第一章微生物

微生物學(xué)及其研究方法白淑蘭baishulan2004@163.com內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院教學(xué)參考書(shū)周德慶.微生物學(xué)教程，1993，高等教育出版社沈萍.微生物學(xué)，2000，高等教育出版社武漢大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)編：微生物學(xué).（第二版）無(wú)錫輕工業(yè)學(xué)院編：微生物學(xué).（第二版）

Referencebooks授課內(nèi)容：第一章緒論—微生物學(xué)及其發(fā)展第二章微生物的形態(tài)與分類第三章微生物的分離與純培養(yǎng)技術(shù)第四章菌種保存第五章微生物的營(yíng)養(yǎng)第六章土壤微生物及其研究方法一、微生物與我們二、什么是微生物三、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展四、20世紀(jì)的微生物學(xué)五、21世紀(jì)微生物學(xué)展望六、微生物的共性七、研究微生物學(xué)的基本方法八、微生物的分類及其命名第一章微生物學(xué)及其發(fā)展人體體表及體內(nèi)存在大量的微生物：

皮膚表面：平均10萬(wàn)個(gè)細(xì)菌/平方厘米口腔：細(xì)菌種類超過(guò)500種腸道：微生物總量達(dá)100萬(wàn)億糞便干重的1/3是細(xì)菌，每克糞便的細(xì)菌總數(shù)為：1000億個(gè)每個(gè)噴嚏的飛沫含4500-150000個(gè)細(xì)菌，重感冒患者為8500萬(wàn)一、微生物與我們微生物無(wú)處不在，我們無(wú)時(shí)不生活在“微生物的海洋”中。土壤中的細(xì)菌總重量估計(jì)為：1.0×1017

噸；每張紙幣帶細(xì)菌：900萬(wàn)個(gè)；微生物被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥業(yè)等少數(shù)微生物也是人類的敵人！鼠疫；天花；梅毒；小兒麻痹癥；肺結(jié)核；麻瘋病；感冒；腦膜炎；艾滋?。化偱２。环堑?；禽流感鼠疫桿菌結(jié)核桿菌禽流感病毒小兒麻痹癥病毒HIV禽流感病毒微生物是所有形體微小、單細(xì)胞或結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的多細(xì)胞生物、甚至沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物的通稱。它們具有以下特點(diǎn)：少數(shù)肉眼可見(jiàn)單細(xì)胞簡(jiǎn)單多細(xì)胞非細(xì)胞μm

級(jí)：光鏡下可見(jiàn)（細(xì)胞）nm

級(jí)：電鏡下可見(jiàn)（細(xì)胞器、病毒）小（個(gè)體微?。┖?jiǎn)（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）原核類：細(xì)菌，放線菌，支原體，立克次氏體，衣原體，藍(lán)細(xì)菌真核類：真菌（酵母菌，霉菌），原生動(dòng)物，顯微藻類非細(xì)胞類：病毒，類病毒，元病毒

低（進(jìn)化地位低）二、什么是微生物主要有三大類群：1）原核生物類：細(xì)菌（細(xì)菌、放線菌、支原體、立克次氏體、衣原體和藍(lán)細(xì)菌）；古細(xì)菌2）真核生物類：真菌（酵母菌、霉菌）、原生動(dòng)物和顯微藻類。蘑菇和銀耳等食、藥用菌是個(gè)例外，盡管可用厘米表示它們的大小，但其本質(zhì)是真菌，我們稱它們?yōu)榇笮驼婢?）非細(xì)胞生物類：病毒和亞病毒(衛(wèi)星病毒、衛(wèi)星病毒RNA、朊病毒）。立克次氏體支原體衣原體放線菌藍(lán)細(xì)菌細(xì)

菌原核生物類：真核生物類：酵母非細(xì)胞生物類：病毒引起我國(guó)8000年前就開(kāi)始出現(xiàn)了曲釀酒；4000年前埃及人已學(xué)會(huì)烘制面包和釀制果酒；2500年前發(fā)明釀醬、醋，用曲治消化道疾?。蝗?、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展

（一）微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的建立與發(fā)展1664年，胡克（RobertHooke）曾用原始的顯微鏡對(duì)生長(zhǎng)在皮革表面及薔薇枯葉上的霉菌進(jìn)行觀察。1676年，微生物學(xué)的先驅(qū)荷蘭人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）首次觀察到了細(xì)菌。他沒(méi)有上過(guò)大學(xué)，是一個(gè)只會(huì)荷蘭語(yǔ)的小商人，但卻在1680年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員。公元2世紀(jì)，張仲景：禁食病死獸類的肉和不清潔食物；公元前112年-212年間，華佗：“割腐肉以防染”；公元九世紀(jì)痘漿法、痘衣法預(yù)防天花；16世紀(jì)，古羅巴醫(yī)生G.Fracastoro(弗拉卡斯托羅)：疾病是由肉眼看不見(jiàn)的生物(livingcreatures)引起的；1641年，明末醫(yī)生吳又可也提出“戾氣”學(xué)說(shuō)；戾氣學(xué)說(shuō)是吳又可的傳染病病因?qū)W。這在微生物學(xué)未誕生以前，是一種很有發(fā)展前途的醫(yī)學(xué)假說(shuō)，然而，它并沒(méi)有引起后代醫(yī)家的重視，它的夭折是祖國(guó)醫(yī)學(xué)發(fā)展史上的一個(gè)沉痛的教訓(xùn)?！稖匾哒摗肥撬囊徊總魅静W(xué)巨著四、微生物學(xué)及其分支微生物學(xué)——是在分子、細(xì)胞或群體水平上研究微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)繁殖、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進(jìn)化等生命活動(dòng)的基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)藥衛(wèi)生和生物工程等領(lǐng)域的科學(xué)?；A(chǔ)微生物學(xué)應(yīng)用微生物學(xué)按微生物種類分按過(guò)程或功能分按與疾病的關(guān)系分按生態(tài)環(huán)境分按應(yīng)用范圍分按技術(shù)與工藝分細(xì)菌學(xué)真菌學(xué)病毒學(xué)菌物學(xué)原生動(dòng)物學(xué)藻類學(xué)微生物生理學(xué)微生物遺傳學(xué)微生物生態(tài)學(xué)分子微生物學(xué)細(xì)胞微生物學(xué)微生物基因組學(xué)免疫學(xué)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)流行病學(xué)土壤微生物學(xué)海洋微生物學(xué)環(huán)境微生物學(xué)水微生物學(xué)宇宙微生物學(xué)分析微生物學(xué)微生物技術(shù)學(xué)發(fā)酵微生物學(xué)遺傳工程工業(yè)微生物學(xué)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)藥學(xué)微生物學(xué)獸醫(yī)微生物學(xué)食品微生物學(xué)預(yù)防微生物學(xué)微生物學(xué)的分支（一）微生物學(xué)的開(kāi)端

1.古代微生物的利用我國(guó)古代的各種酒器古代微生物的利用：6000-7000年前仰韶文化時(shí)期已大量采食蘑菇；4000多年前我國(guó)釀酒已十分普遍；2500年我國(guó)人民已發(fā)明了釀醬、醋；公元6世紀(jì)的《齊民要術(shù)》記錄了制曲、釀酒、制醬和釀醋工藝；公元9-10世紀(jì)我國(guó)發(fā)明鼻苗法種痘，細(xì)菌浸出法開(kāi)采銅；16世紀(jì)古羅馬醫(yī)生G.Fracastoro提出疾病是肉眼看不見(jiàn)的生物引起。五、微生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史微生物學(xué)的奠基人法國(guó)人巴斯德（LouisPasteur）（1822～1895）德國(guó)人柯赫（RobertKoch）（1843～1910）

巴斯德

(1)發(fā)現(xiàn)并證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的；(2)徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說(shuō)；化學(xué)家出生的巴斯德涉足微生物學(xué)是為了治療“酒病”和“蠶病”著名的曲頸瓶試驗(yàn)無(wú)可辯駁地證實(shí)，空氣內(nèi)確實(shí)含有微生物，是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。(3)免疫學(xué)——預(yù)防接種首次制成狂犬疫苗(4)其他貢獻(xiàn)巴斯德消毒法：60～65℃作短時(shí)間加熱處理，殺死有害微生物微生物學(xué)之父巴斯德的曲頸瓶試驗(yàn)徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說(shuō)

柯赫（1）建立了研究微生物的一系列重要方法，如，發(fā)明了固體培養(yǎng)基、微生物的純種分離、顯微染色技術(shù)、顯微攝影技術(shù)等；（2）利用平板分離方法尋找并分離到許多病原菌，如炭疽病菌（1877）、結(jié)核桿菌（1882）、鏈球菌（1882）、霍亂球菌（1883）等；（3）提出了柯赫法則（1884）。

1905年，科赫獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)，主要是為了表彰他在肺結(jié)核研究方面的貢獻(xiàn)。1982年，我國(guó)郵電部發(fā)行了一枚紀(jì)念郵票，紀(jì)念科赫發(fā)現(xiàn)肺結(jié)核病原菌一百周年。細(xì)菌學(xué)之父科赫法則（Koch’spostulates）病原微生物總是在患傳染病的動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)而不存在于健康個(gè)體中；這一微生物可以離開(kāi)動(dòng)物體，并被培養(yǎng)為純種培養(yǎng)物；這種純培養(yǎng)物接種到敏感動(dòng)物體中，出現(xiàn)特有癥狀；該微生物可以從患病的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中重新分離出來(lái)，并可在實(shí)驗(yàn)室中再次培養(yǎng)，此后它仍然與原始病原微生物相同。貝哲林克（Beijerinck）和維諾格拉德斯基（Winograsky）研究了豆科植物的根瘤菌及土壤中的固氮菌和硝化細(xì)菌，提出了土壤細(xì)菌和自養(yǎng)微生物的研究方法，奠定了微生物學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，開(kāi)拓了自養(yǎng)微生物研究的新領(lǐng)域。

BeijerinckWinograskyAlexanderFleming(1881-1955)1929年發(fā)現(xiàn)葡萄球菌的克星——青霉菌

亞歷山大.弗萊明：1881年出生在蘇格蘭的洛克菲爾德。英國(guó)著名細(xì)菌學(xué)家,弗萊明從倫敦圣馬利亞醫(yī)院醫(yī)科學(xué)校畢業(yè)后,從事免疫學(xué)研究;后來(lái)在第一次世界大戰(zhàn)中作為一名軍醫(yī),研究傷口感染。李斯特工作小組

李斯特（Lister）從巴斯德的研究成果中得到了啟發(fā)，認(rèn)識(shí)到當(dāng)時(shí)外科手術(shù)經(jīng)常出現(xiàn)的傷口化膿是由于微生物侵入的結(jié)果，并努力尋找有效的殺菌藥物及防止微生物侵入的辦法，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐和不斷總結(jié)，提出了無(wú)菌外科操作方法（石炭酸消毒），使外科手術(shù)出現(xiàn)巨大進(jìn)步。六、20世紀(jì)的微生物學(xué)十九世紀(jì)末到二十世紀(jì)中期：微生物學(xué)：鑒定病原菌；研究免疫學(xué)及其在預(yù)防疾病中的作用；尋找化學(xué)治療藥物；分析微生物的化學(xué)活性。根本任務(wù)：發(fā)掘、利用和改善有益微生物，控制、消滅或改造有害微生物。

20世紀(jì)40年代后，微生物自身的特點(diǎn)使其成為生物學(xué)研究的“明星”，微生物學(xué)很快與生物學(xué)主流匯合，并被推到了整個(gè)生命科學(xué)發(fā)展的前沿，獲得了迅速的發(fā)展，在生命科的發(fā)展中作出了巨大的貢獻(xiàn)。1.多學(xué)科交叉促進(jìn)微生物學(xué)全面發(fā)展20世紀(jì)微生物學(xué)的發(fā)展：19世紀(jì)中期～20世紀(jì)初，微生物研究作為一門獨(dú)立的學(xué)科已經(jīng)形成，并進(jìn)行著自身的發(fā)展。但在20世紀(jì)早期還未與生物學(xué)主流相匯合。當(dāng)時(shí)大多數(shù)生物學(xué)家的研究興趣是有關(guān)高等植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、生態(tài)學(xué)、繁殖與發(fā)育、遺傳，以及進(jìn)化等；而微生物學(xué)家更關(guān)心的是感染疾病的因子、免疫，尋找新的化學(xué)治療藥物以及微生物代謝等。到20世紀(jì)40年代，隨著生物學(xué)的發(fā)展，許多生物學(xué)難以解決的理論和技術(shù)問(wèn)題十分突出，特別是遺傳學(xué)上的爭(zhēng)論問(wèn)題，使微生物學(xué)這樣一種簡(jiǎn)單而又完整的生命活動(dòng)的小生物成了生物學(xué)研究的“明星”，微生物學(xué)很快與生物學(xué)主流匯合，并被推到了整個(gè)生命科學(xué)發(fā)展的前沿，獲得了迅速的發(fā)展，在生命科學(xué)的發(fā)展中作出了巨大的貢獻(xiàn)。

多學(xué)科交叉促進(jìn)微生物學(xué)全面發(fā)展微生物學(xué)走出了獨(dú)立發(fā)展，以應(yīng)用為主的狹窄的研究范圍，與生物學(xué)發(fā)展的主流匯合、交叉，獲得全面、深入的發(fā)展。而首先與之匯合的是遺傳學(xué)、生物化學(xué)。1941年Beadle(貝蒂)和Tatum用粗糙脈胞菌分離出一系列的生化突變株，將遺傳學(xué)和生物化學(xué)緊密結(jié)合起來(lái)，不僅促進(jìn)微生物學(xué)本身向縱深發(fā)展，形成了新的基礎(chǔ)研究學(xué)科－－微生物遺傳學(xué)和微生物生理學(xué)，而且也推動(dòng)了分子遺傳學(xué)的形成。與此同時(shí)，微生物的其它分支學(xué)科也得到了迅速的發(fā)展，如:細(xì)菌學(xué)、真菌學(xué)、病毒學(xué)、微生物分類學(xué)、工業(yè)微生物學(xué)、土壤微生物學(xué)、植物病理學(xué)、醫(yī)學(xué)微生物學(xué)及免疫學(xué)等。還有60年代發(fā)展起來(lái)的微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)等。

基礎(chǔ)微生物學(xué)應(yīng)用微生物學(xué)按微生物種類分按過(guò)程或功能分按與疾病的關(guān)系分按生態(tài)環(huán)境分按應(yīng)用范圍分按技術(shù)與工藝分細(xì)菌學(xué)真菌學(xué)病毒學(xué)菌物學(xué)原生動(dòng)物學(xué)藻類學(xué)微生物生理學(xué)微生物遺傳學(xué)微生物生態(tài)學(xué)分子微生物學(xué)細(xì)胞微生物學(xué)微生物基因組學(xué)免疫學(xué)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)流行病學(xué)土壤微生物學(xué)海洋微生物學(xué)環(huán)境微生物學(xué)水微生物學(xué)宇宙微生物學(xué)分析微生物學(xué)微生物技術(shù)學(xué)發(fā)酵微生物學(xué)遺傳工程工業(yè)微生物學(xué)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)藥學(xué)微生物學(xué)獸醫(yī)微生物學(xué)食品微生物學(xué)預(yù)防微生物學(xué)微生物學(xué)的分支2.微生物學(xué)在生命科學(xué)發(fā)展中的重要地位

（1）微生物是生物學(xué)基本理論研究中的理想實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)微生物的研究促進(jìn)許多重大生物學(xué)理論問(wèn)題的突破?；蚝兔戈P(guān)系的闡明及“一個(gè)基因一個(gè)酶”的假說(shuō)；遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)的闡明；基因概念的發(fā)展；遺傳密碼的破譯；基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制的研究；生物大分子合成的中心法則；（2）對(duì)生命科學(xué)研究技術(shù)的貢獻(xiàn)細(xì)胞的人工培養(yǎng)；突變體篩選；DNA重組技術(shù)和遺傳工程；（3）微生物與“人類基因組計(jì)劃”作為模式生物；基因與基因組的功能研究的重要工具;（4）我國(guó)微生物學(xué)的發(fā)展湯飛凡：沙眼病原體的分離和確證陳華癸：根瘤菌固氮作用的研究高尚蔭：創(chuàng)建了我國(guó)病毒學(xué)的基礎(chǔ)理論研究和第一個(gè)微生物學(xué)專業(yè)抗生素的總產(chǎn)量已躍居世界首位兩步法生產(chǎn)維生素C的技術(shù)居世界先進(jìn)水平泉生熱孢菌全基因組序列測(cè)定（二）微生物學(xué)的蓬勃發(fā)展階段（20世紀(jì)初到20世紀(jì)40年代）特點(diǎn)：微生物學(xué)與實(shí)踐的聯(lián)系非常密切。19世紀(jì)中期，歐洲工業(yè)、農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)方式已經(jīng)形成，當(dāng)時(shí)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中出現(xiàn)的葡萄酒發(fā)酵酸敗、人畜傳染病等與微生物相關(guān)的問(wèn)題急需解決，杰出科學(xué)家巴斯德、柯赫等科學(xué)家作出了很大的貢獻(xiàn)。微生物學(xué)建立的社會(huì)背景（三）現(xiàn)代微生物學(xué)階段（20世紀(jì)50年代以后）特點(diǎn)：1.微生物學(xué)同相鄰的兄弟學(xué)科（生物化學(xué)、遺傳學(xué)）的聯(lián)系非常緊密，由此誕生了新學(xué)科—分子生物學(xué)；2.微生物學(xué)與工程緊密聯(lián)系，為微生物學(xué)的實(shí)際運(yùn)用打下基礎(chǔ)。到了20世紀(jì)50年代微生物學(xué)全面進(jìn)入分子研究水平，并進(jìn)一步與迅速發(fā)展起來(lái)的分子生物學(xué)理論和技術(shù)，以及與其它學(xué)科匯合，使微生物學(xué)發(fā)展成為生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一門發(fā)展最快，影響最大、體現(xiàn)生命科學(xué)發(fā)展主流的前沿科學(xué)。這時(shí)微生物的應(yīng)用也獲得了重大的發(fā)展?？股氐纳a(chǎn)已成為現(xiàn)代化的大企業(yè)；微生物酶制劑已廣泛用于農(nóng)、工、醫(yī)各個(gè)方面；微生物的其它產(chǎn)物，如有機(jī)酸、氨基酸、維生素、核苷酸等，都利用微生物進(jìn)行大量生產(chǎn)。微生物的利用已組成一項(xiàng)新興的發(fā)酵工業(yè)，并朝著人為有效控制的方向發(fā)展。

80年代初，在基因工程的帶動(dòng)下，傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵工業(yè)已從多方面發(fā)生了質(zhì)的變化，成為現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分。（1）促進(jìn)許多重大理論問(wèn)題的突破生命科學(xué)由整體或細(xì)胞水平進(jìn)入了分子水平，取決于重大理論問(wèn)題的突破。其中微生物學(xué)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，特別是對(duì)分子遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的影響最大。我們知道“突變”是遺傳學(xué)研究的重要手段，但是只有在1941年Beadle和Tatum用粗糙脈胞菌進(jìn)行的突變實(shí)驗(yàn)才使基因和酶的關(guān)系得以闡明，提出了“一個(gè)基因一個(gè)酶”的假說(shuō)。有關(guān)證明DNA是遺傳物質(zhì)也是通過(guò)細(xì)菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)證實(shí)的。此外，DNA、RNA及蛋白質(zhì)的合成機(jī)制，以及遺傳信息傳遞的“中心法則”的提出都是通過(guò)對(duì)大腸桿菌等微生物的研究而誕生的。（2）對(duì)生命科學(xué)研究技術(shù)的貢獻(xiàn)微生物的研究雖然較晚，但發(fā)展十分迅速。20世紀(jì)中后期由于受微生物學(xué)消毒滅菌，分離培養(yǎng)等技術(shù)的滲透和應(yīng)用的拓寬及發(fā)展，動(dòng)植物也可以像微生物一樣在平板或三角瓶中培養(yǎng)，可以在顯微鏡下進(jìn)行分離，甚至可以像生物工業(yè)發(fā)酵一樣，在發(fā)酵罐中進(jìn)行生產(chǎn)。今天的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和植物的轉(zhuǎn)化技術(shù)也來(lái)源于微生物的轉(zhuǎn)化理論和技術(shù)。70年代后由于微生物學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)，包括質(zhì)粒載體，限制性內(nèi)切酶，連接酶，反轉(zhuǎn)錄酶等，才導(dǎo)致了DNA的重組技術(shù)和遺傳工程的出現(xiàn)，使整個(gè)生命科學(xué)翻開(kāi)了新的一頁(yè)，使人類定向改變生物性狀、根治疾病、美化環(huán)境的夢(mèng)想成為了現(xiàn)實(shí)。（3）微生物與“人類基因組計(jì)劃”“人類基因組計(jì)劃”的全稱為“人類基因組作圖和測(cè)序計(jì)劃”，是當(dāng)今耗資30億美元的巨大項(xiàng)目（目前已經(jīng)啟動(dòng)了后基因組研究）。在這個(gè)計(jì)劃中模式生物除果蠅、線蟲(chóng)、擬南芥外絕大多數(shù)都是細(xì)菌和酵母。目前研究發(fā)現(xiàn)，微生物中存在與人類遺傳疾病相類似的基因，因此可以利用這些細(xì)菌的模型來(lái)研究這些基因的功能，為認(rèn)識(shí)龐大的人類基因組及其功能提供簡(jiǎn)便的模式。（4）我國(guó)微生物的研究

中國(guó)微生物的研究在20世紀(jì)初開(kāi)始的，1910年－1921年我國(guó)成立了衛(wèi)生防疫機(jī)構(gòu)，培養(yǎng)了第一支預(yù)防鼠疫的專業(yè)隊(duì)伍，在當(dāng)時(shí)也屬世界領(lǐng)先地位。30年代后有戴芳瀾和俞大紱等真菌學(xué)、植物病理學(xué)的奠基人出現(xiàn)；陳華葵和張憲武等對(duì)根瘤菌固氮作用的研究開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)；高尚蔭創(chuàng)建了我國(guó)的病毒學(xué)理論和第一個(gè)微生物學(xué)專業(yè)。但總的來(lái)說(shuō)還較薄弱。未形成我國(guó)自己的現(xiàn)代微生物工業(yè)。微生物發(fā)展過(guò)程中的重大事件﹙1﹚1857巴斯德證明乳酸發(fā)酵是由微生物引起1861巴斯德證明微生物非自然發(fā)生1864巴斯德建立了巴氏消毒法1867Lister創(chuàng)立了消毒外科，成功用石炭酸消毒1867-1877柯赫證明炭疽病是由炭疽桿菌引起1811柯赫用明膠固體培養(yǎng)基分離細(xì)菌1882柯赫發(fā)現(xiàn)結(jié)核桿菌1885巴斯德研究狂犬疫苗成功，開(kāi)創(chuàng)了免疫學(xué)1929Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素1935Stanley首次提純了煙草花葉病毒，獲得了蛋白質(zhì)結(jié)晶1943Chain、Florey形成青霉素工業(yè)化生產(chǎn)工藝。微生物發(fā)展過(guò)程中的重大事件﹙2﹚1944Avery等證實(shí)轉(zhuǎn)化過(guò)程中DNA是遺傳信息的載體1953Watson、Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)1973Cohen等首次將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)入大腸桿菌成功1977Woese提出古生菌是不同于細(xì)菌和真核生物的特殊類群1982-1983Prusiner發(fā)現(xiàn)朊病毒1983-1984Mullis建立PCR技術(shù)1995第一個(gè)獨(dú)立生活的生物流感嗜血桿菌全基因組序列測(cè)定完成1996第一個(gè)自養(yǎng)生活的古生菌基因組測(cè)序完成1997第一個(gè)真核生物啤酒酵母基因組測(cè)序完成微生物研究全面進(jìn)入分子水平（四）21世紀(jì)微生物學(xué)展望

20世紀(jì)微生物學(xué)走過(guò)了輝煌的歷史，面對(duì)21世紀(jì)我們展望她的未來(lái)：（1）微生物的后基因組學(xué)研究將全面展開(kāi)（2）以了解微生物之間、微生物與其它生物、微生物與環(huán)境的相互作用為研究?jī)?nèi)容的微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境微生物學(xué)、細(xì)胞微生物學(xué)等，將在基因組信息的基礎(chǔ)上獲得長(zhǎng)足發(fā)展，為人類的生存和健康發(fā)揮積極的作用。（3）微生物生命現(xiàn)象的特性和共性更加受到重視（4）與其它科學(xué)實(shí)現(xiàn)更廣泛的交叉，獲得新的發(fā)展（5）微生物產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)全新的局面（6）此外，微生物工業(yè)將生產(chǎn)各種各樣的新產(chǎn)品，例如：降解性塑料、DNA芯片、生物能源等，在21世紀(jì)將出現(xiàn)一批嶄新的微生物工業(yè)，為全世界的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。七、微生物的特點(diǎn)及其應(yīng)用1.體積小、面積大2.吸收多、轉(zhuǎn)化快3.生長(zhǎng)旺、繁殖快4.適應(yīng)強(qiáng)、易變異5.分布廣、種類多病毒——﹤0.2m桿狀細(xì)菌——0.5×2.0m支原體立克次氏體衣原體0.2～0.5m放線菌——菌絲直徑:2～5m霉菌——菌絲直徑2～10m酵母——1-5×5-30m1.體積小、面積大1體積小、面積大比面=面積/體積乳酸桿菌120,000豌豆6.0雞蛋1.5體重200磅的人0.32

吸收多，轉(zhuǎn)化快＃3g地鼠每天消耗與體重等重的糧食；＃1g閃綠蜂鳥(niǎo)每天消耗兩倍于體重的糧食；＃大腸桿菌每小時(shí)消耗2000倍于體重的糖。※發(fā)酵乳糖的細(xì)菌在1h內(nèi)就可以分解相當(dāng)于其自身重量1,000~10,000倍的乳糖，產(chǎn)生乳酸；※1kg酵母菌體，在一天內(nèi)可發(fā)酵幾千kg的糖，生成酒精。3

生長(zhǎng)旺，繁殖快★例如：大腸桿菌

(Escherichiacoli

)在最適的生長(zhǎng)條件下，每12.5~20min細(xì)胞就能分裂一次。★在液體培養(yǎng)基中，細(xì)菌細(xì)胞的濃度一般為108~109個(gè)/ml。★利用微生物的這一特性就可以:實(shí)現(xiàn)發(fā)酵工業(yè)的短周期、高效率生產(chǎn)。例如生產(chǎn)鮮酵母時(shí)，幾乎12h就可以收獲一次，每年可以收獲數(shù)百次?！锕劝彼岫虠U菌：搖瓶種子→50噸發(fā)酵罐：52h內(nèi)細(xì)胞數(shù)目可增加32億倍。2、吸收多，轉(zhuǎn)化快

科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)微生物吸收和轉(zhuǎn)化物質(zhì)的能力比動(dòng)物、植物要高很多倍，如在合適的環(huán)境下，Escherichiacoli每小時(shí)內(nèi)可消耗其自重2000倍的乳糖。一頭500kg的食用公牛，24小時(shí)生產(chǎn)0.5kg蛋白質(zhì),而同樣重量的酵母菌，以質(zhì)量較次的糖液（如糖蜜）和氨水為原料，24小時(shí)可以生產(chǎn)50000kg優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。

若干微生物的代時(shí)及每日增殖率微生物名稱代時(shí)每日分裂次數(shù)溫度每日增殖率

乳酸菌38min38252.7×1011

大腸桿菌18min80371.2×1024

根瘤菌110min13258.2×103

枯草桿菌31min46307.0×1013

光合細(xì)菌144min10301.0×103

釀酒酵母120min12304.1×103

小球藻7h3.42510.6

念珠藻*23h1.04252.1

硅藻17h1.4202.64

草履蟲(chóng)10.4h2.3264.92

*為念珠藍(lán)菌屬(Nostoc)的舊稱，與細(xì)菌同屬原核生物。4種類多、分布廣分布廣：如:萬(wàn)米深海、85km高空、地層下128m和427m沉積巖中都發(fā)現(xiàn)有微生物存在。類型低限傾向種數(shù)高限病毒與立克次氏體1,2171,2171,217支原體424242細(xì)菌與放線菌>1,0001,5001,500藍(lán)細(xì)菌1,2271,5001,500藻類15,05123,10023,100真菌37,17547,30068,939原生動(dòng)物24,06824,06830,000總數(shù)79,78098,727127,298微生物的種數(shù)，據(jù)1972年：更重要的是在于微生物的生理代謝類型多、代謝產(chǎn)物種類多。5易變異、適應(yīng)強(qiáng)★任何有其它生物生存的環(huán)境中，都能找到微生物。而在其它生物不可能生存的極端環(huán)境中也有微生物存在。★突變頻率一般為10-5～10-10，但因繁殖快，數(shù)量多，與外界環(huán)境直接接觸，因而在短時(shí)間內(nèi)可出現(xiàn)大量變異的后代。

★青霉素產(chǎn)量變異、耐藥性變異舉例例如，青霉素生產(chǎn)菌Penicilliumchrysogenum(產(chǎn)黃青霉)的產(chǎn)量1943年為每毫升發(fā)酵液中含20單位青霉素，40多年來(lái)，經(jīng)過(guò)世界各國(guó)微生物遺傳育種工作者的不懈努力使該菌產(chǎn)量變異逐漸積累，加上發(fā)酵條件的改進(jìn)，目前世界上先進(jìn)國(guó)家的發(fā)酵水平每毫升已超過(guò)5萬(wàn)單位，甚至接近10萬(wàn)單位。微生物的數(shù)量性狀變異和育種使產(chǎn)量提高的幅度之大，是動(dòng)植物育種工作中絕對(duì)不可能達(dá)到的。正因?yàn)槿绱耍瑤缀跛形⑸锇l(fā)酵工廠都十分重視菌種選育工作。4、適應(yīng)強(qiáng)，變異頻微生物對(duì)環(huán)境條件尤其是惡劣的“極端環(huán)境”具有驚人的適應(yīng)力，這是高等生物所無(wú)法比擬的。例如，多數(shù)細(xì)菌能耐0℃到－196℃的低溫；在海洋深處的某些硫細(xì)菌可在250℃-300℃的高溫條件下正常生長(zhǎng)；一些嗜鹽細(xì)菌甚至能在飽和鹽水中正常生活；產(chǎn)芽孢細(xì)菌和真菌孢子在干燥條件下能保藏幾十年、幾百年甚至上千年。耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射、抗靜水壓等特性在微生物中也極為常見(jiàn)。5、分布廣，種類多

1)土壤是各種微生物生長(zhǎng)繁殖的大本營(yíng)；2)空氣里懸浮著無(wú)數(shù)細(xì)小的塵埃和水滴，它們是微生物在空氣中的藏身之地;3)各種水域中也有無(wú)數(shù)的微生物;4)從人和動(dòng)植物的表皮到人和動(dòng)物的內(nèi)臟，也都經(jīng)常生活著大量的微生物。“身在菌中不知菌”：八、微生物的分類與命名（一）微生物的分類系統(tǒng)界、門、綱、目、科、屬、種。種是最基本的分類單位；每一分類單位之后可有亞門、亞綱、亞目、亞科以啤酒酵母為例，它在分類學(xué)上的地位是：界(Kindom)：真菌界門(Phyllum)：真菌門綱(Class)：子囊菌綱目(Order)：內(nèi)孢霉目科(Family)：內(nèi)孢霉科屬(Genus)：酵母屬種(Species)：啤酒酵母1.種（species）：是一個(gè)基本分類單位；是一大群表型特征高度相似、親緣關(guān)系極其接近，與同屬內(nèi)其他種有明顯差別的菌株的總稱。①菌株（strain）:表示任何由一個(gè)獨(dú)立分離的單細(xì)胞繁殖而成的純種群體及其一切后代（起源于共同祖先并保持祖先特性的一組純種后代菌群）。因此，一種微生物的不同來(lái)源的純培養(yǎng)物均可稱為該菌種的一個(gè)菌株。菌株強(qiáng)調(diào)的是遺傳型純的譜系。例如：大腸埃希氏桿菌的兩個(gè)菌株：EscherichiacoliB和EscherichiacoliK12★如果說(shuō)種是分類學(xué)上的基本單位，那么菌株實(shí)際上是應(yīng)用的基本單位，因?yàn)橥痪N的不同菌株在產(chǎn)酶種類上或代謝物產(chǎn)量上會(huì)有很大的不同！★菌株的表示法：在種名后面自行加上數(shù)字、地名或符號(hào)等②亞種(subspecies）或變種(variety)：為種內(nèi)的再分類：當(dāng)某一個(gè)種內(nèi)的不同菌株存在少數(shù)明顯而穩(wěn)定的變異特征或遺傳性狀，而又不足以區(qū)分成新種時(shí)，可以將這些菌株細(xì)分成兩個(gè)或更多的小的分類單元——亞種。變種是亞種的同義詞，因“變種”一詞易引起詞義上的混淆，從1976年后，不在使用變種一詞。通常把實(shí)驗(yàn)室中所獲得的變異型菌株，稱之為亞種。

如：E.colik12（野生型）經(jīng)實(shí)驗(yàn)室變異后，可獲得某E.colik12的亞種。③型(form):

常指亞種以下的細(xì)分。當(dāng)同種或同亞種內(nèi)不同菌株之間的性狀差異不足以分為新的亞種時(shí)，可以細(xì)分為不同的型。

例如：按抗原特征的差異分為不同的血清型。學(xué)名—scientificname菌種的科學(xué)名稱。菌種的學(xué)名是按照《國(guó)際細(xì)菌命名法規(guī)》命名的國(guó)際學(xué)術(shù)界公認(rèn)，并通用的名稱。學(xué)名由拉丁詞、或拉丁化的外