【正文】 勢。因此如何發(fā)揮我國傳統(tǒng)應(yīng)用微生物技術(shù)的優(yōu)勢，緊跟國際發(fā)展前沿，趕超世界先進(jìn)水平，還需作出艱苦的努力。我國微生物進(jìn)入了一個(gè)全面發(fā)展的新時(shí)期。近年來，我國學(xué)者瞄準(zhǔn)世界微生物學(xué)科發(fā)展前沿，進(jìn)行微生物基因組學(xué)的研究，現(xiàn)已完成痘苗病毒天壇株的全基因組測序，最近又對我國的辛德畢斯毒株(變異株)進(jìn)行了全基因組測序?，F(xiàn)代化的發(fā)酵工業(yè)、抗生素工業(yè)、生物農(nóng)藥和菌肥工作已經(jīng)形成一定規(guī)模，特別是改革開放以來，我國微生物學(xué)無論在應(yīng)用和基礎(chǔ)理論研究方面都取得了重要的成果，例如我國抗生素的總產(chǎn)量已耀居世界首位，我國的兩步法生產(chǎn)維生素C的技術(shù)居世界先進(jìn)水平。但總的說來，在新中國成立之前，我國微生物學(xué)的力量較弱且分散，未形成我國自己的隊(duì)伍和研究體系，也沒有我國自己的現(xiàn)代微生物工業(yè)。20～30年代，我國學(xué)者開始對醫(yī)學(xué)微生物學(xué)有了較多的實(shí)驗(yàn)研究，其中湯飛凡等在醫(yī)學(xué)細(xì)菌學(xué)、病毒學(xué)和免疫學(xué)等方面的某些領(lǐng)域做出過較高水平的成績，例如沙眼病原體的分離和確證是具有國際領(lǐng)先水平的開創(chuàng)性工作。中國學(xué)者開始從事微生物學(xué)研究在 20世紀(jì)之初，那時(shí)一批到西方留學(xué)的中國科學(xué)家開始較系統(tǒng)地介紹微生物學(xué)知識(shí)，從事微生物學(xué)研究。特別是在制酒、醬油、醋等微生物產(chǎn)品以及用種痘、麥曲等進(jìn)行防病治療等方面具有卓越的貢獻(xiàn)。另一方面也為整個(gè)生命科學(xué)的發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)，并在生命科學(xué)的發(fā)展中占有重要的地位。目前微生物基因組序列分析表明，在某些微生物中存在一些與人類某些遺傳疾病相類似的基因，因此可以利用這些細(xì)菌的模型來研究這些基因的功能，為認(rèn)識(shí)龐大的人類基因組及其功能提供簡便的模式。而這些模式生物除極少數(shù)(例如果蠅、線蟲、擬南芥等)為非微生物外，絕大部分為細(xì)菌和酵母，目前已完成了近20多種獨(dú)立生活的微生物基因組的序列測定，在此過程中由于基因組作圖和測序方法的不斷改進(jìn)，大大加快了基因組計(jì)劃進(jìn)展，預(yù)計(jì)“人類基因組計(jì)劃”有可能提前23年完成(2003年左右)。這是一項(xiàng)當(dāng)今世界耗資巨大(30億美元)，其深遠(yuǎn)意義堪與阿波羅登月計(jì)劃媲美的最大的科學(xué)工程。70年代，由于微生物學(xué)的許多重大發(fā)現(xiàn)，包括質(zhì)粒載體，限制性內(nèi)切酶，連接酶，反轉(zhuǎn)錄酶等，才導(dǎo)致了DNA重組技術(shù)和遺傳工程的出現(xiàn)(見第十章)，使整個(gè)生命科學(xué)翻開了新的一頁，使人類定向改變生物、根治疾病、美化環(huán)境的的夢想將成為現(xiàn)實(shí)。20世紀(jì)中后期由于微生物學(xué)的消毒滅菌，分離培養(yǎng)等技術(shù)的滲透和應(yīng)用的拓寬及發(fā)展，動(dòng)、植物細(xì)胞也可以像微生物一樣在平板或三角瓶中培養(yǎng)，可以在顯微鏡下進(jìn)行分離，甚至可以像微生物的工業(yè)發(fā)酵一樣，在發(fā)酵罐中進(jìn)行生產(chǎn)。(2)對生命科學(xué)研究技術(shù)的貢獻(xiàn)微生物學(xué)的建立雖然比高等動(dòng)、植物學(xué)晚，但發(fā)展卻十分迅速。Jacob等人通過研究大腸桿菌誘導(dǎo)酶的形成機(jī)制而提出的操縱子學(xué)說，闡明了基因表達(dá)調(diào)控的機(jī)制，為分子生物學(xué)的形成奠定了基礎(chǔ)。正是微生物學(xué)的研究和發(fā)展為之奠定了基礎(chǔ)?；蚪Y(jié)構(gòu)的精細(xì)分析、重疊基因的發(fā)現(xiàn)，最先完成的基因組測序等都與微生物學(xué)發(fā)展密不可分。這一重大突破也為 1953年WotsonCrick DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出起了戰(zhàn)略性的決定作用，從而奠定了分子遺傳 學(xué)的基礎(chǔ)。有關(guān)突變的性質(zhì)和來源(自發(fā)突變)(1943)利用細(xì)菌進(jìn)行的突變所證實(shí)。(1)促進(jìn)許多重大理論問題的突破生命科學(xué)由整體或細(xì)胞研究水平進(jìn)入分子水平，取決于許多重大理論問題的突破，其中微生物學(xué)起了重要甚至關(guān)鍵的作用，特別是對分子遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的影響最大。微生物的利用已組成一項(xiàng)新興的發(fā)酵工業(yè)，并逐步朝著人為有效控制的方面發(fā)展。微生物學(xué)應(yīng)用性廣泛，進(jìn)入20世紀(jì)，特別是40年代后，微生物的應(yīng)用也獲得重大進(jìn)展。這些都是原來獨(dú)立的學(xué)科相互交叉、滲透而形成的。與此同時(shí)，微生物的其他分支學(xué)科也得到迅速發(fā)展，如細(xì)菌學(xué)、真菌學(xué)、病毒學(xué)、微生物分類學(xué)、工業(yè)微生物學(xué)、土壤微生物學(xué)、植物病理學(xué)、醫(yī)學(xué)微生物學(xué)及免疫學(xué)等。而首先與之匯合的是遺傳學(xué)、生物化學(xué)。到了20世紀(jì)40年代，隨著生物學(xué)的發(fā)展，許多生物學(xué)難以解決的理論和技術(shù)問題十分突出，特別是遺傳學(xué)上的爭論問題，使得微生物這樣一種簡單而又具完整生命活動(dòng)的小生物成了生物學(xué)研究的“明星”，微生物學(xué)很快與生物學(xué)主流匯合，并被推到了整個(gè)生命科學(xué)發(fā)展的前沿，獲得了迅速的發(fā)展，在生命科學(xué)的發(fā)展中作出了巨大的貢獻(xiàn)。但在20世紀(jì)早期還未與生物學(xué)的主流相匯合。微生物學(xué)的研究內(nèi)容日趨豐富，使微生物學(xué)發(fā)展更加迅速。這二項(xiàng)技術(shù)不僅是具有微生物學(xué)研究特色的重要技術(shù)，而且也為當(dāng)今動(dòng)植物細(xì)胞的培養(yǎng)作出了十分重要的貢獻(xiàn)。(2)配制培養(yǎng)基(見第四章)。由于柯赫在病原菌研究方面的開創(chuàng)性工作，自19世紀(jì)70年代至20世紀(jì)20年代成了發(fā)現(xiàn)病原菌的黃金時(shí)代，所發(fā)現(xiàn)的各種病原微生物不下百余種，其中還包括植物病原細(xì)菌。(2)發(fā)現(xiàn)了肺結(jié)核病的病原菌，這是當(dāng)時(shí)死亡率極高的傳染性疾病，因此柯赫獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。2).柯赫柯赫(圖15)是著名的細(xì)菌學(xué)家，由于他曾經(jīng)是一名醫(yī)生，因此對病原細(xì)菌的研究作出了突出的貢獻(xiàn)。為進(jìn)一步研究微生物的生理生化奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)不斷地努力，巴斯德終于分離到了許多引起發(fā)酵的微生物，并證實(shí)酒精發(fā)酵是由酵母菌引起的。(3)證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的酒精發(fā)酵是一個(gè)由微生物引起的生物過程還是一個(gè)純粹的化學(xué)反應(yīng)過程，曾是化學(xué)家和微生物學(xué)家激烈爭論的問題。1877年，巴斯德研究了雞霍亂，發(fā)現(xiàn)將病原菌減毒可誘發(fā)免疫性，以預(yù)防雞霍亂病。巴斯德的實(shí)驗(yàn)徹底否定了“自生說”，并從此建立了病原學(xué)說，推動(dòng)了微生物學(xué)的發(fā)展。巴斯德在前人工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了許多試驗(yàn)，其中著名的曲頸瓶試驗(yàn)無可辯駁地證實(shí)，空氣內(nèi)確實(shí)含有微生物，它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。圖13 巴斯德(18221895)(1)徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說“自生說”是一個(gè)古老的學(xué)說，認(rèn)為一切生物是自然發(fā)生的。1)巴斯德巴斯德(圖13)原是化學(xué)家，曾在化學(xué)上作出過重要的貢獻(xiàn)，后來轉(zhuǎn)向微生物學(xué)研究領(lǐng)域，為微生物學(xué)的建立和發(fā)展作出了卓越的貢獻(xiàn)。直到19世紀(jì)中期，以法國的巴斯德(Louis Pasteur, 1822～1895)和德國的柯赫(Robert Koch, 1843～1910)為代表的科學(xué)家才將微生物的研究從形態(tài)描述推進(jìn)到生理學(xué)研究階段，揭露了微生物是造成腐敗發(fā)酵和人畜疾病的原因，并建立了分離、培養(yǎng)、接種和滅菌等一系列獨(dú)特的微生物技術(shù)，從而奠定了微生物學(xué)的基礎(chǔ)，同時(shí)開辟了醫(yī)學(xué)和工業(yè)微生物等分支學(xué)科。也可見微生物學(xué)的發(fā)展對整個(gè)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重大作用和貢獻(xiàn)。表11微生物學(xué)發(fā)展中的重要事件 時(shí) 間重 大 事 件1857巴斯德證明乳酸發(fā)酵是由微生物引起的1861巴斯德用曲頸瓶實(shí)驗(yàn)證明微生物非自然發(fā)生，推翻了爭論已久的“自生說” 1864巴斯德建立巴氏消毒法1867Lister創(chuàng)立了消毒外科，并首次成功地進(jìn)行了石炭酸消毒試驗(yàn) 1867～1877 柯赫證明炭疽病由類疽桿菌引起1881柯赫等首創(chuàng)用明膠固體培養(yǎng)基分離細(xì)菌，巴斯德制備了炭疽菌苗 1882柯赫*發(fā)現(xiàn)結(jié)核桿菌 1884Koch*氏法則首次發(fā)表；Metchnikoff*闡述吞噬作用；建立高壓蒸氣滅菌和革蘭氏染色法1885巴斯德研究狂犬疫苗成功，開創(chuàng)了免疫學(xué) 1887Pichard Petri發(fā)明了雙層培養(yǎng)皿 1888BeiJerinck首次分離根瘤菌1890Von Behring*制備抗毒素治療白喉和破傷風(fēng) 1891Sternberg與巴斯德同時(shí)發(fā)現(xiàn)了肺炎球菌1892IVanowsky提供煙草花葉病毒是由病毒引起的證據(jù)；Winogradsky發(fā)現(xiàn)硫循環(huán) 1897Buchner用無細(xì)胞存在的酵母菌抽提液對葡萄糖進(jìn)行酒精發(fā)酵成功 1899Ross*證實(shí)瘧疾病原菌由蚊子傳播1909～1910 Ricketts發(fā)現(xiàn)立克次氏體；Ehrlich*首次合成了治療梅毒的化學(xué)治療劑 1928Griffith發(fā)現(xiàn)細(xì)菌轉(zhuǎn)化 1929Fleming*發(fā)現(xiàn)青霉素1935Stanley*首次提純了煙草花葉病毒，并獲得了它的“蛋白質(zhì)結(jié)晶” 1943Luria*和Delbr252。由于他的劃時(shí)代貢獻(xiàn)，1680年被選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。利用這種顯微鏡，列文虎克清楚地看見了細(xì)菌和原生動(dòng) 物。但是真正看見并描述微生物的第一個(gè)人是荷蘭商人安東到了16世紀(jì)，(living creatures)引起的。公元六世紀(jì)(北魏時(shí)期)，我國賈思勰的巨著“齊民要術(shù)”詳細(xì)地記載了制曲、釀酒、制醬和釀醋等工藝。我國勞動(dòng)人民已很早就認(rèn)識(shí)到微生物的存在和作用，也是最早應(yīng)用微生物的少數(shù)國家之一。在分子水平上研究微生物生命活動(dòng)規(guī)律的“分子微生物學(xué)”；重點(diǎn)研究微生物與寄主細(xì)胞相互關(guān)系的新型學(xué)科領(lǐng)域細(xì)胞微生物學(xué)(Cellular microbiology)以及伴隨人類基因組計(jì)劃興起的微生物基因組學(xué)等分支學(xué)科和新型領(lǐng)域的興起標(biāo)志著微生物學(xué)的發(fā)展又邁上了一個(gè)新的臺(tái)階，正以新的姿態(tài)邁入21世紀(jì)。隨著微生物學(xué)的不斷發(fā)展，已形成了基礎(chǔ)微生物學(xué)和應(yīng)用微生物學(xué)，又可分為許多不同的分支學(xué)科，并還在不斷地形成新的學(xué)科和研究領(lǐng)域。在本章的后部分我們還將討論微生物及微生物學(xué)對整個(gè)生命科學(xué)作出的巨大貢獻(xiàn)及其生物學(xué)地位。無論是1969年Whittaker提出的五界系統(tǒng)，還是1977年Woese提出的三域(domain)系統(tǒng)(見第12章)，微生物都占據(jù)了絕大多數(shù)的“席位”，分別為3/5 和2/3強(qiáng)。微生物學(xué)家通常要首先從群體中分離出特殊的微生物純種，然后還要進(jìn)行培養(yǎng)，因此研究微生物要使用特殊的技術(shù)，例如消毒滅菌和培養(yǎng)基的應(yīng)用等，這對成功地分離和生長微生物是必須的，也是有別于動(dòng)、植物的。所以上述微生物學(xué)的定義是指一般的概念，是歷史的沿革，也仍為今天所適用。這些微小生物包括：無細(xì)胞結(jié)構(gòu)不能獨(dú)立生活的病毒、亞病毒(類病毒、擬病毒、骯病毒)；具原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的真細(xì)菌、古生菌以及具真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的真菌(酵母、霉菌、蕈菌等)、單細(xì)胞藻類、原生動(dòng)物等。二、微生物科學(xué)微生物研究作為一門科學(xué)微生物學(xué)，比動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)要晚得多，至今不過100多年的 歷史。因此，你未來的微生物學(xué)家或其他科學(xué)家任重道遠(yuǎn)。據(jù)1999年8月世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)，(相當(dāng)于全球人口的32 %)患結(jié)核病。我國在解放前也曾多次流行鼠疫，死亡率極高。然而，這把雙刃劍的另一面微生物的“殘忍”性給人類帶來的災(zāi)難有時(shí)甚至是毀滅性的。在這本書中你們將讀到微生物在許多重要產(chǎn)品中所起的不可替代的作用，例如：面包、奶酪、啤酒、抗生素、疫苗、維生素、酶等重要產(chǎn)品的生產(chǎn)(見第十五章)，同時(shí)也是人類生存環(huán)境中必不可少的成員，有了它們才使得地球上的物質(zhì)進(jìn)行循環(huán)(見第十一章)，否則地球上的所有生命將無法繁衍下去。可以說，微生物與人類關(guān)系的重要性，你怎么強(qiáng)調(diào)都不過分，微生物是一把十分鋒利的雙刃劍，它們在給人類帶來巨大利益的同時(shí)也帶來“殘忍”的破壞。然而，如果高劑量的某種抗生素注入到你的體內(nèi)后，效果甚微或者甚至毫無效果，你可曾想到這也是微生物的惡作劇病原微生物對藥物產(chǎn)生了抗性?？潞諏Σ≡?xì)菌的研究做出了突出的成就：證實(shí)了炭疽病菌是炭疽病的病原菌，發(fā)現(xiàn)了 3 肺結(jié)核病的病原菌，提出了證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則——柯赫原則，創(chuàng)建了分離、純化微生物的技術(shù)等。3． 這是由于巴斯德和柯赫為微生物學(xué)的建立和發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)，使微生物學(xué)作為一門獨(dú)立的學(xué)科開始形成。二、填空題：1．巨大利益“殘忍’’的破壞2．鼠疫桿菌3．病毒4．無原核真核6．細(xì)胞微生物學(xué)7．齊民要術(shù)8．巴斯德柯赫巴斯德柯赫9．消毒滅菌分離培養(yǎng)10．模式微生物特殊微生物醫(yī)用微生物三、選擇題 2．D 3．C 4．D 5． A 6．D 7．C 8．B 9．A 10．B四、是非題1．√ 2． 3． 4．√ 5．√ 6．7．√ 8．√ 9．√ 10． 11.√ 12. 13.√ 14.五、問答題微生物有哪些主要特點(diǎn)？ 答：、結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)化快 ，繁殖快 、易變異 ，種類多2．微生物與人類關(guān)系的重要性，可以從它們在給人類帶來巨大利益的同時(shí)也可能帶來極大的危害兩方面進(jìn)行分析。3．為什么說巴斯德和柯赫是微生物學(xué)的奠基人？第一章緒論（參考答案）一、名詞解釋微生物：是一群個(gè)體微小、結(jié)構(gòu)簡單的單細(xì)胞或簡單多細(xì)胞、甚或是沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的低等生物的統(tǒng)稱。（）1由微生物活動(dòng)引起的疾病，稱之為生理疾病。（）1所有生物采用的命名系統(tǒng)均是由柯赫提出來的。（）10．DNA重組技術(shù)和遺傳工程的出現(xiàn)，才導(dǎo)致了微生物學(xué)的許多重大發(fā)現(xiàn)，包括質(zhì)粒載體、限制性內(nèi)切酶、連接酶、反轉(zhuǎn)錄酶等。（）8．微生物學(xué)與迅速發(fā)展起來的分子生物學(xué)理論和技術(shù)以及其他學(xué)科匯合，使微生物學(xué)全面進(jìn)入分子研究水平，并產(chǎn)生了其分支學(xué)科“分子微生物學(xué)”。（）6．細(xì)菌學(xué)、真菌學(xué)、病毒學(xué)、原生動(dòng)物學(xué)、微生物分類學(xué)、發(fā)酵工程、細(xì)胞工程、遺傳工程、基因工程、工業(yè)微生物學(xué)、土壤微生物學(xué)、植物病理學(xué)、醫(yī)學(xué)微生物學(xué)及免疫學(xué)等，都是微生物學(xué)的分支學(xué)科。（）4．微生物學(xué)家要獲得微生物的純種，通常要首先從微生物群體中分離出所需的純種，然后還要進(jìn)行培養(yǎng)，因此研究微生物一般要使用特殊的技術(shù)，例如：消毒滅菌和培養(yǎng)基的應(yīng)用等，這也是微生物學(xué)有別于動(dòng)、植物學(xué)的。（）2．由于現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用，尤其是基因治療和基因工程藥物的產(chǎn)生，許多已被征服的傳染病，例如：肺結(jié)核、瘧疾、霍亂、天花等，不可能有“卷土重來”之勢。A、模式生物B、受體C、供體D、突變材料10．我國學(xué)者湯飛凡教授的（）分離和確證的研究成果，是一項(xiàng)具有國際領(lǐng)先水平的開創(chuàng)性成果。A、厭氧試驗(yàn)B、滅菌試驗(yàn)C、曲頸瓶試驗(yàn)D、菌種分離試驗(yàn)8．柯赫提出了證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則——（）。A、50~300B、10左右C、2~20D、500~1 000 6．據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，20世紀(jì)諾貝爾獎(jiǎng)的生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者中，從事微生物