乎都选择了微生物，例如Bscherickia col（大肠杆雀)、Bac动a(枯草杆若)和Sacches c(酿酒酵母〉等。由此可以看出微生物在当代基因工程中的突出地位了。 5。高等生物研究和利用中的微生物化趋向方兴未艾 由于微生物的个体一般都是 能迅速自我增殖的、多功能的和小体积大面积的单细胞系统，故具有一系列为多细胞的高等 动植物个体所无法比拟的优良届性，特别是在第-一查中将要根到的“吸收多、转化快”，“生 长旺、繁殖快”和“适应强、易变异”等的优点更为动、植物研究者提供了有益的店示，即 设法让动、植物体内原来联系紧密的细胞群在人为条件下各自分离，使之单细胞化，这种意 外获得小体积、大面积新特性的“单细胞高等生物”也理应出现微生物所具有的种种优良性 状，车实基本如此。例如，目前烟草单细胞已达到了在20吨发酵中进行大规模培养的水平 小慰肿馆细胞、人参细胞或毛地黄细胎都已可像徽生物那样讲行深层液体培养：又知HLa细 胞、白血病细胞或淋巴细胞杂交瘤细胞等都可在人工培养基平板上，像微生物的菌落那样进 行集落化生长；再如，在高等生物育种新技术中，所采用的植物花粉培养（单倍体育种）或 鱼类的细胞核移植和单细胞育种等都是成功地实现了“微生物化”的实例。 6。微生物学中的一套独特实验技术迅速扩散到生命科学的各研究领城徽生物学是整 个生物学中第一门具有一套自己独特操作技术的学科，因而需要特殊的实验室装备和独立的 训练。例如显微镜术和制片染色技术，无菌操作技术，消毒灭菌技术，纯种分离和克隆化技 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，菌种保藏技术，原生质体制备和融合技术，以及各种DNA重组技术等，这些技术已迅速 扩散到生命科学各领域的研究中，并几乎已成为研究一切生命科学的必要手段，从而为整个 生命科学的发展，作出了方法学上的贡献。 四、徽生物学及其分科 化体生物作喜型分毯毯水子野生物的布物构生生代进内生光生态分布水公公 并将其应用 于工业发扇 球的种 学，其根本任务是发柜 利用和改響有益徽生物，粒制、消灭或改造有害徽生物。微生物学有许多分科，现概括如下， (一)按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分 总学科可称为普通微生物学(General Microbiology)或藏生物生物学(Biology of Microorganisms),其分古 学科主要有：徽生物形态学，徽生物分类学，徽生物生理学，徽生物生物化学，生物遭传学，徽生衡生容 学以及分子生物学等」 (二）按微生物的应用领域来分 其总学科可称应用微生物学(pplied Microbiogy),其分支学科有：工业徽生物学，农业微生物学，植物 病理学，医华徽生物学，药用微生物学，善医徽生物学，抗生素，食品徽生物学，酿造学以及乳品徽生物学 (三)按所研究的微生物的对象来分 例如：细素学，真菌学，病毒学，嘴菌体华，原生动物学，薰类学，支原体学，自养菌生物学以及厌莱 葡生物学等。 (四)按微牛物所在的生态环境来分 例如：土壤生物学， 洋徽生物学 环境微生物学，字宙生物学以及水微生物学等 (五)按实验技术操作来分 例如：实验微生物学等
(六)按徽生物学与其他学科间的交叉情况来分 这是一类具有旺盛“杂种优势”的新兴边缘学科，具有强大的生命力。例如分析薇生物学，化学徽生物 学，微生物化学分英学(Microb Chemotmy),徽生物数值分类学(Microbial Numeric Taxonomy)以及 微生物地球化学等。 本章复习思考题 1.什么是微生物，它包括那些类群 我国的酸酒始于何时 4试远列文虎克在微生物学发展中的贡献 5.为什么说巴斯德是徽生物学的真正莫基人？ ⑧科赫在微生物学符究方法和病因论方面有何费献？ 7.餐生物学发展电可分几期，各期刘分的标准是什么，每一时期各有间主要成就？ 8人类与病原微生物的斗争已经历了哪六个“战役”？战果如何？你如何理解“在近代科学中，对人类福 品大的一们科学，要算是楼生物学了#文句话？ 试述微生物与工农业生产和环境保护的关系 微生 对生物 理论的研究有何重大 献？为什么能发挥这种作用？ 山.徽生物在促进经典传学向分子透传学发展中有何作用，原因是什么 12,什么是生物工程学(Biotechnology),试述徽生物与生物工程学的关系， 13.什么是徽生物学，它的主要内容和任务是什么？ 14.为什么说微生物学是一门“后起之秀”的学科，是一门实践性很强的学科？ 15,微生物学中有哪几项技术算得上是独特的？简述其原理并说明这生技术的创建对发展微生物学所作 的贡赋。 6微生物学有那些分科？试用合适的方式对它们进行一下分类。 17.微 有哪几项特点可称得上是“生物界之最” 本章主要参考书 [焦瑞身主端，丁正民、网筹夫等编：今日的微生物学，复旦大学出板社，1987。 [2了焦瑞身、丁正民.周德庆、李碧城：今日的微生物学（第2集），复旦大学出版社，1990。 [3]陈剩声：中国微生物工业发腰史，轻工业出饭社，1979. 「41宋应星原苦，轮广言注释：天T开物，广东人民出废社，19？6 :齐民要术校释，农业出版社，1982， of Be York,1938 ormentofMicroboloy.CmtritegeUaivenyPres,1S7g ·除丰要参考节外，编号过程中还参考了较多的期刊、文献。此处及以后各章均从略】 10
第一章微生物的五大共性 在整个坐物界中，各种生物的体形大小相差极大。植物界中最大的是一种红杉，可高达 350m,动物界中的蓝鲸竟长达34m,而最小的病毒如双生病毒只有12~18nm长.体形大小上 的量变达到某一限度，就会引起一系列其他性状的质变。微生物一殷就是指体长在0.1mm以 下的任何生物。生物界体形的大小可以从以下标尺上看出（图1-1）。 一动，植物界 生物 图动、植物和生物界个体大小的比较 微生物由于其体形都极其微小，因而带来了以下的五个共性，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。现分别加以讨论。 第一节体积小，面积大 任何定体积的物体，如对其进行三维切割，则切割的次数越多，所产生的颗粒数目也越 多，颗粒的体积就越小。这时，如把所有额粒的总面积相加，则其数目将极其可观。若称单 位体积所占有的面积（即“面积/体积”）为比面值，则随着物体的体积缩小，其比面值就随 之增大。例如，一个典型的球曲，其体积仅1m左右，可是，其比面值却极大。这样一个小 体积大面积的系统，就是徽生物与一切大型生物相区别的关键所在，也是赋于微生物具有五 大共性的本质所在。表1具体地描述了一个1cm'的物体经不断三维分制后，其此面值急 增大的实际数据。 表11对1cm固体作0倍系列三维升制后的比面值变化 边长 立方体数 总表面积 比面值 近似对象 1.0cm 6emt 6 碗型 1.0mm 60 0.1 600em 60 滑石粉粒 0.0m 10 6000em G00 堂形虫 1.0 0.1 104 60m2 600000 大胶粒 0.01m 10t 600mt 6000000 大分于 1.Onm 50C00000 分子 体积小、面积大是微生物五大共性的基础，由它可发展出一系列其他共性、因为-个小 11
体积大面积系统必然有一个巨大的营养物吸收面、代谢废物的排泄面和环境信息的接受 第二节吸收多，转化快 有资料表明，发酵乳糖的细菌在】小时内可分解其自重1000~10000倍的乳糖：cm ,(产假丝酵母)合成蛋白质的能力比大豆强100倍，比食用公牛强10万倍些微生 物在呼吸速率方面比高等动植物组织也强得多（表12）。 表12若干微生物和动、植物姐织的比呼吸速率 生物材料名称 淘度(C) -0, Aa0p(界复黄属) 28 2000 khr(酷托藏黑) 30 100 “(假单胸菌属 30 1200 面包胖母 10 和开组到 1020 根利叶塑织 20 0.5《 ·一03为每小时内每克生物千重所清耗⊙的升数。 微生物的这个特性为它们的高速生长繁殖和产生大量代谢产物提供了充分的物质基础， 从而使微生物有可能更好地发挥“活的化工厂”的作用。人类对徽生物的利用，主要体现在 它们的生物化学转化能力。 第三节生长旺，繁殖快 微生物具有极高的生长和繁殖速度，一种至今被人们研究得最透彻的生物 站（大肠埃希氏菌，简称大肠杆菌），其细胞在合适的生长条件下，每分裂1次的时间是12.5 ~20.0分钟。如按20分钟分裂1次计，则每小时可分裂3次，每昼夜可分裂72次，后代数 、1722366500万亿个（重约4722吨），48小时为22×10 (约等于4000个地球之 事实上，由于种种客观条件的限制，细菌的指数分裂速度只能维持数小时，因而在液体 培养基中，细装细胞的浓度一般仅能达到10~10”个每毫升左右。现将若干有代表性微生物 的代时(eneration time,分裂1次所需时间)和每日增殖率列在表l-3中， 微生物的这一特性在发酵工业上具有重要的实践意义，主婴体现在它的生产效率高、发 酵周期短上.例如，生产用作发面鲜酵母的Sac (酿酒酵母)，其繁殖速度不 算太高(2小时分裂！次)，但在单罐发酵时，几乎每12小时即可“收获”1次，每年可“收 获”数百次，这是其他任何农作物所不可能达到的“复种指数”。这对缓和人类面临的人口增 长与食物供应矛盾也有着重大的意义，例如，5008重的食用公牛，每昼夜只能从食物中“浓 缩”0.5kg重的蛋白质，而同样重的酵母菌，只要以质量较次的糖液（如糖蜜）和氨水为主要 12
养料，在24小时内即可真正合成50000k名的优良蛋白质。另外，生长旺、繁殖快的特性对生 物学基本理论的研究也带来极大的优越性一它使科研周期大大缩短，经费减少、效率提高， 当然，对于危害人、畜和植物等的病原做生物或使物品发生霉腐的籍腐微生物来说，它们的 这个特性就会给人类带来极大的麻烦甚至严重的祸害，因而需要认真对待。 表1-3若干誉生物的代时及每日增璃率 随生物名称 代时 每日分裂次数 潮度(c)T ·每日增殖率 乳戚菌 3得分 38 5 27×10 大孱杆密 18分 80 1.2×10 根宿菌 10分 8.2×10 草杆 31分 46 7.0×10 光合细 144分 10 1.0×10 带酒酵母 120分 12 30 4.1×103 小时 25 23小时 2. 鞋藻 17小时 1.4 2.64 草虫 10.4小时 256 492 ·为念抹塔省属()的旧称，与细酱同属原核生物。 第四节适应强，易变异 一、适应性 微生物有极其灵活的适应性，这是高等动、植物所无法比拟的。其原因主要也是因为其 体积小和面积大。据估计， 个微球菌(Micr sp.)的细胞仅能容纳10万个蛋白质分子 而一个体积比球菌稍大一些的B.细胞却含有2000~3000种不同蛋白质.因此，细胞内那 些哲时用不着的蛋白质不能总是贮存着，为活应多变的环墙条件，微生物在试长期的进化过 程中就产生了许多灵活的代谢调控机制，并有种类很多的诱导酶（可占细胞蛋白质含量的 10%)。 微生物对环境条件尤其是恶宝的“极端环境”所具有的惊人话应力，堪称牛物界之最。 如在海洋深处的某些流细菌可在250℃甚至在300℃的高温条件下正常生长，大多数细菌能耐 0一一196℃（液氮）的任何低温，甚至在一253℃（液态氢）下仍能保持生命：一些嗜盐熏甚 至能在一326的饱和盐水中正常生活：许多微生物尤其是产芽徇的细蘭可在干绳第件下很戴 几十年、几百年甚至上千年； s(氧化硫硫杆菌)是耐酸蓝的典型，它的-一些 菌株能生长在5I0%(0.5一l.0mol/L,pH0.5)的HS0,中，有些耐碱的微生物如Tiobocit rGt等（脱复流杆菌）的生长最高DH值为10.7，有些吉蓝和曲盘也.能在DH911的碱性 条件下生长，在抗射能力方面，人和哺乳动物的播射半致死剂量低于1000R,.4为 3