绪论

一、微生物的概念与特点

（一）微生物的概念

微生物是存在于自然界中的一群个体微小、结构简单、肉眼看不见，需借助显微镜才能看清外形的微小生物的统称。微生物不是分类学的名词，是藻类、原虫、真菌、细菌、病毒等细小生物的共同称谓。

（二）微生物的特点

1.个体微小、结构简单，比表面积大

微生物形体微小，一般以微米（μm，1μm=10-6m）表示其大小，病毒则用纳米（nm，1nm=10-9m）表示，通常要借助显微镜放大几百倍、上千倍，甚至几万倍才能看到。微生物结构简单，多数是单细胞生物，一个细胞即为一个独立生命体，绝大多数能独立进行其全部的生命活动过程（如生长、呼吸、繁殖等）；有些是简单多细胞生物，没有明显的器官分化；病毒则没有细胞结构，一般由核酸和蛋白质组成，少数仅含核酸或蛋白质。

微生物的比表面积大，是人的30万倍，比表面积大是微生物区别于一切大型生物的关键所在，也是微生物其他特点的本质。

2.新陈代谢旺盛，转化能力强，繁殖速度快

微生物的比表面积大，有利于吸收营养、排泄代谢废物及接收外界信息，表现为代谢异常旺盛，对营养物质的吸收、转化能力非常强，例如每千克酒精酵母一天能分解几千千克的糖类，使它们变成酒精；有些细菌1h可分解相当于其体重1000倍的糖类。

旺盛的代谢为微生物提供了物质基础，使其快速生长，繁殖速度惊人，细菌一般20～30min即可繁殖一代，如大肠埃希菌在适宜的条件下约20min繁殖一次，若不停地分裂，24h数量可达4.72×1021，繁殖的菌量非常惊人。但实际上，由于营养物质的消耗、毒性产物的积聚及环境pH的改变，细菌绝不可能始终保持原速度无限增殖，经过一定时间后，细菌增殖速度将逐渐减慢，死亡细菌逐渐增加，活菌率逐渐减小。

3.适应能力强，易发生变异

微生物能够利用的营养物质十分广泛，代谢途径多种多样，使其对环境的适应能力极强，尤其对一些极端恶劣的环境，其适应能力是一般动植物无法比拟的。资料显示，有人从接近100℃的温泉中分离到了高温芽孢杆菌，并观察到该菌在105℃时还能生长；嗜酸菌可以在pH为0.5的强酸环境中生存；脱氮硫杆菌可在pH 10.7的环境中活动；在含盐量高达23%～25%的“死海”中仍有相当多的嗜盐菌生存；大部分细菌在-196～0℃条件下保藏可以长时间存活。微生物在不良条件下很容易进入休眠状态，某些种类甚至会形成特殊的休眠构造，如芽孢，有些芽孢在休眠了几十年，甚至几百年后仍有活力。

由于微生物结构简单，繁殖快，很容易受外界条件的影响而发生变异。虽然生物自然变异的频率较低（10-10～10-5），但由于微生物繁殖速度快，仍可在短时间内产生大量的变异后代，其变异具有多样性，表现为形态结构、代谢途径、抗性、抗原性、毒性、代谢产物等方面发生改变，易发生变异也使微生物在环境剧烈变化的条件下得以生存。实际生活中应尽量防止或减少有害的变异，促进有益的变异，如利用微生物生产代谢产物时，可通过人工诱变筛选高产菌株，提高产量，最典型的例子是青霉素的发酵生产，20世纪40年代初期青霉菌发酵产物中每毫升只含20活性单位左右的青霉素，而现在已接近10万单位了。常见的病原菌耐药性的产生，则是病原菌变异后获得抗药基因的结果，合理使用抗生素能减少耐药性产生。

4.种类多、数量大、分布广

自然界中存在着极为丰富的微生物资源，目前已确定的微生物有十万多种，其中真菌100000多种，细菌约4000种，病毒约4500种，每年新发现的微生物以几百至上千种的趋势增加，微生物生态学家认为，目前能分离培养的微生物种类可能还不足自然界总数的1%。

自然界中微生物的数量惊人，每克肥沃的土壤中细菌可达25亿个、放线菌孢子可达几千万个，人体肠道中菌体总数可达100万亿左右，全世界海洋中微生物的总重量估计达280亿吨，实际上我们生活在一个充满着微生物的环境中。

在各种环境中，土壤因富含有机质，保温、保湿能力强，酸碱性及气体环境适宜，微生物最为丰富，分布有大量的细菌、真菌和放线菌，其中细菌最多，占土壤微生物的70%～90%，土壤中的微生物大部分对人有益，它们分解有机物，参与物质循环；也含有少数致病菌如破伤风杆菌、肉毒杆菌、炭疽杆菌的芽孢，它们可以在土壤中存活多年。土壤也是水体、空气微生物的主要来源。

自然界的水源是微生物生存的另一主要环境，水中的微生物来自土壤、尘埃、污水、人畜排泄物及垃圾等，主要有细菌、放线菌、病毒、真菌、螺旋体等，其种类及数量因水源不同而异，一般地面水比地下水含菌数量多，并易被病原菌污染，水中的病原菌如伤寒沙门菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌等主要来自人和动物的粪便及污染物。水源虽不断受到污染，但也经常地进行着自净作用。

空气中的微生物来源于人畜呼吸道的飞沫及地面扬起的尘埃，主要有细菌、放线菌、真菌及病毒等，其种类和数量因环境不同而有所差别，一般室内空气中的微生物比室外多，人类密度大、活动频繁的地方空气中的微生物较多。由于空气中缺乏营养物质及不适当的温度，不适宜微生物的繁殖，而且其常常因为阳光照射和干燥作用而被杀死，所以只有抵抗力较强的细菌、真菌、真菌孢子或细菌芽孢才能在空气中存留较长时间。

人体体表及与外界相通的腔道黏膜中也分布有不同种类、不同数量的微生物，这些微生物正常情况下对人体有益无害，称为正常菌群。正常菌群的主要生理功能是：①生物屏障和拮抗作用；②免疫作用；③营养作用；④促进代谢。一般情况下，正常菌群与机体及外界环境相互制约，保持一种动态平衡，维持机体的健康。如果机体内出现菌群失调、菌群寄居部位改变或免疫力下降，这种平衡关系即被打破，正常菌群可转变为条件致病菌，导致机会性感染。

微生物在自然界中的分布，除了“明火”、火山喷发中心区和人为制造的无菌环境，可以说是无处不在、无孔不入，即使在极端的环境，如85km高空、11km深海、贫瘠的岩层、干旱的沙漠、冰天雪地的高寒地带、近100℃的温泉也可分离到微生物，因此对从事药品生产的人员，在工作中应建立“处处有菌，时时防菌”的卫生意识。

二、微生物的分类与命名

自然界的生物种类繁多，有多种分类系统，其中广为使用的六界系统将生物分为动物界、植物界、原生生物界、真菌界、原核生物界和病毒界。微生物界级最宽，除动物界和植物界外的其余四界均统称为微生物。

（一）微生物分类

微生物按结构不同分为三种类型：

1.原核细胞型微生物

原核细胞型微生物均为单细胞结构，最主要的特点是DNA分布在细胞质中，形成核区或拟核，无核膜包裹，没有核仁，也没有膜性结构的细胞器，核糖体是细胞内唯一的细胞器，此类微生物包括古菌、蓝细菌、细菌、放线菌、螺旋体、支原体、衣原体和立克次体等。

2.真核细胞型微生物

真核细胞型微生物为单细胞或多细胞结构，主要特点是有核膜、核仁，有典型的细胞核结构，细胞器完善，有核糖体和各种膜性结构的细胞器，如内质网、线粒体、高尔基体等，此类微生物包括真菌、藻类、原生动物等。

3.非细胞结构型微生物

非细胞结构型微生物主要特点是没有细胞膜，没有细胞结构，仅有一种核酸（DNA或RNA），一般由核酸和蛋白质构成，有些只含核酸或蛋白质一种组分，必须寄居在专性活细胞内才能体现生命特征，以复制的方式进行繁殖，此类微生物包括病毒和亚病毒。

（二）微生物的分类单位及命名

1.微生物的分类单位

与其他生物一样，微生物的主要分类单位是界（kingdom）、门（phylum）、纲（class）、目（order）、科（family）、属（genus）、种（species）。在种以下还有亚种（subspecies，缩写成subsp.）、菌株和型。

（1）属　指具有某些共同特征或密切相关的一些种组成属。

（2）种　一个基本分类单元，是表型特征高度相似、亲缘关系极其相近、与同属内其他种有明显差异的一大群菌株的总称。一个种只能用该种内具有典型性状的一个菌株即典型菌株作为具体标本，这一典型菌株就是该种的模式种。

（3）亚种　是正式分类单元中地位最低的分类等级。当某一菌株主要特性与模式种相同，又另存少数明显而稳定的变异特征或遗传性状，但其差异不足以区分为新的种，则将这些菌株细分为更小的分类单元，称为亚种。

（4）型　常用于种或亚种以下的细分，同种或同亚种之间的性状差异不足以分为新的亚种时，可以细分为型。例如，可根据抗原结构差异分为不同血清型；对噬菌体的敏感性差异分为不同的噬菌体型；对细菌素的敏感性差异分为不同的细菌素型。

（5）菌株　又称为品系，表示任何由一个独立分离的单细胞繁殖而成的纯种群体。从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可称为该微生物的一个菌株。具有典型特性的菌株称为标准菌株。

如葡萄球菌属共同特征为：革兰阳性菌，球形，常排列成葡萄串状，多数无荚膜、无鞭毛和芽孢；已知27个种，金黄色葡萄球菌是其中重要的种，其显著特点是产生金黄色脂溶性色素，可分为26个噬菌体型；可来自人体和动物，分别称为不同的菌株。

2.微生物的命名

微生物按国际命名法命名，采用瑞典科学家林奈（Linnaeus）创立的拉丁双名制命名法。每一种微生物的学名由属名和种名两部分组成，规定用拉丁词或拉丁化词，前者为属名，用名词，第一个字母要大写；后者为种名，用形容词，全部小写。在两者之后通常加上该种的首次命名人姓氏（用括号括住）、现在命名人姓氏和现命名的年份，一般使用时，这几个部分可省略。在印刷排版时属名和种名要用斜体字，其余部分用正体字。例如，金黄色葡萄球菌的学名为：

Staphylococcus 　 aureus 　　Rosenbach　　　1884

　　　属名　　　　 种名　　 命名人姓氏　命名年份

有些微生物除了种名，还有俗名，俗名具有简明、大众化的优点，但不够确切，如结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）俗名结核杆菌；铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）俗名绿脓杆菌。

三、微生物在自然界中的作用

（一）物质循环中的作用

微生物在自然界的物质循环中担负分解者的重任，参与了碳、氮、硫、磷等元素的循环。自然界中，植物及自养型微生物吸收二氧化碳，合成各种有机化合物；动物及异养型微生物以植物或其他有机物为营养，维持自身的生命活动。生物排泄物、分泌物、死亡后的尸体及人类生活产生的各种垃圾被微生物分解，其中的有机化合物转化为无机物释放到自然界被植物等重新利用，进入新一轮的物质循环，如此周而复始，生生不息。如果没有微生物的分解作用，自然界中的各种元素就不可能被循环利用，生态平衡就会破坏，整个生命世界就会灭绝，人类自然也无法生存。

（二）工业生产中的应用

医药工业方面，可以利用微生物生产抗生素、维生素、基因工程药物以及生物制品等。目前由微生物产生的抗生素就有5000种之多，临床应用的已达300多种，放线菌是抗生素最主要的来源，现有的抗生素80%由放线菌产生，又以链霉菌属产抗生素最多，常用的多种抗生素如链霉素、氯霉素、红霉素、万古霉素等均来自放线菌。真菌产生的抗生素主要有青霉素、头孢霉素、灰黄霉素等。细菌产生的抗生素有多黏菌素E、短杆菌肽、乳链菌肽等。利用微生物生产的基因工程药物有胰岛素、干扰素、白细胞介素、表皮生长因子、乙肝疫苗等。来自微生物的生物制品种类多、用途广，如疫苗、免疫血清、微生态活菌制品、诊断试剂等。

食品工业方面，利用微生物生产食品历史悠久、种类繁多，影响着人类的饮食习惯和健康生活。既有日常生活不可或缺的调味品和食品添加剂，如酱油、醋、味精、有机酸、微生物色素；也有餐桌上常见的发酵食品和饮品，如豆豉、腌酸菜、面包、酒类、酸奶等；还有具有调节身体机能、维护生命健康的各种保健品，如真菌多糖、蛋白质、多肽、氨基酸、维生素等。

此外，微生物还广泛应用于化工生产、冶金采油、污水处理、创新能源等多个领域。

（三）农业和畜牧业中的应用

在农业和畜牧业方面，利用微生物生产农用抗生素、微生物农药、菌肥、催长素，发酵饲料、生产菌体蛋白饲料以及氨基酸、维生素添加剂饲料等。

（四）微生物的危害

微生物的危害主要体现在两大方面：一是引起食品腐败变质、材料发霉腐烂。微生物种类多、食性杂，自然界中的许多物质，如人和动物赖以生存的食物，以及日常的生活、生产资料都是微生物潜在的营养基质，可以不同程度地被微生物利用，从而导致这些物质霉变、腐烂，有资料显示，全球每年因霉变而损失的粮食占总产量的2%左右。二是引起动、植物和人类的疾病。能引起疾病的微生物称为病原微生物。霉菌可引起上万种植物病变，微生物与人类的许多疾病也密切相关，1348～1352年黑死病（普遍认为病原菌是鼠疫杆菌）在欧洲流行，造成约2500万人死亡；天花距今至少有3000多年的历史，这种由天花病毒引起的、最古老的烈性传染病，仅在17～18世纪的欧洲致死人数即高达1.5亿；1918～1919年流感爆发，全球的死亡人数至少有2000万；艾滋病在全球肆虐流行，自1981年在美国发现首例艾滋病以来，短短30多年间夺去了至少2500万人的生命。在人类历史的长河中，微生物究竟夺去了多少生命已无法考证，直至现在，虽然医药科技不断发展，医疗卫生水平日益提高，世界卫生组织2014年有关全球疾病状况的评估报告数据显示，每年仍有1000多万人死于微生物的感染。虽然病原微生物在庞大的微生物大军中只占极少数，但却对人类的生命健康带来严重的威胁，有效地预防和治疗病原微生物的感染是全球医疗卫生人员长期艰辛的任务之一。

四、微生物学发展简史

（一）微生物学的经验时期

远在人类认识微生物之前，古人早已开始利用微生物进行工农业生产和疾病防治。酿酒活动在史前便已相当发达，我国在8000年以前已经出现了曲蘖酿酒了，4000多年前已十分普遍，同一时期埃及人也学会了烘制面包和酿制果酒。公元六世纪北魏时期杰出的农学家贾思勰在《齐民要术》一书中记载了酿造酱、醋、乳酪的方法。医药上很早就用茯苓、猪苓、灵芝等真菌治病；用麦曲治消化道疾病；用含有抗菌活性的植物，如黄连、黄柏、白头翁治疗传染病；用硫黄、水银治疗皮肤病。长久以来民间常用的盐腌、糖渍、烟熏、风干等保存食物的方法，实际上正是通过抑制微生物的生长繁殖从而防止食物的腐烂变质的。

（二）微生物的形态学时期

1676年，荷兰人安东尼·列文虎克（Antony Van Leeuwenhoek，1632—1723）用自己磨制的显微镜（放大倍数50～300倍）首先从牙垢、污水、粪便等材料中观察到了细菌和原生动物，首次描述了细菌的形态（图0-1），揭开了人类认识微生物世界的序幕，开启了微生物形态学研究时期。列文虎克也被认为是微生物学的引路人，是他第一个将人类的目光引向丰富多彩的微生物世界。

（三）实验微生物学时期

自发现细菌后的200年间，微生物的研究基本停滞在形态描述和分门别类阶段，直到19世纪中期，以巴斯德和科赫为代表的科学家才将微生物的研究从形态学时期推进到生理生化水平，他们以自己卓越的贡献推动着微生物学快速发展。

1.巴斯德

巴斯德（Louis Pasteur，1822—1895）是法国著名的微生物学家、化学家，他一生中，在微生物发酵、细菌培养、病原微生物和疫苗等方面的研究取得重大成就，从而奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础，开创了微生物生理学时代，其被后人誉为“微生物学奠基人”（图0-2）。以下介绍巴斯德在微生物方面的主要贡献。

（1）证明自然发生说是错误的　自然发生说是19世纪前广泛流行的古老学说，这种学说认为，生命是从它依附的无生命物质中自然发生的，如污秽的死水会自生蚊、肮脏的垃圾会自生虫蚁、粪便和腐尸会滋生蝇蛆。很早以前即有学者对此提出异议，但未能找到有力的证据，巴斯德在前人的基础上设计了简单而又令人信服的曲颈瓶试验，彻底推翻了这种学说。他将营养液装进具有细长弯曲颈部的玻璃瓶，加热灭菌后，放置空气中，保持空气畅通，因弯曲的瓶颈阻挡、黏附了空气中的微生物，营养液不易受微生物污染，长时间放置后均未变质；如将瓶颈折断，让空气中的尘埃直落瓶中，营养液中很快有了微生物，从而发生腐败变质。这一试验有力地证明了营养液变质是污染了空气中的微生物造成的，从而推翻了自然发生说。

（2）发酵方面的研究　巴斯德通过对酒精发酵的研究提出酿酒是微生物参与下发生的生物过程，酵母菌是将糖转化为酒精的微生物，否定了酒精发酵是纯粹化学反应过程的观点。巴斯德认为一切发酵可能都与微生物生长繁殖有关，他还发现了乳酸发酵、醋酸发酵和丁酸发酵均由不同的细菌引起，进一步为研究微生物的生理生化奠定了基础。

（3）发明巴氏消毒法　酒变酸是困扰酿酒业的难题，巴斯德发现污染乳酸杆菌是导致酒变酸的原因，经过反复试验，他找到了一个简便而有效的方法：将酒放在63℃左右保持30min，即可杀死酒里的乳酸杆菌，从而防止酒变酸。这种方法不会破坏酒原有的风味和营养，这就是著名的巴氏消毒法，也称为低温消毒法。这个方法经改进后广泛用于酒类、奶类、糖浆、果汁等不耐热液态食品的消毒。

（4）病原微生物与免疫预防　巴斯德从解决蚕软化病开始，先后投身于鸡霍乱、动物炭疽及狂犬病的研究，证明了这些传染病均由相应的病原微生物引起。在试验中，巴斯德发现某些病原微生物经特殊培养后可以减轻毒力，用减毒的微生物接种动物不会致病，但可使动物获得免疫作用，从而预防疾病的发生。通过不断努力，巴斯德找到了预防鸡霍乱及动物炭疽的免疫能力，并首次成功制成了狂犬疫苗，这不仅为免疫学奠定了基础，而且为人类预防疾病做出了重大贡献。

巴斯德的研究不仅开创了微生物生理生化时代，奠定了微生物学的理论基础，同时阐明了微生物与自然界、人类生活与健康的关系，为微生物学发展做出了不朽的贡献。

2.科赫

罗伯特·科赫（Robert Koch，1843—1910）是德国著名的细菌学家（图0-3），又被称为“细菌学之父”，他在微生物学方面的贡献主要有三个方面：

（1）发明固体培养基，创立了分离纯培养方法　科赫发明了固体培养基，用它代替液体培养基，可将环境或病人排泄物等标本中呈混杂状态的微生物分离成单一菌落，得到纯培养，从而建立了微生物的纯培养技术，开创了微生物分离纯化的新纪元。利用此方法，到19世纪末，几乎所有重要的病原菌都先后被培养成功。

（2）建立了细菌涂片染色方法　科赫首先利用苯胺染料对微生物涂片进行染色，使细菌着色，便于区分。同时改进了显微镜的装置，可以对显微镜下的细菌进行拍照，从而创立了显微拍摄技术。

（3）提出科赫法则　1884年，科赫提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本原则——科赫法则，该法则的基本内容是：①病原体应在所有患同一种疾病的动物中发现，而在健康个体中不存在。②应能在患病动物中分离获得该病原体的纯培养。③将纯培养物接种健康敏感动物后能引起同样的疾病。④应在人为感染的动物体内重新分离出该病原体。在这一法则的指导下，自19世纪70年代至20世纪20年代相继发现了一百多种病原微生物。

（4）分离到多种病原菌　利用纯培养技术，科赫先后分离出炭疽杆菌（1877年）、结核分枝杆菌（1882年）和霍乱弧菌（1883年）。他还发现结核菌素可用来诊断结核病，并提出结核病的防治原则。为褒奖科赫在结核分枝杆菌系列研究中所取得的成就，1905年他被授予诺贝尔医学和生理学奖。

由于巴斯德和科赫等科学家杰出的贡献，微生物学逐渐发展成为一门独立的学科。

3.李斯特

约瑟夫·李斯特（Joseph Lister，1827—1912）是英国外科医生，他从巴斯德的研究成果中得到启示，推测外科术后感染可能是由空气中的微生物造成的，如果在微生物进入暴露的伤口之前就将其消灭即可防止术后感染。李斯特将这一推测付诸实践，用石炭酸作消毒剂，建立了一套针对外科手术的消毒方法，结果取得了明显的效果，使外科手术的感染率大幅下降。李斯特的实践使外科学领域发生了彻底的革命，拯救了千百万人的生命，李斯特因此被称为“外科消毒法之父”。

4.伊万诺夫斯基

1892年，俄国学者伊万诺夫斯基（D.Iwanowski，1864—1920）在研究烟草花叶病的病因时，发现其病原体是一种比细菌小、能通过细菌过滤器的有机体，他把这种病原体叫做“滤过性病毒”。1898年，荷兰的细菌学家贝杰林克（Beijerinck）再次证明了伊万诺夫斯基的发现，他用“病毒”来命名这种致病因子。后来，科学家莱夫勒（F.Loeffler，1852—1915）和弗罗施（P.Frosh）在研究动物的口蹄疫时，证明了口蹄疫也是由“滤过性病毒”引起的。伴随科学家的不懈努力，“病毒”这种没有细胞结构的生命形式逐渐进入了人类的视野，伊万诺夫斯基是世界上第一位发现病毒的人士，其被后人誉为“病毒学之父”。

5.琴纳、梅契尼科夫、欧立希

1796年，英国医生爱德华·琴纳（E.Jenner，1749—1823）发明了接种牛痘预防天花的方法，使人类获得了对天花的永久免疫能力，挽救了无数的生命。1979年10月26日，世界卫生组织宣布：天花传染病被彻底消灭！这也是迄今为止首个、也是唯一一种被人类消灭的传染病。琴纳的成功还为人类开辟了一个新的领域——免疫学。随着对免疫学机制研究的不断深入，1883年俄国的科学家梅契尼科夫（Mechinikoff，1845—1916）发现白细胞的吞噬现象，提出细胞免疫学说；1897年德国科学家欧立希（Paul Ehrlich，1854—1915）根据自己的研究，并结合德国学者贝林格（Bejering）在1891年利用白喉抗毒素治疗白喉的成功经验，提出了体液免疫学说，两种学说分别阐明了免疫的不同方面，后人将两者统一起来，逐步形成了免疫学。梅契尼科夫及欧立希也因其在免疫学方面的成就被授予1908年的诺贝尔生理学奖。

6.弗莱明

亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming，1881—1955）是英国微生物学家，1929年弗莱明在实验室分离培养金黄色葡萄球菌时，无意中发现一株青霉能产生具有杀菌作用的物质，将该物质命名为青霉素（图0-4）。弗莱明指出，青霉素或者性质与之类似的化学物质有可能用于脓毒性创伤的治疗，但他对青霉素的分离提纯技术及治疗应用方面未做进一步的研究，致使青霉素十几年一直未得以使用。1940年，澳大利亚病理学家弗洛里（Florey）和侨居英国的德国生物化学家钱恩（Chain）合作，在美英两国政府的资助下重新研究青霉素的性质、化学结构、纯化方法，提纯了青霉素，阐明其临床抗感染价值，并于1942年与美国制药企业合作开始大批量发酵生产，开创了现代发酵学时代，极大提高了青霉素的产量。而当时正值第二次世界大战期间，青霉素拯救了千百万伤病员的生命，直到今天，它仍是流行最广、应用最多的抗生素之一。这一造福人类的贡献使弗莱明、钱恩和弗洛里共同获得了1945年诺贝尔生理学和医学奖。

青霉素的发现和应用是抗生素发展史上的一个里程碑，它极大地鼓舞了微生物学家，随后十年间先后发现了链霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、四环素、头孢霉素、红霉素等抗生素，越来越多的抗生素投入临床应用，在传染病的治疗和控制上起着十分重要的作用。

（四）现代微生物学时期（20世纪以后）

19世纪中至20世纪初，微生物研究已成为一门独立的学科领域。近几十年来，随着生物化学、遗传学、分子生物学、病理学、药物学的发展，以及显微技术、分析检测技术、疾病诊断技术、计算机应用技术的进步，促进了微生物学全面发展，分化出多个分支学科，并与其他学科交叉、融合，推动了生命科学和其他学科的全面发展。

1.生命科学方面

通过微生物实验证明了DNA是遗传物质；利用微生物方面的成就为动植物细胞的培养和基因工程提供了理论和技术支持，微生物基因组测定技术为人类基因组计划提供了借鉴。

2.病原微生物方面

自1973年以来，新发现的病原微生物已有三十多种。对病原微生物致病机制的认识可深入到分子水平和基因水平；临床微生物学检验中，免疫诊断等快速诊断方法发展迅速；细菌检验逐步微量化和自动化；传统疫苗逐步被副作用小的新型疫苗取代。

3.其他

现代酿造业、抗生素工业发展迅速，微生物在冶炼工业、环境治理和污水处理方面的应用也越来越广泛。

在21世纪，利用微生物治理环境污染，净化人类生存环境，生产医药产品、食品和清洁能源，更有效防治、快速诊断微生物引起的疾病，为人类健康长寿服务。

五、微生物与医药行业的关系

微生物与医药行业的关系主要体现在三个方面：一是利用微生物生产药品、保健品、诊断试剂。二是控制药品生产过程的微生物污染。药品种类繁多，为了保证产品的质量，加强生产监督管理，规范药品生产质量管理体系，我国先后颁布了一系列药品质量管理条例和法规。目前施行的与控制微生物污染密切相关的主要法规是2011年3月1日起执行的《药品生产质量管理规范（2010年修订）》（简称《GMP》），《GMP》中许多条目都涉及最大限度降低生产过程微生物污染及交叉污染，如产品原辅料、工艺用水、空气、厂房设施的洁净级别、人员、包装材料、工艺等方面的要求，把控制微生物污染的理念和生物学风险管理贯穿在生产的全过程，对保证产品（尤其是无菌产品）的质量具有极其重要的意义。三是药品的微生物学检查。主要包括对原辅料的微生物检查；对口服制剂、一般外用制剂的微生物限度检查；对注射剂、眼用制剂、植入剂等灭菌制剂的无菌检查；对含防腐剂的药品进行抑菌效力检查等。目前药品微生物检查参考的法规是2015年版《中华人民共和国药典》（简称《中国药典》）四部的无菌检查、微生物限度检查、抑菌效力检查。微生物检查既是把握产品质量的最后关口，也是判断产品使用是否安全的标准之一，一份产品合格证书既是对产品生产、管理人员的肯定，也是产品安全的保障，更是生产单位对使用者的重要承诺。

因此，凡是从事药品生产、管理、检验等的人员必须具备微生物学的基本知识和操作技能，才能更好地满足岗位工作要求。

【本章小结】

【目标检测】

答案

一、名词解释

微生物、属、种、菌株、正常菌群

二、填空题

1.根据结构不同，微生物分为_____________、_____________和_____________三类。

2.原核细胞型与真核细胞型微生物的最重要区别是_____________。

3.微生物命名方法是采用________创立的________，由两部分构成，第一部分是________名，用________词；第二部分是________名，用________词。

4.第一个用接种牛痘方法预防________的人是________。

5.第一个发现抗生素的人是________，他发现的抗生素是________。

6.《药品生产质量管理规范（2010年修订）》正式实施的时间是____年____月____日。

7.目前我国药品微生物检查参考的标准是________年版的________。

三、选择题（无特别说明的，每题只有一个最佳答案）

1.下列关于微生物的描述正确的是（　　）。

A.都具有细胞结构

B.比表面积大

C.都具有细胞核

D.都只能在活细胞内生长繁殖

2.最早观察到细菌的人是（　　）；最早发现病毒的人是（　　）；发明低温消毒法的人是（　　）；最早用固体培养法的人是（　　）。

A.巴斯德

B.科赫

C.列文虎克

D.伊万诺夫斯基

3.（多选题）属于非细胞型微生物的是（　　）；属于原核型微生物的是（　　）；　属于真核型微生物的是（　　）。

A.病毒

B.细菌

C.支原体

D.衣原体

E.真菌

F.立克次体

G.螺旋体

H.放线菌

4.长期不合理使用抗生素会导致病原微生物产生耐药性反映了微生物的（　　）特征。

A.个体微小，结构简单

B.种类多，分布广，数量大

C.代谢旺盛，生长繁殖速度快

D.适应性强，易发生变异

5.（　　）发现细菌；（　　）发现第一个病毒；（　　）发现第一种抗生素。

A. 1676年

B. 1796年

C. 1892年

D. 1929年

6.人类发现的第一种病毒是（　　）。

A.天花病毒

B.乙型肝炎病毒

C.烟草花叶病毒

D.流行性感冒病毒

四、简答题

1.简述微生物具有的特点。

2.正常菌群具有哪些生理功能？什么条件下正常菌群会导致机会性感染？

五、分析与应用

1882年，科赫发现了引起结核病的病原微生物——结核分枝杆菌。19世纪20年代法国科学家卡尔迈特和介岚获得变异的减毒牛型结核分枝杆菌菌株制成人工疫苗——卡介苗，用于预防结核分枝杆菌感染；1943年，瓦克斯曼发现了治疗肺结核的抗生素——链霉素；1952年发明了治疗肺结核的特效药—异烟肼。结核病被认为是可以预防并在6个月内可以治愈的疾病。尽管如此，结核病依然严重威胁着人类健康，世界卫生组织《2016年全球结核病报告》显示，2015年，据估计全球新发结核病数量约为1040万例，有140万人死于结核病，还有40万人类免疫病毒感染者死于结核病，结核病是2015年全世界十大死因之一。

结合以上资料分析结核病这种可预防、可治疗的传染性疾病为何感染人数和死亡人数依然众多，并进一步阐述微生物与人类生命健康的关系。