微生物学概论

一·什么是微生物微生物是一切肉眼看不见货看不清的微小生物总称。

他们都是一些个体微小，结构简单的低等生物。

【23】由于划分微生物的标准仅仅是按照微生物的形态大小，所以微生物的成员就十分的庞大。

按照粗分起来算，可以包括属于原核类的细菌（真细菌和古细菌），放线菌，蓝细菌（旧称’’蓝绿藻’’或’’蓝藻’’），支原体（又称枝原体），立克次氏体和衣原体；属于真核类的真菌（酵母菌，霉菌等），原生动物和显微藻类，以及属于非细胞类的病毒和亚病毒（类病毒，拟病毒和朊病毒）。

【21】现表解如下：微米级：光学显微镜下可见（细胞）小（个体微小）纳米级：电子显微镜下可见（细胞器，病毒）单细胞简（结构简单）简单多细胞微生物非细胞（即“分子生物”）原核类：细菌（真细菌，古细菌），放线菌，蓝细菌，支原体，立克次氏体，衣原体等低（进化地位低）真核类：真菌（酵母菌，霉菌），原生动物，显微藻类非细胞类：病毒，亚病毒（类病毒，拟病毒，朊病毒）二·人们对微生物的认识人类对动物和植物的认识，可以追溯到人类的出现。

可是，对于数量无比庞大，分布极其广泛并且始终包围在人体内外的微生物却长期缺乏认识。

【17】例如，你是否会想到一个刚刚出生的新生儿，在其呱呱坠地的瞬间，就有多种微生物从其四周趁机赶上，争先恐后的前来“圈地”，“瓜分”和“占领”这么一个“无菌动物”的口腔，消化道，呼吸道，泌尿生殖道和皮肤等“风水宝地”，并且从此发展成为两者须臾不可分离的人体正常的菌群或终生伴生微生物？又如，你是否想到过，在我们每天的食物和饮料中，竟有这么多的微生物及其产物在默默地为我们提供可口的滋味，丰富的营养和健康的保障？原来，我们面前琳琅满目的食品——酸奶，酒类，馒头，面包，蛋糕，干酪，酱油，味精食醋，泡菜，腐乳和各种食用菌等都是由微生物加工而成的或者本身就有的微生物！再如，你是否想到过，在我们每天大有两万次呼吸活动中，有多少种微生物在进进出出，它们和人体会发生些什么关系？此外，在我们偶遇病原菌侵袭而不幸感染上传染病时，你是否意识到我们体内正在与微生物进行一场悄无声息的战争？而在治疗过程中，你又是否想到那些疗效最好的药物，大多数都是由微生物产生的抗生素？至于包围着整个地球表层的土壤圈，水圈，大气圈，其中包围着的难以计数的微生物与地球生态平衡，地球化学循环，农牧渔业生产以及与人类和动植物传染病的关系，更是常人难以感知的。

因此，在微生物学建立之前，人类曾经长期处于“生在细菌中不知细菌”或“微盲”（微生物只是盲）的迷惘状态。

处于“微盲”状态的人类，对于其身边万分活跃的微生物世界只能是表现出“视而不见，嗅而不闻，触而不觉，食而不察，得其益而不感其恩，受其害而不知其恶”的愚昧状态。

【2】。

这从人类历史上曾经遭遇过多次严重瘟疫而大批死亡的惨痛事实就可以充分说明，例如，鼠疫（黑死病），天花，肺结核（白疫），流感，疟疾和梅毒瞪的大流行。

直到今天，多种新发传染病和再现传染病还在疯狂滴侵扰和残害人类，例如，艾滋病，SARS，禽流感，疯牛病，乙型肝炎和结核病等。

在人类历史上，因为传染病的的大流行而造成的死亡人数要大大地超过两次世界大战的死亡人数。

例如，6世纪，14世纪和20世纪初的3次鼠疫流行共殃及近2亿人口，而第一次世界大战，第二次世界大战的死亡人数共约7350万（分别是1850万和5500万）；【8】发生于1918-1919年的“西班牙流感”曾经导致5000万以上人口的死亡，被成为世界瘟疫或黄色妖魔的艾滋病，自1981年在美国发现后，迅速向世界各地蔓延，至今已经导致约4000万人口的死亡（2008年）【13】；此外，在19世纪中叶，由于欧洲过分偏重种植高产作物马铃薯，在1845—1846年的收获季节恰与气候异常，潮湿多雨，终于导致马铃薯晚疫病大面积流行，最终造成历史上著名的“爱尔兰大饥荒”，毁灭了当地5/6的马铃薯，致使爱尔兰的800万人口中，直接饿死或者间接病死了150万人，另有164万人逃往北美谋生。

【18】由此可见，作为生物圈中最高级物种的人类，若因微生物的个体渺小和行为的变换莫测而不加研究，那么当遇到这些自然界中最小，最低级的物种对人类进行肆虐时，就会显得极其虚弱甚至不堪一击。

三·微生物难以认识的主要原因⑴个体微小【5】：细菌是一类典型的微生物，其细胞直径一般只有0.5—1.0微米，大约是人头发直径的1/60—1/120；无细胞构造的病毒颗粒，其直径仅仅约为细菌的1/10，必须用光学显微镜来观察细菌，而病毒只能借助电子显微镜来观察了。

在人类历史上用肉眼观察到的第一个细胞是荷兰科学家安东尼·列文虎克用自己发明的显微镜观察到的树木栓细胞。

显微镜是人类初步踏进了微生物世界的大门。

⑵外貌不显【5】：微生物因为其个体微小而为人类肉眼不可见，虽然其群体可以长得很大，形成特征鲜明，人眼易见的菌落，菌苔或者子实体，但是在微生物学创立之前，这些形态仍然属于平淡无奇，无法激起人们去深入研究他的好奇心。

⑶杂居混生【5】：在自然条件下，微生物一般都是许多种相互杂居混生在一起的，如果不对这样的微生物群体进行纯种分离，人们就无法了解某一种微生物的具体生命活动及其对人类的影响。

在微生物学发展史上，德国医生罗伯特·科赫及其科学派在对杂居混生微生物进行纯种分离方面的贡献最大【16】⑷因果难连【5】：在微生物学创立之前，要从许多表面现象中判断其原始动因是否由微生物所引起，实在是一件绝不可能办到的事情。

例如，食物为什么会腐败？酒类何以酿成？鼠疫为何流行？即使在微生物学已经十分发达的今天，但遇到教科书上还未记载过的新现象时，由于因果难连的存在，总是令无数学者煞费苦心，他们往往经过无数艰难曲折，最终才有极少数幸运者赢得了成功。

四·微生物学发展史整个微生物学发展史是一步步逐步克服上述难以认识微生物的四个主要原因，不断地探究他的生命活动规律，并开发，利用有益微生物以及控制，消灭有害微生物的历史。

现主要将它分为5个时期：【1】⑴史前期：时间：约8000年前——1676年；实质：朦胧阶段；开创者：各国劳动人民。

其中尤以我国的制曲，酿酒技术著称；特点：①未见细菌等微生物的个体；②凭实践经验利用微生物的有益活动；⑵初创期：时间：1676年——1861年；实质：形态描绘阶段；开创者：列文虎克——微生物学的先驱者；特点：①自制单式显微镜，观察到细菌等微生物的个体；②出于个人爱好对一些微生物进行形态描述；⑶奠基期：时间：1861年——1897年；实质：生理水平研究阶段；开创者：①巴斯德——微生物学奠基人；②科赫——细菌学奠基人；特点：①微生物学开始建立；②创立了一整套独特的微生物学基本研究方法；③开始运用“实践-理论-实践”的思想方法开展研究；④建立了许多应用性分支学科；⑤进入寻找人类和动物病原菌的黄金时期⑷发展期：时间：1897年——1953年；实质：生化水平研究阶段；开创者：E.Buchner——生物化学奠基人；特点：①对无细胞酵母菌“酒化酶”进行生化研究；②发现微生物的代谢统一性；③普通微生物学开始形成；④开展广泛寻找微生物的有宜代谢产物；⑤青霉素的发现推动了微生物工业化培养技术的猛进；⑸成熟期：时间：1953年——至今；实质：分子生物学水平研究阶段；开创者：J.Watson和F.Crick——分子生物学奠基人；特点：①广泛运用分子生物学理论和现代研究方法，深刻揭示微生物的各种生命活动规律；②以基因工程为主导，把传统的工业发酵提高到发酵工程新水平；③大量理论性，交叉性，应用性和实验性分支学科飞速发展；④微生物学的基础理论和独特实验技术推动了生命科学各领域飞速发展；⑤微生物基因组的研究促进了生物信息学和合成生物学时代的到来。

五·海洋微生物⑴·特性：海洋微生物是以海洋水体为正常栖居环境的一切微生物。

但由于学科传统及研究方法的不同，海洋细菌是海洋生态系统中的重要环节。

【3】作为分解者它促进了物质循环；在海洋沉积成岩及海底成油成气过程中，都起了重要作用。

还有一小部分化能自养菌则是深海生物群落中的生产者【25】。

海洋细菌可以污损水工构筑物，在特定条件下其代谢产物如氨及硫化氢也可毒化养殖环境，从而造成养殖业的经济损失。

但海洋微生物的颉颃作用可以消灭陆源致病菌，它的巨大分解潜能几乎可以净化各种类型的污染，它还可能提供新抗生素以及其他生物资源，因而随着研究技术的进展，海洋微生物日益受到重视。

与陆地相比，海洋环境以高盐、高压、低温和稀营养为特征。

海洋微生物长期适应复杂的海洋环境而生存，因而有其独具的特性。

①嗜盐性海洋微生物最普遍的特点。

真正的海洋微生物的生长必需海水【12】。

海水中富含各种无机盐类和微量元素。

钠为海洋微生物生长与代谢所必需此外，钾、镁、钙、磷、硫或其他微量元素也是某些海洋微生物生长所必需的。

【22】②嗜冷性大约90%海洋环境的温度都在5℃以下,绝大多数海洋微生物的生长要求较低的温度，一般温度超过37℃就停止生长或死亡。

那些能在0℃生长或其最适生长温度低于20℃的微生物称为嗜冷微生物【9】。

嗜冷菌主要分布于极地、深海或高纬度的海域中。

其细胞膜构造具有适应低温的特点。

那种严格依赖低温才能生存的嗜冷菌对热反应极为敏感，即使中温就足以阻碍其生长与代谢。

③嗜压性海洋中静水压力因水深而异，水深每增加10米，静水压力递增1个标准大气压。

海洋最深处的静水压力可超过1000大气压【11】。

深海水域是一个广阔的生态系统,约56%以上的海洋环境处在100～1100大气压的压力之中，嗜压性是深海微生物独有的特性。

来源于浅海的微生物一般只能忍耐较低的压力，而深海的嗜压细菌则具有在高压环境下生长的能力，能在高压环境中保持其酶系统的稳定性【4】。

研究嗜压微生物的生理特性必需借助高压培养器来维持特定的压力。

那种严格依赖高压而存活的深海嗜压细菌，由于研究手段的限制迄今尚难于获得纯培养菌株。

根据自动接种培养装置在深海实地实验获得的微生物生理活动资料判断，在深海底部微生物分解各种有机物质的过程是相当缓慢的。

④低营养性海水中营养物质比较稀薄，部分海洋细菌要求在营养贫乏的培养基上生长。

在一般营养较丰富的培养基上，有的细菌于第一次形成菌落后即迅速死亡，有的则根本不能形成菌落【10】。

这类海洋细菌在形成菌落过程中因其自身代谢产物积聚过甚而中毒致死。

这种现象说明常规的平板法并不是一种最理想的分离海洋微生物方法。

⑤趋化性与附着生长海水中的营养物质虽然稀薄，但海洋环境中各种固体表面或不同性质的界面上吸附积聚着较丰富的营养物。

绝大多数海洋细菌都具有运动能力。

其中某些细菌还具有沿着某种化合物浓度梯度移动的能力，这一特点称为趋化性。

某些专门附着于海洋植物体表而生长的细菌称为植物附生细菌【20】。