100C0R,酵母菌为30000R,原生动物为100000R,而抗辆射力最强的生物一Muroceeus ra- ams·(耐辐射微球菌)则达到750000R,在抗静水压方面，酵母菌为500个大气压，某 些细菌、莓菌为3000个大气压，植物病毒可杭5000个大气压，地球上大洋最深处为关品附 近的马里亚纳海构，那里的水深达11034m,压力约为1103.4个大气压，可是，仍有细菌生 存着：此外，耐缺氧、耐毒物等特性在徽生物中也是极为常见的， 二、变异性 微生物的个体一般都是单细胞、简单多细胞或非细胞的，它们通常都是单倍体，加之它 们具有繁殖快、数量多和与外界环境直接接触等原因，即使其变异的频率十分低（一般为 10~~10~),也可在短时间内产生大盘变异的后代。最常见的变异形式是基因突变，它可以 涉及到任何性状，者如形态构造、代谢途径、生理类型、各种抗性、抗原性以及代谢产物的 质或量的变异等，以下仅举两例来说明它们变异之大， 青毒素生产菌Pericitam ch加ggm(产黄青霉)的产量变异据记载，1943年时，每毫升青 霉素发酵液中该菌只分泌约20单位的青莓素，而病人每天却要注射几十万单位.因此诺贝尔 奖获得者之 H.w,Foey在回忆当时这种菌种以原始的表面培养法进行生产时说：“那时 茶匙黄色粉末，其提陈价值除研究工作精力与时间不计外，约需数干英磅.”40余年来，通过 世界各国微生物遗传育种工作者的不懈努力，使该蓝产量变异逐渐黑积，加上其他条件的改 进，目前国际上先进的国家，其发酵水平每毫升已超过5万单位，甚至接近10万单位。利用 变异和育种使产量获得如此大幅度的提高，这在动植物育种工作中简直是不可思议的。这也 就是为什么几乎所有微生物发酵工厂都特别重视菌种选育工作的一个主要原因。 上述例子可认为是微生物对人类的一种有益变异，但实践中常遇到有害变异，如医疗中 最常见的致病菌对抗生素所产生的抗药性变异。青霉素1943年刚问世时，对Sacw (金黄色葡萄球菌)的最低制菌浓度为0.02-g/ml,过了几年，制浓度不断提高、有的 菌株耐药性竟比原始菌株提高1万倍。反映在医疗实践上，是40年代初刚使用青霉素治疗时 即使是严重感染的病人，也只要每天分数次共注射10万单位的青群素即可，而现在，成人每 天要注射100万单位左右，新生儿也不少于40万单位，病情严重时，甚至用到数千万乃至？ 亿单位，因而会引起小儿患前所未有的抽风等严重青霜素中毒症。有关S.rs耐青霉素菌株 的逐年增长情况见表1-4。 表1-4从医院分离到的S,aur4s耐青馨素菌株 1946 1947 19481949 19571966 l 附药株(%) 14 38596880>97 这说明人类在利用抗生素等化学治疗剂杀灭病原微生物和其他有害微生物的战线上，必 须水远追踪它们，以便进一步战胜它们；同时，也说明“溢用抗生素无异于玩火”的口号是 有充分科学依据的。 ·目前已改称为 《耐辐射因氏球)】 14
第五节分布广，种类多 一、分布广 高等生物的分布区域常有明显的地理限制，它们分布范围的扩大常靠人类或其他大型华 物的散播。而微生物则因其体积小、重量轻，因此可以到处传播以致达到“无孔不入”的地 步，只要生活条件合适，它们就可大大繁殖起来。微生物只怕明火，地球上除了火山的中心 区域外，从土壤圈、水圈、大气图直至岩石图，到处都有微生物家族的踪迹。可以认为，微 生物将水远是生物圈上下限的开拓者和各种记录的保持者。在动物体内外，植物体表面， 壤、河流、空气，平原、高山、深海，冰川、海底淤泥，盐湖、沙漠，油井、地层下以及酸 性矿水中，都有大量与其相适应的微生物在活动着，以下让我们举几个代表性的例子来说明 这一问题 (1)人体肠道中的正常菌群在人体肠道中，经常聚居者100一400种不同种类的微生 物，估计它们的个体总数大于100万亿，重量约等于粪便干重的1/3。目前知道，其中数量最 多的是一类厌氧菌，主要是Ber fragilis(脆弱拟杆菌)，数量达到10e一10l/g,这要比过 去认为数量最多的E.还高出100~1000倍。 (2)万米深海底部的耐热硫细菌1974年4月和1977年2月，美国科学家发现，在东太 平洋加拉帕戈斯群岛东部，深度达】万米的海底温泉中，有一个不依赖太阳能的独特生态系 统：其中的生产者是硫细菌，含量达每毫升海水中含100万~100亿个，它们以地壳中逸出的 硫化氢气体为能源，以二氧化碳为碳源，在厌氧条件下营自养生活：它们既耐高温(10℃) 又耐高压(1I40大气压). (3)几万米高空中的微生物人类的正常活动高度是有限的，即使乘上飞机，]976年创 飞行高度世界记录的美国“鸟”，也未超出26km。可是，微生物的活动范围却高得多。7心年 代末，人们用地球物理火箭从7km的高空果集到处在同温层和大气中层的微生物：后来又在 85km处找到了微生物。这就是目前所知道的牛物圈的上限。据认为，它们是由火山诗发、是 风或龙卷风带上，在阳光的作用下，脱离了地球引力而被抛向太空的 (4)地层下的微生物有人在南极洲的罗斯岛和泰罗尔盆地128m和427m的沉积岩心 中，找到了活细菌；前苏联科学家在南极冰川进行钻探时，在4,5一293m不同深度的岩心中 多次发现有球菌、杆菌和微小的真茵 二、种类多 迄今为止，我们所知道的动物约有150万种，植物约有50万种，微生物约有10万种 (表1-5)。 微生物的种类多主要表现在以下三方面： (1)微生物的生理代谢类型多微生物的生理代谢类型之多，是动、植物所不及的，分 解地球上贮量最丰當的初级有机物一一天然气、石油、纤维素、木质素的能力，属微生物专 有；微生物有着多种产能方式，如细菌光合作用，嗜盐菌紫膜的光合作用，自养细菌的化能 15
合成作用，各种状氧产能途径：生物固煎作用；合成各种复杂有机物一次生代谢产物的能 力：对复杂有机物分予的生物转化能力：分解氯、酚、多氧联苯等有毒物质的能力：抵抗热 冷、酸、碱、高渗、高乐、高辐射剂量等极端环境的能力：以及独特的繁殖方式一病毒、类 病毒、航病#的复制增殖，等等。 表15主更徽生物的种数 种 类 低限 颅向性种数 前考与立克状氏体 1217 12 121 支原体 42 细画与效线两 150 细装 150 50时 230 377 原生动物 24068 2406 总计 79780 98727 127298 (2)代谢产物种类多效生物究竟能产生多少种类的代谢产物，至今很难全面统计，现 在已知仅B.c 种细菌即产生？000~3000种不同的蛋白质。由于抗生素与人类健康等的 关系极其密切，因此，人们对其研究很多，获得的资料亦详细。据报道，至1978年止已找到 过5128种抗生素，其中来自微生物的有4973种，占97%：据1984年的报道，人类找过的 抗生素已多达9000种微生物 产酶的种类也是极其丰富的，仅“工具酶”中的型限制性 内切酶，在各种微生物中就已发现了1443种(1990年初)。由此可推测微生物代谢产物种类 之多。 (3)微生物的种数多从种数来看，由于微生物的发现和研究比动、植物迟得多加】 鉴定种的工作以及划分种的标准等较为困难，所以着重研究的首先是对人类关系最密切的引 些种。目前比较肯定的微生物种数大约为10万种，随着分离、培养方法的改进和研究工作的 深入·微生物的新种、新属、新科甚至新目、新纲见不鲜。这不但在生理类型独特进化 地位较低的种类中常见，就是最卓发现的较大型的敏生物一 -真茵，至今还以每年约1500个 新种不断地递增者.以下的一些数字可以帮助我们认识这个问题：④仅在1981年内，在细菌 方面约发表了27个新种、3个新属和 个新科：②1979~1980年，约发表了50个放线菌新 种：③近年来越来越受到重视的厌氧菌，种数增加很快，至1979年计有245个种或亚种（未 包括产甲烷谐和光合细菌)；④近年来被陆续发现的真苦病毒(1972)、植物支原体(1967)， 类立克次氏体(1972)和类病毒(1971)，只经过短短几年，其种数就分别达到了75种 (1979)、64种(1978)、30多种(1979)和9种(1979)。正如前苏联微生物学家伊耨舍涅茨 基（A.I1 HeK)所说，“目前我们所了解的微生物种类，至多也不超过生活在自然界中 的微生物总数的1心%。”可以相信，随着人类的认识和研究工作的深入，总有一天微生物的总 数会超过动、植物总数的总和。 从微生物的分布“、种类多这一特点可以看出，微生物的资源是极其丰富的。可是，有 人估计目前人类至多仅开发利用了已发现微生物种数的1%，因此，在生产实践和生物学基本 16
理沦问题的研究中，利用微生物的前景是十分广阔的。 以上就是一切微生物所共有的五大共性。五大共性的基础是其体积小、面积大的独特体 制，由这一个共性就可衔生出其他四个共性。五个共性对人类来说是既有利又有弊的，我们 学习做生物学的目的在于能兴利除弊、趋利避害。人类利用徽生物（还可包括单细胞化的动， 植物)的港力是无穷的。调过本课程的学习，要使自己努力达到能在细胞、分子和群体水平 上认识微生物的生命活动规律，并设法联系生产实际，为进一步开发、利用或改善有益微生 物，控制、消火或改造有害微生物打好坚实的基础。 本章复习思考题 1.微生物有哪五大共性，其中最基本的是哪一个，何故？ 2.试分析微生物五大共性对人类的利弊。 3。徽生物有鄢些为一整动植物所没有的独特代谢类型：它们有问理论与实我意义： 《。举例说明徽生物容易变异的特性。 5。举例说明徽牛物在其他牛物所不易或不熊牛存条件下的正膏存在。 6,有人说，“人类至今已发现的楼生物，其数量至多不超过实际存在数的1/10”，你认为这一说法是否有 充分的悵据：那么至今尚未发现的微生物可能是些什么类型？ 本章主要参考书 [了H.0.范莱杰（陆卫平、周德庆.郭杰炎等泽）：普通微生物半，复且大学出版社，190， [2]焦瑞身主编。丁正民、周德庆等编：今日的徽生物学，复且大学出版社，198？， [3]中央广描电视大学生物学组汇编：普通生物学专题汇编（上），北京大学出版社，1981， [4]Perter.J.R.:Bacterial Chemistry and Physiology.John Wiley,New York,1946
第二章微生物的形态和构造（一） 原核微生物 从本章开始，将分三章连续讨论原核微生物、真核徽生物和非细胞微生物的形态和构造 深入了解微生物的形态构造，是学习微生物学的第一步。掌握这些知识不但为进一步学可以 后各章所必需，而且还有助于我们判断它们一系列的其他相关的生物学特性（例如革兰氏染 色反应与细菌一系列其他生物学特性间的联系)，提高曹种的定向筛选效率，及时检出杂菌、 以及笑握发酵生产进程等。 微生物根据其不同的进化水平和性状上的明显差别可分为原核微生物、真核微生物和非 细孢微生物三大类群。其中原核微生物主要有六类，即细蕾、放线菌、蓝细菌、支原体、立 克次氏体和衣原体 第一节细菌 细菌是一类细胞细而短（细胞直径约0.5um,长度约0.5~5um)、结构简单、细胞壁坚韧、 以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物 在我们周围，到处都有大量细菌存在着。凡在温暖、潮湿和富含有机物质的地方、都有 大量的细在活动着。在它们大量集居处，常会散发出特殊的臭味或酸败味。如用手去抚摸 长有细菌的物体表面时，就有粘，滑的感觉。在体食物表面如果长出水珠状、鼻涕状、浆 糊状、颜色多样的细菌菌落或谐苔时，用小棒去试桃一下，常会拉出丝状物来。长有大敏细 菌的液体，会垦现混浊、沉淀或飘浮一片片小“白花”、并伴有大量气泡冒出。 当人类还未研究和认识细菌时，细菌中的少数病原菌普猖一时，夺走无数生命不少 腐败菌也常常引起食物和工农业产品腐烂变质。因此，细菌给人的最初印象常常是有害的，基 至是可怕的。实际上，随着微生物学的发展，当人们对它们的生命活动规律认识越来越清楚 后，情况就有了根本的改变.目前，由细菌引起的传染病基本上都得到了控制。与此同时，还 发摇和利用了大量的有益细菌到工、农、医、环保等生产实践中，给人类带来极其巨大的经 济效益和社会效指。例如，在工业上各种氢基酸、核苷酸、馥制剂、乙醇、丙酮、丁醉、有 凯酸、抗生等的发醇生产；农业上如杀虫菌剂、细菌肥料的生产和在沼气发酵、饲料青 等方面的应用；医药上如各种菌苗、类#素、代血浆和许多医用酵类的生产等：以及细菌在 环保和园防上的应用等，都是利用有益细菌活动的例子。 一、细胞的形态构造及其功能 细菊的形态十分简单，基本上只有球状、杆状和螺旋状三大类。球状的细蘭称为球陕 (co心cus),根据其相互联结的形式又可分单球菌、衣球菌、四联球菌、八叠球菌、链球茵和葡 萄球荫等。杆状的细菌称为杆菌(baus),其细胞形态较球菌复杂，常有短杆（球杆）状、棒 18