课程名称：微生物学 班级：生物工程1101 (第一讲) 章节标题：第0章绪论 目的要求：1.了解什么是微生物及微生物的发现。 2.了解微生物学的发展。 3.掌握微生物的五大共性 教学重点：1.微生物学的概念 2.微生物的五大共性 教学难点：微生物的五大共性 教学方法：多媒体讲授及讨论法 内容提要及课时分配： 1.讲述本学期课程要求及考核方法 15分钟 2.关于微生物的概述 15分钟 3.什么是微生物学及微生物的发现 20分钟 4.微生物学的发展 20分钟 5.微生物的五大共性 25分钟 6.小结 5分钟 主讲教师：赵萌萌 授课日期：2013年2月26日 兰州交通大学化学与生物工程学院
第0章绪论 一、微生物和人类 微生物与人类关系的重要性，怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的 双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带“残忍”的破坏。它给人类带来 的利益不仅是享受，而且实际上涉及到人类的生存。这本书中讲述了微生物在许 多重要产品中所起的不可替代的作用，例如：面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫节、 维生素、酶等重要产品的生产（见第十五章）。同时微生物也是人类生存环境中必 不可少的成员，有了它们才使得地球上的物质进行循环（见第十一章），否则地球 上的所有生命将无法繁衍下去。此外，本书第十章还讲述了以基因工程为代表的 现代生物技术的发展及其美妙的前景，这也是微生物对人类作出的又一重大贡 献。 然而，这把双刃剑的另一面-一微生物的“残忍“性给人类带来的灾难有时甚至 是毁灭性的。l3M7年的一场由鼠疫杆南(Yersinia pestis)引起的瘟疫几乎摧毁 了整个欧洲，有1/3的人（约2500万人）死于这场灾难，在此后的80年间，这 种疾病一再肆虐，实际上消灭了大约75%的欧洲人口，一些历史学家认为这场灾 难甚至改变了欧洲文化。我国在解放前也曾多次流行鼠疫，死亡率极高。今天， 一种新的瘟疫-一艾滋病(AIDS)也正在全球蔓延：癌症也正威胁着着人类的健康和 生命：许多已被征服的传染病（如肺结核、虐疾、霍乱等）也有“卷土重来“之势。 据1999年8月世界卫生组织的统计，目前全世界有18.6亿人（相当于全球人口 的32%)患结核病。随着环境的污染日趋严重，一些以前从未见过的新的疾病（如 军团病、埃博拉病毒病、霍乱0139新菌型、0157以及疯牛病等)又给人类带来 了新的威胁。因此，正确地使用微生物这把双刃剑，造福于人类是我们学习和应 用微生物学的目的，也是每一个微生物学工作者义不容辞的责任。 二、微生物科学 1.研究对象及分类地位 微生物研究作为一门科学一微生物学，比动物学、植物学要晚得多，至今不 过100多年的历史。因为微生物太小，需借助显微镜才能看清他们，因此微生物 学(Microbiology)一般定义为研究肉眼难以看清的称之为微生物的生命活动的 科学。这些微小生物包括：无细胞结构不能独立生活的病毒、亚病毒（类病毒
拟病毒、肮病毒)：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、望菌等）、单细胞藻类、原生动物等。但其中也有少数成员是肉 眼可见的，例如近年来发现有的细菌是肉眼可见的：1993年正式确定为细菌的 Epulopiscium fishelsoni以及1998年报道的Thiomargarita namibiensis(见 第二章)，均为肉眼可见的细菌。所以上述微生物学的定义是指一般的概念，是 历史的沿革，也仍为今天所适用。 由于微生物的极其多样性以及独特的生物学特性（个体小、繁殖快、分布广 等)使其在整个生命科学中占据着举足轻重的地位。无论是1969年Whittaker 提出的五界系统，还是1977年Woese提出的三域(domain)系统（见第12章），微 生物都占据了绝大多数的“席位”，分别为3/5和2/3强。这是微生物在整个生 物界的分类地位，在本章的后部分还将讨论微生物及微生物学对整个生命科学作 出的巨大贡献及其生物学地位。 2.研究内容及分科 那么微生物学具体的研究内容是什么呢？总的来说，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、生态 等生命活动规律及其应用的一门学科。随者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，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， 三、微生物的发现和微生物学的发展 1.微生物的发现 在人们真正看到微生物之前，实际上已经猜想或感觉到它们的存在，甚至人 们已经在不知不觉中应用它们。我国劳动人民已很早就认识到微生物的存在和作 用，也是最早应用微生物的少数国家之一。据考古学推测，我国在8000年以前 已经出现了曲蘖酿酒了，4000多年前我国酿酒已十分普遍，而且当时的埃及人 也已学会烘制面包和酿制果酒，2500年前我国人民已发明酿酱、酯，知道用曲 治消化道疾病。公元六世纪（北魏时期），我国贾思勰的巨著”齐民要术“详细地记 载了制曲、酿酒、制酱和酿醋等工艺。公元九世纪到十世纪我国已发明用鼻苗法 种痘，用细菌浸出法开采铜。到了l6世纪，古罗巴医生G.Fracastoro才明确提 出疾病是由肉眼看不见的生物(living creatures).引起的。我国明末(I641年)
医生吴又可也提出“戾气”学说，认为传染病的病因是一种看不见的“戾气”， 其传播途径以口、鼻为主。 但是真正看见并描述微生物的第一个人是荷兰商人安东·列文虎克(Anton) Van Leeuwenhoe k,1632~1723),但他的最大贡献不是在商界而是他利用自制 的显微镜发现了微生物世界（当时被称之为微小动物），他的显微镜放大倍数为 50~300倍，构造很简单，仅有一个透镜安装在两片金属薄片的中间，在透镜前 面有一根金属短棒，在棒的尖端搁上需要观察的样品，通过调焦螺旋调节焦距 利用这种显微镜，列文虎克清楚地看见了细菌和原生动物。首次揭示了一个崭新 的生物世界-一微生物界。由于他的划时代贡献，1680年被选为英国皇家学会会 员。 2.微生物学发展过程中的重大事件 由列文虎克揭示的多姿多彩的微生物世界吸引着各国学者去研究、探索，推 动着微生物学的建立和发展。在重大事件中，其发现或发明人就有30位获得诺 贝尔奖，据有关统计表明，20世纪诺贝尔奖（生理和医学）获得者中，从事微生 物问题研究的就占了1/3，这从另一个侧面显示了微生物学举足轻重的地位，以 及微生物学的发展对整个科学技术和社会经济的重大作用和贡献。 3.微生物学发展的奠基者 继列文虎克发现微生物世养以后的200年间，微生物学的研究基本上停留在 形态描述和分门别类的阶段.直到19世纪中期，以法国的巴斯德(Louis Pasteur,. 1822~1895)和德国的柯赫(Robert Koch,1843~1910)为代表的科学家才将微生 物的研究从形态描述推进到生理学研究阶段，揭霹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等分支学科。巴期德 和柯赫是微生物学的奠基人。 1)巴斯德 巴斯德原是化学家，曾在化学上作出过重要的贡献，后来转向微生物学研究 领域，为微生物学的建立和发展作出了卓越的贡献。主要集中在下列三方面。 (1)彻底否定了“自然发生”学说 “自生说”是一个古老的学说，认为一切生物是自然发生的。到了17世纪
虽然由于研究植物和动物的生长发育和生活循环，使“自生说”逐渐软弱，但是 由于技术问题，如何证实微生物不是自然发生的仍然是一个难题，这不仅是“自 生说”的一个顽固阵地，同时也是人们正确认识微生物生命活动的一大屏障。巴 斯德在前人工作的基础上，进行了许多试验，其中著名的曲颈瓶试验无可辩驳地 证实，空气内确实含有微生物，它们引起有机质的腐败。巴斯德自制了一个具有 细长而弯曲的颈的玻瓶，其中盛有有机物水浸液，经加热灭菌后，瓶内可一直保 持无菌状态，有机物不发生腐败，因为弯曲的瓶颈阻挡了外面空气中微生物直达 有机物浸液内，一旦将瓶颈打断，瓶内浸液中才有了微生物，有机质发生腐败 巴斯德的实验彻底否定了“自生说”，并从此建立了病原学说，推动了微生物学 的发展。 (2)免疫学-一预防接种 Jenner虽然早在1798年发明了种痘法可预防天花，但却不了解这个免疫过 程的基本机制，因此，这个发现没能获得继续发展。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，以预防鸡霍乱病。其后他又研究了牛、 羊炭疽病和狂犬病，并首次制成狂犬疫苗，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 酒精发酵是一个由微生物引起的生物过程还是一个纯粹的化学反应过程，曾 是化学家和微生物学家激烈争论的问题。巴斯德在否定“自生说“的基础上，认为 一切发酵作用都可能和微生物的生长繁殖有关。经不断地努力，巴斯德终于分离 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，巴斯德 还发现乳酸发酵、醋酸发酵和丁酸发酵都是不同细菌所引起的。为进一步研究微 生物的生理生化奠定了基础。 (4)其他贡献 一直沿用至今天的巴斯德消毒法(60~65℃)作短时间加热处理，杀死有害 微生物的一种消毒法和家蚕软化病问题的解决也是巴斯德的重要贡献，他不仅在 实践上解决了当时法国酒变质和家蚕软化病的实际问题，而且也准动了微生物病 原学说发展，并深刻影响医学的发展。 2)柯赫