1、微生物学（第 1 页 共 623 页）目录绪论一、什么是微生物二、人类对微生物世界的认识过程（一）一个难以认识的微生物世界（二）人类揭开微生物世界奥秘的历史三、微生物学的发展促进了人类的进步（一）在医疗保健战线上的六大“战役”（二）微生物在工业发展过程中的六个里程碑（三）微生物学促进了农业的进步（四）微生物与生态和环境保护的关系（五）微生物学对生物学基础理论研究的贡献四、微生物学及其分科（一）按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分（二）按微生物的应用领域来分（三）按所研究的微生物的对象来分（四）按微生物所在的生态环境来分（五）按实验技术操作来分本章复习思考题本章主要参考书第一章 微生物的五大
2、共性第一节 体积小，面积大第二节 吸收多，转化快第三节 生长旺，繁殖快第四节 适应强，易变异一、适应性二、变异性第五节 分布广，种类多一、分布广二、种类多本章复习思考题本章主要参考书第二章 微生物的形态和构造（一）原核微生物第一节 细 菌一、细胞的形态构造及其功能二、细菌群体（菌落）的形态第二节 放线菌一、放线菌的形态构造二、放线菌的繁殖三、放线菌的菌落特征微生物学（第 2 页 共 623 页）第三节 蓝细菌第四节 支原体、立克次氏体和衣原体一、支原体二、立克次氏体三、衣原体本章复习思考题本章主要参考书第三章 微生物的形态和构造（二）真核微生物第一节 酵母菌一、细胞的形态构造二、酵母菌的繁殖方
3、式和生活史三、酵母菌的菌落第二节 丝状真菌霉菌一、菌丝二、菌丝体及其各种分化形式三、真菌的孢子四、霉菌的菌落本章复习思考题本章主要参考书第四章 微生物的形态和构造（三）非细胞型生物第一节 病毒一、病毒的形态构造和化学组分二、各类病毒及其繁殖方式第二节 亚病毒一、类病毒二、拟病毒三、朊病毒第三节 病毒与实践一、噬菌体与发酵工业二、人类和脊椎动物病毒病的防治三、植物病毒病的防治四、昆虫病毒用于生物防治五、病毒在基因工程中的应用本章复习思考题本章主要参考书第五章 微生物的营养和培养基第一节 微生物的六种营养要素一、碳源二、氮源三、能源四、生长因子微生物学（第 3 页 共 623 页）五、无机盐六、水
4、第二节 微生物的营养类型第三节 营养物质进入细胞的方式一、单纯扩散二、促进扩散三、主动运送四、基团移位第四节 培养基一、选用和设计培养基的原则和方法二、培养基的种类本章复习思考题本章主要参考书第六章 微生物的代谢和发酵第一节 微生物的能量代谢一、化能异养微生物的生物氧化和产能二、自养微生物的生物氧化、产能和 CO2 固定第二节 分解代谢和合成代谢间的联系一、兼用代谢途径（amphibolic pathway）二、代谢物回补顺序（anaplerotic sequence）第三节 微生物独特合成代谢途径举例一、生物固氮二、微生物结构大分子肽聚糖的合成第四节 微生物的代谢调控与发酵生产一、酶活性的调
5、节二、酶合成的调节三、代谢调控在发酵工业中的应用本章复习思考题本章主要参考书第七章 微生物的生长及其控制第一节 测定生长繁殖的方法一、测生长量二、计繁殖数第二节 微生物的生长规律一、细菌的个体生长和同步生长二、典型生长曲线三、微生物的连续培养第三节 影响微生物生长的主要因素一、温度二、氧气三、pH微生物学（第 4 页 共 623 页）第四节 微生物培养法一、实验室培养法二、生产实践中的微生物培养装置第五节 有害微生物的控制一、几个基本概念二、物理杀菌因素的代表高温三、化学杀菌剂或制菌剂本章复习思考题本章主要参考书第八章 微生物的遗传变异和育种第一节 遗传变异的物质基础一、三个经典实验二、遗传物
6、质在细胞内的存在部位和方式第二节 基因突变和诱变育种一、基因突变二、突变与育种第三节 基因重组一、原核微生物的基因重组二、真核微生物的基因重组第四节 基因工程一、基因工程的基本操作二、基因工程的应用和发展前景第五节 菌种的衰退、复壮和保藏一、菌种的衰退与复壮二、菌种的保藏本章复习思考题本章主要参考书第九章 微生物的生态第一节 微生物在自然界中的分布与菌种资源的开发一、微生物在自然界中的分布二、菌种资源的开发第二节 微生物与生物环境间的相互关系一、互生二、共生三、寄生四、拮抗五、捕食第三节 微生物在自然界物质循环中的作用一、碳素循环二、氮素循环三、硫素循环与金属的细菌沥滤微生物学（第 5 页 共
7、 623 页）四、磷的循环五、铁的循环第四节 污水处理的微生物学原理一、污水处理中的特殊微生物二、微生物处理污水的原理三、污水处理的主要装置第五节 沼气发酵与环境保护一、沼气发酵的三个阶段二、甲烷形成的生化机制三、产甲烷菌的 CO2 同化途径本章复习思考题本章主要参考书第十章 传染与免疫第一节 传 染一、传染与传染病二、决定传染结局的三个因素三、传染的三种可能结局第二节 非特异性免疫一、屏障结构二、吞噬细胞及其吞噬作用三、炎症反应四、正常体液或组织中的抗菌物质第三节 特异性免疫一、免疫器官二、免疫细胞及其在细胞免疫中的作用三、免疫分子及其在体液免疫中的作用第四节 免疫学方法及其应用一、抗原抗体
8、反应的一般规律二、主要的抗原抗体反应三、现代免疫标记技术第五节 生物制品及其应用一、人工自动免疫生物制品二、人工被动免疫生物制品本章复习思考题本章主要参考书第十一章 微生物的分类和鉴定第一节 通用分类单元一、种以上的系统分类单元二、学名三、亚种以下的分类单元第二节 微生物在生物界的地位微生物学（第 6 页 共 623 页）一、生物的界级分类学说二、微生物的进化第三节 各大类微生物的分类系统纲要一、原核生物分类系统纲要二、真菌的分类系统纲要第四节 微生物的鉴定一、经典分类鉴定方法二、现代分类鉴定方法本章复习思考题本章主要参考书结束语一、微生物学在解决人类面临的五大危机中的作用二、现代微生物学的特
9、点及其发展趋势三、微生物在“生物学世纪”中的作用四、大力开展我国微生物学研究微生物学（第 7 页 共 623 页）绪论一、什么是微生物微生物（microorganism，microbe）是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。它们是一些个体微小（0.1mm）、构造简单的低等生物，包括属于原核类的细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体和蓝细菌（过去称蓝藻或蓝绿藻），属于真核类的真菌（酵母菌和霉菌）、原生动物和显微藻类，以及属于非细胞类的病毒、类病毒和朊病毒等。现表解如下：微生物学（第 8 页 共 623 页）二、人类对微生物世界的认识过程（一）一个难以认识的微生物世界人类对动植物的认识，可
10、以追溯到人类的出现。可是，对数量庞大、分布广泛并始终包围在人体内外的微生物却长期缺乏认识，原因主要有以下四个方面。（1）个体微小 一般地说，人眼对小于 1mm 的物体就看不清楚了，而微生物的大小多数是在几 m 至几十 m 范围内，因此就无法发现或辨认它们。（2）外貌不显 微生物的个体（细胞）虽看不见，但是由无数个体组成的群体（菌落或菌苔）却是可见的。然而，各种微生物群体的外形往往平淡无奇、不甚显目，因此，对其作用就极易忽略。（3）杂居混生 微生物在自然条件下都是杂居混生在一起的，因此，在发明对其中各纯种微生物可进行分离、培养的技术前，是无法知道各种微生物对自然界和人类的真正作用的。（4）因果难
11、联 由于微生物具有生长繁殖速度快和代谢活力强等特点，因此，当人体或动植物体处在病原微生物感染的早期时，一般并不会引起人们的警觉。一旦事态突然严重时，对于一些没有较深刻的微生物学知识的人来说，也不会真正理解这竟然是微生物生命活动的结果，因此容易遭到损失。在非病原微生物引起的各种生物化学变化（如发酵、腐败等）中，也有同样的情况。微生物学历史发展的早期，就是围绕着如何克服这四大障碍而开展各种研究工作的。当人们还处于对微生物世界的无知状态时，对待眼前的微生物往往表现出“视而不见、嗅而不闻、触而不觉、食而不察、得其益而不感其好、受其害而不知其恶”的愚昧状态。这从人类历史上曾遭受多次严重的瘟疫流行的事实而
12、得到充分的证明。如鼠疫（黑死病）、天花、麻风、梅毒和肺结核（白疫）的大流行等，直至今天，也还有爱滋病等新的严重的传染病在出现和流行。其中的鼠疫更是猖獗。当公元 6 世纪鼠疫在地球上第一次大流行时，曾危及埃及、土耳其、意大利和阿富汗等国家和地区，死亡人数约 1 亿人；第二次（14 世纪）流行时，欧洲约死 2500 万人口，亚洲约死 4000 万（其中中国约 1300 万）；上世纪末至本世纪初的第三次流行，发生在香港和印度北部地区，死亡人数约 100 万。这三次全球性杀人不见血的流行病共殃及近 2 亿人口，比死亡最惨重的第二次世界大战（约死亡 1.1 亿）还多！植物病原微生物对农作物的危害也有类似
13、的情况。例如，19 世纪中叶，由于第一次“绿色革命”的结果，在欧洲普遍只种植单一的高产粮食作物马铃薯。在 18431847 年间由于气候异常，致使欧洲发生马铃薯晚疫病微生物学（第 9 页 共 623 页）的大流行，毁灭了 56 的马铃薯，个别地方甚至颗粒无收。当时爱尔兰的 800万人口中，有近 100 万人直接饿死或间接病死，并有 164 万人逃往北美谋生。（二）人类揭开微生物世界奥秘的历史微生物学的发展历史可分为五个时期，现简述如下。1史前期 史前期是指人类还未见到微生物个体尤其是细菌细胞前的一段漫长的历史时期，大约在距今 8000 年前一直至公元 1676 年间。当时的人类虽未见到微生物的
14、个体，却自发地与微生物频繁地打交道，并凭自己的经验在实践中开展利用有益微生物和防治有害微生物的活动。但由于在思想方法上长期停留在“实践实践实践”的基础上，因此只能长期处于低水平的应用阶段。在史前期，世界各国人民在自己的生产实践中都累积了许多利用有益微生物和防治有害微生物的经验，例如发面，天然果酒和啤酒的酿造，牛乳和乳制品的发酵以及利用霉菌来治疗一些疾病等。但是，在当时应用水平最高并独树一帜的应首推我国人民在制曲、酿酒方面的伟大创造。我国人民在距今约 8000 年至 4500 年间，已发明了制曲酿酒工艺，在 2500年前的春秋战国时期，已知制酱和醋。在宋代，已采用老的曲子“曲母”来进行接种，还根
15、据红曲菌有喜酸和喜温的生长习性，利用酸大米和明矾水在较高温度下培养，以制造优良的红曲。在 900 年前，利用自养细菌生命活动的胆水浸铜法（类似于今日的细菌沥滤，见第九章）已正式用于生产铜。在 2000 年前，已发现豆科植物的根瘤有增产作用，并采用积肥、沤粪、压青和轮作等农业措施，来利用和控制有益微生物的生命活动，从而提高作物产量。在医药方面，我们的祖先早在 2500 年前就知道利用麦曲治疗腹病。另外，在对传染病及其流行规律的认识，对消毒、灭菌措施的利用等方面都有过一定的贡献。此外，在宋代还创造过“以毒攻毒”的免疫方法，发明用种人痘来预防天花，这要比英国人EKenner 在 1796 年发明种牛
16、痘预防天花早半个多世纪。我国人民所创造的制曲酿酒工艺有四大特点，即历史悠久、工艺独特、经验丰富、品种多样，这是值得后人发扬光大的。现分别介绍如下：（1）历史悠久 酵母菌是人类最古老的家养生物之一。关于酒在我国起源的确切时间问题，还有待考证和讨论。一般认为，酒是人类进入农业社会后的自然产物，是在一段历史时期中的群众性创造，并非个别人物的发明。淮南子（公元前 2 世纪）中有“清之美，始于耒”之说；晋代的酒诰（3 世纪）中有一段朴素而充满唯物主义观点的关于酒的起源的叙述：“酒之所兴，肇自上皇，或云仪狄，一曰杜康。有饭不尽，委余空桑，郁积成味，久蓄气芳。本出于此，不由奇方。”那么，我国何时进入农业社会
17、的呢？1977 年，河南新郑县发掘到的裴李岗遗址是距今近 8000 年（7885 年480 年）的一处较早的新石器时代遗址。微生物学（第 10 页 共 623 页）在当时的墓葬中，已可找到谷物的收割和加工工具石镰、石磨盘、石磨棒等，说明当时已进入农业社会并可能已开始酿酒了。至 40005000 年前新石器时代晚期的“龙山文化”时期，从发掘到的大量尊、盉、斝等陶制酒器来看，说明当时酿酒工艺已大有发展，谷物酒已成为较普遍的酒精饮料了。（2）工艺独特 至今存在的各种酒按其酿制原理大体可分成果酒类、啤酒类、曲酒类和蒸馏酒类四个类型，其中我国人民所发明的曲酒类是最为独特的，其酿制工艺中，先利用霉菌淀粉酶
18、（曲）对谷物淀粉进行糖化，然后利用酵母菌进行酒精发酵。这简直就是今日的序列发酵和混合发酵（见第九章第二节）的一种雏型，在微生物发酵工艺史上有着重要的地位。（3）经验丰富 在制曲与酿酒技术上早有丰富的经验，这在齐民要术（公元 6 世纪）和天工开物（1637 年）等典籍中都有详尽的记载。（4）品种多样 在曲、酒和菌种的种类上十分多样。在曲种上有散曲、小曲、饼曲、草药曲、红曲和干酵等多种；在酒的品种上，仅齐民要术中即记载着39 种之多；至于菌种，当时虽没有纯种微生物，但是，经过精心选择和独特培养后，已选育出以根霉、米曲霉、酵母菌、红曲霉或毛霉为主体的各种曲种。这些都是我们的祖先为后人留下的丰富的菌种
19、库。1892 年，法国人 ACalmat 曾从中国小曲中分离到一株糖化力很强的毛霉Mucorrouxianus（鲁氏毛霉），并利用它所产生的糖化酶对淀粉质原料进行糖化以生产酒精，这就是酒精发酵技术中著名的“阿米露法”（amyloprocess）。2初创期 从 1676 年列文虎克用自制的单式显微镜观察到细菌的个体起，直至 1861 年近 200 年的时间。在这一时期中，人们对微生物的研究仅停留在形态描述的低级水平上，而对它们的生理活动及其与人类实践活动的关系却未加研究，因此，微生物学作为一门学科在当时还未形成。这一时期的代表人物是荷兰的业余科学家微生物学先驱者列文虎克（AnthonyvanLe
20、euwenhoek，16321723）。他的贡献主要有三方面：利用单式显微镜（透镜直径约 3mm）观察了许多微小物体和生物，并于 1676 年首次观察到形态微小、作用巨大的细菌，从而解决了认识微生物世界的第一个障碍；一生制作了 419 架显微镜或放大镜，放大率一般为 50200 倍，最高者达 266 倍；发表过约 400 篇论文，其中绝大部分（375 篇）寄往英国皇家学会发表。3奠基期 从 1861 年巴斯德根据曲颈瓶试验彻底推翻生命的自然发生说并建立胚种学说（germtheory）起，直至 1897 年的一段时间。其特点为：建立了一系列研究微生物所必要的独特方法和技术，从而解决了认识微生物的第二、三、四个障碍；借助于良好的研究方法，开创了寻找病原微生物的“黄金时期”；把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平；开始客观上以
