真菌的基本性状
文 / 赵文明
真菌（fungus）为真核细胞型微生物，其主要特征是具有典型的细胞核及完善的细胞器，不含叶绿素，无根、茎、叶的分化，以寄生或腐生方式生存，能进行无性或有性繁殖，大多数为多细胞，少数为单细胞。
真菌是微生物中的一个大类，早期生物学分类将真菌归于植物界，后被独立列为真菌界。按以往国际上普遍采用的Ainsworth等的真菌分类法将真菌界分为粘菌门和真菌门，后者又划分为五个亚门：①鞭毛菌亚门（Mastigomycotina），此亚门的真菌与医学的关系不大；②接合菌亚门（Zygomycotina），许多条件致病性真菌属之，如毛霉属和根霉属等；③子囊菌亚门（Ascomycotina），大多数为腐生性真菌，少数为致病性和条件致病性真菌，如组织胞浆菌属和酵母菌属等；④担子菌亚门（Basidiomycotina），许多食用或药用真菌属之，如蘑菇和灵芝等，少数为致病性真菌，如新生隐球菌；⑤半知菌亚门（Deutermycotina或fungus imperfecti）， 医学上有重要意义的真菌大多数属此亚门，包括各种皮肤癣菌和假丝酵母菌属等。新的分类法认为粘菌不属于真菌界，并将真菌界分为四个门，即壶菌门（Chytridiomycota）、接合菌门（Zycomycota）、担子菌门（Basidomycota）和子囊菌门（Ascomycota）。原半知菌亚门真菌生活史中的有性阶段不明，因而未被承认，它们分别被划分于接合菌门、担子菌门和子囊菌门中。
真菌有10余万种之多，大部分直接或间接对人类有益，少数（约300种）能引起人类疾病，包括致病性真菌、条件致病性真菌、产毒性真菌和致癌的真菌。近年来，真菌感染呈明显上升之势，这与疾病治疗中抗生素、免疫抑制剂和抗肿瘤药物的大量使用，器官移植、放射治疗和导管插管技术的开展，特别是人类免疫缺陷病毒感染者的大量增加有着极为密切的关系。了解真菌的生物学特性、致病机制及发展有效的防治措施是医学真菌学的重要任务。
第一节 真菌的形态与结构
一、真菌的形态
真菌一般比细菌大几倍至几十倍，用普通光学显微镜放大几百倍就能清晰地观察到。按形态真菌可分为单细胞和多细胞真菌两类。
单细胞真菌 单细胞真菌称为酵母菌（yeast）， 呈圆形或卵圆形，直径为3μm ～15μm，以出芽（budding）方式繁殖，芽生孢子成熟后脱落成独立的个体。能引起人类疾病的有新生隐球菌和白假丝酵母菌等。
多细胞真菌 多细胞真菌称为霉菌（mold）或丝状菌（filamentous fungus），由菌丝（hypha）和孢子（spore）组成，菌丝与孢子交织在一起。各种霉菌的菌丝和孢子形态不同，是鉴别真菌的重要标志。
1．菌丝 呈管状，直径一般为2μm～10μm，其长度随不同生长条件而异。菌丝是孢子以出芽方式繁殖时形成的。在适宜的环境条件下由孢子长出芽管，逐渐延长成菌丝，菌丝又可长出许多分枝，并交织成团，成为菌丝体（mycelium）。
菌丝在形态、结构及功能方面有所不同。按功能不同可分为营养菌丝（vegetative mycelium）、气中菌丝（aerial mycelium）和生殖菌丝（reproductive mycelium）。能伸入培养基中吸取营养物质的菌丝称为营养菌丝；能向空气中生长的菌丝称为气中菌丝；气中菌丝中的可产生孢子的菌丝称为生殖菌丝。按结构不同可分为有隔菌丝（septate hypha）和无隔菌丝（nonseptate hypha）。前者在菌丝内能形成横的隔膜（septum），将菌丝分成数个细胞；后者的菌丝内无隔膜，整条菌丝仅为一个细胞，其内含有多个细胞核。大多数致病性真菌的菌丝为有隔菌丝。按形态不同可分为螺旋状、球拍状、结节状、鹿角状、梳状和关节状菌丝等。不同真菌的菌丝形态有所不同，这有助于对真菌的鉴别（图5-1）。
图5-1 真菌菌丝的形态
A．螺旋状菌丝；B．球拍状菌丝；C．结节状菌丝；D．鹿角状菌丝；E．梳状菌丝；F．关节状菌丝
2. 孢子 是真菌的繁殖体，根据繁殖方式分为有性孢子和无性孢子两种。病原性真菌大多是通过形成无性孢子而繁殖。无性孢子按形态不同分为三种：
（1）分生孢子（conidium）：是真菌中最常见的一种无性孢子，由生殖菌丝末端的细胞分裂或收缩形成，也可由菌丝侧面出芽形成。分生孢子又分为大分生孢子（macroconidium）和小分生孢子（microconidium）两种：①大分生孢子， 由多个细胞组成，体积较大，多呈梭状、棒状或梨状；②小分生孢子， 仅由一个细胞构成，体积小。因各种真菌都能产生小分生孢子，其对真菌的鉴别意义不大。
（2）叶状孢子（thallospore）：由菌丝内细胞直接形成。有三种类型：①芽生孢子（blastospore），由细胞出芽生成，多数芽生孢子生长到一定大小即与母体脱离，若不脱离，形成菌丝状，被称为假菌丝（pseudohypha）。隐球菌和假丝酵母菌等是以芽生孢子的方式繁殖，假丝酵母菌易形成假菌丝；②厚膜孢子（clamydospore），由菌丝内胞浆浓缩、胞壁增厚形成，是真菌抵抗不利环境而形成的一种孢子形式，其代谢降低，抵抗力增强。厚膜孢子在适宜的条件下又可出芽繁殖。大多数真菌在不利环境中都能形成厚膜孢子；③关节孢子（arthrospore），由菌丝细胞壁变厚并分隔成长方形的节段而形成，多出现于陈旧的培养物中。
（3）孢子囊孢子（sporangiospore）：菌丝末端膨大形成孢子囊，内含许多孢子，孢子成熟后则破囊而出。如毛霉、根霉等形成孢子囊孢子。各种孢子形态如图5-2所示。
图5-2 真菌无性孢子的形态
A．大分生孢子（小孢子菌）；B．芽生孢子和假菌丝（假丝酵母菌）；C．厚膜孢子（假丝酵母菌）；
D．关节孢子（球孢子菌）；E．孢子囊孢子（毛霉）；F．小分生孢子（曲霉）
真菌的双相性 部分真菌在不同的环境条件下（营养、温度等）可发生单细胞真菌与多细胞真菌两种形态的可逆转换，称为真菌的双相性或二相性（dimorphic）。如组织胞浆菌和球孢子菌等，它们在室温（25℃）条件下发育为丝状菌，而在宿主体内或在含有动物蛋白的培养基上37℃培养时则呈酵母菌型。双相性转换与某些真菌的感染性与致病性有关，如组织胞浆菌和皮炎芽生菌等真菌在入侵宿主前必须发生形态变化方能侵入机体。
二、真菌的结构
真菌除具有一般真核细胞的结构外，尚有些特殊的结构，如具有由特殊成分和结构组成的细胞壁及有特殊的隔膜等。
细胞壁外的成分 部分酵母菌细胞壁外有一层低电子密度的粘液，其与真菌的毒力和致病性密切相关。如新生隐球菌的荚膜层即为此种物质，在电镜下可见细胞外的荚膜是由放射状排列的微细纤维构成，伸入于细胞壁，其化学组成为甘露糖、木糖及尿苷酸等。荚膜与隐球菌的致病性有关，当真菌入侵宿主后凭借荚膜的保护可免受体内吞噬细胞的吞噬。
细胞壁 位于细胞膜外层，具有保持营养物质、气体和酶自由通透及避免细胞受外界高渗透压的作用。细胞壁内的某些化学成分还与真菌的形态特征有关。真菌细胞壁的主要成分为多糖，可占细胞干重的80%～90%，此外还有蛋白质、脂质及无机盐类。多糖以不溶性多糖晶体和高分子多糖复合物两种形式存在，前者以微细纤维形式构成细胞壁的骨架，后者填入骨架缝隙中，构成细胞壁基质的组成成分。
1．骨架 由微细纤维组成的骨架以几丁质（chitin）和葡聚糖为主，这是真菌与其它高等植物不同的特征之一。丝状菌骨架组成以几丁质（N-乙酰葡聚糖胺的均聚体）的含量最高，其作用与菌丝生长和芽管形成有关。酵母菌的骨架组成则以葡聚糖的含量最高，是维持真菌细胞外形坚固性的分子基础。
2．基质 由多糖、蛋白质、脂质及无机盐组成。真菌细胞壁基质中的多糖种类很多，如葡聚糖、葡糖胺、葡萄糖、几丁质和半乳糖等。多糖含量在同一真菌细胞壁的不同发育阶段明显不同，其含量直接影响真菌的形态变化。蛋白质可单独或与多糖组成糖蛋白存在。细胞壁中的糖蛋白具有酶活性，其中以水解酶居多，可分解基质，使营养物质易于进入胞内，糖蛋白也是细胞壁抗原的分子基础。基质中的糖蛋白以甘露聚糖蛋白复合物的含量为最高。脂质中以磷质为主，脂质的存在可保持水分不被蒸发。无机盐以磷为主，另含少量钙和镁元素。
真菌菌丝的细胞壁由四层结构组成，由外向内依次为无定形葡聚糖层（87nm）、糖蛋白形成的粗糙网（49nm）、蛋白质层（9nm）和几丁质微细纤维层（18nm），如图5-3所示。
图5-3 真菌菌丝的细胞壁结构
隔膜 位于菌丝或细胞间，不同属真菌的隔膜各异，因此可作为真菌分类的依据之一。低等真菌的隔膜完整，随真菌的进化，隔膜出现大小不等的小孔，如皮肤丝状菌、组织胞浆菌和球孢子菌的菌丝隔膜具有中心小孔并附有球形的间隔小体，小孔与间隔小体可调节两侧细胞质的流动速度，并在菌丝受损后可堵住隔膜小孔，防止细胞液的流失，因此隔膜也是防御菌丝受损的一种保护性结构。
其他结构 真菌的细胞膜不同于其他生物细胞膜的主要特征是排列成双层结构的磷脂为不恒定的微团结构，其间有大量的麦角固醇类化合物，易与多烯族抗生素结合，故为抗真菌药物作用的靶分子。真菌细胞核与一般真核细胞不同的特点是核小（1nm～5nm）而圆，数目不等，一个细胞或每个菌丝节段中可有1～2个，多达20～30个（如皮炎芽生菌等）。且细胞分裂期时，真菌的核仁与核膜仍保留，此点也与一般真核生物明显不同。在真菌细胞内还具有线粒体、内质网等多种细胞器。
第二节 真菌的培养特性和抵抗力
一、培养特性
培养条件 真菌的营养要求不高，实验室培养真菌常用沙保培养基（Sabouraud medium），其成分简单， 主要含葡萄糖、蛋白胨和琼脂。虽然真菌在一般的细菌培养基上都能生长，但不同培养基上形成的菌落形态差异很大，不易鉴定。为统一标准，鉴定真菌时均以沙保弱培养基上形成的菌落形态为准。大多数致病性真菌在沙保培养基上生长较慢，常需1～4周，但腐生性真菌在此培养基上生长很快。为防止污染，在培养基中需加入放线菌酮抑制污染真菌的生长及加入氯霉素抑制细菌的生长。需观察自然状态下的真菌形态和结构时，可用玻片小培养，于显微镜下直接观察菌丝和孢子。
培养真菌最适酸碱度为pH 4～6，一般最适的温度为22℃～28℃，但有些深部感染真菌在37℃条件下才生长良好。培养真菌需较高的湿度和氧气。
菌落形态 真菌经培养后可形成三种类型的菌落。
1. 酵母型菌落（yeast type colony） 为单细胞真菌形成的菌落形式。菌落光滑湿润、柔软且致密，类似细菌菌落，但较细菌菌落大而厚。多数单细胞真菌培养后都形成酵母型菌落，如隐球菌的菌落。
2. 类酵母型菌落（yeast-like type colony） 也是单细胞真菌形成的菌落形式。外观与酵母型菌落相似，但有些单细胞真菌在出芽繁殖后形成的芽管不与母细胞脱离，形成的假菌丝伸入培养基中，故称类酵母型菌落，如白假丝酵母菌的菌落。
3. 丝状菌落（filamentous colony） 为多细胞真菌形成的菌落形式。菌落较疏松，呈绒毛状、棉絮状和粉末状等。菌落与培养基连接紧密，不易挑起。菌落中心与边缘及正面与背面呈不同颜色。丝状菌落的形态、结构和颜色可作为鉴别真菌的依据。丝状菌培养后均形成丝状菌落。
二、真菌的繁殖方式
真菌的繁殖能力较强，繁殖方式多样，可分为无性繁殖（asexual reproduction）和有性繁殖（sexual reproduction）两大类型。
无性繁殖 系指不经过两性细胞的结合就能形成新个体的繁殖方式。病原性真菌主要以此种方式繁殖。一般有以下几种具体方式：①由菌丝细胞断裂形成新个体，关节孢子的产生即为此种方式；②细胞直接分裂产生子细胞，仅少数双相性真菌在宿主体内才以此种方式繁殖；③产生芽生孢子，是较常见的真菌繁殖方式，如酵母菌的繁殖；④产生孢子囊孢子和分生孢子，为丝状菌繁殖的主要方式。
有性繁殖 系指经过两性细胞配合产生新个体的繁殖方式。有性繁殖是普通真菌主要的繁殖方式。有性繁殖较无性繁殖复杂，其过程一般包括三个阶段，即两细胞原生质的结合阶段、两细胞核融合阶段及结合的核发生减数分裂阶段。对真菌的有性繁殖也应引起医学真菌研究的重视，因有些行有性繁殖的真菌是重要的条件致病性真菌，如毛霉；以及某些致病性真菌也具有有性繁殖阶段，如皮炎芽生菌和组织胞浆菌等。
三、抵抗力
真菌对干燥、阳光、紫外线及一般化学消毒剂有较强的抵抗力。但不耐热，菌丝与孢子60℃ 1小时均可被杀死。对2﹪石炭酸、10%甲醛、0.1%升汞和2.5%碘酊敏感。真菌对常用于抗细菌的抗生素不敏感。灰黄霉素、制霉菌素B、二性霉素B、氟康唑和酮康唑等抗真菌药物对多种真菌均有抑制作用。