(一)   微生物学基本概念和意义

1.    微生物学基本概念和意义

了解什么是微生物？微生物学的研究领域和相关学科。掌握微生物学中常用科学词语和名称。

在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造，生理代谢。遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动的基本规律，并将其应用于工业发酵、医药卫生、生物工程和环境保护等实践领域的科学，根本任务是发掘、利用、改善和保护有益微生物，控制、消灭或改造有害微生物，为人类社会的进步服务

微生物是一切肉眼看不见看不清的微小生物的总称。他们都是一些个体微小（<0.1mm）,构造简单的低等生物。

特点——

个体微小：

微米级，光学显微镜下可见细胞；

纳米级，电子显微镜下可见细胞器，病毒等

构造简单：

单细胞；简单多细胞；非细胞（分子生物）

进化地位低：

原核类：细菌（真细菌，古细菌）；放线菌；蓝细菌；支原体；立克次氏体；衣原体等

真核类：真菌（酵母菌，霉菌，蕈菌）；原生动物；显微藻类

非细胞类：病毒；亚病毒（类病毒，拟病毒，阮病毒）

相关学科：基础/应用微生物学（免疫学，流行病学，藻类学，原生动物学，遗传工程等）

2.         微生物的多样性和重要类群

了解微生物的生物多样性概念，包括物种多样性、形态多样性、发育多样性、代谢及遗传多样性，微生物多样性是人类生存活动的重要生物资源。

微生物的类群及特点：个体小、结构简、胃口大、食谱广、繁殖快、易培养、数量大、分布广、种类多、级界宽、变异易、抗性强、休眠长、起源早、发现晚。

五大共性——

体积小，面积大（一切的基础；也是微生物与一切大型生物相区别的关键所在。）

吸收多，转化快（高速生长繁殖和合成大量代谢产物提供物质基础）

生长旺，繁殖快（使科研周期缩短，空间减少，经费降低，效率提高）

适应强，易变异（极其灵活适应性，对极端环境具有惊人的适应力。遗传物质易变异。）

分布广，种类多（分布区域广，分布环境广。生理代谢类型多，代谢产物种类多，种数多。）

种类多的体现：

1）物种的多样性（50万~60万或更多）

2）生理代谢类型多样性

a、分解地球上贮存最丰富的初级有机物——天然气，石油，纤维素，木质素的能力为其垄断

b、最多样的产能方式，细菌光合作用、嗜盐菌紫膜光合作用、自养细菌化能合成作用、各种厌氧途径等

c、生物固氮作用

d、合成次生代谢物等各种复杂有机物能力

e、对复杂有机分子基团的生物转化能力

f、分解氰、酚、多氯联苯等有毒剧毒物质能力

g、抵抗极端环境（热、冷、酸、碱、渗、压、辐射等）的能力

……

3）代谢产物的多样性

4）遗传基因的多样性

5）生态类型的多样性（嗜极菌，生物间关系有共生、寄生、互生、抗生、猎食等）

 

3.         微生物学的发展过程、重要事件和人物

了解微生物学发展史是伴随人类文明和技术进步的漫长历程；微生物学的发展促进了人类的进步。

==》史前期（朦胧阶段8000年前~1676）

未发现细菌个体，但是可以利用其酿酒、发面、接种牛痘等

中国是最早知道利用微生物的少数国家之一

==》初创期（形态描述阶段1676~1861）

Antony Van Leeuwenhock，荷兰1632-1723（微生物学先驱者）

自制单式显微镜；第一个观察到细菌等微生物个体；对一些微生物进行形态描述

==》奠基期（生理水平研究阶段1861~1897）

微生物学开始建立，发现病原菌的黄金时代

Louis Pasteur，法国1822-1895（微生物学奠基人）

（1）证实了微生物活动和否定了微生物自然发生学说。

Pasteur实验

1、首先验证了空气中确实含有显微镜可观察到的"有机体"。

2、加热过的空气通入汁液（煮沸过）并不导致微生物生长。

3、在一封闭容器内，对完全灭菌的汁液加上一些收集到的微生物，无例外地引起微生物生长。

4、设计鹅颈瓶进行实验，最终否定自生说。

（2）免疫学——预防种痘

Pasteur 1877研究了鸡霍乱、炭疽病和恐水病，发现钝化病原体可以诱发免疫性和预防疾病。

（3）发酵的研究——发现并证实发酵是由微生物引起的

观察丁酸发酵时，发现厌氧生命，提出好氧、厌氧术语。

建胚种学说提出（活的微生物才能发酵酒）

（4）其他贡献——巴氏消毒法

Robert Koch 德国1843-1910（细菌学奠基人）

（1） 具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。　　

（2） 发现了肺结核病的病原菌

（3）证实疾病的病原菌学说，提出了柯赫准则。

1、某一种微生物，当被怀疑是病原体时，它一定伴随着病害而存在。

2、必须能自原寄主分离出这种微生物，并培养成为纯培养。

3、用已纯化的纯培养微生物，人工接种寄主，必须能诱发与原来病害相同病害。

4、必须自人工接种发病的寄主内，能重新分离出同一病原微生物并培养成纯培养。

(4) 微生物学基本操作技术方面的贡献

a）用固体培养基分离和纯化细菌：划线法，混合倒平板法。琼脂、培养皿（Petri）　　

b）设计配置了培养细菌用的肉汁胨培养液和营养琼脂培养基。

c） 流动蒸汽灭菌

d） 染色观察和显微摄影

3、其他人

Serge Winogradsky,1856-1953,发现微生物的自养生活。（土壤微生物学建立）

Beijerinck M. W.,1851-1931，发现了非共生固氮菌。（土壤微生物学，病毒学建立）

Joseph Lister,1864,提出无菌外科操作技术

Elie Metchnikoff 发现白细胞的吞噬作用。

Ivanovsky 发现烟草花叶病毒。（病毒学建立）

P. Ehrlich 现代化疗的开始

==》发展期（生化水平研究阶段1897~1953）

E.Buchner（生物化学奠基人）

无细胞酵母菌“酒化酶”推翻巴斯德胚种学说；发现微生物代谢统一性；普通微生物学形成；微生物学史第一次淘金热，开展广泛寻找微生物有益代谢产物；青霉素发现推动微生物工业化培养技术猛进；1944，Avery 肺炎球菌转化实验，确定DNA是遗传物质，标志着分子生物学的形成。

==》成熟期（分子生物学水平研究阶段1953~至今）

J．Waster和F.Crick（分子生物学奠基人）

20世纪70年代，基因工程的发展，工程菌的构建更促进了微生物学的发展。

微生物学推动生命科学的发展

促进许多重大理论问题的突破

对生命科学研究技术的贡献与"人类基因组计划"

 

重要事件

医疗六大战役

外科消毒手术的建立；寻找人畜重大传染病的病原菌；免疫防治法的发明和广泛运用；磺胺等化学治疗剂的普及；抗生素的大规模生产和推广；利用工程菌生产多肽类生化药物

食品工业

食品罐藏防腐；酿造技术的改造；纯种厌氧发酵建立；液体深层通气搅拌大规模培养技术；代谢调控发酵技术

4.    微生物的重要作用

了解微生物对生命科学基础理论研究的贡献，以及在医药、工业、农业、环境保护等方面的应用。

1、在自然界物质循环中作用（食物链重要环节，水体中光合生产力的基础）

2、空气与水净化，污水处理

3、工农业生产：菌体，代谢产物，代谢活动，生态农业，高科技生物工程学

4、对生命科学的贡献（微生物是科研模式生物；微生物学实验方法受到生物学科借鉴）