微生物學(xué)

'''微生物學(xué)'''(microbiology)，[[生物學(xué)]]的分支學(xué)科之一。它是研究各類微小[[生物]]([[細菌]]、[[放線菌]]、[[真菌]]、[[病毒]]、[[立克次氏體]]、枝原體、[[衣原體]]、[[原生動物]]以及藻類)的形態(tài)、[[生理]]、[[生物化學(xué)]]、分類和生態(tài)的科學(xué)。<br />　　'''簡史和主要內(nèi)容?'''　經(jīng)驗階段?　自古以來，人類在日常生活和生產(chǎn)實踐中，已經(jīng)覺察到[[微生物]]的[[生命活動]]及其所發(fā)生的作用。中國利用微生物進行釀酒的歷史，可以追溯到4000多年前的龍山文化時期。殷商時代的甲骨文中刻有“酒”字 。北魏賈思勰的《齊民要術(shù)》（533～544）中，列有谷物制曲、釀酒、制醬、造醋和腌菜等方法。<br />

<br />　　在古希臘留下來的石刻上，記有釀酒的操作過程。中國在春秋戰(zhàn)國時期，就已經(jīng)利用微生物分解有機物質(zhì)的作用，進行漚糞積肥。公元1世紀的《氾勝之書》提出要以熟糞肥田以及瓜與小豆間作的制度。2世紀的《[[神農(nóng)本草經(jīng)]]》中，有[[白僵蠶]]治病的記載。6世紀的《左傳》中，有用麥曲治[[腹瀉]]病的記載。在10世紀的《[[醫(yī)宗金鑒]]》中，有關(guān)于[[種痘]]方法的記載。1796年，英國人E.[[琴納]]發(fā)明了[[牛痘苗]]，為[[免疫學(xué)]]的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。<br />

<br />　　形態(tài)學(xué)階段?　17世紀，荷蘭人[[列文虎克]]用自制的簡單[[顯微鏡]]（可放大160～260倍）觀察[[牙垢]]、雨水、井水和植物浸液后，發(fā)現(xiàn)其中有許多運動著的“微小動物”，并用文字和圖畫科學(xué)地記載了人類最早看見的“微小動物”──細菌的不同形態(tài)(球狀、桿狀和螺旋狀等)。過了不久，意大利植物學(xué)家P.A.米凱利也用簡單的顯微鏡觀察了真菌的形態(tài)。1838年，德國[[動物學(xué)]]家C.G.埃倫貝格在《[[纖毛]]蟲是真正的有機體》一書中，把[[纖毛蟲綱]]分為22科，其中包括3個細菌的科(他將細菌看作動物)，并且創(chuàng)用bacteria（細菌）一詞。1854年，德國植物學(xué)家F.J.科恩發(fā)現(xiàn)桿狀細菌的芽孢，他將細菌歸屬于[[植物界]]，確定了此后百年間細菌的分類地位。<br />　　[[生理學(xué)]]階段?　[[微生物學(xué)]]的研究從19世紀60年代開始進入生理學(xué)階段。法國科學(xué)家L.巴斯德對微生物生理學(xué)的研究為現(xiàn)代微生物學(xué)奠定了基礎(chǔ)。他論證酒和醋的釀造以及一些物質(zhì)的腐敗都是由一定種類的微生物引起的發(fā)酵過程，并不是發(fā)酵或腐敗產(chǎn)生微生物；他認為發(fā)酵是微生物在沒有空氣的環(huán)境中的呼吸作用，而酒的變質(zhì)則是有害微生物生長的結(jié)果；他進一步證明不同微生物種類各有獨特的[[代謝]]機能，各自需要不同的生活條件并引起不同的作用;他提出了防止酒變質(zhì)的加熱[[滅菌法]]，后來被人稱為巴斯德滅菌法，使用這一方法可使新生產(chǎn)的[[葡萄酒]]和啤酒長期保存。后來，他開始研究人、禽、畜的[[傳染病]]([[狂犬病]]、[[炭疽病]]和雞霍亂等)，創(chuàng)立了[[病原微生物]]是傳染病因的正確理論和應(yīng)用[[菌苗]][[接種]]預(yù)防傳染病的方法。巴斯德在微生物學(xué)各方面的科學(xué)研究成果，促進了醫(yī)學(xué)、發(fā)酵工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展。與他同時代的德國微生物學(xué)家R.科赫對新興的[[醫(yī)學(xué)微生物學(xué)]]作出了巨大貢獻。科赫首先論證[[炭疽桿菌]]是炭疽病的[[病原菌]]，接著又發(fā)現(xiàn)[[結(jié)核病]]和[[霍亂]]的病原細菌，并提倡采用[[消毒]]和[[殺菌]]方法防止這些疾病的傳播；他的學(xué)生們也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)[[白喉]]、[[肺炎]]、[[破傷風]]、[[鼠疫]]等的病原細菌，導(dǎo)致了當時和以后數(shù)十年間人們對細菌給予高度的重視；他首創(chuàng)細菌的[[染色]]方法，采用了以[[瓊脂]]作凝固[[培養(yǎng)基]]培養(yǎng)細菌和分離單[[菌落]]而獲得純培養(yǎng)的操作過程；他規(guī)定了鑒定病原細菌的方法和步驟，提出著名的科赫法則。1860年，英國外科醫(yī)生J.利斯特應(yīng)用藥物殺菌，并創(chuàng)立了無菌的[[外科手術(shù)]]操作方法。1901年，著名細菌學(xué)家和動物學(xué)家И.И.[[梅契尼科夫]]發(fā)現(xiàn)[[白細胞]]吞噬細菌的作用，對免疫學(xué)的發(fā)展作出了貢獻。<br />　　俄國出生的法國微生物學(xué)家 C.H. 維諾格拉茨基于1887年發(fā)現(xiàn)[[硫磺]]細菌，1890年發(fā)現(xiàn)硝化細菌，他論證了土壤中硫化作用和[[硝化作用]]的微生物學(xué)過程以及這些細菌的化能營養(yǎng)特性。他最先發(fā)現(xiàn)嫌氣性的自生固氮細菌，并運用無機培養(yǎng)基、[[選擇性培養(yǎng)基]]以及富集培養(yǎng)等原理和方法，研究土壤細菌各個生理類群的生命活動，揭示[[土壤微生物]]參與土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化的各種作用，為土壤微生物學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。<br />　　1892年，俄國植物生理學(xué)家Д.И.伊萬諾夫斯基發(fā)現(xiàn)[[煙草]]花葉[[病原體]]是比細菌還小的、能通過細菌過濾器的、[[光學(xué)顯微鏡]]不能窺測的生物，稱之為[[過濾性病毒]]。1915～1917年，F(xiàn).W.特沃特和F.H.de埃雷爾觀察細菌菌落上出現(xiàn)噬[[菌斑]]以及[[培養(yǎng)液]]中的[[溶菌]]現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了細菌病毒──[[噬菌體]]。病毒的發(fā)現(xiàn)使人們對生物的概念從[[細胞]]形態(tài)擴大到了非細胞形態(tài)。<br />　　在這一階段中，微生物操作技術(shù)和研究方法的創(chuàng)立是微生物學(xué)發(fā)展的特有標志。<br />　　生物化學(xué)階段?　20世紀以來，生物化學(xué)和生物物理學(xué)向微生物學(xué)滲透，再加上[[電子顯微鏡]]的發(fā)明和[[同位素]]示蹤原子的應(yīng)用，推動了微生物學(xué)向生物化學(xué)階段的發(fā)展。1897年德國學(xué)者E.畢希納發(fā)現(xiàn)[[酵母菌]]的無細胞提取液能與[[酵母]]一樣具有發(fā)酵糖液產(chǎn)生[[乙醇]]的作用，從而認識了酵母菌[[酒精]]發(fā)酵的酶促過程，將微生物生命活動與酶[[化學(xué)]]結(jié)合起來。G.諾伊貝格等人對酵母菌生理的研究和對酒精發(fā)酵中間產(chǎn)物的分析，A.J.克勒伊沃對微生物代謝的研究以及他所開拓的比較生物化學(xué)的研究方向，其他許多人以[[大腸桿菌]]為材料所進行的一系列基本生理和[[代謝途徑]]的研究，都闡明了生物體的代謝規(guī)律和控制其代謝的基本原理，并且在控制微生物代謝的基礎(chǔ)上擴大利用微生物，發(fā)展酶學(xué)，推動了生物化學(xué)的發(fā)展。從20世紀30年代起，人們利用微生物進行乙醇、[[丙酮]]、[[丁醇]]、[[甘油]]、各種有機酸、[[氨基酸]]、[[蛋白質(zhì)]]、油脂等的工業(yè)化生產(chǎn)。<br />　　1929年，A.弗萊明發(fā)現(xiàn)點青[[霉菌]]能抑制[[葡萄球菌]]的生長，揭示了微生物間的[[拮抗]]關(guān)系并發(fā)現(xiàn)了[[青霉素]]。1949年，S.A.瓦克斯曼在他多年研究土壤微生物所積累資料的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了[[鏈霉素]]。此后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)的[[新抗生素]]越來越多。這些[[抗生素]]除醫(yī)用外，也應(yīng)用于防治動植物的病害和[[食品保藏]]。<br />　　分子生物學(xué)階段?　1941年，G.W.比德爾和E.L.塔特姆用[[X射線]]和[[紫外線]]照射鏈孢霉，使其產(chǎn)生[[變異]]，獲得營養(yǎng)缺陷型。他們對營養(yǎng)缺陷型的研究不僅可以進一步了解[[基因]]的作用和本質(zhì)，而且為[[分子遺傳學(xué)]]打下了基礎(chǔ)。1944年，O.T.埃弗里第一次證實了引起[[肺炎球菌]]形成[[莢膜]]遺傳性狀轉(zhuǎn)化的物質(zhì)是[[脫氧核糖核酸]]([[DNA]])。 1953年，J.D.沃森和F.H.C.克里克提出了 DNA[[分子]]的雙[[螺旋結(jié)構(gòu)]]模型和[[核酸]][[半保留復(fù)制]]學(xué)說。H.富蘭克爾－康拉特等通過[[煙草花葉病毒]][[重組]]試驗，證明[[核糖核酸]]([[RNA]])是[[遺傳信息]]的載體，為奠定分子生物學(xué)基礎(chǔ)起了重要作用。其后，又相繼發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)運核糖核酸(tRNA)的作用機制、基因[[三聯(lián)密碼]]的論說、病毒的細微結(jié)構(gòu)和[[感染]][[增殖]]過程、[[生物固氮]]機制等微生物學(xué)中的重要理論，展示了微生物學(xué)廣闊的應(yīng)用前景。1957年，A.科恩伯格等成功地進行了DNA的體外組合和操縱。近年來，[[原核]]微生物[[基因重組]]的研究不斷獲得進展，[[胰島素]]已用[[基因轉(zhuǎn)移]]的大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)，[[干擾素]]也已開始用細菌生產(chǎn)?，F(xiàn)代微生物學(xué)的研究將繼續(xù)向分子水平深入，向生產(chǎn)的深度和廣度發(fā)展。<br />　　'''學(xué)科分支?'''　在微生物學(xué)的發(fā)展過程中，按照研究內(nèi)容和目的的不同，相繼建立了許多分支學(xué)科：研究微生物基本性狀的有關(guān)基礎(chǔ)理論的有微生物形態(tài)學(xué)、微生物[[分類學(xué)]]、微生物生理學(xué)、微生物[[遺傳學(xué)]]和微生物生態(tài)學(xué)；研究微生物各個類群的有細菌學(xué)、[[真菌學(xué)]]、藻類學(xué)、原生動物學(xué)、[[病毒學(xué)]]等；研究在實踐中應(yīng)用微生物的有醫(yī)學(xué)微生物學(xué)、工業(yè)微生物學(xué)、農(nóng)業(yè)微生物學(xué)、食品微生物學(xué)、乳品微生物學(xué)（見乳品微生物）、[[石油]]微生物學(xué)（見石油發(fā)酵微生物）、土壤微生物學(xué)、水的微生物學(xué)、[[飼料]]微生物學(xué)（見飼料微生物）、環(huán)境微生物學(xué)、免疫學(xué)等。由于微生物學(xué)各分支學(xué)科的相互配合、互相促進，以及與生物化學(xué)、生物物理學(xué)、分子生物學(xué)等學(xué)科的相互滲透，使其在基礎(chǔ)理論研究和實際應(yīng)用兩方面都有了迅速的發(fā)展。<br />　　參考書目<br />　陳華癸、樊慶笙：《微生物學(xué)》，農(nóng)業(yè)出版社，北京，1979。
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