进行病毒的复制。

每个敏感细胞受噬菌体侵染后能装配、释放出噬菌体的平均数量，称为裂解量。

噬菌体的生活史：

⑴感染宿主细胞后，立即引起细胞裂解的噬菌体称为烈性噬菌体。烈性噬菌体能在短时间内完成繁殖的五个阶段（吸附、侵入、复制、装配、释放）。烈性噬菌体的生活史就是侵染宿主，裂解细胞后又侵染邻近宿主细胞的过程。

⑵感染细胞后，并不立即引起细胞裂解，而是以原噬菌体（亦称前噬菌体）的形式整合在宿主的DNA中，随寄主繁殖而延续传代的噬菌体称为温和性噬菌体或溶源性噬菌体，带有原噬菌体的细菌称为“溶源性细菌”。原噬菌体是附着于细菌遗传物质上的噬菌体组成成分。少数情况下，温和性噬菌体也会引起宿主细胞裂解。

溶源性是细菌的遗传特性，即每一个溶源性细菌的子细胞一般也是溶源性的。原噬菌体不同于营养期的噬菌体，它没有感染性，对宿主一般无不良影响。但是，它也赋予溶源性细菌以下一些特征：

①具有产生噬菌体的潜在能力

②具有抗同源噬菌体感染的“免疫性”

③溶源性细菌的复愈。溶源性细菌有时会丢失原噬菌体，又成为非溶源性细菌，此过程称为溶源性细菌非溶源化。此时，溶源性细菌没有裂解

④获得新的生理特性。如白喉杆菌只有感染了特定的原噬菌体后，才会产生白喉毒素，引起被感染机体发病

溶源性细菌的检测往往用敏感的、非溶源性的菌株作指示菌，这些菌株可以从自然界或菌种库中获得。将待检测菌样在合适的培养基中培养，并在生长的对数期进行紫外线照射，诱导原噬菌体复制。经进一步培养后，将培养物过滤，去除活菌体，将滤液与指示菌混合后倒平皿，观察是否有噬菌斑出现。也可以将滤液加到指示菌的液体培养物中，观察是否能使菌液变清。如果有噬菌斑出现或使菌液变清，则说明被测菌株是溶源性细菌。

溶源性菌株的命名是在菌株名称后加括号，内写携带原噬菌体的名称。

温和性噬菌体存在状态有以下三种形式：

⑴游离态

⑵整合态

⑶营养态

保藏的菌株和新分离的菌株在用于工业生产前应做产生噬菌体的试验，以确保发酵生产不被噬菌体污染。

好氧发酵的空气过滤系统失效或发酵环境中存在大量的噬菌体等原因也很容易加剧噬菌体污染。

干扰素是一类能抑制病毒在动物细胞内增殖的糖蛋白。干扰素是动物或动物细胞培养物对病毒感染做出反应而产生的。某些细菌、内毒素和其它非病毒物质也能刺激其产生。目前，干扰