科普讲堂 | 让我们和各种微生物再次认识一下

微生物（microorganism, 简称microbe）是一些肉眼看不见的微小生物的总称。作为地球上最古老的生物，微生物无处不在。几乎所有生物体——植物或动物的生命，都与微生物有关。新冠病毒的爆发将大众带入了一个微观世界，其实自然界存在的微生物达数十万种，广泛分布在土壤、空气、水、人与动物的体表及其外界相通的腔道，如呼吸道、消化道、泌尿生殖道等部位。绝大多数微生物对人类和动植物的生存是有益的，有些甚至是必要的。只有少数能引起人类及动植物发生病害，称为病原微生物。

一、微生物的类型

按照微生物细胞结构和组成不同将其分成三种类型：

1、原核细胞型微生物：仅有原始核，无核膜、无核仁，染色体仅为单个裸露的DNA分子，无有丝分裂，缺乏完整的细胞器。如细菌、放线菌、螺旋体、支原体、衣原体、立克次体。

2、真核细胞型微生物：细胞核分化程度较高，有典型的核结构（有核膜、核仁、染色体，由DNA和组蛋白组成），行有丝分裂。胞浆内有多种完整的细胞器。如真菌、藻类。

3、非细胞型微生物：结构最简单，体积最微小，能通过细菌滤器，无细胞结构，由单一核酸（DNA或RNA）和（或）蛋白质外壳组成，无产生能量的酶系统。必须寄生在活的易感细胞内生长繁殖。如病毒、亚病毒和朊粒。

二、常见的几种微生物

下面我们来详细了解一下几种常见的微生物：

1、细菌：

细菌是一类细胞细短，结构简单，胞壁坚韧，多以二分裂方式繁殖和水生性强的原核生物。分布在温暖，潮湿和富含有机质的地方。具有细胞膜、细胞壁、细胞质和核质。单个细菌用肉眼是看不见的，当单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，便会形成一个肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞群落。菌落是菌种鉴定重要的依据。不同种类的细菌菌落的大小，形状光泽度颜色硬度透明度都不同。

细菌的主要形态和结构 细菌的结构 细菌的结构及其功能

2、真菌：

真菌是一种具真核的、产孢的、无叶绿体的真核生物。真菌具有真正的细胞核；没有叶绿素，以吸收为营养方式的异养生物；其典型的营养体为丝状分支结构；细胞壁的主要成分为几丁质或纤维素或两者兼有。包含霉菌、酵母、蕈菌以及其他人类所熟知的菌菇类。真菌的细胞含甲壳素, 能通过无性繁殖和有性繁殖的方式产生孢子。

各种各样的真菌 真菌的分类

真菌的形态：

单细胞真菌呈圆形、椭圆形或圆柱形，包括酵母型和类酵母型真菌。多细胞真菌形态较复杂，由菌丝（hypha）和孢子（spore）两大基本结构组成。

菌丝：由成熟的孢子在基质上生出嫩芽，称为芽管，芽管逐渐延长呈丝状，称为菌丝。菌丝可长出许多分支，交织成团，称菌丝体（mycelium）。菌丝根据结构，分为有隔菌丝（有隔膜，将一条菌丝分隔为数个细胞）和无隔菌丝（无隔膜，一条菌丝即为一个细胞）。

A、无隔菌丝     B、有隔菌丝

根据功能，分为营养、繁殖、气生菌丝。根据形态，分为结节状、球拍状、螺旋状、鹿角状等。

孢子：是真菌的繁殖结构，是由生殖菌丝产生的一种繁殖体。真菌的孢子分为无性孢子和有性孢子两大类。

1）无性孢子：是指不经过两个性器官或性细胞的结合而产生的孢子。

a）叶状孢子。由菌丝细胞直接形成的生殖孢子。有3种类型①芽生孢子②关节孢子③厚膜孢子。

b）分生孢子。生殖菌丝末端及分支的细胞分裂或浓缩形成的单个、成簇或链状的孢子，是多细胞真菌最常见的一种无性孢子，有大小之分，分为大分生孢子和小分生孢子。

c）孢子囊孢子。由菌丝末端形成一种囊状结构即孢子囊，内有许多孢子称为孢子囊孢子。

真菌的无性孢子

2）有性孢子：是由同一菌体或不同菌体的两个细胞或性器官融合，经减数分裂所产生的孢子。产生的有性孢子分为四类。

a）卵孢子。在一个菌丝上生出两个配子囊，小的为雄器，大的是藏卵器，二者配合，雄器的内容物经由受精管进卵球，形成卵孢子。见于鞭毛菌亚门的卵菌纲。

b）接合孢子。两个菌丝侧枝肿胀，顶端接触结合而形成接合孢子。见于半知菌亚门接合菌纲。

c）子囊孢子。子囊的形成有单纯的和复杂的多种方式，子囊内有4～8个子囊孢子，有的外面有子囊壳，包有子囊果。见于子囊菌亚门。

d）担孢子。在担子梗顶端产生4个担孢子，由此不断产生孢子。见于担子菌亚门。

3、病毒：

病毒是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的“非细胞生物”，但是它的生存必须依赖于活细胞。一般直径在100nm左右，最大的病毒直径为200nm的牛痘病毒，最小的病毒直径为28nm的脊髓灰质炎病毒。

病毒的基本结构：病毒的蛋白质外壳称为衣壳，遗传物质多为RNA或DNA。衣壳与核酸分子统称为核衣壳。但以HIV为例，病毒表面还包裹着类似细胞膜的胞膜和刺突结构，与衣壳共同决定病毒的特异性。此外还有一些酶：如逆转录酶。 多数常见病毒由蛋白质外壳和一种核酸（DNA或RNA）组成；但是朊病毒没有核酸，只有蛋白质；还有类病毒没有蛋白质，只有一种核酸。病毒的形态主要有三种，杆状、球状、蝌蚪状。此外还有弹状、砖状。而有些病毒可具有多形性，如流感病毒可呈球形、丝状和杆状等多形态。

不同形态的病毒 病毒的形态 新型冠状病毒 冠状病毒模式图

病毒分类：

病毒不仅分为植物病毒（如烟草花叶病毒等），动物病毒（如禽流感病毒、天花病毒、HIV等）和细菌病毒（噬菌体），也可根据戴维·巴尔的摩分类法（基于病毒mRNA的生成机制）分为以下几种：

（1）双链DNA病毒（如腺病毒、疱疹病毒、痘病毒）

（2）单链DNA病毒（如小DNA病毒）

（3）双链RNA病毒（如呼肠孤病毒）

（4）(+)单链RNA病毒（如微小核糖核酸病毒、冠状病毒、披膜病毒）

（5）(−)单链RNA病毒（如正黏液病毒、炮弹病毒）

（6）单链RNA反转录病毒（如反转录病毒科）

（7）双链DNA反转录病毒（如肝病毒）

例如新冠病毒，属于一种冠状病毒，是一种具有包膜结构，含有单股正链RNA（+RNA）的病毒。包膜可以帮助病毒粒子以类似于胞吞的方式侵入宿主细胞内，而单股+RNA链可以充当mRNA，直接进行翻译过程合成蛋白质。遗传物质在复制时，先以+RNA链为模板，遵循碱基互补配对原则合成互补-RNA链，再用-RNA链指导合成多条+RNA链，新合成的蛋白质与+RNA遗传物质链组装成新的病毒粒子。新冠病毒归属于RNA复制型病毒（如图中所示的1，2过程），而HIV病毒则是反转录型病毒（如图中所示的5，6，7过程）。

产生病毒真正致病蛋白的mRNA的不同方式

病毒的生命活动中一个显著的特点为寄生性，只能寄生在某种特定的活细胞内才能生活。并利用宿主细胞内的环境及原料快速复制增殖。在非寄生状态时呈结晶状，不能进行独立的代谢活动。生命过程大致分为：吸附，注入（遗传物质），合成（逆转录/整合入宿主细胞DNA），组装（利用宿主细胞转录RNA，翻译蛋白质再组装），释放五个步骤。

病毒的生命周期

无处不在的微生物与人类共同生存了数百万年，它们曾造福于人类，也给人类造成过毁灭性的灾难，始终保持着“亦敌亦友”的奇妙关系。新冠肺炎疫情就是当今世界正在发生的最严重流行性疫病，已在世界各国蔓延近3年，尚未得到有效的控制。人类对微生物的了解、探索任重而道远，对微生物的认识和研究是我们打开未知世界大门的钥匙。通过不断进步的科技手段，我们期待着能够更好地了解和利用微生物，防治病原微生物，以应对当今和未来所面临的巨大挑战。

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