好久没有更新了，假期里我们开一个新的专题，给大家讲讲微生物学里面的基本实验，希望大家能够玩的开心。
一、微生物和你
当你清晨起床后，深深地吸一口清新的空气，喝一杯可口的酸奶，品尝美味的面包或馒头的时候，你就已经开始享受到了微生物给你带来的恩惠；当你因医院的病床上，经受病痛的折磨，那便是有害的微生物侵蚀了你的身体；但当白衣护士给你服用或注射抗生素类药物，使你很快恢复健康时，你得感谢微生物给你带来的福音，因为抗生素是微生物的“奉献”。然而，如果高剂量的某种抗生素注入你的体内后，效果甚微甚至毫无效果，你可曾想到这也是微生物的恶作剧——病原微生物对药物产生了抗性。这时医生只好尝试用其他药物，这些药物又有待于微生物学家和其他科学家去研究和开发。
可以说，微生物与人类关系的重要性，你怎么强调都不为过。微生物是一把锋利的双刃剑，它们在给人类带来巨大利益的同时也带来了“残忍”的破坏。它给人类带来的利益不仅仅是享受，而且实际上涉及到人类的生存。微生物在许多重要产品中起到不可替代的作用，例如：面包、奶酪、啤酒、酱油、味精、抗生素、疫苗、维生素、酶等的生产，同时也是人类生存环境中必不可少的成员，有了它们才使地球上的物质循环得以完成，否则地球上的所有生命将无法繁衍生存下去。此外，以基因工程为代表的现代生物技术的发展与运用也离不开微生物的参与。
然而，这把双刃剑的另一面——微生物的残忍性给人类带来的灾难有时甚至是毁灭性的。年的一场由鼠疫杆菌（Yersiniapestis）引起的瘟疫几乎摧毁了整个欧洲，有三分之一的人（约万人）死于这场灾难。在此后的80年间，这种疾病一再肆虐，实际上消灭了大约75%的欧洲人口，一些历史学家认为这场灾难甚至改变了欧洲文化。我国在历史上也多次爆发鼠疫，死亡率极高。今天，一种新的瘟疫——艾滋病（AIDS）正在全球蔓延；乙肝病毒导致的乙型肝炎也正威胁着人类的健康和生命；许多已被征服的传染病（如肺结核、疟疾、霍乱等）也有卷土重来之势。据世界卫生组织统计，全球已有近三分之一的人口已经感染了结核菌。随着环境污染日趋严重，一些以前从未见过的新疾病（如禽流感、军团病、埃博拉病毒、霍乱O新菌型、大肠杆菌O以及疯牛病等）又给人类带来了新的威胁。年全球爆发的非典型肺炎（严重呼吸道综合征，SARS）所带来的危害和恐慌，仍记忆犹新以，及年全球传播的中东呼吸综合征同样值得我们警惕，这都是由冠状病毒引发的呼吸道疾病。因此，你——未来的科学家任重而道远。正确的使用微生物这把双刃剑，造福于人类是我们学习和应用微生物学的目的，也是每个同学义不容辞的责任。
二、微生物的发现
在人们真正看到微生物之前，实际上已经猜想或感觉到它们的存在，甚至人们已经在不知不觉中应用它们了。我国劳动人民很早就已认识到微生物的存在和作用，也是最早应用微生物的国家之一。据考古推测，我国早在年前就已经出现了曲蘖酿酒，多年前我国酿酒已经十分普遍。年前我国人民已发明酿酱、醋，知道用曲治消化道疾病。公元6世纪（北魏时期），贾思勰在《齐民要术》中详细的记载了制曲、酿酒、制酱和酿醋等工艺。公元9世纪到10世纪我国已发明用鼻苗法种痘，用细菌浸出法开采铜矿。到了16世纪，古罗马医生G?Fracastoro才明确提出疾病是由肉眼看不出的生物（Livingcreatures）引起的。
第一个真正看见并描述微生物的人是荷兰商人安东尼?列文虎克（AntonyVanLeeuwenhoek）。他利用自制的显微镜发现了微生物世界。继列文虎克发现微生物之后的年间，微生物学的研究基本上停留在形态描述和分门别类的阶段。直到19世纪中期，以法国的巴斯德（LouisPasteur）和德国的科赫（RobertKoch）为代表的科学家才将微生物的研究从形态描述推进到生理学研究阶段，揭露了微生物室造成腐败发酵和人畜疾病的原因，并建立了分离、培养、接种和灭菌等一系列独特的微生物技术，从而奠定了微生物学的基础。
巴斯德
巴斯德原本是一名化学家，曾在化学上做出过重要贡献，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贡献。其贡献集中表现在以下四方面：
1、彻底否定了“自生说”。“自生说”是一个古老的观点，认为一切生物都是自然发生的。巴斯德在前人工作的基础上进行了许多实验，其中最著名的曲颈瓶实验无可辩驳地证实空气中确实含有微生物，它们引起有机质发生腐败。巴斯德的实验彻底否定了“自生说”，并从此建立了病原学说，极大地推动了微生物学的发展。
2、免疫学——预防接种。Jenner虽然早在年发明了种痘法预防天花，但却不清楚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。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。其后他又研究了牛、羊炭疽病和狂犬病，并首次制成了狂犬病疫苗，为人类预防和治疗疾病做出了重大贡献。
3、证实发酵是由微生物引起的。酒精发酵是一个有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，提出一切发酵都可能和微生物的生长繁殖有关。经过不断努力，巴斯德分离到了许多能引起发酵的微生物，证实酒精发酵是由酵母菌引起的。此外，巴斯德还发现乳酸发酵、醋酸发酵和丁酸发酵都是由不同细菌所引起的。这些发现为进一步研究微生物的生理生化特征奠定了基础。
4、发明了巴斯德消毒法。60-65℃作短时间加热处理，杀死有害微生物。一直沿用至今的巴斯德消毒法为牛奶、酿酒等行业做出重要贡献。
科赫
科赫是著名的细菌学家，他曾经是一名医生，对病原菌的研究做出了突出贡献：1、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——结核杆菌。3、提出了证明某种微生物是否是某种疾病病原体的基本原则——科赫原则。4、开创了许多微生物基本操作技术，包括无菌技术，固体培养基使用，培养基的配制等。
科赫原则的主要内容是：1.可疑致病微生物必须要在所有感染病例中都能发现。2.致病微生物必须能够以纯培养的形式分离出来。3.分离获得的致病微生物接种到敏感动物体内必定能够引起疾病的发生。4.该致病微生物必须能够以纯培养的形式从人工感染动物中分离得到。
20世纪，微生物学获得了进一步的发展。不但持续地揭示了一系列疾病的特定微生物，而且开发出了一系列抗微生物的化学治疗剂，特别是抗生素的应用，并且利用微生物来研究最基本的生物学概念，如遗传学、生物化学和细胞生物学等的问题。当前，微生物进入分子生物学水平及基因组水平的研究阶段。
三、微生物的特点
微生物通常指的是那些微小、简单、肉眼难以观察的生物。英文微生物（microorganism）一词就是在生物（organism）词之前加上前缀非常小（micro）所构成。需要指出的是，微生物并不是分类学上的术语，它们主要依据是根据生物体的大小而被人为地划归在一起。实际上微生物是由生物多样性非常广泛的不同生物类群所组成，它包含真核生物中的真菌、微型藻类、原生动物，原核生物中的细菌、放线菌、蓝细菌和古细菌，非细胞生物中的病毒和亚病毒。
为什么要把上述范围如此广泛的不同生物类群与其他生物相区别，另列为微生物呢？这是由于不同的微生物类群尽管差异很大，但却具有一些共同特点。
1、大多数微生物肉眼难以直接观察（microscopic）
在我们周围世界中，到处都存在微生物，但我们却看不见它们。这是由于它们个体比较微小，一般小于μm，而人肉眼分辨率有限，约为μm。所以肉眼一般不能直接观察微生物，而需要借助光学显微镜甚至电子显微镜才能观察到它们的存在。典型细菌体积只有大约1μm3，为人体细胞的千分之一，较小体积意味着具有较大的相对表面积，使其容易以较高速率从环境中吸收营养物质，支撑细菌细胞得以快速生长。
2、微生物通常以独立的增殖单位存在（independentunits）
相同细菌组成的群体中的每一个细菌的增殖都是独立的，它对群体中的其他细菌既不依赖，又没有很大影响。将任何一个细菌细胞移开单独培养，它都可以通过自我增殖产生新的群体。当然也有例外，特别是在藻类。原生动物和真菌当中，有些类群具有多种细胞形式，有些具有非常复杂的生活周期并且有不同细胞类型参与其中。
3、微生物结构较简单（less 虽然从系统发育来看，细菌和古生菌是二种完全不同的生物类群，但它们的细胞结构却基本一致，同属原核生物（Prokaryote），在显微镜下的形态也十分类似。
细菌的形态和排列
在显微镜下不同细菌的形态可以说是千差万别，丰富多采，但就单个有机体而言，其基本形态可分为球状、杆状与螺旋状三种。尽管是单细胞生物，许多细菌也常以成对、成链、成簇的形式生长，例如双球菌（肺炎球菌，旧称肺炎双球菌）、链球菌、四联球菌、八叠球菌、葡萄球菌等。
除了球菌、杆菌、螺旋菌三种基本形态外，还有许多具其它形态的细菌。例如柄杆菌（prosthecatebacteria）细胞上有柄（stalk）、菌丝（hyphae）、附器（appendages）等细胞质伸出物，细胞呈杆状或梭状，并有特征性的细柄；球衣菌（Sphaerotilus），能形成衣鞘（sheath），杆状的细胞呈链状排列在衣鞘内而成为丝状；而支原体（Mycoplasma）由于只有细胞膜，没有细胞壁，故细胞柔软，形态多变，具有高度多形性。即使在同一培养基中，细胞也常出现不同大小的球状、环状、长短不一的丝状、杆状及不规则的多边形态。
有些细菌具有特定的生活周期，在不同的生长阶段具有不同的形态，例如放线菌、粘细菌等。放线菌是生产抗生素的重要微生物，大多由分枝发达的菌丝组成。而根据菌丝的形态和功能又可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝三种，其中孢子丝的形态特征是放线菌的重要鉴定指标。
细菌的形态明显地受环境条件的影响，如培养时间、培养温度、培养基的组成与浓度等发生改变，均能引起细菌形态的改变。一般处于幼龄阶段和生长条件适宜时，细菌形态正常、整齐，表现出特定的形态。在较老的培养物中，或不正常的条件下，细胞常出现不正常形态，尤其是杆菌，有的细胞膨大，有的出现梨形，有的产生分枝，有时菌体显著伸长以至呈丝状等。这些不规则的形态统称为异常形态，若将它们转移到新鲜培养基中或适宜的培养条件下又可恢复原来的形态。
古生菌
在显微镜下，古生菌与细菌具有类似的个体形态，但它们多生活于一些生存条件十分恶劣的极端环境中，例如高温、高盐、高酸等。隐蔽热网菌（Pyrodictiumoccultum）是迄今所发现的最耐热的生物之一，它的最适生长温度为℃。最近在太平洋海底火山口附近分离的“株”甚至能在℃的条件下生长繁殖。
原核生物的细胞大小
原核生物的细胞大小随种类不同差别很大。有的与最大的病毒粒子大小相近，在光学显微镜下勉强可见，有的与藻类细胞差不多，几乎肉眼就可辨认，但多数居于二者之间。
尽管细菌细胞微小，采用显微镜测微尺能较容易、较准确地测量出它们的大小；也可通过投影法或照相制成图片，再按放大倍数测算。球菌大小以其直径表示，杆菌和螺旋菌以其长度和宽度表示。不过螺旋菌的长度是菌体两端点间的距离，而不是真正的长度，它的真正长度应按其螺旋的直径和圈数来计算。
值得指出的是，在显微镜下观察到的细菌的大小与所用固定染色的方法有关。经干燥固定的菌体比活菌体的长度，一般要缩短1/3-1/4；若用衬托菌体的负染色法，其菌体往往大于普通染色法，甚至比活菌体还大，具有荚膜的细菌中最易出现这种现象。此外，影响细菌形态变化的因素同样也影响细菌的大小。除少数例外，一般幼龄细菌比成熟的或老龄的细菌大得多。例如枯草芽孢杆菌，培养4小时的比培养24小时的细胞长5-7倍，但宽度变化不明显。细菌大小随菌龄而变化，这可能与代谢废物积累有关。另外，培养基中渗透压增加也会导致细胞变小。
2、真菌
霉菌、酵母菌、以及大型真菌如蘑菇等皆为真菌，均属真核微生物。它们种类繁多，形态各异、大小悬殊，细胞结构多样。由于霉菌和酵母菌在生物学特性、研究方法、以及它们在自然界的分布和作用，对动物、植物和人类的有益、有害效应等方面均与细菌相似，故有关真菌方面的研究霉菌和酵母菌较为详细。
霉菌
霉菌（mold）是一些“丝状真菌”的统称，不是分类学上的名词。霉菌菌体均由分枝或不分枝的菌丝（hypha）构成。许多菌丝交织在一起，称为菌丝体（mycelium）。菌丝在光学显微镜下呈管状，直径约为2~10?m，比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。霉菌菌丝有两类：1）无隔膜菌丝，整个菌丝为长管状单细胞，细胞质内含有多个核。其生长过程只表现为菌丝的延长和细胞核的裂殖增多以及细胞质的增加。如根霉、毛霉、犁头霉等。2）多数为有隔膜菌丝，菌丝由横隔膜分隔成成串多细胞，每个细胞内含有一个或多个细胞核。有些菌丝，从外观看虽然像多细胞，但横隔膜上有小孔，使细胞质和细胞核可以自由流通，而且每个细胞的功能也都相同。如青霉菌、曲霉菌、白地霉等绝大多数霉菌菌丝均属此类
在固体培养基上，部分菌丝伸入培养基内吸收养料，称为营养菌丝；另一部分则向空中生长，称为气生菌丝。有的气生菌丝发育到一定阶段，分化成繁殖菌丝。
霉菌在自然界分布极广，土壤、水域、空气、动植物体内外均有它们的踪迹。它们同人类的生产、生活关系密切，是人类实践活动中最早认识和利用的一类微生物。现在，霉菌在发酵工业上广泛用来生产酒精、抗生素（青霉素、灰黄霉素）、有机酸（柠檬酸、葡萄糖酸、延胡索酸等）、酶制剂（淀粉酶、果胶酶、纤维素酶等）、维生素、甾体激素等。在农业上用于饲料发酵、植物生长刺激素（赤霉素）、杀虫农药（白僵菌剂）等。腐生型霉菌在自然界物质转化中也有十分重要的作用。另外，霉菌也是造成许多食品霉变变质的主要原因。例如，据统计全世界平均每年由于霉变而不能食（饲）用的谷物约占2%，这是一笔相当惊人的经济损失。
酵母菌
酵母菌（yeast）是一群单细胞的真核微生物。这个术语也是无分类学意义的普通名称，通常用于以芽殖或裂殖来进行无性繁殖的单细胞真菌，以与霉菌区分开。极少数种可产生子囊孢子进行有性繁殖。
在光学显微镜下，大多数酵母菌为单细胞，一般呈卵圆形、圆形、圆柱形或柠檬形。大小约为1~5×5~30mm，最大可达mm。各种酵母菌有其一定的大小和形态，但也随菌龄和环境条件而异。即使在纯培养中，各个细胞的形状、大小亦有差别。有些酵母菌细胞与其子代细胞连在一起成为链状，成为假丝酵母。
酵母菌与人类生活关系也十分密切，在酿造、食品、医药工业等方面占有重要地位。另外，酵母菌细胞蛋白质含量高达细胞干重的50%以上，并含有人体必需的氨基酸，所以酵母菌可以成为食品和饲料的重要补充。当然，酵母菌也常给人类带来危害。腐生型酵母菌能使食品、纺织品和其它原料腐败变质，少数嗜高渗压酵母菌如鲁氏酵母（Saccharomycesrouxii）、蜂蜜酵母（Saccharomycesmellis）可使蜂蜜、果酱败坏；有的酵母菌还可引起人和植物的病害。例如白假丝酵母（Candidaalbicans，又称白色念珠菌）可引起皮肤、粘膜、呼吸道、消化道以及泌尿系统等的多种疾病。而新型隐球酵母（Cryptococcusneoformans）还能引起慢性脑膜炎、肺炎等疾病。
3、藻类
藻类（algae）是指除苔藓植物和维管束植物以外，基本上有叶绿素，可进行光合作用，并伴随放出氧气的一大类真核生物，它们大多属于只有通过显微镜才能观察到个体形态的微生物。但也有一些藻类个体很大，例如大的海藻可长达若干英尺。
藻类的大小、形态有很大差别（图2-28），许多是单细胞的，也有些藻类是单细胞的群体。有些群体可以是由分裂后单个的、相似的细胞互相粘连而成的简单聚集，也可能是由具有特殊功能的，分化了的不同细胞所组成，它们变得很复杂，而且表面结构类似于高等植物。
藻类在自然界，特别是各种水体中广泛存在，常常是影响水质的重要原因。例如有些自来水的怪味就是在供水系统中生长的藻类引起的，而藻类在近海的大量繁殖，也会由于水中氧气的大量消耗而引起鱼类和其它海洋生物的窒息、死亡，形成对渔业生产影响极大的赤潮。
4、原生动物
原生动物（Prokaryote）是一类缺少真正细胞壁，细胞通常无色，具有运动能力，并进行吞噬营养的单细胞真核生物。它们个体微小，大多数都需要显微镜才能看见。
原生动物在自然界，特别是海水、淡水中大量存在，它们也与各种动植物在不同组织水平上形成共生体，有些对宿主无害，有些对宿主有利，有些对宿主有害。也有一些原生动物能引起人类疾病。
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参考资料
1.沈萍,陈向东.微生物学(第2版).北京:高等教育出版社,6
2.袁生.微生物学.北京:高等教育出版社,9
3.周德庆.微生物学实验教程(第2版).北京:高等教育出版社,6
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