环境工程微生物学.docx
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环境工程微生物学
现代环境生物技术原理与应用考题
2013级、2014级与跟读在职工程硕士研究生
环境工程系
年级2014级单考姓名：
于锋学号14213470
考试题：
一、请详细论述微生物的特点与污染控制工程的关系。
答：
（1）形体微小，比表面积大
物体的体积越小，其比表面积越大。
微生物个体微小，它的比表面积，比其他任何生物都大。
如此巨大的比表面积与环境接触时，必将成为一个巨大的营养物质吸收面，代谢废物排泄面和环境信息接受面，故而赋予微生物惊人的代谢活性。
体型微小，比表面积大是保证微生物能够快速降解污染物、净化环境的一个重要特性。
（2）个体微小，分布广泛
由于微生物个体微小而且轻，故可通过风和水的散播而广发分布。
事实上，微生物无孔不入，几乎在任何地方都有微生物的存在，甚至在寒冷的北极冰层中也发现有微生物的存在。
微生物的广泛分布为环境工程污染控制提供了丰富的微生物种源
（3）种类繁多，具多样性
微生物的多样性包括物种多样性、生态类型多样性、生理类群的多样性和遗传多样性等。
微生物是一个极为庞杂的生物类群，目前人类所知道的约10万种，有人估计，现在已知的种类可能只占地球上实际存在的微生物总数的20%，而对已发现的微生物的开发利用率约1%。
经研究发现，微生物的代谢也具有多样性。
既有以二氧化碳为碳源的自养型，也有以有机物为碳源的异养型；既可以光能为能源，也可以化学能为能源；既可以在有氧条件下生活，也可以在五羊条件下生长。
微生物吸收利用的营养物质种类广泛。
凡是动植物能利用的营养，微生物都能够利用；许多动植物不能利用的物质，如有毒有害物质，甚至是剧毒物质，微生物同样能够利用。
微生物的生理类型的多样性是任何动植物都无法比拟的，正因为如此，才产生了各种不同的污染控制工作。
（4）代谢速率高
微生物个体微小，比表面积极大，使微生物能与环境迅速交换物质，吸收营养和排泄废物。
从单位重量来看，微生物的代谢强度比高等生物大几千倍到几万倍。
微生物极高的代谢速率为其快速生长繁殖奠定了物质基础，从而使微生物能够更好的发挥“活得处理厂”的作用，出色地完成其净化环境及废物资源化的使命。
（5）繁殖快，易于培养
微生物繁殖速度极高，这一特性可使得我们在短时间内获得大量的菌体，不仅有利于提高污染物的降解转化效率，缩短系统的处理周期，而且可大大降低处理成本。
大多数微生物都能在常温常压下，利用简单的营养物质生长繁殖，这就使得我们容易培养微生物，特别是获得纯种微生物，有利于微生物的研究和利用，在环境工程中具有重要意义。
（6）适应性强，易变异
与其他生物相比，微生物对各种变化环境的适应能力很强。
微生物极强的适应能力与自身的特性相关。
一方面，由于某些微生物细胞可产生具有自我保护作用的结构，如荚膜及芽孢或孢子等。
荚膜既可作为细菌的营养储备，从而使细菌过度因营养缺乏带来的影响；又可抵御吞噬细胞对它的吞噬，逃避天敌的捕杀。
细菌的芽孢、放线菌和霉菌的孢子等对外界的抵抗力比其营养体强得多，可帮助细胞过度不良环境。
极端微生物内部都有相关的特殊结构物质如酶、蛋白质与脂类，使之能适应恶劣的极端环境。
另一方面，由于微生物比表面积大，与外界环境的接触面大，因而受环境影响也大，使得微生物对生存条件的变化极为敏感。
当外界环境发生变化时，微生物可通过变异，在短时间内产生大量的变异后代，应对环境的变化而生存。
微生物对进入环境的“陌生”污染物，通过变异改变原来的代谢类型，即表现为先适应，然后将其降解。
当然，也有很多微生物因不适应变化的环境而死亡。
利用微生物易变异的特性，在环境工程通过驯化与诱变育种等方法，可获得高活性降解菌，以提高处理系统的处理能力。
（7）其他
除了上述特点，比如细胞型还有其他一些特点：
以细胞为结构单位，并随时间的增加而生长；细胞内的化学反应大致相同，适应能力较强。
2、以A2/O工艺（提供工艺流程图）、SBR工艺（提供工艺流程图）、甲烷发酵工艺（提供工艺流程图）为例，完成下列各题：
1.详细阐述三种工艺所涉及的微生物种类，并详细说明各类微生物所属营养类型。
2.绘图并详细论述细菌细胞膜在污染物选择性吸收中的作用；
3.详细论述细胞膜在污染物降解与代谢中的作用；
4.绘图并详细论述细菌荚膜与活性污泥形成的关系；
图2-1A/A/O工艺流程图
图2-2SBR工艺流程图
图2-3甲烷发酵工艺流程图
1.详细阐述三种工艺所涉及的微生物种类，并详细说明各类微生物所属营养类型。
答：
1、活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。
其原理是通过充分曝气供氧，使大量繁殖的生物群体悬浮在水中并利用从而降解污水中的有机污染物；停止曝气时，悬浮微生物絮凝体易于沉淀与水分离，并使污水得到净化、澄清。
这种具有活性的絮凝体就是被称为“活性污泥”的生物污泥。
因此，要对污水生物处理技术作进一步研究，就必须深入了解活性污泥内部的结构原理。
活性污泥是由细菌、微型动物为主的微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的茶褐色的絮凝体。
其中的微生物主要由细菌组成，细菌主要有菌胶团细菌和丝状菌，数量可占污泥中微生物总量的90%～95%，细菌在有机废水的处理中起着最重要的作用。
此外，活性污泥中还有原生动物和后生动物等微型动物。
在处理生活污水的活性污泥中存在大量的原生动物和部分微型后生动物，通过辨别认定其种属，据此可以判别处理水质的优劣，因此将微型动物称为活性污泥系统中的指示生物。
活性污泥中微生物菌群具有高度多样性，可分为6个主要的类群，其中，拟杆菌（Bacteroides）类群和γ变形菌（γ-Proteobacteria）类群所占比例最大，分别为38.03%和32.39%：
其次是β-Proteobacteria，占19.72%；Firmicutes，CandidatedivisionTM7和α-Proteobacteria类群所占比例相对较小，分别为4.23%，4.23%和1.04%。
（1）动胶杆菌属：
动胶杆菌属的典型特征是能形成菌胶团，而菌胶团是活性污泥的重要结构。
本属的大多数菌种能够产生高絮凝活性，能够与有机物结合成絮状，使重金属离子、P元素沉淀，使水体净化，并且在最近的污水处理研究中也占有重要的地位。
从活性污泥中分离得到的动胶杆。
（2）丛毛单胞菌属：
丛毛单胞菌属和动胶杆菌属都属于活性污泥中最占优势的菌群，对于构成菌胶团也有重要的作用，除了可以吸附废水中的难降解有机物外，对于多种有机毒性分子也有降解作用，如丛毛单胞菌AN3菌株可降解苯胺，丛毛单胞菌CNB1菌株可降解对氯硝基苯等，因此，对于水的净化具有十分重要的意义，在污泥形成时应该着重培养。
（3）放线菌：
活性污泥处理厂的曝气池和二次澄清池中形成稳定泡沫和浮渣的报道很多。
泡沫阻碍固体和液体分离，是活性污泥处理厂的一大问题。
泡沫形成一般是由于含分枝菌酸的放线菌的生长和积聚造成的。
泡沫和浮渣对于废水处理效果和环境都有一定的影响，因此在污泥的生成和废水处理过程中应该注意控制此类细菌的生长。
（4）丝状菌：
丝状菌是活性污泥的重要组成成分，是构成菌胶团不可缺少的一部分，按丝状菌相对的生长状况及数量多少菌胶团分为5个等级：
A级：
几乎没有丝状菌；B级：
0～3根，属少量丝状菌；C级：
3～6根，属中等数量的丝状菌；D级：
6根以上，属大量丝状菌；E级：
丝状菌过量生长，丝状菌延伸缠绕在一起或呈现网络状态。
当丝状菌达D级时，大量丝状菌从絮粒中伸展出来，形成“刺毛球”状的活性污泥骨架。
这些伸向絮粒外部的无数“触手”阻碍了絮粒间的压缩，使污泥在二沉池大量流失。
此时应立即检查各项运行条件，及时调整，因为从絮体中伸出的丝状菌具有较强的夺取食物和繁殖的能力，一旦继续增长，就会摆脱絮体的束缚致使絮体破碎，从而发展成为严重的丝状菌性污泥膨胀。
微生物为了维持正常的生长和繁殖，需要不断地从有机污染物中吸收营养，在这三个工艺流程中主要涉及厌氧、缺氧、好氧，在不同的生活环境下，各种微生物对物质的利用能力不同，它们对营养的需要和代谢方式也不尽相同。
依据碳源、能源及电子共体性质的不同，可将绝大部分微生物分为光能无机自养型、光能有机异养型、化能无机自养型和化能有机异养型4种不同的营养类型：
1、光能无机营养型：
也叫光能自养型微生物，以C02为唯一或主要碳源，并利用光能，以无机物作为供氢体将CO2还原成细胞物质。
2、光能有机营养型：
也叫光能异养型微生物，利用光作为能源，以有机物作为碳源和供氢体，将CO2还原成碳水化合物。
3、化能无机营养型：
也称化能自养型微生物，利用氧化无机物所产生的能量作为能源，CO2作为碳源，合成自身需要的有机含碳化合物。
4、化能有机营养型：
或称化能异养型微生物，生长所需要能量和碳源均来自有机物。
2.绘图并详细论述细菌细胞膜在污染物选择性吸收中的作用；
图2-4细胞膜结构模型图
答：
细胞膜是外侧紧贴细胞壁，内侧包围细胞质的一层柔软而富有弹性的半透性薄膜，厚度一般为7nm~8nm。
其基本结构为双层蛋单位膜：
内外两层磷脂分子，含量为20%~30%；蛋白质有些穿透磷脂层，有些位于表面，含量为60%~70%；另外有少量多糖（约2%）。
细胞膜具有高度的选择性的半透膜，含有丰富的酶系和多种膜蛋白。
细胞膜的生理功能：
（1）主要表现为渗透性和转运作用。
（2）控制营养物、代谢产物进出细胞。
（3）转运电子和磷酸化作用，即呼吸作用的场所。
（4）排出水溶性的胞外酶（水解酶类），将大分子化合物水解为简单化合物，而摄入细胞内。
（5）生物合成功能。
细胞膜重要的生理功能，主要表现为渗透性与转运作用。
细胞膜上特殊的渗透酶和载体蛋白能选择性地转运可溶性的小分子有机化合物及无机化合物，控制营养物、代谢产物进出细胞；转运电子和磷。
酸化作用，即呼吸作用的场所；排出水溶性的胞外酶，将大分子化合物水解成简单化合物，而后摄入细胞内；生物合成功能。
细胞膜的性质对污染物的吸收有一定影响。
受膜上孔道直径的限制，小分子污染物相对于大分子污染物更易以自由扩散的方式穿膜。
如苯的分子小，其相对分子质量只有78.11，且苯是非极性分子，所以苯的主要穿膜方式是自由扩散。
由于膜脂分子具有流动性，其头部极性链短，尾部的非极性链较长，因此非极性污染物分子比极性分子更容易以自由扩散的方式穿膜。
细胞膜中既有脂相又有水相，物质在穿膜过程中既要透过脂相又要水相，因此能通过这两相更易进行自由扩散。
污染物的穿膜行为与其解离状态有关。
污染物的解离状态与pH值有关。
pH降低，弱酸性污染物的解离度也降低；pH升高，弱碱性污染物的解离度也升高。
环境pH将影响不同电离状态的污染物穿膜。
细胞膜上的转运蛋白或载体蛋白的数量是有限的，使结构和性质相似的污染物彼此产生竞争，某一污染物的一种生理需要的物质相似，其竞争结果可能是细胞吸收该污染物的量增多，而吸收生理需要的物质的量减少。
3.详细论述细胞膜在污染物降解与代谢中的作用；
答：
微生物对污染物的降解和转化过程，实质上就是微生物进行分解和代谢的过程。
细胞膜是一个重要的代谢活动中心。
细胞膜含有多种多样的膜蛋白，这些蛋白各具特殊活性，按其功能分为四类
（1）合成酶：
合成酶包括合成细胞膜脂类分子以及细胞壁上各种大分子化合物的酶，污泥形成需要合成酶的作用。
（2）呼吸酶：
见第六章；（3）渗透酶，是一种运载工具，在细菌的物质交换方面起重要作用。
渗透酶既可将胞外物质运到胞内，又可将胞内代谢产物运到胞外。
渗透酶运载物质时先与被转运的物质结合，然后再转运。
渗透酶能够逆着物质浓度梯度将营养物运入细胞，或将废物排出体外。
（4）ATP合成酶。
在ATP合成酶的作用下，细胞可产生ATP。
4.绘图并详细论述细菌荚膜与活性污泥形成的关系；
答：
细菌在一定的营养条件下，能够向细胞壁的表面分泌出一层透明的、黏液状或胶质状的物质所形成的一层膜为荚膜。
荚膜的主要成分因菌种而已，大多为多糖、多肽或蛋白质，也含有一些其他成分。
荚膜主要有以下几个功能：
（1）作为细胞外碳源和能源性储藏物质；
（2）保护细胞免受干燥的影响；（3）能增强某些病原菌的致病能力，抵抗宿主的吞噬。
荚膜在细胞表面存在的情况，可以分为以下五种类型：
（1）微荚膜。
厚度在200纳米以下，与细胞表面结合较紧密，用光学显微镜无法看到的透明、黏液或胶质状物。
可用血清学方法证明其存在。
（2）荚膜或大荚膜。
相对稳定地附着于细胞壁外，具有一定外形，厚约20纳米，与细胞结合力较差，通过液体振荡培养或离心便可得到加膜物质。
（3）黏液层。
没有明显边缘，比荚膜疏松，且向周围环境扩散，并能增加基粘度。
（4）黏接物。
某些微生物的附着性黏液物并非在其整个细胞表面产生，而是局限于一定区域。
（5）菌胶团。
通常情况下，每个菌体外面包围一层荚膜。
有的细菌，其荚膜物质互相融合在一起成为一团胶状物，这种胶状物成为菌胶团。
菌胶团内常包含多个菌体。
菌胶团是活性污泥的重要组成部分，有较强的吸附和氧化有机物的能力，在废水生物处理过程中发挥着重要作用。
活性污泥性能的好坏，主要可根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来判断。
不同细菌形成不同规则形状。
并非所有细菌都能形成菌胶团，形成菌胶团的细菌主要是动胶菌属。
动胶菌菌体呈杆状，革兰氏染色阴性，菌体有端生鞭毛。
运动灵活，无芽孢，属好痒化能异养菌。
细菌在适宜环境条件下形成一定形状、结构的菌胶团。
当环境不适宜时，菌胶团就会变得松散，甚至细菌呈游离状态，影响处理效果。
因此，为了使废水处理达到较好的效果，要求活性污泥中要有大量的菌胶团絮体，且要求菌胶团的结构紧密，并具有良好的吸附性能及沉降性能。
在活性污泥的培养运行中必须满足不同菌胶团对营养剂环境条件的要求。
具体见图2-5几种菌胶团的形状。
1-球状；2-椭球状；3-蘑菇状；4-块状；5-分支状；6、7垂丝状；8-指状。
图2-5几种菌胶团的形状
3、详细论述古生菌、放线菌、霉菌、酵母菌及原生动物与污染控制工程的关系。
答：
古生菌：
现代基本把生物分为三大领域:
真核生物（Eucarya）,细菌（Bacteria）和古生菌（Archaea）.古生菌作为三大领域之一的生物,具有其独特的性质,也是目前生物地球化学研究的热点之一。
古生菌是原核生物,即细胞核没有核膜包裹,细胞核与细胞质没有明显界限.与真核生物和细菌相比,古生菌代表了生物圈的极限，我们一般称为极端微生物。
例如热网菌属（Pyrodictium）能在高达121℃的温度下存活并生长.这是至今为止所发现的最耐热生物.在最初的时候,人们在火山口、盐湖等高热、高盐度、缺氧的极端环境发现有微生物,他们可以在极端恶劣的环境下生存。
现在对古生菌的研究主要集中在以下四个类群：
产甲烷菌、极端嗜盐菌、极端嗜热菌以及嗜热嗜酸细菌。
他们和我们人类的生活息息相关，我们可以在很多方面都应用到他们。
尤其是在环境保护中的应用。
（1）极端微生物产生的耐热木聚糖用于造纸工业的清洁生产。
造纸工业中的化学漂白产生大量有毒、致癌的含氯废水,给环境带来严重的污染,因此生物漂白技术是造纸业实现清洁生产的发展方向。
用极端微生物中的嗜碱菌产生的耐热木聚糖酶代替氯及其衍生物,可以避免污染的同时减少纸浆成分的损失。
在高温下,木聚糖酶可以打开细胞壁,在漂白阶段促进木质素的去除。
而目前市场上的木聚糖酶在70℃以上时迅速变性,用这些酶处理纸浆时,必须先将纸浆冷却处理后再加热以进行下一个工艺步骤,既浪费时间和能量,又比较繁琐。
因此,利用耐热木聚糖酶进行漂白显示了普通酶无法比拟的优越之处,正在成为关注和开发的目标。
迄今为止,只发现少数几种超嗜热极端微生物能分泌具有高热稳定活力的木聚糖酶。
这些酶主要在80～105℃具有酶活。
几个编码木聚糖酶的基因已经被克隆和测序,来自T1maritima的木聚糖酶基因在大肠杆菌中被克隆和表达。
经比较研究发现,该酶比目前用于造纸业中的最好的木聚糖酶更具有应用价值。
因此极端微生物产生的耐热木聚糖酶用于造纸业的漂白过程,可实现清洁生产,从源头削减污染,对环境保护有重要意义。
（2）极端微生物用于环保型生物材料的生产。
以石油为原料制造的塑料在自然环境条件下不易被生物降解,燃烧时又产生大量的有害气体,造成的白色污染问题日益严重,人们一直在致力于可生物降解塑料的研究和开发。
以微生物发酵法产生的PHA（聚β2羟基烷酸）为原料制造的新型塑料,可被多种微生物完全降解,开发应用前景十分可观。
极端嗜盐菌比普通细菌产生的PHA中的PHV（聚β2羟基戊酸）含量较高,可解决目前以PHB（聚β2羟基丁酸）制备的塑料韧性不够的问题;而且由于嗜盐菌在低盐中细胞自溶的特点,将大大简化后处理生产工艺,有望降低成本,为目前生产的PHB由于价格问题而限制大规模生产提供新的出路,因此极端嗜盐菌产生的PHA将是用于降低白色污染的重要的环保型生物材料,对环境保护有重要的意义。
（3）极端微生物用于清洁能源的生产。
乙醇是理想的清洁能源,利用极端微生物中的嗜热菌的高温酒精发酵,可实现发酵和蒸馏的同步化,可解决发酵周期长等问题。
工业生产中的有机废物、废水和农业废弃物既是巨大的环境污染源,同时又是再生能源的主要资源,据统计,我国农作物秸秆年产出量为6104亿吨。
秸秆、废渣等在高温、酸、碱等条件下易于处理,极端微生物及其极端酶能够在此类极端环境中实现普通微生物不能完成的对纤维素半纤维素的有效转化。
利用微生物混合菌群,尤其是嗜碱和嗜热微生物或产甲烷菌的合理组合,有望直接从秸秆发酵产生乙醇或甲烷,实现环境整治和可再生能源的有机结合。
（4）极端微生物用于洁净煤技术。
当前,煤炭是我国主要的能源之一,然而大多数煤中都含有很高的无机或有机硫成分,通常含量约0125%～7%,煤燃烧产生的SO2直接进入大气中,促进了酸雨的形成,所以对煤的直接利用已引起了严重的环境污染。
在煤脱硫处理的方法中,微生物除硫既能除去煤中的有机硫,又能除去无机硫,因而具有较高的经济价值和社会效益,对环境保护有重要意义。
微生物除硫中发挥作用的微生物主要是极端嗜酸菌。
研究表明,可以利用嗜酸硫杆菌脱除煤中的无机硫,利用嗜热嗜酸菌（如硫化叶菌）既能脱除煤中无机硫,也能脱出有机硫。
（5）极端微生物用于极端环境中的污染治理。
利用生物方法治理极端环境中的污染物时,普通微生物甚至在实验室构建的工程菌在实际应用中不能发挥作用,而极端微生物则是作用的主体。
当高原或纬度高的寒冷地带的河流、湖泊及土壤被污染时,嗜冷微生物可对污染物进行降解和转化。
应用低温微生物对广受污染的寒冷地域环境进行废物处理越来越受到人们的重视,受污染寒冷土壤和水体的恢复可通过低温微生物的原位清洁作用来实现。
Whyte等在加拿大被石油污染的土壤中发现大量的嗜冷烃降解菌,对寒冷地区石油污染的生物修复有重要的意义。
arvinen等进行了氯酚类的低温生物降解研究,他们从地下水中分离到的耐冷高效氯酚降解菌用于好氧流化床,净化地下水中的氯酚污染。
实验结果表明:
在5～7℃下,氯酚负荷为740mgP（L•d）时,氯酚去除率达9919%。
工业生产产生的酸性工业废水和碱性工业废水可以分别考虑用嗜酸微生物和嗜碱微生物进行处理,可以大大简化处理程序,降低处理成本。
而在高温高盐的极端环境中,污染物的降解则需嗜热、嗜盐微生物。
极端微生物具有普通微生物不可比拟的抗逆能力,极端微生物产生的酶在极端环境中保持活性,对极端环境的污染生物治理起着主要作用;同时,极端微生物在清洁能源的生产和环保产品的开发方面具有巨大的应用潜力,将有助于污染预防,在源头上解决环境污染问题。
放线菌：
介于细菌与丝状真菌之间而又接近于细菌的一类丝状原核生物。
放线菌广发存在于自然界中，以土壤中最多。
放线菌菌体为单细胞，大多由分枝发达的菌丝组成，最简单的为杆状或具原始菌丝。
菌丝直径与杆状细菌差不多，大约1微米。
细胞壁化学组成中亦含原核生物所特有的胞壁酸和二氨基庚二酸，不含几丁质或纤维素。
革兰氏染色阳性反应，极少阴性。
有许多放线菌对抗酸性染色亦吴阳性反应，像诺卡氏放线菌。
它与结核杆菌相比，如果脱色时间太长也可成为阴性，这是诺卡氏菌与结核杆菌的区别之一。
放线菌菌丝细胞的结构与细菌基本相同。
根据菌丝形态和功能可分为营养菌丝、气生丝和孢子丝三种。
（1）营养菌丝：
又叫初级丝体或一级菌丝体，匍匐生长于培养基内，主要生理功能是吸收营养物，故亦称基内菌丝。
营养菌丝一般无隔膜，即使有也非常少；直径0.2-0.8微米，但长度差别很大，短的小于100微米，长的可达600微米以上；有的无色素，有的产生黄、橙、红、紫、蓝、绿、褐、黑等不同色素，若是水溶性的色素，还可透入培养基内，将培养基染上相应的颜色，如果是非水溶性（或脂溶性）色素，则使菌落吨呈现相应的颜色。
因此，色素是鉴定菌种的重要依据。
（2）气生菌丝又称二级菌丝体。
营养菌丝体发育到一定时期，长出培养基外并伸向空间的菌丝为气生菌丝。
它叠生于营养菌丝上，以至可覆盖整个菌落表面。
在光学显微镜下，颜色较深，直径比营养菌丝粗，约1-1.4微米，其长度则更悬殊。
直形或弯曲而分枝，有的产生色素。
（3）孢子丝当气生菌丝体发育到一定程度，其上分化出可形成孢子的菌丝即孢子丝，又名产孢丝或繁殖菌丝。
孢子丝的形状和在气生菌丝上的排列方式，随菌种而异。
孢子丝的形状有直形、波曲和螺旋形之分。
螺旋状孢子丝的螺旋结构与长度均很稳定，螺旋数目、疏密程度、旋转方向等都是种的特征。
螺旋数目通常为5-10转，也有少至1个多至20个的；旋转方向多为逆时针，少数种是顺时针的。
孢子丝的排列方式，有的交替着生，有的丛生或轮生。
孢子丝从一点分出3个以上的孢子枝者，叫做轮生枝。
它有一级轮生和二级轮生。
上述特征，皆可作为菌种鉴定的依据。
孢子丝生长到一定阶段可形成孢子。
在光学显微镜下，孢子呈球形、椭圆形、杆状、瓜子状等；在电子显微镜下还可看到孢子的表面结构，有的光滑、有的带小疣、有的生刺（不同种的孢子，刺的粗细长短不同）或有毛发状物。
孢子表面结构也是放线菌种鉴定的重要依据。
孢子的表面结构与孢子丝的形状、颜色也有一定关系，一般直形或波曲状的孢子丝形成的孢子表面光滑；而螺旋状孢子丝的形状、颜色也有一定关系，一般直形或波曲状的孢子丝形成的孢子表面光滑；而螺旋状孢子丝形成的孢子，有的光滑，有的带刺或毛；白色、黄色、淡绿、灰黄、淡紫色的孢子表面一般都是光滑型的，粉红色孢子只有极少数带刺，黑色孢子绝大部分都带刺和毛发。
由于孢子含有不同色素，成熟的孢子堆也表现出特定的颜色，而且在一定条件下比较稳定，故也是鉴定菌种的依据之一。
应指出的是，孢子的形态和大小不能笼统地作为分类鉴定的重要依据。
因为，即使从一个孢子子丝分化出来的孢子，形状和大小可能也有差异。
放线菌的发育周期是一个连续的过程。
现以链霉菌为例，将放线菌生活史概括如下：
孢子在适宜条件下萌发，长出1-3个芽管；芽管伸长，长出分枝，分枝越来越多形成营养菌丝体；营养菌丝体发育到一定阶段，向培养基外部空间生长成为气生菌丝体；气生菌丝体发育到一定程度，在它的上面形成孢子丝；孢子丝以一定方式形成孢子。
如此周而复始，得以生存发展。
除少数自养型菌种如自养链霉菌外，绝大多数为异差型。
异差型。
异差菌的营养要求差别很大，有的能利用简单化合物，有的却需要复杂的有机化合物。
它们能利用不同的碳水化合物。
它们能利用不同的碳水化合物，包括糖、淀、粉有机酸、纤维素、半纤维素等作为能源。
最好的碳源是葡萄糖、在麦芽糖、糊精、淀粉和甘油，而蔗糖、木糖、棉子糖、醇和有机酸次之。
有机酸中以醋酸、乳酸、柠檬酸、琥珀酸和苹果酸易于利用，而草酸、酒石酸和马尿酸较难利用。
某些放线菌还可利用几丁质，碳氢化合物、丹宁以至橡胶。
氮素营养方面，以蛋白质、蛋白有胨以及某些氨基酸最适，硝酸盐铵盐和素次之。
除诺卡氏菌外，绝大多数放线菌都能利用酷蛋白，并能液化明胶。
和其他生物一样，放线菌的生长一般都需要K、Mg、Fe、Cu和Ca其中Mg和K对于菌丝生长和抗生素的产生有显著作用。
各种抗生素的产生所需的矿质营养并不完全
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