3“小人國”里五家族

微生物種類繁多，人們研究得最多也較深入的主要有五大類群，即細(xì)菌、放線菌、霉菌、酵母菌和病毒。有人形象地稱之為微生物的“五大家族”。

（1）細(xì)菌

細(xì)菌是一類單細(xì)胞的原核微生物，細(xì)胞短而細(xì)，結(jié)構(gòu)簡單，細(xì)胞壁堅(jiān)韌，以裂殖方式繁殖。

細(xì)菌是微生物家族中的主力軍。在溫暖、潮濕和有機(jī)物豐富的地方，人們常?？尚岬揭环N特殊的臭味或酸敗味；在營養(yǎng)豐富的固體食物的表面，有時(shí)會看到水珠狀、糨糊狀、鼻涕狀、顏色多樣的菌苔或菌落，若用小棒試挑一下，還會拉出絲狀物來；一些液體會出現(xiàn)渾濁、沉淀或漂浮著一片片小“白花”，并伴有大量氣泡冒出。這些現(xiàn)象都是細(xì)菌大量生長繁殖聚集的結(jié)果。

球菌、桿菌和螺旋菌是細(xì)菌的三種最基本形態(tài)。各種形態(tài)甚至同種形態(tài)的細(xì)菌排列方式并不一樣。比如球菌，有的單個(gè)存在，叫單球菌；有的成雙成對，叫雙球菌；有的4個(gè)聯(lián)在一起，叫四聯(lián)球菌；有的每8個(gè)呈一定規(guī)律壘在一起呈魔方狀，叫八疊球菌；有的排列不規(guī)則，猶如一串葡萄，叫葡萄球菌；有的排成鏈狀，叫鏈球菌。這主要是根據(jù)它們分裂后細(xì)胞排列方式不同而命名的。桿菌可以分為單桿菌、雙桿菌、鏈桿菌等，而螺旋菌一般都單個(gè)存在。

細(xì)菌究竟有多大呢？球菌的大小以直徑表示，一般為0.2～1.25微米；桿菌的大小以長×寬表示，一般為（0.2～ 1.25）微米×（0.5～5）微米；螺旋菌一般為（0.3～ 0.5）微米×（1～5）微米以上。

細(xì)菌細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)為細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、擬核、核糖體和細(xì)胞質(zhì)，特殊結(jié)構(gòu)為鞭毛、莢膜、芽孢、伴孢晶體等。每種結(jié)構(gòu)都有其一定的成分和生理功能。

細(xì)胞壁是位于細(xì)胞

細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖

表面、內(nèi)側(cè)緊貼細(xì)胞膜的一層堅(jiān)韌而略具彈性的結(jié)構(gòu)，主要由肽聚糖組成。其生理功能為固定細(xì)胞外形，保護(hù)細(xì)胞免受外力損傷，阻攔有害物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，而且與細(xì)菌的抗原性、致病性、對噬菌體的敏感性和運(yùn)動性也有關(guān)系。采用革蘭染色方法，可將具壁的細(xì)菌分為革蘭陽性菌（G⁺菌）和革蘭陰性菌（G^-菌）兩大類，它在菌種分類鑒定和科研實(shí)踐中具有重要價(jià)值。

細(xì)胞膜又稱原生質(zhì)膜或質(zhì)膜，是外側(cè)緊貼細(xì)胞壁、內(nèi)側(cè)包圍細(xì)胞質(zhì)的一層柔軟且富于彈性的半滲透性薄膜。它有著極其重要的生理功能。細(xì)胞膜上含有多種酶類，對于細(xì)菌的呼吸、能量的產(chǎn)生、生物合成、內(nèi)外物質(zhì)的交換運(yùn)送均有重大作用，對維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓以及對鞭毛的著生和運(yùn)動也有重要作用。此外，有的細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)還具有某種內(nèi)膜系統(tǒng)，如間體、載色體、羧酶體、類囊片等，各自有一定的生理功能。

擬核又名核區(qū)、核質(zhì)體、核基因組。它位于細(xì)胞質(zhì)中，是一種沒有核膜、沒有核仁、沒有固定形態(tài)、結(jié)構(gòu)也較簡單的原始形態(tài)的核。這是原核生物與真核生物的重大區(qū)別之一。它是一條大型環(huán)狀的雙鏈DNA分子，是負(fù)載細(xì)菌遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)。此外，許多細(xì)菌還具有核外遺傳物質(zhì)——質(zhì)粒，分布于染色體以外或附加于染色體上。質(zhì)粒已成為基因工程中重要的運(yùn)載工具之一。

核糖體是分散于細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中的一種核糖核蛋白的顆粒狀結(jié)構(gòu)，是蛋白質(zhì)的合成車間或裝配車間。細(xì)菌的快速生長與多聚核糖體數(shù)目有關(guān)。

細(xì)胞質(zhì)是由細(xì)胞膜包圍著的，除細(xì)胞核以外一切透明、膠狀、顆粒狀的物質(zhì)的總稱。其生理功能是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的平衡和保持穩(wěn)定的滲透壓。

鞭毛是大多數(shù)運(yùn)動性微生物細(xì)菌表面著生的一至數(shù)根由細(xì)胞內(nèi)伸出的細(xì)長、波曲、毛發(fā)狀的絲狀體結(jié)構(gòu)。是細(xì)菌的運(yùn)動“器官”。有的細(xì)菌可借助鞭毛對光或者化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行趨向或避離運(yùn)動。

有的細(xì)菌在表面著生有多根比鞭毛更細(xì)、更短且硬而直的絲狀體結(jié)構(gòu)，叫菌毛。它無運(yùn)動性，但與吸附或性結(jié)合有關(guān)。如大多數(shù)病原菌引起的傳染，都開始于細(xì)菌對呼吸道、消化道或泌尿生殖道黏膜上皮細(xì)胞的黏附作用，這種作用就與菌毛或絲狀體等有關(guān)。

莢膜是某些細(xì)菌生活在一定營養(yǎng)條件下，向細(xì)胞壁表面分泌的松散透明、厚度不定的膠質(zhì)狀物質(zhì)。它猶如穿在菌體表面的一件外套，具有抗干燥、抗吞噬和附著作用。

芽孢是某些細(xì)菌在其生長的一定階段，細(xì)胞內(nèi)形成的圓形、橢圓形或圓柱形的休眠體結(jié)構(gòu)，又稱內(nèi)生孢子。能產(chǎn)生芽孢的多為桿菌，芽孢在菌體內(nèi)的位置大小、形狀也因種而異。

細(xì)菌與人類關(guān)系密切，有些種對人類有害，如傷寒桿菌、結(jié)核桿菌、霍亂弧菌、肺炎雙球菌等致病菌；也有不少有益的菌，如產(chǎn)生谷氨酸的棒狀桿菌，產(chǎn)生蛋白酶、淀粉酶的枯草桿菌等，都是工業(yè)生產(chǎn)上有用的菌種。因此，控制細(xì)菌的有害效應(yīng)，利用細(xì)菌的有益效應(yīng)，是我們研究微生物的最終目的。

（2）放線菌

放線菌是一類呈絲狀生長、主要以無性孢子繁殖且陸生性較強(qiáng)的原核微生物。因其菌落多呈放射狀而得名?？梢哉J(rèn)為，放線菌就是一類呈絲狀生長，以無性孢子繁殖的革蘭陽性細(xì)菌。

放線菌菌體絲狀，顯著分支并發(fā)育為菌絲體，但仍屬于單細(xì)胞。根據(jù)菌絲形態(tài)和功能的不同，菌絲體又可分為基內(nèi)菌絲、氣生菌絲和繁殖菌絲。基內(nèi)菌絲匍匐生長于培養(yǎng)基內(nèi)，相當(dāng)于植物長在土壤中的根，用于吸收營養(yǎng)和水分；氣生菌絲是基內(nèi)菌絲長出培養(yǎng)基表面并伸向空間的部分；繁殖菌絲是氣生菌絲繼續(xù)發(fā)育分化而形成的具有繁殖能力的菌絲，其形態(tài)因種而異。

放線菌主要通過繁殖菌絲形成橫隔孢子或孢囊孢子進(jìn)行繁殖，但進(jìn)行液體培養(yǎng)時(shí)則以菌絲斷裂的方式繁殖，例如工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)鏈霉素、土霉素時(shí)，主要通過這種方式不斷增加菌絲量。

放線菌與人類關(guān)系非常密切。常用的抗生素除青霉素、灰黃霉素和頭孢霉素外，絕大多數(shù)均由放線菌產(chǎn)生。如金霉素、四環(huán)素、卡那霉素，以及農(nóng)用的井岡霉素、慶豐霉素等。有些放線菌還用于生產(chǎn)維生素、酶制劑，在石油脫蠟、烴類發(fā)酵、污水處理等方面也有著廣泛應(yīng)用價(jià)值。但寄生型放線菌可引起人類的皮膚病、腦膜炎和馬鈴薯、甜菜的瘡痂病。對于它們的有害效應(yīng)，應(yīng)加以注意和控制。

（3）酵母菌

很難給酵母菌下一個(gè)確切的定義，因?yàn)樗且粋€(gè)通俗的名稱，指真菌中的一大類群。

與細(xì)菌一樣，酵母菌也是單細(xì)胞微生物，但個(gè)體比細(xì)菌大得多，大約為（1～5）微米×（5～30）微米。酵母菌具有典型的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)、液泡、線粒體等，有的還具有微體。大多數(shù)細(xì)胞呈卵圓形、圓形、臘腸形、檸檬形或藕節(jié)形。其細(xì)胞核由多孔膜包圍，具一定形態(tài)和核仁，故稱為真核微生物。

酵母菌主要以出芽方式繁殖，有的可以裂殖或通過產(chǎn)生無性孢子進(jìn)行繁殖，還可通過產(chǎn)生子囊孢子進(jìn)行有性繁殖。有人將進(jìn)行無性繁殖的酵母菌稱作“假酵母”。

酵母菌喜歡在偏酸且含糖較多的環(huán)境中生長，一般多分布于水果、花蜜、蔬菜及葉子表面。從酵母菌菌體中可提取多種名貴生化藥物。

（4）霉菌

霉菌是絲狀真菌的通俗名稱，即發(fā)霉的真菌。它們往往能形成分支繁茂的菌絲體，但又不像蘑菇那樣產(chǎn)生大量的子實(shí)體。在潮濕溫暖的地方，很多物品上長出一些肉眼可見的絨毛狀、絮狀、蜘蛛網(wǎng)狀的菌落，那就是霉菌。

霉菌的個(gè)體形態(tài)不同于酵母菌。在光學(xué)顯微鏡下，霉菌的菌絲呈狹長管狀，細(xì)胞直徑與酵母菌相近，比放線菌約粗10倍，肉眼看上去則像細(xì)絲，故稱絲狀真菌。當(dāng)分支繁茂的菌絲相交連接、交錯(cuò)糾集于一起時(shí)則稱為菌絲體。

霉菌的菌絲細(xì)胞有單細(xì)胞、多細(xì)胞兩種。如根霉、毛霉等的菌絲細(xì)胞無橫隔，為單細(xì)胞；有的則產(chǎn)生了橫隔，使菌絲呈竹節(jié)狀，如青霉、曲霉等，為多細(xì)胞。

霉菌的繁殖方式較其他微生物復(fù)雜，主要靠形成各種有性孢子和無性孢子繁殖，也可通過菌絲體斷裂繁殖。

青霉菌產(chǎn)生的青霉素開創(chuàng)了抗生素的新紀(jì)元，現(xiàn)在又發(fā)現(xiàn)了許多霉菌產(chǎn)生的有用藥物，如頭孢霉素、赤霉素等。作為工業(yè)生產(chǎn)資源，真菌的代謝產(chǎn)物有酒精、甘油、促生長素等化合物；在農(nóng)業(yè)上，它能將作物不能吸收利用的動、植物殘?bào)w轉(zhuǎn)化成肥料等等。

（5）病毒

有關(guān)病毒的知識，我們將在“微生物家族中的特殊成員”里專門予以介紹。