教案第一章ThemainthemesofMicrobiology一、微生物的概念微生物(microbe,microorganism)是指大量的、极其多样的、不借助显微镜看不见的微小生物类群的总称。这类微生物包括病毒、亚病毒（类病毒、拟病毒、病毒）、具原核细胞结构的真细菌、古生菌以及具真核细胞结构的真菌（酵母、霉菌、草菌等）、原生动物和单细胞藻类，它们的大小和特征见表1.1所示。当然也有许多微生物是肉眼可见的，如许多真菌的子实体、蘑菇等常肉眼可见；某些藻类能生长几来长。一般来说微生物可以认为是相当简单的生物，大多数的细菌、原生动物、某些藻类和真菌是单细胞的微生物，即使为多细胞的微生物，也没有许多的细胞类型。病毒甚至没有细胞，只有蛋白质外壳包围着的遗传物质，且不能独立存活。表1.1微生物形态、大小和细胞类型微生物大小近似值细胞的特性病毒非细胞的0.01~0.25μm细菌0.1~10μm原核生物真茵真核生物2μm~lm原生动物2~1000μm真核生物藻类1米~几米真核生物[小(个体微小)[m(微米)级：光学显微镜下可见(细胞）nm（纳米）级：电子显微镜下可见（细胞器，病毒）单细胞简（构造简单）简单多细胞微生物非细胞（即“分子生物"）原核类：细菌（真细菌，古生菌），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，霖菌，崋菌），原生动物，显微类非细胞类：病毒，亚病毒（类病毒，拟病毒，病毒）二、人类对微生物世界的认识史（一）一个难以认识的微生物世界1．微生物长期缺乏认识的主要原因：①它们的个体过于微小；②群体外貌不显；③种间杂居混生；④形态与其作用的后果之间很难被人认识等。2：例证，“世纪瘟疫”的艾滋病，从感染人类免疫缺陷病毒（HIv)至发病一般要经过12一13年的潜伏期：Aspergillusflavus(黄曲霉）一类会产生剧毒真菌毒素一黄曲霉毒素（aflatoxin）的霉菌，若经常食用这类霉变食物，就会诱发肝癌等疾病：鼠疫（“黑死病“，历史上3次大流行曾杀死近2亿人口)、天花、疟疾、麻风、梅毒、肺结核(“白疫”)和流感的大流行等；直至今天，在全球范围内，不但传染病仍是死亡的首因(1997年全球达5220万人），而且还面临着旧病卷王重来、新病不断出现（近20年来又出现30余种）的严峻形势。1
1 教案第一章 The main themes of Microbiology 一、微生物的概念 微生物(microbe,microorganism)是指大量的、极其多样的、不借助显微镜看不见的微小 生物类群的总称。这类微生物包括病毒、亚病毒（类病毒、拟病毒、朊病毒）、具原核细胞 结构的真细菌、古生菌以及具真核细胞结构的真菌（酵母、霉菌、蕈菌等）、原生动物和单 细胞藻类，它们的大小和特征见表 1.1 所示。 当然也有许多微生物是肉眼可见的，如许多真菌的子实体、蘑菇等常肉眼可见；某些 藻类能生长几米长。一般来说微生物可以认为是相当简单的生物，大多数的细菌、原生动 物、某些藻类和真菌是单细胞的微生物，即使为多细胞的微生物，也没有许多的细胞类型。 病毒甚至没有细胞，只有蛋白质外壳包围着的遗传物质，且不能独立存活。 表 1.1 微生物形态、大小和细胞类型 微生物 大小近似值 细胞的特性 病毒 0.01~0.25m 非细胞的 细菌 0.1~10m 原核生物 真菌 2m~1m 真核生物 原生动物 2~1000m 真核生物 藻类 1 米~几米 真核生物 二、人类对微生物世界的认识史 （一）一个难以认识的微生物世界 1．微生物长期缺乏认识的主要原因： ①它们的个体过于微小； ②群体外貌不显； ③种间杂居混生； ④形态与其作用的后果之间很难被人认识等。 2．例证，“世纪瘟疫”的艾滋病，从感染人类免疫缺陷病毒(HIv)至发病一般要经过 12—13 年的潜伏期；Aspergillus flavus(黄曲霉)一类会产生剧毒真菌毒素——黄曲霉毒素（aflatoxin） 的霉菌，若经常食用这类霉变食物，就会诱发肝癌等疾病；鼠疫(“黑死病“，历史上 3 次大 流行曾杀死近 2 亿人口)、天花、疟疾、麻风、梅毒、肺结核(“白疫”)和流感的大流行等；直 至今天，在全球范围内，不但传染病仍是死亡的首因(1997 年全球达 5220 万人)，而且还面 临着旧病卷土重来、新病不断出现(近 20 年来又出现 30 余种)的严峻形势
（二）微生物学发展史1.史前期（8000年前~1676年）2初创期（1676年~1861年）3.奠基期（1861年~1897年）4.发展期（1897年~1953年）5.成熟期（1953年～至今）表0-1微生物学史简表分期史前期初创期英基期发展期成熟期时间/年约8000年前－16761676~18611861 ~18971897~ 19531953~至今形态描述阶生理水平研究生化水平研究分子生物学水平研究实质滕胱阶段段阶段阶段阶段①巴斯德各国劳动人民。列文虎克微生物学奠基.BichnerJ.Watson 和F.Crick其中尤以我国的开创者微生物人；②科赫一生物化学分子生物学奠基制曲、酸酒技术学的先驱者细菌学奠奠基人人著称基人①未见细菌等微①自制单式①微生物学开①对无细胞酵①广泛运用分子生物生物的个体：②显微镜，观始建立；②创母菌“酒化酶”学理论和现代研究方凭实践经验利用察到细菌等立了一整套独进行生化研法，深刻揭示微生物微生物的有益活微生物的个特的微生物学究；②发现微1的各种生命活动规动（进行酿酒、发体；出于基本研究方生物的代谢统律；②以基因工程为面、制酱、酿醋个人爱好对法；③开始运性：③普通主导，把传统的工业这肥、轮作、治病一些微生物用“实践-理微生物学开始发酵提高到发酵工程等）进行形态描论实践”的形成；④开展新水半：大量理论特点述思想方法开展广泛寻找微生性、交叉性、应用性和研究：①建立物的有益代谢实验性分支学科飞速了许多应用性产物：③青霉发展；①微生物学的分支学科：素的发现推动基础理论和独待实验进人寻找人类了微生物工业技术推动了生命科学和动物病原菌化培养技术的各领城飞速发展：③的黄金时期猛进微生物基因组的研究促进了生物信息学时代的到来（三）各个著名微生物学家的主要贡献1、巴斯德（LouisPasteur）法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人。巴斯德的主要贡献是提出了生命只能来自生命的胚种学说，并认为只有活的微生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因，再加上建立了一系列的消毒灭菌方法，为微生物学的发展奠定了坚实的基础。总结如下：（1）彻底否定了“自生说”学说；（2）发现传染病的根源及防治办法一预防接种；（3）证实发酵是由微生物引起的：（4）灭菌消毒方法的建立。2、柯赫（RKoch）的贡献（1）建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生物纯种方面，他们把早年在马铃薯块上的固体培养技术改进为明胶平板培养技术（1881），并进而提高到琼脂平板培养技2
2 （二）微生物学发展史 1．史前期（8000 年前~1676 年） 2．初创期（1676 年~1861 年） 3．奠基期（1861 年~1897 年） 4．发展期（1897 年~1953 年） 5．成熟期 （1953 年~至今） （三）各个著名微生物学家的主要贡献 1、巴斯德（Louis Pasteur） 法国微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人。巴斯德的主要贡献是提出了生命只 能来自生命的胚种学说，并认为只有活的微生物才是传染病、发酵和腐败的真正原因，再加 上建立了一系列的消毒灭菌方法，为微生物学的发展奠定了坚实的基础。总结如下： （1）彻底否定了“自生说”学说； （2）发现传染病的根源及防治办法——预防接种； （3）证实发酵是由微生物引起的； （4）灭菌消毒方法的建立。 2、柯赫（R.Koch）的贡献 （1）建立了研究微生物的一系列重要方法，尤其在分离微生物纯种方面，他们把早年在马 铃薯块上的固体培养技术改进为明胶平板培养技术（1881），并进而提高到琼脂平板培养技
术（1882）。在1881年前后，科赫及其助手们还创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色在内的许多染色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。（2）利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌，例如炭疽病菌（1877）、结核杆菌（1882）、链球菌（1882）和霍乱弧菌（1883）等。（3）在理论上，柯赫于1884年提出了柯赫法则（Koch’spostulates），其主要内容为（a）病原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于健康个体中；（b)这一微生物可以离开动物体，并被培养为纯种培养物：（c）这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现特有的病症；（d)该微生物可以从患病的实验动物中重新分离出来，并可在实验室中再次培养，此后它仍然应该与原始病原微生物相同。三、微生物学的发展促进了人类的进步在现代科学中，微生物学对人类健康关系最大、贡献最为突出。微生物学从建立之初就与人类和动物传染病的防治产生了不解之缘，接着与酿造学、植物病理学、土壤学、药物学和环境科学等密切结合，建立了一个又一个应用分支学科，为人类社会的进步和发展作出了自己的贡献。通过医疗保健战线上的“六大战役”，即外科消毒手术的建立，寻找人畜重大传染病的病原菌，免疫防治法的发明和广泛应用，磺胺等化学治疗剂的普及，抗生素的大规模生产和推广，以及近年来利用工程菌生产多肽类生化药物等，使原先猬撕的细菌性传染病得到了较好的控制，天花等烈性传染病已彻底绝迹，人类的健康水平大幅度提高，平均寿命约提高了25岁。在微生物与工业发展的关系上，通过食品罐藏防腐、酿造技术的改造、纯种厌氧发酵的建立、液体深层通气搅拌大规模培养技术的创建以及代谢调控发酵技术的发明，使得古老的酿造技术迅速发展成工业发酵新技术：接着，又在遗传工程等高新技术的推动下，进一步发生质的飞跃，发展为发酵工程，并与遗传工程、细胞工程、酶工程和生物反应器工程一起，共同组成当代的一个高技术学科一生物工程学(Biotechnology)。微生物在当代农业生产中具有十分显著的作用。新世纪的农业是知识经济的一个重要组成部分，它以高科技为依托，走可持续发展的道路，搞大农业（含农、林、牧、副、渔）、生态农业和工厂化的农业，因而是高科技、高产量、高效益、低投人和无废弃物的农业，它兼有高经济效益、高社会效益和高生态效益的特点。其中，微生物的作用极其重要却最易被忽略，例如，以菌治害虫和以菌治植病的生物防治技术：以菌增肥效和以菌促生长如赤霉菌产生的赤霉素等)的微生物增产技术；以菌作饲(饵)料和以菌当蔬菜(各种食用菌)的单细胞蛋白和食用菌生产技术；以及以菌产沼气等生物能源技术：等等。微生物与环境保护的关系越来越受到当前全人类广泛的重视。人类自工业革命尤其是20世纪以来，由于过分破坏和掠夺大自然母亲，至今已受到它的多次报复，突出表现在生态环境的严重恶化。因而许多有识之王认为，未来的世纪是人类向大自然偿还生态债的世纪，其中，微生物学工作者的作用至关重要。这是因为，微生物是占地球面积70%以上的海洋和其他水体中光合生产力的基础；是一切食物链的重要环节；是污水处理中的关键角色；是生态农业中最重要的一环：是自然界重要元家循环的首要推动者；以及是环境污染和监测的重要指示生物；等等。微生物对生命科学基础理论研究的重大贡献。微生物由于其“五大共性（详后)加上培养条件简便，因此是生命科学工作者在研究基础理论问题时最乐于选用的研究对象(“模式生物"，modelorganism)。历史上自然发生说的否定，糖酵解机制的认识，基因与酶关系的发现，突变本质的阐明，核酸是一切生物遗传变异的物质基础的证实，操纵子学说的提出遗传密码的揭示，基因工程的开创，PCR（DNA聚合酶链反应）技术的建立，真核细胞内3
3 术（1882）。在 1881 年前后，科赫及其助手们还创立了许多显微镜技术，包括细菌鞭毛染色 在内的许多染色方法、悬滴培养法以及显微摄影技术。 （2）利用平板分离方法寻找并分离到多种传染病的病原菌，例如炭疽病菌（1877）、结核杆 菌（1882）、链球菌（1882）和霍乱弧菌（1883）等。 （3）在理论上，柯赫于 1884 年提出了柯赫法则（Koch’ spostulates），其主要内容为 (a) 病 原微生物总是在患传染病的动物中发现而不存在于健康个体中；(b)这一微生物可以离开动 物体，并被培养为纯种培养物；（c）这种纯培养物接种到敏感动物体后，应当出现特有的病 症；(d)该微生物可以从患病的实验动物中重新分离出来，并可在实验室中再次培养，此后 它仍然应该与原始病原微生物相同。 三、微生物学的发展促进了人类的进步 在现代科学中，微生物学对人类健康关系最大、贡献最为突出。微生物学从建立之初就 与人类和动物传染病的防治产生了不解之缘，接着与酿造学、植物病理学、土壤学、药物学 和环境科学等密切结合，建立了一个又—个应用分支学科，为人类社会的进步和发展作出了 自己的贡献。 通过医疗保健战线上的“六大战役”，即外科消毒手术的建立，寻找人畜重大传染病的 病原菌，免疫防治法的发明和广泛应用，磺胺等化学治疗剂的普及，抗生素的大规模生产和 推广，以及近年来利用工程菌生产多肽类生化药物等，使原先猖撅的细菌性传染病得到了较 好的控制，天花等烈性传染病已彻底绝迹，人类的健康水平大幅度提高，平均寿命约提高了 25 岁。 在微生物与工业发展的关系上，通过食品罐藏防腐、酿造技术的改造、纯种厌氧发酵的 建立、液体深层通气搅拌大规模培养技术的创建以及代谢调控发酵技术的发明，使得古老的 酿造技术迅速发展成工业发酵新技术；接着，又在遗传工程等高新技术的推动下，进一步发 生质的飞跃，发展为发酵工程，并与遗传工程、细胞工程、酶工程和生物反应器工程一起， 共同组成当代的一个高技术学科——生物工程学(Biotechnology)。 微生物在当代农业生产中具有十分显著的作用。新世纪的农业是知识经济的一个重要 组成部分，它以高科技为依托，走可持续发展的道路，搞大农业(含农、林、牧、副、渔)、 生态农业和工厂化的农业，因而是高科技、高产量、高效益、低投人和无废弃物的农业，它 兼有高经济效益、高社会效益和高生态效益的特点。其中，微生物的作用极其重要却最易被 忽略，例如，以菌治害虫和以菌治植病的生物防治技术；以菌增肥效和以菌促生长(如赤霉 菌产生的赤霉素等)的微生物增产技术；以菌作饲(饵)料和以菌当蔬菜(各种食用菌)的单细胞 蛋白和食用菌生产技术；以及以菌产沼气等生物能源技术；等等。 微生物与环境保护的关系越来越受到当前全人类广泛的重视。人类自工业革命尤其是 20 世纪以来，由于过分破坏和掠夺大自然母亲，至今已受到它的多次报复，突出表现在生 态环境的严重恶化。因而许多有识之士认为，未来的世纪是人类向大自然偿还生态债的世纪， 其中，微生物学工作者的作用至关重要。这是因为，微生物是占地球面积 70％以上的海洋 和其他水体中光合生产力的基础；是一切食物链的重要环节；是污水处理中的关键角色；是 生态农业中最重要的一环；是自然界重要元家循环的首要推动者；以及是环境污染和监测的 重要指示生物；等等。 微生物对生命科学基础理论研究的重大贡献。微生物由于其“五大共性”(详后)加上培养 条件简便，因此是生命科学工作者在研究基础理论问题时最乐于选用的研究对象(“模式生 物”，model organism)。历史上自然发生说的否定，糖酵解机制的认识，基因与酶关系的发 现，突变本质的阐明，核酸是一切生物遗传变异的物质基础的证实，操纵子学说的提出， 遗传密码的揭示，基因工程的开创，PCR（DNA 聚合酶链反应）技术的建立，真核细胞内
共生学说的提出，以及近年来生物三域（ThreeDomains）理论的创建等，都是因选用微生物作为研究对象而结出的硕果。为此，大量研究者还获得了诺贝尔奖的殊荣。微生物学还是代表当代生物学最高峰的分子生物学三大来源之一。在经典遗传学的发展过程中，由于先驱者们意识到微生物具有繁殖周期短、培养条件简单、表型性状丰富和多数是单倍体等种种特别适合作遗传学研究对象的优点，纷纷选用Neurosporacrassa(粗糙脉孢菌，俗称"红色面包霉"），Escherichia coli(大肠埃希氏菌，简称大肠杆菌），Saccharomycescerevisiae(酿酒酵母）和E.coli的T系噬菌体作研究对象，很快揭示了许多遗传变异的规律，并使经典遗传学迅速发展成为分子遗传学。从1970年代起，由于微生物既可作为外源基因供体和基因载体，并可作为基因受体菌等的优点，加上又是基因工程操作中的各种“工具酶的提供者，故迅速成为基因工程中的主角。由于小体积大面积系统的微生物在体制和培养等方面的优越性，还促进了高等动、植物的组织培养和细胞培养技术的发展，这种“微生物化”的高等动、植物单细胞或细胞集团，也获得了原来仅属微生物所专有的优越体制，从而可以十分方便地在试管和培养皿中进行研究，并能在发酵罐或其他生物反应器中进行大规模培养和产生有益代谢产物。此外，这一趋势还使原来局限于微生物学实验室使用的一整套独特的研究方法、技术，急剧向生命科学和生物工程各领域发生横向扩散，从而对整个生命科学的发展，作出了方法学上的贡献。例如显微镜和有关制片染色技术，消毒灭菌技术，无菌操作技术，纯种分离、培养技术，合成培养基技术，选择性和鉴别性培养技术，突变型标记和筛选技术，深层液体培养技术以及菌种冷冻保藏技术等。在当前世纪之交之际，微生物学工作者可以自豪地说，在20世纪生命科学发展的四人里程碑(DNA功能的阐明，中心法则的提出，遗传工程的成功和人类基因组计划的实施)中，微生物学发挥了元可争辩的关键作用。四、微生物的五大共性在整个生物界中，各种生物体形的大小相差十分悬殊。植物界的一种红杉可高达350m动物界中的蓝鲸可达34m长，而微生物体的长度一般都在数um甚至nm范围内。微生物由于其体形都极其微小，因而导致了一系列与之密切相关的五个重要共性，即体积小，面积大：吸收多，转化快：生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。这五大共性不论在理论上还是在实践上都极其重要，现简单阐述如下。1、体积小、比表面积大大小以um计，但比表面积（表面积/体积）大，必然有一个巨大的营养吸收，代谢废物排泄和环境信息接受面。这一特点也是微生物与一切大型生物相区别的关键所在。特点1举例：乳酸杆菌：120,000；鸡蛋：1.5；人（200磅）：0.32、吸收多、转化快这一特性为高速生长繁殖和产生大量代谢物提供了充分的物质基础。特点2举例：重量相同下：乳酸菌：1小时可分解其体重1000至10000倍乳糖；人：2.5×105小时消耗自身体重1000倍乳糖。3、生长旺、繁殖快极高生长繁殖速度，如E.coli20～30分钟分裂一次，若不停分裂，48小时后分列为2.2×1043个细菌，但随着细菌数量的增加，营养物质的消耗，代谢废物的积累，限制生长速度。这一特性可在短时间内把大量基质转化为有用产品，缩短科研周期。也有不利一面，如疾病、粮食霉变。4、适应强、易变异4
4 共生学说的提出，以及近年来生物三域（Three Domains）理论的创建等，都是因选用微生 物作为研究对象而结出的硕果。为此，大量研究者还获得了诺贝尔奖的殊荣。微生物学还是 代表当代生物学最高峰的分子生物学三大来源之一。在经典遗传学的发展过程中，由于先驱 者们意识到微生物具有繁殖周期短、培养条件简单、表型性状丰富和多数是单倍体等种种特 别适合作遗传学研究对象的优点，纷纷选用 Neurospora crassa(粗糙脉孢菌，俗称“红色面包 霉”)，Escherichia coli(大肠埃希氏菌，简称大肠杆菌)，Saccharomyces cerevisiae(酿酒酵母) 和 E.coli 的 T 系噬菌体作研究对象，很快揭示了许多遗传变异的规律，并使经典遗传学迅速 发展成为分子遗传学。从 1970 年代起，由于微生物既可作为外源基因供体和基因载体，并 可作为基因受体菌等的优点，加上又是基因工程操作中的各种“工具酶”的提供者，故迅速成 为基因工程中的主角。由于小体积大面积系统的微生物在体制和培养等方面的优越性，还促 进了高等动、植物的组织培养和细胞培养技术的发展，这种“微生物化”的高等动、植物单细 胞或细胞集团，也获得了原来仅属微生物所专有的优越体制，从而可以十分方便地在试管和 培养皿中进行研究，并能在发酵罐或其他生物反应器中进行大规模培养和产生有益代谢产 物。 此外，这一趋势还使原来局限于微生物学实验室使用的一整套独特的研究方法、技术， 急剧向生命科学和生物工程各领域发生横向扩散，从而对整个生命科学的发展，作出了方法 学上的贡献。例如显微镜和有关制片染色技术，消毒灭菌技术，无菌操作技术，纯种分离、 培养技术，合成培养基技术，选择性和鉴别性培养技术，突变型标记和筛选技术，深层液体 培养技术以及菌种冷冻保藏技术等。 在当前世纪之交之际，微生物学工作者可以自豪地说，在 20 世纪生命科学发展的四人 里程碑(DNA 功能的阐明，中心法则的提出，遗传工程的成功和人类基因组计划的实施)中， 微生物学发挥了元可争辩的关键作用。 四、微生物的五大共性 在整个生物界中，各种生物体形的大小相差十分悬殊。植物界的一种红杉可高达 350 m， 动物界中的蓝鲸可达 34m 长，而微生物体的长度一般都在数 µm 甚至 nm 范围内。 微生物由于其体形都极其微小，因而导致了—系列与之密切相关的五个重要共性，即 体积小，面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。 这五大共性不论在理论上还是在实践上都极其重要，现简单阐述如下。 1、体积小、比表面积大 大小以 um 计，但比表面积（表面积/体积）大，必然有一个巨大的营养吸收，代谢废 物排泄和环境信息接受面。这一特点也是微生物与一切大型生物相区别的关键所在。 特点 1 举例：乳酸杆菌：120,000； 鸡蛋：1.5；人（200 磅）：0.3 2、吸收多、转化快 这一特性为高速生长繁殖和产生大量代谢物提供了充分的物质基础。 特点 2 举例：重量相同下：乳酸菌：1 小时可分解其体重 1000 至 10000 倍乳糖；人： 2.5×105 小时消耗自身体重 1000 倍乳糖。 3、生长旺、繁殖快 极高生长繁殖速度，如 E. coli 20～30 分钟分裂一次，若不停分裂，48 小时后分列为 2.2×1043 个细菌，但随着细菌数量的增加，营养物质的消耗，代谢废物的积累，限制生长 速度。 这一特性可在短时间内把大量基质转化为有用产品，缩短科研周期。也有不利一面， 如疾病、粮食霉变。 4、适应强、易变异
极其灵活适应性，对极端环境具有惊人的适应力。遗传物质易变异。5、分布广、种类多微生物的种类多主要体现在以下5个方面：(1)物种的多样性迄今为止，人类已描述过的生物总数约200万种。据估计，微生物的总数约在50万至600万种之间，其中已记载过的仅约20万种（1995年），包括原核生物3500种，病毒4000，真菌9万种，原生动物和藻类10万种，且这些数字还在急剧增长，例如，在微生物中较易培养和观察的大型微生物一一真菌，至今每年还可发现约1500个新种。(2)生理代谢类型的多样性微生物的生理代谢类型之多，是动、植物所大大不及的。例如：①分解地球上贮量最丰富的初级有机物一一天然气、石油、纤维素、木质素的能力为微生物所垄断：②微生物有着最多样的产能方式，诸如细菌的光合作用，嗜盐菌的紫膜光合作用，自养细菌的化能合成作用，以及各种厌氧产能途径等：③生物固氮作用：合成次生代谢产物等各种复杂有机物的能力；③对复杂有机分子基团的生物转化(bioconversion，biotransformation)能力；分解氰、酚、多氯联苯等有毒和剧毒物质的能力；抵抗极端环境(热、冷、酸、碱、渗、压、辐射等)的能力；等等。(3)代谢产物的多样性微生物究竞能产生多少种代谢产物，是一个不容易准确回答的问题。1980年代未曾有人统计为7890种”，后来（1992年)又有人报道仅微生物产生的次生代谢产物就有16500种：且每年还在以500种新化合物的数目增长着。(4)遗传基因的多样性从基因水平看微生物的多样性，内容更为丰富，这是近年来分子微生物学家正在积极探索的热点领域。在全球性的“人类基因组计划”（HGP)的有力推动下，微生物基因组测序工作正在迅速开展，并取得了巨大的成就。截止2000年5月，已发表的微生物基因组有31个，即将发表的15个，正在进行的106个。在已发表的31个中，细菌占22个，包括E.coli、Bacillussubtilis(枯草芽孢杆菌）、Mycobacteriumtuberlosis(结核分枝杆菌）和Helicobacterpylori（幽门螺杆菌）等：古生菌（Archaea，或称“古细菌"Archaebacteria)5个，如Methanococcusjannaschii（詹氏甲烷球菌等）；真核微生物4种，如S.cerevisiae和Leishmaniamajor（大利什曼虫）等。此外，另有572株病毒早已搞清了基因组的序列（1998年）。从而充分显示了微生物基因组种类的多样性和基因库资源的丰富性。(5)生态类型的多样性微生物广泛分布于地球表层的生物圈（包括土壤圈、水圈、大气圈、岩石圈和冰雪圈)；对于那些极端微生物即嗜极菌(extremophiles)而言，则更易生活在极热、极冷、极酸、极碱、极盐、极压和极旱等的极端环境中：此外，微生物与微生物或与其他生物间还存在着众多的相互依存关系，如互生、共生、寄生、抗生和猎食等，如此众多的生态系统类型就会产生出各种相应生态型的微生物。微生物的分布广、种类多这一特点，为人类在新世纪中进一步开发利用微生物资源提供了无限广阔的前景。五、微生物学及其分科微生物学(Microbiology)是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学，其根本任务是发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物，为人类社会的进步服务。微生物学经历了一个多世纪的发展，已分化出大量的分支学科，据不完全统计（1990年）已达181门之多。现根据其性质简单归纳成下列6类：(1)按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分总学科称普通微生物学(GeneralMicrobiology)，分科如微生物分类学，微生物生理学，微生物遗传学，微生物生态学和分子微生物学等。5
5 极其灵活适应性，对极端环境具有惊人的适应力。遗传物质易变异。 5、分布广、种类多 微生物的种类多主要体现在以下 5 个方面： (1)物种的多样性 迄今为止，人类已描述过的生物总数约 200 万种。据估计，微生物 的总数约在 50 万至 600 万种之间，其中已记载过的仅约 20 万种(1995 年)，包括原核生物 3500 种，病毒 4000，真菌 9 万种，原生动物和藻类 10 万种，且这些数字还在急剧增长，例 如，在微生物中较易培养和观察的大型微生物——真菌，至今每年还可发现约 1500 个新种。 (2)生理代谢类型的多样性 微生物的生理代谢类型之多，是动、植物所大大不及的。 例如： ①分解地球上贮量最丰富的初级有机物——天然气、石油、纤维素、木质素的能力 为微生物所垄断；②微生物有着最多样的产能方式，诸如细菌的光合作用，嗜盐菌的紫膜光 合作用，自养细菌的化能合成作用，以及各种厌氧产能途径等；③生物固氮作用；④合成次 生代谢产物等各种复杂有机物的能力；⑤对复杂有机分子基团的生物转化(bioconversion， biotransformation)能力；⑥分解氰、酚、多氯联苯等有毒和剧毒物质的能力；⑦抵抗极端环 境(热、冷、酸、碱、渗、压、辐射等)的能力；等等。 (3)代谢产物的多样性 微生物究竟能产生多少种代谢产物，是一个不容易准确回答的 问题。1980 年代未曾有人统计为“7890 种”，后来(1992 年)又有人报道仅微生物产生的次生 代谢产物就有 16500 种．且每年还在以 500 种新化合物的数目增长着。 (4)遗传基因的多样性 从基因水平看微生物的多样性，内容更为丰富，这是近年来分 子微生物学家正在积极探索的热点领域。在全球性的“人类基因组计划”(HGP)的有力推动 下，微生物基因组测序工作正在迅速开展，并取得了巨大的成就。截止 2000 年 5 月，已发 表的微生物基因组有 31 个，即将发表的 15 个，正在进行的 106 个。在已发表的 31 个中， 细菌占 22 个，包括 E.coli、Bacillus subtilis(枯草芽孢杆菌)、Mycobacterium tuberlosis(结核分 枝杆菌)和Helicobacter pylori(幽门螺杆菌)等；古生菌(Archaea，或称“古细菌”Archaebacteria)5 个，如 Methanococcus jannaschii (詹氏甲烷球菌等)；真核微生物 4 种，如 S.cerevisiae 和 Leishmania major (大利什曼虫)等。此外，另有 572 株病毒早己搞清了基因组的序列(1998 年)。 从而充分显示了微生物基因组种类的多样性和基因库资源的丰富性。 (5)生态类型的多样性 微生物广泛分布于地球表层的生物圈(包括土壤圈、水圈、大气 圈、岩石圈和冰雪圈)；对于那些极端微生物即嗜极菌(extremophiles)而言，则更易生活在极 热、极冷、极酸、极碱、极盐、极压和极旱等的极端环境中；此外，微生物与微生物或与其 他生物间还存在着众多的相互依存关系，如互生、共生、寄生、抗生和猎食等，如此众多的 生态系统类型就会产生出各种相应生态型的微生物。 微生物的分布广、种类多这一特点，为人类在新世纪中进一步开发利用微生物资源提供 了无限广阔的前景。 五、微生物学及其分科 微生物学(Microbiology)是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理 代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医药 卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学，其根本任务是发掘、利用、改善和保护有益 微生物，控制、消灭或改造有害微生物，为人类社会的进步服务。 微生物学经历了一个多世纪的发展，己分化出大量的分支学科，据不完全统计(1990 年) 己达 18l 门之多。现根据其性质简单归纳成下列 6 类： (1)按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分 总学科称普通微生物学(General Microbiology)，分科如微生物分类学，微生物生理学，微生物遗传学，微生物生态学和分子 微生物学等
(2)按微生物应用领域来分总学科称应用微生物学(AppliedMicrobiology)，分科如工业微生物学，农业微生物学，医学微生物学，药用微生物学，诊断微生物学，抗生素学，食品微生物学等。(3)按研究的微生物对象分如细菌学，真菌学(菌物学)，病毒学，原核生物学，自养菌生物学和厌氧菌生物学等。（4)按微生物所处的生态环境分如土壤微生物学，微生态学，海洋微生物学，环境微生物学，水微生物学和宇宙微生物学等。(5)按学科间的交叉、融合分如化学微生物学，分析微生物学，微生物生物工程学微生物化学分类学，微生物数值分类学，微生物地球化学和微生物信息学等。(6)按实验方法、技术分如实验微生物学．微生物研究方法等。本章小结微生物是一切微小生物的总称，其持点是小、简、低”，成员主要包括“三菌”和“三体”共6个大类。由于微生物具有个体微小和杂居混生等特点，因此人类迟至19世纪中叶才真正揭开其本质。微生物学发展史可分5期，即史前期、初创期、奠基期、发展期和成熟期。我国人民在史前期曾有过重大贡献（制曲酿酒技术）。微生物学的发展促进了人类的进步，包括对生命科学基础理论研究的贡献，以及对医疗保健、工业发酵、农业生产和环境保护等生产实践的推进。微生物的五大共性十分重要，它是微生物对自然界和人类发挥一切重要作用的基础。微生物学至今已分化出一系列基础性和应用性分科。微生物学与数、理、化、信息科学和技术科学进一步的交叉、渗透和融合，既是它的发展趋势，又是它旺盛生命力的所在。复习思考题1.什么是微生物？它包括哪些类群？2.人类迟至19世纪才真正认识微生物，其中主要克服了哪些重大障碍？3.简述微生物学发展史上5个时期的特点和代表人物。4.．试述微生物与当代人类实践的重要关系。5．微生物对生命科学基础理论的研究有何重大贡献？为什么能发挥这种作用？6.微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个?为什么？7.试讨论五大共性对人类的利弊。8.试述微生物的多样性。9.什么是微生物学？学习微生物学的任务是什么？10.试讨论本章对微生物学所排列的分科体系有何合理性与不足之处。6
6 (2)按微生物应用领域来分 总学科称应用微生物学(Applied Microbiology)，分科如工业 微生物学，农业微生物学，医学微生物学，药用微生物学，诊断微生物学，抗生素学，食品 微生物学等。 (3)按研究的微生物对象分 如细菌学，真菌学(菌物学)，病毒学，原核生物学，自养菌 生物学和厌氧菌生物学等。 (4)按微生物所处的生态环境分 如土壤微生物学，微生态学，海洋微生物学，环境微 生物学，水微生物学和宇宙微生物学等。 (5)按学科间的交叉、融合分 如化学微生物学，分析微生物学，微生物生物工程学， 微生物化学分类学，微生物数值分类学，微生物地球化学和微生物信息学等。 (6)按实验方法、技术分 如实验微生物学．微生物研究方法等。 本章小结 微生物是一切微小生物的总称，其持点是“小、简、低”，成员主要包括“三菌”和“三体” 共 6 个大类。 由于微生物具有个体微小和杂居混生等特点，因此人类迟至 19 世纪中叶才真正揭开其 本质。微生物学发展史可分 5 期，即史前期、初创期、奠基期、发展期和成熟期。我国人 民在史前期曾有过重大贡献(制曲酿酒技术)。 微生物学的发展促进了人类的进步，包括对生命科学基础理论研究的贡献，以及对医疗 保健、工业发酵、农业生产和环境保护等生产实践的推进。 微生物的五大共性十分重要，它是微生物对自然界和人类发挥一切重要作用的基础。 微生物学至今己分化出一系列基础性和应用性分科。微生物学与数、理、化、信息科 学和技术科学进一步的交叉、渗透和融合，既是它的发展趋势，又是它旺盛生命力的所在。 复习思考题 1．什么是微生物？它包括哪些类群? 2．人类迟至 19 世纪才真正认识微生物，其中主要克服了哪些重大障碍? 3．简述微生物学发展史上 5 个时期的特点和代表人物。 4．试述微生物与当代人类实践的重要关系。 5．微生物对生命科学基础理论的研究有何重大贡献? 为什么能发挥这种作用？ 6．微生物有哪五大共性？其中最基本的是哪一个?为什么？ 7．试讨论五大共性对人类的利弊。 8．试述微生物的多样性。 9．什么是微生物学? 学习微生物学的任务是什么? 10．试讨论本章对微生物学所排列的分科体系有何合理性与不足之处