微生物如何發展

A. 微生物學的發展經歷了哪幾個階段

1.發酵現象的逐步認識
2.疾病生源學說--醫學微生物學的建立
3.普通微生物學的形成和發展
4.化學治療--（青黴素的發現）抗生素時代的開始
5.微生物生理學、生物化學和遺傳學發展及生命科學的相互融合
6.微生物學和分子生物學的形成和發展
7.微生物學和重組dna技術
8.微生物學和生物系統酚類以及基因組學
詳見《微生物學史》宋大康
著

B. 中國的微生物產業是怎樣發展的

我國生態環境的多樣性在國際上罕見，因此微生物資源非常豐富。幾千年來，我國各族人民有著十分高超的利用微生物的技術，數以百計的傳統發酵產品在全世界享有盛譽。建國以來的近半個世紀中，我國的微生物產業體系已經形成，在生物技術業中佔有重要的地位，是發展我國生物技術的重要支柱。微生物產業在國民總產值中佔有1／100以上的份額，在祖國實現現代化和人民生活實現小康的過程中有著不容忽視的地位。而且，在微生物產業中，現代產業與傳統產業的比例正在提高，有的產品的產量和質量雄居國際領先水平，不少產品達到或接近國際先進水平。我國的微生物學工作者已經形成了一支專業齊全、有相當數量和實力的隊伍。這是我國應用微生物為人類作貢獻的基礎。有這樣的條件，我們有信心在不久的將來使微生物產業在我國生物技術發展中發揮更重要的作用，為經濟繁榮和人民生活的改善作出更大貢獻。

C. 微生物的發展前景

微生物學前景

一、微生物學在解決人類面臨的五大危機中的作用

人所共知，當前人類正面臨著多種危機，諸如糧食危機、能源匱乏、資源緊缺、生態惡化和人 *** 炸等。

人類進入21世紀後，將遇到從利用有限的礦物資源時代過渡到利用無限的生物資源時代而產生的一系列新問題。

由於微生物細胞不僅是一個比面值（specificsurface）大、生化轉化能力強、能進行快速自我復制的生命系統，而且它們還具有物種、遺傳、代謝和生態類型的多樣性，使得它們能夠在解決人類面臨的各種危機中發揮其不可替代的獨特作用。

現分述如下。

（一）微生物與糧食

糧食生產是全人類生存中至關重要的大事。

微生物在提高土壤肥力、改進作物特性（如構建固氮植物）、促進糧食增產、防治糧食作物的病蟲害、防止糧食霉腐變質以及把多餘糧食轉化為糖、單細胞蛋白、各種飲料和調味品等方面，都可大顯身手。

（二）微生物與能源

當前，化石能源日益枯竭問題正在嚴重地困擾著世界各國。

微生物在能源生產上有其獨特的優點：①把自然界蘊藏量極其豐富的纖維素轉化成乙醇。

據估計，我國年產植物秸稈多達5～6億噸，如將其中的10％進行水解和發酵，就可生產燃料酒精700～800萬噸，餘下的糟粕仍可作飼料和肥料，以保證土壤中鉀、磷元素的正常供應。

目前已發現有高溫厭氧菌例如Closiridiumthermocellum（熱纖梭菌）等能直接分解纖維素產生乙醇。

②利用產甲烷菌把自然界蘊藏量最豐富的可再生資源——「生物量」（biomass）轉化成甲烷。

這是一項利國、利民、利生態、利子孫的具有重大戰略意埋陪義的措施。

③利用光合細菌、藍細菌或厭氧梭菌類等微生物生產「清潔能源」——氫氣。

④通過微生物發酵產氣或其代謝產物來提高石油採收率。

⑤研究微生物電池並使之實用化。

（三）微生物與資源

微生物能將地球上永無枯竭之虞的纖維素等可再生資源轉化成各種化工、輕工和制葯等工業原料。

這些產品除了傳統的乙醇、丙酮、丁醇、乙酸、甘油、異丙醇、甲彎虛蠢乙酮、檸檬酸、乳酸、蘋果酸、反丁烯二酸和甲叉丁二酸等外，還可生產水楊酸、烏頭酸、丙烯酸、己二酸、丙烯醯胺、癸二酸、長鏈脂肪酸、長鏈二元醇、2，3-丁二醇、γ-亞麻酸油和聚羥基丁酸酯（PHB），等等。

由於發酵工程具有代謝產物種類多、原料來源廣、能源消耗低、經濟效益高和環境污染少等優點，故必將逐步取代目前需高溫、高壓、能耗大和「三廢」嚴重的化學工業。

微生物在金屬礦藏資源的開發和利用上也有獨特的作用。

第九章中已述及的細菌瀝濾技術，就可把長期以來廢棄的低品位礦石、尾礦、礦渣中所含的銅、鎳、鈾等十餘種金屬不斷溶解和提取出來，變成新的重要資源。

（四）微生物與環境保護

在環境保護方面可利用微生物的地方甚多：①利用微生物肥料、微生物殺蟲劑或農用抗生素來取代會造成環境惡化的各種化學肥料或化學農葯；②利用微生物生產的PHB製造易降解的醫用塑料製品以減少環境污染；③利用微生物來凈化生活污水和有毒工業污水；④利用微生物技術來監察環境的污染度，例如用艾姆氏法檢測環境中的「三致」物質，利用EMB培養基來檢查飲水中的腸道病原菌等。

（五）微生物與人類健康

微生物與人類健康有著密切的關系。

首先是因為各種傳染病構成了人類的主要疾病，而防治這類疾病的主要手段又是各種微生物產生的葯物，尤其是抗生素。

自從遺傳工程開創以來，進一步擴大了微生物代謝產物的范圍和品種，使昔日只由動物才能產生的胰島素、干擾素和白細胞介素等高效葯物紛紛轉向由「工程菌」來生產。

與人類生殖、避孕等密切相關的甾體激素類葯物也早已從化工生產方式轉向微生物生譽枝物轉化（biotransformation或bioconver-sion）的生產方式。

此外，一大批與人類健康、長壽有關的生物製品，例如疫苗、菌苗和類毒素等均是微生物的產品。

無怪乎有人估計，自從發明種痘以來，人類平均壽命提高了10歲，而自從發現抗生素以來，平均壽命又提高了10歲以上。

當然，要制止人口的過度增長就不光是微生物學范圍內的事了。

二、現代微生物學的特點及其發展趨勢

當前，由於分子生物學研究的逐步深入，各種新方法、新技術在微生物學研究中的廣泛應用，各學科間的積極滲透和交叉，以及生產實踐中大量有關問題的提出，為微生物學的發展提供了巨大的推動力。

總的看來，現代微生物學的特點和發展趨勢有以下六個方面。

（一）研究工作向著縱深方向和分子水平發展

由於分子生物學的飛速發展，使整個生命科學都推進到分子水平上來了。

微生物學也不例外。

當前，在微生物領域中的幾乎所有問題都深入到分子水平上進行了深入的研究，諸如細胞構造和功能，微生物對營養物質的吸收機制，生長、繁殖和分化，代謝類型、途徑和調控，遺傳、變異和進化，傳染和免疫，以及分類和鑒定，等等。

（二）在基礎理論深入研究的基礎上，一批新的學科（或潛學科）正在形成

例如真菌毒素（學），細菌質粒（學），微生物分子育種（學），重組微生物生理學，原生質體融合遺傳學，極端環境微生物學，菌種保藏（學），混菌發酵生理學，甲烷菌生物學，厭氧菌生物學，古細菌（學），亞病毒（學），微生物酶學，固氮生物化學，固氮遺傳學，微生物分子遺傳學，微生物生態遺傳學，微生物生物轉化（學），等等。

（三）微生物學與其他學科的滲透、交叉和融合，形成了新的邊緣學科

在學科的發展中，各學科間的相互滲透、交叉和融合，往往起著生長點和帶頭的作用，其結果不僅產生了一系列新概念、新理論和新技術，而且會形成一系列具有旺盛生命力的新的邊緣學科。

這或許就是學科間的「互補」、「共生」或「雜種優勢」效應的一種體現。

這類例子很多，例如分析微生物學、化學分類學、微生物數值分類學和微生物地球化學，等等。

（四）新技術、新方法在微生物學中的廣泛應用

在現代的數、理、化和多門工程技術學科的推動下，為微生物學的發展創造了空前的有利條件，它主要體現在新方法、新技術、新儀器、新裝備和新試劑的提供上。

例如同位素標記技術，電子顯微鏡技術，X射線衍射技術，電子計算機技術，超離心技術，電泳技術，層析技術，離子交換技術，質譜技術，分光光度計技術，細胞破碎技術，免疫學技術，氨基酸自動分析技術，核酸自動合成技術，蛋白質或核酸的順序測定技術，低溫技術，新型微生物培養技術，微生物計數技術，微生物快速鑒定技術，固定化生物催化劑技術，微量物質的分離、純化和測定技術，等等。

這些技術的廣泛應用，大大促進了對微生物細胞的結構與功能的研究，把原來以靜態、描述、定性為主的研究逐步提高到以動態、定量、定序和定位的新的研究水平上。

（五）向著復合生態系統和宏觀范圍拓寬

在生物圈中，微生物的生存范圍是最廣、最立體化的。

當人們對身邊的常見微生物作了一定的研究後，其興趣便逐步轉向更廣、更不易觸及的空間和各種復合生態系統，接踵而來的就是又一批新學科的誕生和發展。

例如極端環境微生物學，資源微生物學，熱帶真菌學，地下生態學，土壤微生物生態學，陸地微生物生態學，海洋微生物生態學，大氣微生物生態學以及宇航微生物生態學，等等。

（六）一大批應用性高技術微生物學分科正在孕育和形成

微生物學是一門高度紮根於生產實踐的學科。

當代應用微生物學所包括的分支學科越來越多，它們具有交叉性強、自覺度高和覆蓋面廣等特點：①交叉性強。

例如發酵工程學、細菌冶金（學）、水處理微生物學、真菌遺傳工程學、微生物生態工程學、農業微生物學以及生物工業等。

②自覺度高。

當前，在分子生物學理論和實踐的帶動下，很多應用性的生物學科都在朝著目的性強、自覺度高、可控性強和工效高的方向發展。

一批標以「工程」名稱的學科就是其中的代表，例如基因工程、細胞工程、生化工程、酶工程、蛋白質工程和最新的代謝途徑工程（pathwayengineering）等。

③覆蓋面廣。

從大的方面來看，微生物的應用范圍主要聯系著工業、農業、醫葯、環保和國防等領域；從細的方面來看，每個大領域又可分出若干個分支領域，例如細菌冶金（學），污水處理微生物學，沼氣發酵微生物學，應用土壤微生物學，微生物生物防治（學），農用抗生素學，食用蕈菌學，葯用真菌學，葯用微生物學，以及人畜共患微生物學，等等。

三、微生物在「生物學世紀」中的作用

當前，不少有遠見卓識的科學家都同意「21世紀將是生物學世紀」的見解，其主要原因有四方面：①由物質運動發展的規律所決定。

物質運動一般由機械運動→物理運動→化學運動→生命運動方向發展，復雜的運動規律必須建立在簡單運動規律基礎上。

目前，人類對機械運動、物理運動和化學運動的客觀規律已經有了深刻的認識，因此，為人類進一步認識生命運動規律提供了良好的基礎和提出了迫切的任務。

②由生物界的多樣性及對其認識的長期性所決定。

生物界的多樣性正是它有別於非生物界的主要特點之一，人類對生物界多樣性的認識還處在低級階段，而生物界的多樣性恰恰是人類賴以生存的主要物質基礎。

③由當代人類面臨的五大危機及其解決的迫切性所決定。

④由其他學科對生命科學的促進和生命科學對其「反饋」或「回敬」的規律所決定。

在「生物學世紀」中，微生物學將起著特別重要的作用。

在自然科學中，如果說生命科學還是一個「朝陽科學」的話，則微生物學只能認為是一門「晨曦科學」；如果說微生物學是一個「富礦」的話，則目前它還是一個「剛剝去一層表土的富礦」。

這是因為在微生物中存在著高度的物種、遺傳、代謝和生態類型的多樣性。

微生物的多樣性構成了微生物資源的豐富性，而微生物資源的豐富性則決定了對它的研究、開發和利用的長期性。

人類對豐富的微生物資源的開發工作，還只能說剛開了一個頭。

不管如何估計，微生物界（包括病毒在內）的物種總數應大大超過動、植物界物種總數之和（目前約知道有150萬種），可是目前前者至多還只有後者的1／10。

而據科學估計，在自然界真正存在的動、植物物種數至少還要比現今知道的數字大好幾倍。

從以下幾個事實就可充分證明微生物資源將是多麼豐富：①微生物的新種數每年正在急劇地增長著，僅形態較大的真菌每年即有1500種新種記載；②在土壤中約有90％的微生物還無法在實驗室中加以培養，其中有不少被稱作「活的不可培養狀態的細菌」（viablebutuncultur-ablestatebacteria）；③由於幾乎在所有動、植物和微生物中都找到了相應的病毒，因此可以想像，在微生物中，僅病毒的種數即有可能接近甚至超過其他動、植物和微生物種數之總和，更何況有的一種宿主可同時有多種病毒寄生呢（例如僅人類病毒目前就發現300多種！）；④人類真正研究微生物的歷史還只有130年左右，可以想像，今後的微生物資源該可發現和利用多少！

在曾描述的微生物中，被人類利用的種數大約還未超過1％。

例如，在約1萬種大型蕈菌中，有30多屬即2000種左右是可食用的，但至今只有80種在實驗室作過栽培試驗，約有20種作了商業性栽培，而市場上常見的僅5、6種而已。

至於對微生物特種代謝類型，例如極端環境下微生物的開發，還停留在起跑線上呢！

四、大力開展我國微生物學研究

由於歷史等的原因，目前我國微生物學離國際先進水平還有很大的差距。

作為中華民族的子孫，有義務為使我國科技水平趕超國際水平而努力，微生物學工作者自然責無旁貸。

要發展我國的微生物學，必須從我國具體國情出發，在有限的條件下，集中主要人力物力，攻佔一些具有我國特色，又有一定基礎，在學術上和經濟、社會效益上較明顯的少數項目作為突破口。

做到突破一點，帶動一片，再逐步擴大戰果。

因此現階段的研究重點應放在應用性理論的研究上。

（一）資源調查與分類鑒定

我國土地廣袤，地形復雜，地跨寒、溫、熱三帶，生態環境多樣，是一個難得的微生物資源大國。

可是，目前資源調查與分類鑒定隊伍薄弱，技術較落後，發表的成果較少。

據統計，我國目前研究過的細菌和真菌數均僅佔全世界已知數的5～10％。

在這一領域內，我們要努力調查有我國特色的、近期有應用前景的菌種資源，並藉此來帶動形態、分類和鑒定（尤其是新的鑒定手段）工作的開展。

例如，固氮微生物資源的調查，根瘤菌的分類、鑒定；新型拮抗性放線菌的篩選與化學分類學的研究；菌根資源的調查；食用與葯用真菌資源的調查和真菌分類系統的研究；蟲生微生物和昆蟲桿狀病毒資源的調查；主要作物病毒病原的分離、檢測及其病害防治的研究；單細胞蛋白（SCP）資源的開發；極端微生物（尤其是嗜鹽、嗜鹼和嗜熱菌）資源的調查和菌種分類鑒定的研究；等等。

（二）生理代謝與發酵工程

生理代謝研究的成果可促進發酵工程、農業和醫學微生物等多個應用領域的發展。

在這方面應開展的研究項目甚多，例如重組微生物生理學，固定化微生物生理學，混菌培養微生物生理學，極端微生物生理學，光合細菌生理學，厭氧菌生理學；固氮生物化學，次生代謝產物（例如抗生素）合成途徑與代謝調控；多級連續培養動力學；胞外酶分泌機制，酶抑制劑與激活劑；高密度菌體的生長規律；非糧食發酵原料的研究；發酵生產中提高產物濃度、轉化率和生產率（g／L·h）等參數的研究；液體發酵中氧載體的研究；纖維素、木質素和半纖維素的微生物分解機制，微生物產氫機制；生物感測器（biosensor）的研究，電子計算機在線控制發酵的研究；中草葯有效成分對病毒的抑制；工業產品的霉腐機制；厭氧菌代謝產物的調查和利用；等等。

（三）遺傳變異與菌種選育

微生物種質資源的研究及其改良是微生物學中一項長期的不可缺少的工作。

自從遺傳工程問世以來，使微生物遺傳育種工作登上了一個新的台階。

在遺傳變異與菌種選育領域中，值得進一步研究的問題如下：

微生物分子育種原理與技術，原生質體育種的原理與技術；重組菌的遺傳穩定性；放線菌遺傳學；與發酵工程有關的各種新型受體-載體系統的建立（如芽孢桿菌，棒桿菌，酵母菌，放線菌，絲狀真菌，若干極端微生物）；根瘤菌遺傳學，固氮基因導入非豆科植物；分解纖維素、木質素、半纖維素工程菌的組建；致病菌耐葯性的遺傳學原理；以及傳統菌種篩選技術的突破，等等。

（四）生態學理論與環保實踐

在微生物生態學的研究領域內，深入的工作還較罕見，有大量的工作等待著人們去研究。

例如土壤中微生物新類群的調查，土壤微生物的群體結構與功能；共生和致病微生物與宿主相互識別的分子基礎；用微生物防治病蟲害的理論基礎；我國傳統釀造中的微生物生態問題；微生態學的研究；霉腐微生物的種類、霉腐機制和防治方法；重要致病菌在自然界的生存狀態；瘤胃、盲腸（馬等）、蟑螂腸道的微生物區系及其分解纖維素的機制；厭氧降解生態學，頑固性有機物降解菌，「三廢」的綜合利用；海洋微生物生態學；以及產毒真菌與真菌毒素；等等。

（四）生態學理論與環保實踐

在微生物生態學的研究領域內，深入的工作還較罕見，有大量的工作等待著人們去研究。

例如土壤中微生物新類群的調查，土壤微生物的群體結構與功能；共生和致病微生物與宿主相互識別的分子基礎；用微生物防治病蟲害的理論基礎；我國傳統釀造中的微生物生態問題；微生態學的研究；霉腐微生物的種類、霉腐機制和防治方法；重要致病菌在自然界的生存狀態；瘤胃、盲腸（馬等）、蟑螂腸道的微生物區系及其分解纖維素的機制；厭氧降解生態學，頑固性有機物降解菌，「三廢」的綜合利用；海洋微生物生態學；以及產毒真菌與真菌毒素；等等。

（五）傳染和免疫的機制及實踐

在這方面的研究內容主要有：病原菌致病的分子機制；病原性厭氧菌的分離、鑒定及致病性；反生物戰；新病原菌的分離、鑒定；新疫苗，新型生物製品，基因工程與菌苗、疫苗生產，多價基因工程疫苗；單克隆抗體的研究；等等。

（六）其他

微生物學方法的研究；現代化菌種保藏技術；微生物資料庫的建立；實驗室試劑的標准化；商品化的菌種簡便、快速鑒定盒；等等。

綜上所述，我們可以知道，微生物是生物界中一支數量無比龐大的隊伍。

它們所起作用的大小，對人們有利或有害，主要還是取決於人們對其活動規律的認識和掌握的程度。

無數事實生動地證明，自從人類認識微生物並逐步掌握其活動規律後，就可能做到使原來無利的微生物變為有利，小利者變大利，有害者變小害、無害甚至有利，從而大大地推動人類的進步。

這就是我們學習微生物學的根本目的。

D. 微生物的研究發展

微生物學家巴斯德原是化學家，曾在化學上做出過重要的貢獻，後來轉向微生物學研究領域，為微生物學的建立和發展做出了卓越的貢獻。主要集中在下列三個方面：① 徹底否定了「自然發生」學說。「自生說」是一個古老學說，認為一切生物是自然發生的。到了17世紀，雖然由於研究植物和動物的生長發育和生活循環，是「自生說」逐漸消弱，但是由於技術問題，如何證實微生物不是自然發生的仍是一個難題，這不僅是「自生說」的一個頑固陣地，同時也是人們正確認識微生物生命活動的一大屏障。巴斯德在前人工作的基礎上，進行了許多試驗，其中著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證實，空氣內確實含有微生物，他們引起有機質的腐敗。巴斯德自製了一個具有細長而彎曲的頸的玻瓶，其中盛有有機物水浸液，經加熱滅菌後，瓶內可一直保持無菌狀態，有機物不發生腐敗，一旦將瓶頸打斷，瓶內浸液中才有了微生物，有機質發生腐敗。巴斯德的試驗徹底否定了「自生說」，並從此建立了病原學說，推動了微生物學的發展。
② 免疫學——預防接種。Jenner雖然早在1798年發明了種痘法可預防天花，但卻不了解這個免疫過程的基本機制，因此，這個發現沒能獲得繼續發展。1877年，巴斯德研究了雞霍亂，發現將病原菌減毒可誘發免疫性，以預防雞霍亂病。其後它又研究了牛、羊炭疽病和狂犬病，並首次製成狂犬疫苗，證實其免疫學說，為人類防病、治病做出了重大貢獻。
③ 證實發酵是由微生物引起的。究竟發酵是一個由微生物引起的生物過程還是一個純粹的化學反應過程，曾是化學家和微生物學家激烈爭論的問題。巴斯德在否定「自生說」的基礎上，認為一切發酵作用都可能與微生物的生長繁殖有關。經不斷地努力，巴斯德終於分離到了許多引起發酵的微生物，並證實酒精發酵是由酵母菌引起的。還研究了氧氣對酵母菌的發育和酒精發酵的影響。此外，巴斯德還發現乳酸發酵、醋酸發酵和丁酸發酵都是不同細菌所引起的。為進一步研究微生物的生理生化奠定了基礎。
④ 其它貢獻。一直沿用至今天的巴斯德消毒法（60～65℃作短時間加熱處理，殺死有害微生物的一種消毒法）和家蠶軟化病問題的解決也是巴斯德的重要貢獻，它不僅在實踐上解決了當時法國酒變質和家蠶軟化病的實際問題，而且也推動了微生物病原學說的發展，並深刻影響醫學的發展。 微生物20世紀上半葉微生物學事業欣欣向榮，微生物學沿著兩個方向發展，即應用微生物學和基礎微生物學。在應用方面，對人類疾病和軀體防禦機能的研究，促進了醫學微生物學和免疫學的發展。青黴素的發現（Fleming,1929）和瓦克斯曼（Waksman）對土壤中放線菌的研究成果導致了抗生素科學的出現，這是工業微生物學的一個重要領域。
環境微生物學在土壤微生物學研究的基礎上發展起來。微生物在農業中的應用使農業微生物學和獸醫微生物學等也成為重要的應用學科。應用成果不斷涌現，促進了基礎研究的深入，於是細菌和其它微生物的分類系統在20世紀中葉出現了，生物化學，微生物遺傳和變異的研究導致了微生物遺傳學的誕生。微生物生態學在20世紀60年代也形成了一個獨立學科。20世紀80年代以來，在分子水平上對微生物研究迅速發展，分子微生物學應運而生。在短短的時間內取得了一系列進展，並出現了一些新的概念，較突出的有，生物多樣性、進化、三原界學說；細菌染色體結構和全基因組測序；細菌基因表達的整體調控和對環境變化的適應機制；細菌的發育及其分子機理；細菌細胞之間和細菌同動植物之間的信號傳遞；分子技術在微生物原位研究中的應用。經歷約150年成長起來的微生物學，在21世紀將為統一生物學的重要內容而繼續向前發展，分子微生物生態學。
微生物產業在21世紀將呈現全新的局面。微生物短短的300年間，特別是20世紀中葉，已在人類的生活和生產實踐中得到廣泛的應用，並形成了繼動、植物兩大生物產業後的第三大產業。這是以微生物的代謝產物和菌體本身為生產對象的生物產業，所用的微生物主要是從自然界篩選或選育的自然菌種。21世紀，微生物產業除了更廣泛的利用和挖掘不同生境（包括極端環境）的自然資源微生物外，基因工程菌將形成一批強大的工業生產菌，生產外源基因表達的產物，特別是葯物的生產將出現前所未有的新局面，結合基因組學在葯物設計上的新策略將出現以核酸（DNA或RNA）為靶標的新葯物（如反義寡核苷酸、肽核酸、DNA疫苗等）的大量生產，人類將完全征服癌症、艾滋病以及其他疾病。此外，微生物工業將生產各種各樣的新產品，例如降解性塑料、DNA晶元、生物能源等，在21世紀將出現一批嶄新的微生物工業，為全世界的經濟和社會發展做出更大貢獻。 微生物作為一門科學進行研究，中國起步較晚。中國學者開始從事微生物學研究在20世紀之初，那時一批到西方留學的中國科學家開始較系統的介紹微生物知識，從事微生物學研究。1910-1921年微生物間伍連德用近代微生物學知識對鼠疫和霍亂病原的探索和防治，在中國最早建立起衛生防疫機構，培養了第一支預防鼠疫的專業隊伍，在當時這項工作居於國際先進地位。20世紀20-30年代，中國學者開始對醫學微生物學有了較多的試驗研究，其中湯飛凡等在醫學細菌學、病毒學和免疫學等方面的某些領域做出過較高水平的成績，例如沙眼病原體的分離和確認是具有國際領先水平的開創性工作。
現代化的發酵工業、抗生素工業、生物農葯和菌肥工作已經形成一定的規模，特別是改革開放以來，中國微生物學無論在應用和基礎理論研究方面都取得了重要的成果，例如中國抗生素的總產量已躍居世界首位，中國的兩步法生產維生素C的技術居世界先進水平。中國學者瞄準世界微生物學科發展前沿，進行微生物基因組學的研究，現已完成痘苗病毒天壇株的全基因組測序，2013年又對中國的辛德畢斯毒株（變異株）進行了全基因組測序。1999年又啟動了從中國雲南省騰沖地區熱海沸泉中分離得到的泉生熱袍菌全基因組測序，2013年取得可喜進展。中國微生物學進入了一個全面發展的新時期。但從總體來說，中國的微生物學發展水平除個別領域或研究課題達到國際先進水平，為國外同行承認外，絕大多數領域與國外先進水平相比，尚有相當大的差距。因此如何發揮中國傳統應用微生物技術的優勢，緊跟國際發展前沿，趕超世界先進水平，還需作出艱苦的努力。

E. 微生物如何生長

微生物如何生長

微生物如何生長，我們都知道我們的生活中共充滿了為生物，很多都是肉眼不可見的，微生物在我們生活中無處不在，體內的有益菌，體外的各種細菌，都是微生物，以下為大家分享微生物如何生長呢？

微生物如何生長1

微生物是怎麼生長的

我們都知道新鮮蔬菜被曬干後就不容易腐爛了，這是因為蔬菜的水分減少了，引起蔬菜腐爛的微生物就不容易生長。微生物的生長必須有水

但結合在分子內的水不能被微生物利用，只有游離的水才能被利用。採用「水活度」值這一概念來表示能被微生物利用的實際含水量，微生物所需要的水活度越高, 在乾燥的環境下就越不容易生長。

微生物細胞在合適的環境條件下，會不斷獲取外界的營養物質。這些營養物質在細胞內發生各種化學變化，有些被作為能源消耗了，有些變成了細胞自身的結構組織

如果變成細胞組織的物質多於被消耗掉的物質，細胞物質的總量就會不斷增加，細胞個體就會長大.在達到一定程度時，就會繁殖，即由一個細胞變成兩個，兩個變成四.....最後發展成一個群體。

微生物驚人的繁殖速度

微生物的生長繁殖速度是驚人的。我們知道，高等生物完成一個世代交替的周期要幾年甚至幾十年，而微生物完成世代交替只需要幾分鍾。細菌增殖的方式是二分裂法，即以2的n次方遞增，拿大腸桿菌來說，大腸桿菌在適宜溫度時20分鍾即形成一代，24小時則繁殖72代。

當然，因為地球上任何生物都要受到物質條件及其他相關條件的制約，不可能無限繁殖，不過，也確實由於許多致病微生物有著驚人的繁殖速度，才使得我們的醫療手段在它們面前無能為力。

細菌如此，其他微生物也是如此。更有甚者是病毒，它們增殖的方法是復制，就像我們翻錄磁帶一樣。病毒在它們所寄生的細胞中，只需按照自己的模樣，利用細胞中的各種原料和酶無休止地復制後代個體，直到被寄生的細胞變成空殼為止。

至此，它們從這細胞中破殼而出，一次出來就是上億個細菌!然後再分別去感染臨近的其他細胞，復制新一代的個體。如此，在極短的時間內就可產生數量極多的後代，這也是高等生物自嘆不如的。

正是微生物有這樣神奇的本領，才得以在地球漫長的進行過程中保存下來，而許多較高等的生物卻只能在地球上走過短短的進化年代便銷聲匿跡了。

到哪裡獲取營養成分

營養是微生物生長的先決條件。

在自然界中，微生物從其生存環境中獲取生長所需的各種營養成分。在土壤中，各種有機質是異養微生物細菌、放線菌、黴菌生長所需的碳源和能源。

在茂密的叢林中，枯枝敗葉是各種土著微生物賴以生長的天然糧庫。許多大型真菌生活在草地上、樹幹上，甚至是腐木上，有些則是與樹木的根部共生，它們的營養方式為腐生、寄生，或二者兼而有之。

微生物也在相互「競爭"

面對飢餓或病毒，微生物會作出什麼反應呢。一部分微生物會形成孢子，將DNA (脫氧核糖核酸)封閉起來，使母細胞死亡，這確保了整個菌群的生存。一旦威脅消除，孢子萌發，菌群重新生長繁殖。

在此過程中，微生物還要選擇是否進入一種「競爭」狀態，即通過改變細胞膜,以更容易吸收來自鄰近其他死亡細胞的物質。如此一來，在生存壓力消失後，這些微生物可以更快地恢復正常生活。

雅各布教授認為，這是一個艱難的選擇，甚至可以說是一場賭博,因為只有當其他微生物進人到孢子休眠狀態時，形勢才對進人到「競爭」狀態的微生物有利。觀測顯示，只有約10%的微生物進人到「競爭」狀態。為什麼不是所有的微生物同時進人到「競爭」狀態呢?

這是因為微生物不會向自己的同伴隱瞞自已的意圖，也不會說謊或推諉，它們之間可通過發送化學信息來傳遞個體的意圖。個體微生物根據所面對的生存壓力、同伴的處境、有多少細胞處於休眠狀態以及有多少細胞處於「競爭」狀態，來仔細權衡，最終決定個體的狀態。

對環境的適應

我們知道，雞蛋只有在適合的溫度下才能孵化成小雞，這是因為在細胞中進行的生物化學反應是生命活動的基礎，而這些反應需要在一"定的溫度下進行。

對於大多數微生物來說，溫度太低，不能進行營養物質的運輸，也不利於各種生命過程的進行。在溫度適當升高時，細胞內的生物化學反應速度加快，就能加速微生物的生長。當溫度超過微生物所能忍受的極限時，就會導致其死亡。

當然，由於自然界的環境與生物種類的多樣性，有些微生物能夠在一般生物所不能生存的環境條件下生長，例如生活在南極和北極地區的嗜冷微生物、生活在高溫環境中的嗜熱微生物以及生長在熱泉和火山噴口地區的嗜高熱微生物等

微生物如何生長2

微生物培養過程（生長期）分為四個時期：

1、調整期，也叫適應期、遲滯期。微生物進入新的生長環境後，需要一段時間適應環境。此時期，微生物生長緩慢，OD值（菌密度值）基本不變。

2、對數生長期，也叫對數期。此階段，微生物由於已經適應了生長環境，加之培養基內營養豐富，微生物排出的有害物質少，對微生物生長繁殖的影響小，微生物進入迅速生長和大量繁殖階段。OD值基本呈對數增加。

3、平衡期，也叫穩定期。經過一段時間的`高速生長繁殖後，培養基內部營養物質消耗越來越大，有害物質逐漸積累，微生物生長繁殖受限，菌體出現死亡，新繁殖的個體數量與死亡數量趨於平衡，OD值趨於穩定。

4、衰亡期。培養基營養物質消耗殆盡，有害物質大量積累，微生物已不能正常生長繁殖，菌體大量死亡。OD值出現明顯下降。

微生物如何生長3

影響微生物生長繁殖的條件主要有下面這五個方面：

（1）營養條件。微生物也需要營養，才能正常生長，營養物質的供應是微生物生存的首要條件。微生物主要的營養物質包括碳化物、氮化物、水和無機鹽以及微量元素等。

不同的微生物彼此所需要的營養條件有或多或少的差別。例如，假單胞桿菌屬的細菌可以利用90種以上的碳化物，而甲烷氧化菌卻只能利用甲烷和甲醇。有少數細胞能利用對其他生活有毒的酚、氰化物，固氮細胞可以利用空氣中的氮氣等等。

（2）溫度。溫度是影響微生物存活的重要因素之一。微生物有各自的最適溫度，一般是在20～70℃左右。個別微生物可在200～300℃的高溫下生活。

（3）酸鹼度。各種微生物都有其最適酸鹼度。酵母和黴菌適宜在微酸性環境中。也有少數可以在強酸或強鹼性環境中生存。

（4）微生物與氧氣的關系。有的微生物沒有空氣就不能生存；有的通風反不能生存；有的通風或不通風都能生存。

（5）有毒物質、輻射、超聲波對微生物的生長也有著重要的影響。

微生物的生長和繁殖需要什麼條件

1.適宜的營養條件（充足的碳源.氮源）

2.適宜的氧含量（好氧的要震盪培養,厭氧的要厭氧培養,兼性的可以靜止培養）

3.合適的pH值（一般指培養基的pH值）.

4.合適的環境溫度（細菌37度,真菌28度）

5.合適的接種量（一般接種量是1%）

F. 微生物學發展史如何分期

一、微生物學的萌芽時期

我國早在春秋戰國時期，就發現用微生物分解有機物質，用來漚糞積肥，使農作物變得更加茁壯。微生物在醫學中也有應用，公元2世紀的《神農本草經》中就有關於白僵蠶治病的記載。公元6世紀的《左傳》中也有用麥曲治腹瀉病的記載，10世紀的《醫宗金鑒》中有關於種痘方法的記載。公元6世紀北魏的賈思勰《齊民要術》中也有關於微生物應用的資料，如穀物制曲、釀酒、制醬、造醋、腌菜等。在古希臘留下來的石刻上也有釀酒的操作記錄。
雖然古人還不知道是微生物在發揮作用，但是他們通過日積月累的生活實踐，已經學會巧妙地利用微生物來改善自己的生活。
二、微生物學的初創時期
微生物的初創期是17世紀下半葉到19世紀中葉。詹森製成世界上第一台顯微鏡，羅伯特·胡克把昆蟲等較小事物在顯微鏡下的具體形態發表在《顯微制圖》中，列文虎克用自製的顯微鏡觀察到微生物，並詳細地描述了微生物的形態，打開了微生物研究的大門。
在列文虎剋死後，微生物的研究一度進入低谷，「自然發生論」開始成為熱點話題。1748年，尼達姆（John Needham）用「乾草等浸泡在燒瓶中會產生微生物」的實驗證明「自然發生論」。後來，許多科學家投入到微生物研究中來，為微生物的發展打下了基礎。1765－1776年，斯帕蘭讓尼（Lazaro Spallanzani） 又用密封加熱實驗反駁「自然發生論」。1826年，施旺（Theodor Schwann） 提出乙醇發酵由酵母菌引起，在1837年，他又提出微生物引起發酵和腐敗。1838—1839年，施旺和施萊登（Mathias Schleiden） 分別提出細胞學說，1853年，巴謝（Agostino Bassi）首次實驗證明由白僵菌引起家蠶的「白僵病」，並認為許多疾病是由微生物引起的。1845年，伯克利（M.J.Berkeley）首次證明是黴菌引起愛爾蘭土豆枯萎病。1846年，塞麥爾維斯（Lgnaz Semmelweis）發現產褥熱是由醫生傳播的，提出使用防腐劑預防的方法。1849—1854年，斯諾（John Snow） 對倫敦流行的霍亂開展流行病學研究。1850年，達望（CasimirJoseph Davaine）在患炭疽病的家畜中發現炭疽細菌，同年，米切利斯（Eihardt Mitscherlich）發現是細菌引起馬鈴薯褐變。1853年，德巴利（Heinrich Anton De Bary）提出禾穀類銹病是由寄生真菌導致的。
三、微生物學的奠基時期
巴斯德對微生物生理學的研究為現代微生物學奠定了基礎。巴斯德（Louis Pasteur） 在1857年提出乳酸發酵的微生物學原理；1860年提出酵母菌在乙醇發酵中的作用；1864年徹底駁斥了自然發生論；1866年發明低溫滅菌法；1880年和斯坦伯格（George Sternberg）同時從唾液中分離和培養肺炎球菌；1881年和魯克斯（Pierre·Paul·Emile Roux） 用炭疽菌進行免疫實驗並研製炭疽疫苗；1885年研製出狂犬病疫苗，在被瘋狗咬傷的9歲小孩身上首次試用並獲成功。
科赫對新興的醫學微生物學做出了巨大貢獻。1876年，分離並鑒定了炭疽熱病原菌——炭疽桿菌；1878年鑒別了葡萄球菌；1881年研究了細菌的純培養方法，並用減毒炭疽桿菌進行動物免疫；1882年發現肺結核的病原菌——肺結核分枝桿菌，並因此獲得1905年諾貝爾獎；1883年鑒定了霍亂的致病因子——霍亂弧菌（vibrio cholerae）；1884年，首次發表科赫定理。
下面再來看一下其他眾多科學家的成就。1858年，魏爾嘯（Rudolf Virchow）提出「每一個細胞都來自另一個細胞」。1859年，達爾文（Charles Robert Darwin）發表《物種起源》。1865年，孟德爾（Gregor Johann Mendel）發表孟德爾遺傳法則。1867年李斯特（Joseph Lister）正式發表了他的外科消毒術。1880年拉瓦拉（Alphonse Laveran）鑒定了瘧原蟲在感染者紅細胞中的生活史，1907年獲諾貝爾獎。1884年梅契尼柯夫（Elie Metchnikoff）發現吞噬作用，1908年獲諾貝爾獎。1890年貝林格（Emil Adolf von Behring） 和北里柴三郎（Kitasato Shibasaburo）發現抗毒素，用毒素使動物免疫，制備白喉和破傷風抗毒素，1901年獲諾貝爾獎。由於科學成果很多，這里不一一列舉。

G. 微生物學發展可分為哪幾個時期 每個時期有什麼特點

微生物學的發展史

一、初創時期（形態學時期）

1664年，英國人虎克（RobertHooke）用顯微鏡觀察微生物。虎克曾用原始的顯微鏡對生長在皮革表面及薔薇枯葉上的黴菌進行觀察。

1674～1695年，荷蘭人列文虎克製造解析度大的單式顯微鏡；

1676年，微生物學的先驅荷蘭人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）首次觀察到了細菌。他沒有上過大學，是一個只會荷蘭語的小商人，但卻在1680年被選為英國皇家學會的會員。

二、奠基時期（生理學時期）

1.法國巴斯德微生物學的奠基人

(1)發現並證實發酵是由微生物引起的。

化學家出生的巴斯德涉足微生物學是為了治療「酒病」和「蠶病」。

(2)徹底否定了「自然發生」學說

著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證實，空氣內確實含有微生物，是它們引起有機質的腐敗。

(3)免疫學——預防接種

首次製成狂犬疫苗

(4)其他貢獻

巴斯德消毒法：60～65℃作短時間加熱處理，殺死有害微生物。

2.德國柯赫細菌學的奠基人

（1）微生物學基本操作技術方面的貢獻

a）建立細菌純培養技術(純種分離技術)

b）懸浮培養法

c）流動蒸汽滅菌

d）細胞染色技術和顯微攝影

三、發展時期（生化時期）

無活細胞酵母壓榨液

葡萄糖、酒精

1.青黴素

英國微生物學家弗來明發現青黴素，開創了用抗生素治療疾病的新紀元。

2.搖瓶培養技術

四、分子生物學時期（成熟時期）

1. 基因工程葯物學的興起

2. 轉基因的農作物