微生物学基础

微生物学讲义

第一章绪论

一、微生物与人类的关系

人类喝的酸奶、酒等发酵饮料，吃的面包、馒头甚至呼吸的新鲜空气都是微生物带来的恩

惠；而我们所遭受的感冒和其它传染病等病魔的折磨，则是有害微生物侵蚀了身体所致，但服用或注射抗生素类药物后恢复健康，又要感谢微生物，因为这类药物是微生物的“奉献”。

微生物是一把双刃剑：一方面给人类带来巨大的利益，如：许多微生物产品疫苗、维生

素、酶制剂、酒和抗生素等重要产品，物质循环中的重要组成成员以及以基因工程为代表的生

物技术也是微生物对人类做出的又一重大贡献；另一方面又“残忍”地给人类带来巨大灾难，

如：1347年的瘟疫（鼠疫耶森氏菌）几乎毁灭整个欧洲，今天的艾滋病（AIDS）、癌症、SARS 以及已被人类征服了的传染病（如肺结核、疟疾、霍乱等）也有“卷土重来”之势。随着环境

污染和破坏日益严重，一些以前从未有过的新疾病（如军团病、埃博拉病毒病、疯牛病和SARS 等）又给人类带来新的威胁。因此，你－未来的微生物学家或其他科学家任重而道远。正确地

利用微生物的两面性来造福人类是我们学习和应用微生物学的目的，也是义不容辞的责任。

1、什么是微生物？

微生物是一切肉眼所看不到的或者看不清楚的形体微小的单细胞或个体结构简单的多细胞

的甚至没有细胞结构的低等生物的总称。

2、微生物的特点：形体微小μm －mm 光镜下可见、大的肉眼可见（细胞型）

nm 电镜下可见（细胞器和非细胞型病毒）

单细胞

构造简单简单多细胞

非细胞型（分子生物）

原核类：细菌、放线菌、支原体、立克次氏体和蓝细菌等

进化地位低等真核类：真菌（酵母菌和霉菌）、原生动物和显微藻类

非细胞类：病毒、亚病毒（拟病毒、类病毒和朊病毒等）

二、微生物科学

1、研究对象及分类地位

研究对象：无细胞结构不能独立生活的病毒、亚病毒，具原核细胞结构的古生菌和真细

菌以及具真核细胞结构的真菌（酵母菌、霉菌和蕈xun菌）、单细胞藻类和原生动物等。

分类地位：由于微生物的极其多样性以及独特的生物学特征（个体小，比表面积大、吸

收多、转化快，生长旺盛、繁殖快，种类多、分布广，易变异、适应性强。），使其在整个生命科学中占有举足轻重的地位。无论是1969年魏塔克Whittaker提出的五界系统，还是1977年卡尔·伍斯Karl Woese（2003年格拉夫生物科学奖获得者）提出的三域系统，微生物都占据

很大比例（3/5和2/3）。

2、研究内容及分科

研究内容：微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结构，生理生化，遗传变异以及微生物的进化、分类和生态等生命活动规律及其应用的一门学科。

分科：随着微生物学的不断发展，已形成了基础微生物学和应用微生物学两大学科，又可分为许多不同的分支学科，并还在不断地形成新的学科和研究领域。见p3图1－1

三、微生物学的发展

（一）史前期（1676年以前）

人们在显微镜出现以前并不知道微生物，只是无形中利用了微生物，也不知道这些过程中有微生物存在。如我国的制曲酿酒工业——先用霉菌制曲，再用酵母菌发酵；农业上的轮作制、积肥沤粪等；医学上人痘（鼻苗法种痘）预防天花、用麦曲治疗腹泻等。

（二）初创期（1676－1861）微生物的发现和形态学研究

列文虎克Leeuwenhoek 于1676年用自制的单式显微镜第一次发现并描述了微生物，随后

人们主要热衷于寻找和描述微生物的形态及分门别类，而没有研究其生理活动及与人类实践活动的关系。

（三）奠基期（1861－1897）微生物的生理活动研究

以法国的巴斯德Pasteur和德国的柯赫Koch为代表的科学家将微生物的研究推进到生理学

研究阶段，揭露了微生物是造成腐败发酵和人畜疾病的原因，并建立了分离、培养、接种和灭

菌等一系列独特的微生物技术，从而奠定了微生物学的基础，同时开辟了医学和工业微生物学等分支学科。

1、巴斯德主要贡献有三个方面

①提出了生命只能来源于生命的胚种学说，认为只有活的微生物才是传染病、发酵和腐

败的真正原因。用著名的曲颈瓶试验彻底否定了“自然发生”学说。

②奠定了免疫学的基础。1877年巴斯德研究了鸡霍乱，发现将病原菌减毒可诱发免疫性，以预防鸡霍乱。其后他又研究了牛、羊炭疽病和狂犬病，并首次职称狂犬病疫苗，证实其免疫

学说，为人类防病、治病作出了重大贡献。

③证实发酵是由微生物引起的。巴斯德经过不断努力，终于分离到了许多引起发酵的微

生物，并证实酒精发酵是由酵母菌引起的。此外，他还发现了乳酸发酵、醋酸发酵和丁酸发酵

都是由不同的细菌引起的，为进一步研究微生物的生理生化奠定了基础。

④其他方面：至今仍在沿用的巴斯德消毒法（60－65℃加热处理30ˊ，杀死有害微生物的一种消毒法），对蚕软化病提出隔离病原体防治传染、检查淘汰病蛾，逐渐消灭病害的理论。

2、柯赫主要贡献有两方面

⑴在微生物基本操作技术方面为微生物学的发展奠定了技术基础，主要包括①发明了明

胶、琼脂固体培养基平板分离培养技术，一直沿用至今；②创立了悬滴培养法、显微摄影技术

以及许多染色方法；③配置培养基。

⑵在病原菌研究方面①具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌；②发现了肺结核病的病原

菌（于1911年获诺贝尔奖）；提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则－柯赫

法则：病原菌总是在患传染病的动物（生物）中存在，而不存在于健康个体中；这一微生物可

以离开动物体，并被培养为纯种培养物；这种纯种培养物接种到敏感的健康动物体后，应出现该微生物所引起的特有病症；该微生物可以从患病的试验动物中重新分离出来，并可在实验室中再次培养，且它仍应与原始病原微生物相同。

3、其他李斯特－消毒外科术，埃尔里赫、梅契尼科夫－免疫学，贝哲林克、维诺格拉德

斯基－土壤微生物学，伊万诺夫斯基－病毒学，埃尔里赫－化疗法。

（四）20世纪的微生物学

1941年以前微生物学家主要研究感染疾病因子、免疫、寻找新的化学治疗剂以及微生物代

谢等。直到40年代，许多生物学难以解决德理论和技术问题十分突出，特别是遗传学上的争

论问题，才使得微生物学与生物学很快结合起来，成为整个生命科学发展德前沿。

1、多学科交叉促进了微生物学的全面发展

1941年的突变实验比德尔和塔特姆用粗糙脉胞菌分离出一系列生化突变株，将遗传学和生

物化学紧密结合起来，不仅促进了微生物学的发展，形成了微生物遗传学和生理学，而且也推