放線菌的形態比細菌復雜些，但仍屬于單細胞。在顯微鏡下，放線菌呈分枝絲狀，我們把這些細絲一樣的結構叫做菌絲，菌絲直徑與細菌相似，小于1微米。菌絲細胞的結構與細菌基本相同。 
放線菌的菌絲（見右圖）
根據菌絲形態和功能的不同，放線菌菌絲可分為基內菌絲、氣生菌絲和孢子絲三種。鏈霉菌屬是放線菌中種類最多、分布最廣、形態特征最典型的類群，其形態如下圖所示。
下圖：鏈霉菌的一般形態和構造（模式圖）
放線菌沒有有性繁殖，主要通過形成無性孢子方式進行無性繁殖，成熟的分生孢子或孢囊孢子散落在適宜環境里發芽形成新的菌絲體；另一種方式是菌絲體的無限伸長和分枝，在液體振蕩培養（或工業發酵）中，放線菌每一個脫落的菌絲片段，在適宜條件下都能長成新的菌絲體，也是一種無性繁殖方式。
放線菌在固體培養基上形成與細菌不同的菌落特征，放線菌菌絲相互交錯纏繞形成質地致密的小菌落，干燥、不透明、難以挑取，當大量孢子覆蓋于菌落表面時，就形成表面為粉末狀或顆粒狀的典型放線菌菌落，由于基內菌絲和孢子常有顏色，使得菌落的正反面呈現出不同的色澤。
放線菌的菌落特征
A：諾爾斯氏鏈霉菌；B：皮疽諾卡氏菌；C：酒紅指孢囊菌；D：游動放線菌；E：小單胞菌； F：皺雙孢馬杜拉放線菌
產抗菌素的放線菌的菌落特征
A：卡特利鏈霉菌；B：弗氏鏈霉菌；C：吸水鏈霉菌金淚亞種；D：卡那霉素鏈霉菌；E：除蟲鏈霉菌；F：生磺酸鏈霉菌
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