微生物如何发展

A. 微生物学的发展经历了哪几个阶段

1.发酵现象的逐步认识
2.疾病生源学说--医学微生物学的建立
3.普通微生物学的形成和发展
4.化学治疗--（青霉素的发现）抗生素时代的开始
5.微生物生理学、生物化学和遗传学发展及生命科学的相互融合
6.微生物学和分子生物学的形成和发展
7.微生物学和重组dna技术
8.微生物学和生物系统酚类以及基因组学
详见《微生物学史》宋大康
着

B. 中国的微生物产业是怎样发展的

我国生态环境的多样性在国际上罕见，因此微生物资源非常丰富。几千年来，我国各族人民有着十分高超的利用微生物的技术，数以百计的传统发酵产品在全世界享有盛誉。建国以来的近半个世纪中，我国的微生物产业体系已经形成，在生物技术业中占有重要的地位，是发展我国生物技术的重要支柱。微生物产业在国民总产值中占有1／100以上的份额，在祖国实现现代化和人民生活实现小康的过程中有着不容忽视的地位。而且，在微生物产业中，现代产业与传统产业的比例正在提高，有的产品的产量和质量雄居国际领先水平，不少产品达到或接近国际先进水平。我国的微生物学工作者已经形成了一支专业齐全、有相当数量和实力的队伍。这是我国应用微生物为人类作贡献的基础。有这样的条件，我们有信心在不久的将来使微生物产业在我国生物技术发展中发挥更重要的作用，为经济繁荣和人民生活的改善作出更大贡献。

C. 微生物的发展前景

微生物学前景

一、微生物学在解决人类面临的五大危机中的作用

人所共知，当前人类正面临着多种危机，诸如粮食危机、能源匮乏、资源紧缺、生态恶化和人 *** 炸等。

人类进入21世纪后，将遇到从利用有限的矿物资源时代过渡到利用无限的生物资源时代而产生的一系列新问题。

由于微生物细胞不仅是一个比面值（specificsurface）大、生化转化能力强、能进行快速自我复制的生命系统，而且它们还具有物种、遗传、代谢和生态类型的多样性，使得它们能够在解决人类面临的各种危机中发挥其不可替代的独特作用。

现分述如下。

（一）微生物与粮食

粮食生产是全人类生存中至关重要的大事。

微生物在提高土壤肥力、改进作物特性（如构建固氮植物）、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害、防止粮食霉腐变质以及把多余粮食转化为糖、单细胞蛋白、各种饮料和调味品等方面，都可大显身手。

（二）微生物与能源

当前，化石能源日益枯竭问题正在严重地困扰着世界各国。

微生物在能源生产上有其独特的优点：①把自然界蕴藏量极其丰富的纤维素转化成乙醇。

据估计，我国年产植物秸秆多达5～6亿吨，如将其中的10％进行水解和发酵，就可生产燃料酒精700～800万吨，余下的糟粕仍可作饲料和肥料，以保证土壤中钾、磷元素的正常供应。

目前已发现有高温厌氧菌例如Closiridiumthermocellum（热纤梭菌）等能直接分解纤维素产生乙醇。

②利用产甲烷菌把自然界蕴藏量最丰富的可再生资源——“生物量”（biomass）转化成甲烷。

这是一项利国、利民、利生态、利子孙的具有重大战略意埋陪义的措施。

③利用光合细菌、蓝细菌或厌氧梭菌类等微生物生产“清洁能源”——氢气。

④通过微生物发酵产气或其代谢产物来提高石油采收率。

⑤研究微生物电池并使之实用化。

（三）微生物与资源

微生物能将地球上永无枯竭之虞的纤维素等可再生资源转化成各种化工、轻工和制药等工业原料。

这些产品除了传统的乙醇、丙酮、丁醇、乙酸、甘油、异丙醇、甲弯虚蠢乙酮、柠檬酸、乳酸、苹果酸、反丁烯二酸和甲叉丁二酸等外，还可生产水杨酸、乌头酸、丙烯酸、己二酸、丙烯酰胺、癸二酸、长链脂肪酸、长链二元醇、2，3-丁二醇、γ-亚麻酸油和聚羟基丁酸酯（PHB），等等。

由于发酵工程具有代谢产物种类多、原料来源广、能源消耗低、经济效益高和环境污染少等优点，故必将逐步取代目前需高温、高压、能耗大和“三废”严重的化学工业。

微生物在金属矿藏资源的开发和利用上也有独特的作用。

第九章中已述及的细菌沥滤技术，就可把长期以来废弃的低品位矿石、尾矿、矿渣中所含的铜、镍、铀等十余种金属不断溶解和提取出来，变成新的重要资源。

（四）微生物与环境保护

在环境保护方面可利用微生物的地方甚多：①利用微生物肥料、微生物杀虫剂或农用抗生素来取代会造成环境恶化的各种化学肥料或化学农药；②利用微生物生产的PHB制造易降解的医用塑料制品以减少环境污染；③利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；④利用微生物技术来监察环境的污染度，例如用艾姆氏法检测环境中的“三致”物质，利用EMB培养基来检查饮水中的肠道病原菌等。

（五）微生物与人类健康

微生物与人类健康有着密切的关系。

首先是因为各种传染病构成了人类的主要疾病，而防治这类疾病的主要手段又是各种微生物产生的药物，尤其是抗生素。

自从遗传工程开创以来，进一步扩大了微生物代谢产物的范围和品种，使昔日只由动物才能产生的胰岛素、干扰素和白细胞介素等高效药物纷纷转向由“工程菌”来生产。

与人类生殖、避孕等密切相关的甾体激素类药物也早已从化工生产方式转向微生物生誉枝物转化（biotransformation或bioconver-sion）的生产方式。

此外，一大批与人类健康、长寿有关的生物制品，例如疫苗、菌苗和类毒素等均是微生物的产品。

无怪乎有人估计，自从发明种痘以来，人类平均寿命提高了10岁，而自从发现抗生素以来，平均寿命又提高了10岁以上。

当然，要制止人口的过度增长就不光是微生物学范围内的事了。

二、现代微生物学的特点及其发展趋势

当前，由于分子生物学研究的逐步深入，各种新方法、新技术在微生物学研究中的广泛应用，各学科间的积极渗透和交叉，以及生产实践中大量有关问题的提出，为微生物学的发展提供了巨大的推动力。

总的看来，现代微生物学的特点和发展趋势有以下六个方面。

（一）研究工作向着纵深方向和分子水平发展

由于分子生物学的飞速发展，使整个生命科学都推进到分子水平上来了。

微生物学也不例外。

当前，在微生物领域中的几乎所有问题都深入到分子水平上进行了深入的研究，诸如细胞构造和功能，微生物对营养物质的吸收机制，生长、繁殖和分化，代谢类型、途径和调控，遗传、变异和进化，传染和免疫，以及分类和鉴定，等等。

（二）在基础理论深入研究的基础上，一批新的学科（或潜学科）正在形成

例如真菌毒素（学），细菌质粒（学），微生物分子育种（学），重组微生物生理学，原生质体融合遗传学，极端环境微生物学，菌种保藏（学），混菌发酵生理学，甲烷菌生物学，厌氧菌生物学，古细菌（学），亚病毒（学），微生物酶学，固氮生物化学，固氮遗传学，微生物分子遗传学，微生物生态遗传学，微生物生物转化（学），等等。

（三）微生物学与其他学科的渗透、交叉和融合，形成了新的边缘学科

在学科的发展中，各学科间的相互渗透、交叉和融合，往往起着生长点和带头的作用，其结果不仅产生了一系列新概念、新理论和新技术，而且会形成一系列具有旺盛生命力的新的边缘学科。

这或许就是学科间的“互补”、“共生”或“杂种优势”效应的一种体现。

这类例子很多，例如分析微生物学、化学分类学、微生物数值分类学和微生物地球化学，等等。

（四）新技术、新方法在微生物学中的广泛应用

在现代的数、理、化和多门工程技术学科的推动下，为微生物学的发展创造了空前的有利条件，它主要体现在新方法、新技术、新仪器、新装备和新试剂的提供上。

例如同位素标记技术，电子显微镜技术，X射线衍射技术，电子计算机技术，超离心技术，电泳技术，层析技术，离子交换技术，质谱技术，分光光度计技术，细胞破碎技术，免疫学技术，氨基酸自动分析技术，核酸自动合成技术，蛋白质或核酸的顺序测定技术，低温技术，新型微生物培养技术，微生物计数技术，微生物快速鉴定技术，固定化生物催化剂技术，微量物质的分离、纯化和测定技术，等等。

这些技术的广泛应用，大大促进了对微生物细胞的结构与功能的研究，把原来以静态、描述、定性为主的研究逐步提高到以动态、定量、定序和定位的新的研究水平上。

（五）向着复合生态系统和宏观范围拓宽

在生物圈中，微生物的生存范围是最广、最立体化的。

当人们对身边的常见微生物作了一定的研究后，其兴趣便逐步转向更广、更不易触及的空间和各种复合生态系统，接踵而来的就是又一批新学科的诞生和发展。

例如极端环境微生物学，资源微生物学，热带真菌学，地下生态学，土壤微生物生态学，陆地微生物生态学，海洋微生物生态学，大气微生物生态学以及宇航微生物生态学，等等。

（六）一大批应用性高技术微生物学分科正在孕育和形成

微生物学是一门高度扎根于生产实践的学科。

当代应用微生物学所包括的分支学科越来越多，它们具有交叉性强、自觉度高和覆盖面广等特点：①交叉性强。

例如发酵工程学、细菌冶金（学）、水处理微生物学、真菌遗传工程学、微生物生态工程学、农业微生物学以及生物工业等。

②自觉度高。

当前，在分子生物学理论和实践的带动下，很多应用性的生物学科都在朝着目的性强、自觉度高、可控性强和工效高的方向发展。

一批标以“工程”名称的学科就是其中的代表，例如基因工程、细胞工程、生化工程、酶工程、蛋白质工程和最新的代谢途径工程（pathwayengineering）等。

③覆盖面广。

从大的方面来看，微生物的应用范围主要联系着工业、农业、医药、环保和国防等领域；从细的方面来看，每个大领域又可分出若干个分支领域，例如细菌冶金（学），污水处理微生物学，沼气发酵微生物学，应用土壤微生物学，微生物生物防治（学），农用抗生素学，食用蕈菌学，药用真菌学，药用微生物学，以及人畜共患微生物学，等等。

三、微生物在“生物学世纪”中的作用

当前，不少有远见卓识的科学家都同意“21世纪将是生物学世纪”的见解，其主要原因有四方面：①由物质运动发展的规律所决定。

物质运动一般由机械运动→物理运动→化学运动→生命运动方向发展，复杂的运动规律必须建立在简单运动规律基础上。

目前，人类对机械运动、物理运动和化学运动的客观规律已经有了深刻的认识，因此，为人类进一步认识生命运动规律提供了良好的基础和提出了迫切的任务。

②由生物界的多样性及对其认识的长期性所决定。

生物界的多样性正是它有别于非生物界的主要特点之一，人类对生物界多样性的认识还处在低级阶段，而生物界的多样性恰恰是人类赖以生存的主要物质基础。

③由当代人类面临的五大危机及其解决的迫切性所决定。

④由其他学科对生命科学的促进和生命科学对其“反馈”或“回敬”的规律所决定。

在“生物学世纪”中，微生物学将起着特别重要的作用。

在自然科学中，如果说生命科学还是一个“朝阳科学”的话，则微生物学只能认为是一门“晨曦科学”；如果说微生物学是一个“富矿”的话，则目前它还是一个“刚剥去一层表土的富矿”。

这是因为在微生物中存在着高度的物种、遗传、代谢和生态类型的多样性。

微生物的多样性构成了微生物资源的丰富性，而微生物资源的丰富性则决定了对它的研究、开发和利用的长期性。

人类对丰富的微生物资源的开发工作，还只能说刚开了一个头。

不管如何估计，微生物界（包括病毒在内）的物种总数应大大超过动、植物界物种总数之和（目前约知道有150万种），可是目前前者至多还只有后者的1／10。

而据科学估计，在自然界真正存在的动、植物物种数至少还要比现今知道的数字大好几倍。

从以下几个事实就可充分证明微生物资源将是多么丰富：①微生物的新种数每年正在急剧地增长着，仅形态较大的真菌每年即有1500种新种记载；②在土壤中约有90％的微生物还无法在实验室中加以培养，其中有不少被称作“活的不可培养状态的细菌”（viablebutuncultur-ablestatebacteria）；③由于几乎在所有动、植物和微生物中都找到了相应的病毒，因此可以想象，在微生物中，仅病毒的种数即有可能接近甚至超过其他动、植物和微生物种数之总和，更何况有的一种宿主可同时有多种病毒寄生呢（例如仅人类病毒目前就发现300多种！）；④人类真正研究微生物的历史还只有130年左右，可以想象，今后的微生物资源该可发现和利用多少！

在曾描述的微生物中，被人类利用的种数大约还未超过1％。

例如，在约1万种大型蕈菌中，有30多属即2000种左右是可食用的，但至今只有80种在实验室作过栽培试验，约有20种作了商业性栽培，而市场上常见的仅5、6种而已。

至于对微生物特种代谢类型，例如极端环境下微生物的开发，还停留在起跑线上呢！

四、大力开展我国微生物学研究

由于历史等的原因，目前我国微生物学离国际先进水平还有很大的差距。

作为中华民族的子孙，有义务为使我国科技水平赶超国际水平而努力，微生物学工作者自然责无旁贷。

要发展我国的微生物学，必须从我国具体国情出发，在有限的条件下，集中主要人力物力，攻占一些具有我国特色，又有一定基础，在学术上和经济、社会效益上较明显的少数项目作为突破口。

做到突破一点，带动一片，再逐步扩大战果。

因此现阶段的研究重点应放在应用性理论的研究上。

（一）资源调查与分类鉴定

我国土地广袤，地形复杂，地跨寒、温、热三带，生态环境多样，是一个难得的微生物资源大国。

可是，目前资源调查与分类鉴定队伍薄弱，技术较落后，发表的成果较少。

据统计，我国目前研究过的细菌和真菌数均仅占全世界已知数的5～10％。

在这一领域内，我们要努力调查有我国特色的、近期有应用前景的菌种资源，并借此来带动形态、分类和鉴定（尤其是新的鉴定手段）工作的开展。

例如，固氮微生物资源的调查，根瘤菌的分类、鉴定；新型拮抗性放线菌的筛选与化学分类学的研究；菌根资源的调查；食用与药用真菌资源的调查和真菌分类系统的研究；虫生微生物和昆虫杆状病毒资源的调查；主要作物病毒病原的分离、检测及其病害防治的研究；单细胞蛋白（SCP）资源的开发；极端微生物（尤其是嗜盐、嗜碱和嗜热菌）资源的调查和菌种分类鉴定的研究；等等。

（二）生理代谢与发酵工程

生理代谢研究的成果可促进发酵工程、农业和医学微生物等多个应用领域的发展。

在这方面应开展的研究项目甚多，例如重组微生物生理学，固定化微生物生理学，混菌培养微生物生理学，极端微生物生理学，光合细菌生理学，厌氧菌生理学；固氮生物化学，次生代谢产物（例如抗生素）合成途径与代谢调控；多级连续培养动力学；胞外酶分泌机制，酶抑制剂与激活剂；高密度菌体的生长规律；非粮食发酵原料的研究；发酵生产中提高产物浓度、转化率和生产率（g／L·h）等参数的研究；液体发酵中氧载体的研究；纤维素、木质素和半纤维素的微生物分解机制，微生物产氢机制；生物传感器（biosensor）的研究，电子计算机在线控制发酵的研究；中草药有效成分对病毒的抑制；工业产品的霉腐机制；厌氧菌代谢产物的调查和利用；等等。

（三）遗传变异与菌种选育

微生物种质资源的研究及其改良是微生物学中一项长期的不可缺少的工作。

自从遗传工程问世以来，使微生物遗传育种工作登上了一个新的台阶。

在遗传变异与菌种选育领域中，值得进一步研究的问题如下：

微生物分子育种原理与技术，原生质体育种的原理与技术；重组菌的遗传稳定性；放线菌遗传学；与发酵工程有关的各种新型受体-载体系统的建立（如芽孢杆菌，棒杆菌，酵母菌，放线菌，丝状真菌，若干极端微生物）；根瘤菌遗传学，固氮基因导入非豆科植物；分解纤维素、木质素、半纤维素工程菌的组建；致病菌耐药性的遗传学原理；以及传统菌种筛选技术的突破，等等。

（四）生态学理论与环保实践

在微生物生态学的研究领域内，深入的工作还较罕见，有大量的工作等待着人们去研究。

例如土壤中微生物新类群的调查，土壤微生物的群体结构与功能；共生和致病微生物与宿主相互识别的分子基础；用微生物防治病虫害的理论基础；我国传统酿造中的微生物生态问题；微生态学的研究；霉腐微生物的种类、霉腐机制和防治方法；重要致病菌在自然界的生存状态；瘤胃、盲肠（马等）、蟑螂肠道的微生物区系及其分解纤维素的机制；厌氧降解生态学，顽固性有机物降解菌，“三废”的综合利用；海洋微生物生态学；以及产毒真菌与真菌毒素；等等。

（四）生态学理论与环保实践

在微生物生态学的研究领域内，深入的工作还较罕见，有大量的工作等待着人们去研究。

例如土壤中微生物新类群的调查，土壤微生物的群体结构与功能；共生和致病微生物与宿主相互识别的分子基础；用微生物防治病虫害的理论基础；我国传统酿造中的微生物生态问题；微生态学的研究；霉腐微生物的种类、霉腐机制和防治方法；重要致病菌在自然界的生存状态；瘤胃、盲肠（马等）、蟑螂肠道的微生物区系及其分解纤维素的机制；厌氧降解生态学，顽固性有机物降解菌，“三废”的综合利用；海洋微生物生态学；以及产毒真菌与真菌毒素；等等。

（五）传染和免疫的机制及实践

在这方面的研究内容主要有：病原菌致病的分子机制；病原性厌氧菌的分离、鉴定及致病性；反生物战；新病原菌的分离、鉴定；新疫苗，新型生物制品，基因工程与菌苗、疫苗生产，多价基因工程疫苗；单克隆抗体的研究；等等。

（六）其他

微生物学方法的研究；现代化菌种保藏技术；微生物数据库的建立；实验室试剂的标准化；商品化的菌种简便、快速鉴定盒；等等。

综上所述，我们可以知道，微生物是生物界中一支数量无比庞大的队伍。

它们所起作用的大小，对人们有利或有害，主要还是取决于人们对其活动规律的认识和掌握的程度。

无数事实生动地证明，自从人类认识微生物并逐步掌握其活动规律后，就可能做到使原来无利的微生物变为有利，小利者变大利，有害者变小害、无害甚至有利，从而大大地推动人类的进步。

这就是我们学习微生物学的根本目的。

D. 微生物的研究发展

微生物学家巴斯德原是化学家，曾在化学上做出过重要的贡献，后来转向微生物学研究领域，为微生物学的建立和发展做出了卓越的贡献。主要集中在下列三个方面：① 彻底否定了“自然发生”学说。“自生说”是一个古老学说，认为一切生物是自然发生的。到了17世纪，虽然由于研究植物和动物的生长发育和生活循环，是“自生说”逐渐消弱，但是由于技术问题，如何证实微生物不是自然发生的仍是一个难题，这不仅是“自生说”的一个顽固阵地，同时也是人们正确认识微生物生命活动的一大屏障。巴斯德在前人工作的基础上，进行了许多试验，其中着名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，他们引起有机质的腐败。巴斯德自制了一个具有细长而弯曲的颈的玻瓶，其中盛有有机物水浸液，经加热灭菌后，瓶内可一直保持无菌状态，有机物不发生腐败，一旦将瓶颈打断，瓶内浸液中才有了微生物，有机质发生腐败。巴斯德的试验彻底否定了“自生说”，并从此建立了病原学说，推动了微生物学的发展。
② 免疫学——预防接种。Jenner虽然早在1798年发明了种痘法可预防天花，但却不了解这个免疫过程的基本机制，因此，这个发现没能获得继续发展。1877年，巴斯德研究了鸡霍乱，发现将病原菌减毒可诱发免疫性，以预防鸡霍乱病。其后它又研究了牛、羊炭疽病和狂犬病，并首次制成狂犬疫苗，证实其免疫学说，为人类防病、治病做出了重大贡献。
③ 证实发酵是由微生物引起的。究竟发酵是一个由微生物引起的生物过程还是一个纯粹的化学反应过程，曾是化学家和微生物学家激烈争论的问题。巴斯德在否定“自生说”的基础上，认为一切发酵作用都可能与微生物的生长繁殖有关。经不断地努力，巴斯德终于分离到了许多引起发酵的微生物，并证实酒精发酵是由酵母菌引起的。还研究了氧气对酵母菌的发育和酒精发酵的影响。此外，巴斯德还发现乳酸发酵、醋酸发酵和丁酸发酵都是不同细菌所引起的。为进一步研究微生物的生理生化奠定了基础。
④ 其它贡献。一直沿用至今天的巴斯德消毒法（60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物的一种消毒法）和家蚕软化病问题的解决也是巴斯德的重要贡献，它不仅在实践上解决了当时法国酒变质和家蚕软化病的实际问题，而且也推动了微生物病原学说的发展，并深刻影响医学的发展。 微生物20世纪上半叶微生物学事业欣欣向荣，微生物学沿着两个方向发展，即应用微生物学和基础微生物学。在应用方面，对人类疾病和躯体防御机能的研究，促进了医学微生物学和免疫学的发展。青霉素的发现（Fleming,1929）和瓦克斯曼（Waksman）对土壤中放线菌的研究成果导致了抗生素科学的出现，这是工业微生物学的一个重要领域。
环境微生物学在土壤微生物学研究的基础上发展起来。微生物在农业中的应用使农业微生物学和兽医微生物学等也成为重要的应用学科。应用成果不断涌现，促进了基础研究的深入，于是细菌和其它微生物的分类系统在20世纪中叶出现了，生物化学，微生物遗传和变异的研究导致了微生物遗传学的诞生。微生物生态学在20世纪60年代也形成了一个独立学科。20世纪80年代以来，在分子水平上对微生物研究迅速发展，分子微生物学应运而生。在短短的时间内取得了一系列进展，并出现了一些新的概念，较突出的有，生物多样性、进化、三原界学说；细菌染色体结构和全基因组测序；细菌基因表达的整体调控和对环境变化的适应机制；细菌的发育及其分子机理；细菌细胞之间和细菌同动植物之间的信号传递；分子技术在微生物原位研究中的应用。经历约150年成长起来的微生物学，在21世纪将为统一生物学的重要内容而继续向前发展，分子微生物生态学。
微生物产业在21世纪将呈现全新的局面。微生物短短的300年间，特别是20世纪中叶，已在人类的生活和生产实践中得到广泛的应用，并形成了继动、植物两大生物产业后的第三大产业。这是以微生物的代谢产物和菌体本身为生产对象的生物产业，所用的微生物主要是从自然界筛选或选育的自然菌种。21世纪，微生物产业除了更广泛的利用和挖掘不同生境（包括极端环境）的自然资源微生物外，基因工程菌将形成一批强大的工业生产菌，生产外源基因表达的产物，特别是药物的生产将出现前所未有的新局面，结合基因组学在药物设计上的新策略将出现以核酸（DNA或RNA）为靶标的新药物（如反义寡核苷酸、肽核酸、DNA疫苗等）的大量生产，人类将完全征服癌症、艾滋病以及其他疾病。此外，微生物工业将生产各种各样的新产品，例如降解性塑料、DNA芯片、生物能源等，在21世纪将出现一批崭新的微生物工业，为全世界的经济和社会发展做出更大贡献。 微生物作为一门科学进行研究，中国起步较晚。中国学者开始从事微生物学研究在20世纪之初，那时一批到西方留学的中国科学家开始较系统的介绍微生物知识，从事微生物学研究。1910-1921年微生物间伍连德用近代微生物学知识对鼠疫和霍乱病原的探索和防治，在中国最早建立起卫生防疫机构，培养了第一支预防鼠疫的专业队伍，在当时这项工作居于国际先进地位。20世纪20-30年代，中国学者开始对医学微生物学有了较多的试验研究，其中汤飞凡等在医学细菌学、病毒学和免疫学等方面的某些领域做出过较高水平的成绩，例如沙眼病原体的分离和确认是具有国际领先水平的开创性工作。
现代化的发酵工业、抗生素工业、生物农药和菌肥工作已经形成一定的规模，特别是改革开放以来，中国微生物学无论在应用和基础理论研究方面都取得了重要的成果，例如中国抗生素的总产量已跃居世界首位，中国的两步法生产维生素C的技术居世界先进水平。中国学者瞄准世界微生物学科发展前沿，进行微生物基因组学的研究，现已完成痘苗病毒天坛株的全基因组测序，2013年又对中国的辛德毕斯毒株（变异株）进行了全基因组测序。1999年又启动了从中国云南省腾冲地区热海沸泉中分离得到的泉生热袍菌全基因组测序，2013年取得可喜进展。中国微生物学进入了一个全面发展的新时期。但从总体来说，中国的微生物学发展水平除个别领域或研究课题达到国际先进水平，为国外同行承认外，绝大多数领域与国外先进水平相比，尚有相当大的差距。因此如何发挥中国传统应用微生物技术的优势，紧跟国际发展前沿，赶超世界先进水平，还需作出艰苦的努力。

E. 微生物如何生长

微生物如何生长

微生物如何生长，我们都知道我们的生活中共充满了为生物，很多都是肉眼不可见的，微生物在我们生活中无处不在，体内的有益菌，体外的各种细菌，都是微生物，以下为大家分享微生物如何生长呢？

微生物如何生长1

微生物是怎么生长的

我们都知道新鲜蔬菜被晒干后就不容易腐烂了，这是因为蔬菜的水分减少了，引起蔬菜腐烂的微生物就不容易生长。微生物的生长必须有水

但结合在分子内的水不能被微生物利用，只有游离的水才能被利用。采用“水活度”值这一概念来表示能被微生物利用的实际含水量，微生物所需要的水活度越高, 在干燥的环境下就越不容易生长。

微生物细胞在合适的环境条件下，会不断获取外界的营养物质。这些营养物质在细胞内发生各种化学变化，有些被作为能源消耗了，有些变成了细胞自身的结构组织

如果变成细胞组织的物质多于被消耗掉的物质，细胞物质的总量就会不断增加，细胞个体就会长大.在达到一定程度时，就会繁殖，即由一个细胞变成两个，两个变成四.....最后发展成一个群体。

微生物惊人的繁殖速度

微生物的生长繁殖速度是惊人的。我们知道，高等生物完成一个世代交替的周期要几年甚至几十年，而微生物完成世代交替只需要几分钟。细菌增殖的方式是二分裂法，即以2的n次方递增，拿大肠杆菌来说，大肠杆菌在适宜温度时20分钟即形成一代，24小时则繁殖72代。

当然，因为地球上任何生物都要受到物质条件及其他相关条件的制约，不可能无限繁殖，不过，也确实由于许多致病微生物有着惊人的繁殖速度，才使得我们的医疗手段在它们面前无能为力。

细菌如此，其他微生物也是如此。更有甚者是病毒，它们增殖的方法是复制，就像我们翻录磁带一样。病毒在它们所寄生的细胞中，只需按照自己的模样，利用细胞中的各种原料和酶无休止地复制后代个体，直到被寄生的细胞变成空壳为止。

至此，它们从这细胞中破壳而出，一次出来就是上亿个细菌!然后再分别去感染临近的其他细胞，复制新一代的个体。如此，在极短的时间内就可产生数量极多的后代，这也是高等生物自叹不如的。

正是微生物有这样神奇的本领，才得以在地球漫长的进行过程中保存下来，而许多较高等的生物却只能在地球上走过短短的进化年代便销声匿迹了。

到哪里获取营养成分

营养是微生物生长的先决条件。

在自然界中，微生物从其生存环境中获取生长所需的各种营养成分。在土壤中，各种有机质是异养微生物细菌、放线菌、霉菌生长所需的碳源和能源。

在茂密的丛林中，枯枝败叶是各种土着微生物赖以生长的天然粮库。许多大型真菌生活在草地上、树干上，甚至是腐木上，有些则是与树木的根部共生，它们的营养方式为腐生、寄生，或二者兼而有之。

微生物也在相互“竞争"

面对饥饿或病毒，微生物会作出什么反应呢。一部分微生物会形成孢子，将DNA (脱氧核糖核酸)封闭起来，使母细胞死亡，这确保了整个菌群的生存。一旦威胁消除，孢子萌发，菌群重新生长繁殖。

在此过程中，微生物还要选择是否进入一种“竞争”状态，即通过改变细胞膜,以更容易吸收来自邻近其他死亡细胞的物质。如此一来，在生存压力消失后，这些微生物可以更快地恢复正常生活。

雅各布教授认为，这是一个艰难的选择，甚至可以说是一场赌博,因为只有当其他微生物进人到孢子休眠状态时，形势才对进人到“竞争”状态的微生物有利。观测显示，只有约10%的微生物进人到“竞争”状态。为什么不是所有的微生物同时进人到“竞争”状态呢?

这是因为微生物不会向自己的同伴隐瞒自已的意图，也不会说谎或推诿，它们之间可通过发送化学信息来传递个体的意图。个体微生物根据所面对的生存压力、同伴的处境、有多少细胞处于休眠状态以及有多少细胞处于“竞争”状态，来仔细权衡，最终决定个体的状态。

对环境的适应

我们知道，鸡蛋只有在适合的温度下才能孵化成小鸡，这是因为在细胞中进行的生物化学反应是生命活动的基础，而这些反应需要在一"定的温度下进行。

对于大多数微生物来说，温度太低，不能进行营养物质的运输，也不利于各种生命过程的进行。在温度适当升高时，细胞内的生物化学反应速度加快，就能加速微生物的生长。当温度超过微生物所能忍受的极限时，就会导致其死亡。

当然，由于自然界的环境与生物种类的多样性，有些微生物能够在一般生物所不能生存的环境条件下生长，例如生活在南极和北极地区的嗜冷微生物、生活在高温环境中的嗜热微生物以及生长在热泉和火山喷口地区的嗜高热微生物等

微生物如何生长2

微生物培养过程（生长期）分为四个时期：

1、调整期，也叫适应期、迟滞期。微生物进入新的生长环境后，需要一段时间适应环境。此时期，微生物生长缓慢，OD值（菌密度值）基本不变。

2、对数生长期，也叫对数期。此阶段，微生物由于已经适应了生长环境，加之培养基内营养丰富，微生物排出的有害物质少，对微生物生长繁殖的影响小，微生物进入迅速生长和大量繁殖阶段。OD值基本呈对数增加。

3、平衡期，也叫稳定期。经过一段时间的`高速生长繁殖后，培养基内部营养物质消耗越来越大，有害物质逐渐积累，微生物生长繁殖受限，菌体出现死亡，新繁殖的个体数量与死亡数量趋于平衡，OD值趋于稳定。

4、衰亡期。培养基营养物质消耗殆尽，有害物质大量积累，微生物已不能正常生长繁殖，菌体大量死亡。OD值出现明显下降。

微生物如何生长3

影响微生物生长繁殖的条件主要有下面这五个方面：

（1）营养条件。微生物也需要营养，才能正常生长，营养物质的供应是微生物生存的首要条件。微生物主要的营养物质包括碳化物、氮化物、水和无机盐以及微量元素等。

不同的微生物彼此所需要的营养条件有或多或少的差别。例如，假单胞杆菌属的细菌可以利用90种以上的碳化物，而甲烷氧化菌却只能利用甲烷和甲醇。有少数细胞能利用对其他生活有毒的酚、氰化物，固氮细胞可以利用空气中的氮气等等。

（2）温度。温度是影响微生物存活的重要因素之一。微生物有各自的最适温度，一般是在20～70℃左右。个别微生物可在200～300℃的高温下生活。

（3）酸碱度。各种微生物都有其最适酸碱度。酵母和霉菌适宜在微酸性环境中。也有少数可以在强酸或强碱性环境中生存。

（4）微生物与氧气的关系。有的微生物没有空气就不能生存；有的通风反不能生存；有的通风或不通风都能生存。

（5）有毒物质、辐射、超声波对微生物的生长也有着重要的影响。

微生物的生长和繁殖需要什么条件

1.适宜的营养条件（充足的碳源.氮源）

2.适宜的氧含量（好氧的要震荡培养,厌氧的要厌氧培养,兼性的可以静止培养）

3.合适的pH值（一般指培养基的pH值）.

4.合适的环境温度（细菌37度,真菌28度）

5.合适的接种量（一般接种量是1%）

F. 微生物学发展史如何分期

一、微生物学的萌芽时期

我国早在春秋战国时期，就发现用微生物分解有机物质，用来沤粪积肥，使农作物变得更加茁壮。微生物在医学中也有应用，公元2世纪的《神农本草经》中就有关于白僵蚕治病的记载。公元6世纪的《左传》中也有用麦曲治腹泻病的记载，10世纪的《医宗金鉴》中有关于种痘方法的记载。公元6世纪北魏的贾思勰《齐民要术》中也有关于微生物应用的资料，如谷物制曲、酿酒、制酱、造醋、腌菜等。在古希腊留下来的石刻上也有酿酒的操作记录。
虽然古人还不知道是微生物在发挥作用，但是他们通过日积月累的生活实践，已经学会巧妙地利用微生物来改善自己的生活。
二、微生物学的初创时期
微生物的初创期是17世纪下半叶到19世纪中叶。詹森制成世界上第一台显微镜，罗伯特·胡克把昆虫等较小事物在显微镜下的具体形态发表在《显微制图》中，列文虎克用自制的显微镜观察到微生物，并详细地描述了微生物的形态，打开了微生物研究的大门。
在列文虎克死后，微生物的研究一度进入低谷，“自然发生论”开始成为热点话题。1748年，尼达姆（John Needham）用“干草等浸泡在烧瓶中会产生微生物”的实验证明“自然发生论”。后来，许多科学家投入到微生物研究中来，为微生物的发展打下了基础。1765－1776年，斯帕兰让尼（Lazaro Spallanzani） 又用密封加热实验反驳“自然发生论”。1826年，施旺（Theodor Schwann） 提出乙醇发酵由酵母菌引起，在1837年，他又提出微生物引起发酵和腐败。1838—1839年，施旺和施莱登（Mathias Schleiden） 分别提出细胞学说，1853年，巴谢（Agostino Bassi）首次实验证明由白僵菌引起家蚕的“白僵病”，并认为许多疾病是由微生物引起的。1845年，伯克利（M.J.Berkeley）首次证明是霉菌引起爱尔兰薯仔枯萎病。1846年，塞麦尔维斯（Lgnaz Semmelweis）发现产褥热是由医生传播的，提出使用防腐剂预防的方法。1849—1854年，斯诺（John Snow） 对伦敦流行的霍乱开展流行病学研究。1850年，达望（CasimirJoseph Davaine）在患炭疽病的家畜中发现炭疽细菌，同年，米切利斯（Eihardt Mitscherlich）发现是细菌引起马铃薯褐变。1853年，德巴利（Heinrich Anton De Bary）提出禾谷类锈病是由寄生真菌导致的。
三、微生物学的奠基时期
巴斯德对微生物生理学的研究为现代微生物学奠定了基础。巴斯德（Louis Pasteur） 在1857年提出乳酸发酵的微生物学原理；1860年提出酵母菌在乙醇发酵中的作用；1864年彻底驳斥了自然发生论；1866年发明低温灭菌法；1880年和斯坦伯格（George Sternberg）同时从唾液中分离和培养肺炎球菌；1881年和鲁克斯（Pierre·Paul·Emile Roux） 用炭疽菌进行免疫实验并研制炭疽疫苗；1885年研制出狂犬病疫苗，在被疯狗咬伤的9岁小孩身上首次试用并获成功。
科赫对新兴的医学微生物学做出了巨大贡献。1876年，分离并鉴定了炭疽热病原菌——炭疽杆菌；1878年鉴别了葡萄球菌；1881年研究了细菌的纯培养方法，并用减毒炭疽杆菌进行动物免疫；1882年发现肺结核的病原菌——肺结核分枝杆菌，并因此获得1905年诺贝尔奖；1883年鉴定了霍乱的致病因子——霍乱弧菌（vibrio cholerae）；1884年，首次发表科赫定理。
下面再来看一下其他众多科学家的成就。1858年，魏尔啸（Rudolf Virchow）提出“每一个细胞都来自另一个细胞”。1859年，达尔文（Charles Robert Darwin）发表《物种起源》。1865年，孟德尔（Gregor Johann Mendel）发表孟德尔遗传法则。1867年李斯特（Joseph Lister）正式发表了他的外科消毒术。1880年拉瓦拉（Alphonse Laveran）鉴定了疟原虫在感染者红细胞中的生活史，1907年获诺贝尔奖。1884年梅契尼柯夫（Elie Metchnikoff）发现吞噬作用，1908年获诺贝尔奖。1890年贝林格（Emil Adolf von Behring） 和北里柴三郎（Kitasato Shibasaburo）发现抗毒素，用毒素使动物免疫，制备白喉和破伤风抗毒素，1901年获诺贝尔奖。由于科学成果很多，这里不一一列举。

G. 微生物学发展可分为哪几个时期 每个时期有什么特点

微生物学的发展史

一、初创时期（形态学时期）

1664年，英国人虎克（RobertHooke）用显微镜观察微生物。虎克曾用原始的显微镜对生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察。

1674～1695年，荷兰人列文虎克制造分辨率大的单式显微镜；

1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）首次观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的会员。

二、奠基时期（生理学时期）

1.法国巴斯德微生物学的奠基人

(1)发现并证实发酵是由微生物引起的。

化学家出生的巴斯德涉足微生物学是为了治疗“酒病”和“蚕病”。

(2)彻底否定了“自然发生”学说

着名的曲颈瓶试验无可辩驳地证实，空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。

(3)免疫学——预防接种

首次制成狂犬疫苗

(4)其他贡献

巴斯德消毒法：60～65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物。

2.德国柯赫细菌学的奠基人

（1）微生物学基本操作技术方面的贡献

a）建立细菌纯培养技术(纯种分离技术)

b）悬浮培养法

c）流动蒸汽灭菌

d）细胞染色技术和显微摄影

三、发展时期（生化时期）

无活细胞酵母压榨液

葡萄糖、酒精

1.青霉素

英国微生物学家弗来明发现青霉素，开创了用抗生素治疗疾病的新纪元。

2.摇瓶培养技术

四、分子生物学时期（成熟时期）

1. 基因工程药物学的兴起

2. 转基因的农作物