微生物（個(gè)體難以用肉眼觀(guān)察的微小生物）
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微生物
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個(gè)體難以用肉眼觀(guān)察的微小生物
微生物是指肉眼難以看清，需要借助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡才能觀(guān)察到的一切微小生物。包括細菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、顯微藻類(lèi)等在內的一大類(lèi)生物群體，它個(gè)體微小，與人類(lèi)關(guān)系密切。涵蓋了有益跟有害的眾多種類(lèi)，廣泛涉及食品、醫藥、工農業(yè)、環(huán)保、體育等諸多領(lǐng)域。
基本信息
| 中文名 | 微生物 |
| 外文名 | Micro-Organism |
| 分類(lèi) | 生物物種 |
| 發(fā)現者 | 安東尼·列文虎克 |
| 涉及領(lǐng)域 | 食品 醫藥 工農業(yè) 環(huán)保等 |
展開(kāi)
現代定義
發(fā)現歷史
形態(tài)學(xué)時(shí)期
微生物的形態(tài)觀(guān)察是從安東尼·列文虎克發(fā)明顯微鏡開(kāi)始的，他利用能放大50～300倍的顯微鏡，清楚地看見(jiàn)了細菌和原生動(dòng)物，他的發(fā)現和描述首次揭示了一個(gè)嶄新的生物世界——微生物世界。在微生物學(xué)的發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義。
生理學(xué)時(shí)期
繼列文虎克發(fā)現微生物世界以后的200年間，微生物學(xué)的研究基本上停留在形態(tài)描述和分門(mén)別類(lèi)階段。直到19世紀中期，以法國的巴斯德和德國的柯赫為代表的科學(xué)家才將微生物的研究從形態(tài)描述推進(jìn)到生理學(xué)研究階段，揭露了微生物是造成腐敗發(fā)酵和人畜疾病的原因，并建立了分離、培養、接種和滅菌等一系列獨特的微生物技術(shù)。從而奠定了微生物學(xué)的基礎，同時(shí)開(kāi)辟了醫學(xué)和工業(yè)微生物等分支學(xué)科。巴斯德和柯赫是微生物學(xué)的奠基人。
巴斯德和柯赫的杰出工作，使微生物學(xué)作為一門(mén)獨立的學(xué)科開(kāi)始形成，并出現以他們?yōu)榇矶⒌母鞣种W(xué)科，例如細菌學(xué)（巴斯德、柯赫等）、消毒外科技術(shù)（J. Lister），免疫學(xué)（巴斯德、Metchnikoff、Behring、Ehrlich等）、土壤微生物學(xué)（Beijernck Winogradsky 等）、病毒學(xué)（Ivanowsky、Beijerinck等）、植物病理學(xué)和真菌學(xué)（Bary、Berkeley等）、釀造學(xué)（Hensen、Jorgensen 等）以及化學(xué)治療法（Ehrlish 等）。微生物學(xué)的研究?jì)热萑遮呚S富，使微生物學(xué)發(fā)展更加迅速。
現代微生物學(xué)
19世紀末和20世紀初，微生物學(xué)被牢固地建立起來(lái)。它的主要發(fā)展有兩個(gè)方面：一是研究傳染病和免疫學(xué)，研究疾病的防治和化學(xué)治療劑的功效；另一方面是和遺傳學(xué)的結合。
歷史上，微生物學(xué)的發(fā)展曾經(jīng)歷了兩個(gè)輝煌的黃金時(shí)代，也經(jīng)歷了其發(fā)展的低谷時(shí)期。近20年來(lái)，隨著(zhù)基因組學(xué)、結構生物學(xué)、生物信息學(xué)、PCR技術(shù)、高分率熒光顯微鏡及其它物理化學(xué)理論和技術(shù)等的應用，使微生物學(xué)的研究取得了一系列突破性進(jìn)展，微生物學(xué)己走出其低谷，開(kāi)始進(jìn)入它的第三個(gè)黃金時(shí)代。本文就下列幾個(gè)方面談?wù)勛约簩Ξ斀裎⑸鷮W(xué)發(fā)展的機遇、挑戰和趨勢的一些認識。
主要特征
體小面大
一個(gè)體積恒定的物體，被切割的越小，其相對表面積越大。微生物體積很小，如一個(gè)典型的球菌，其體積約1mm3，可是其表面積卻很大。這個(gè)特征也是賦予微生物其他如代謝快等特性的基礎。
生長(cháng)繁殖快
相比于大型動(dòng)物，微生物具有極高的生長(cháng)繁殖速度。大腸桿菌能夠在12.5-20分鐘內繁殖1次。不妨計算一下，1個(gè)大腸桿菌假設20分鐘分裂1次，1小時(shí)3次，1晝夜24小時(shí)分裂24×3=72次，大概可產(chǎn)生4722366500萬(wàn)億個(gè)（2的72次方），這是非常巨大的數字。但事實(shí)上，由于各種條件的限制，如營(yíng)養缺失、競爭加劇、生存環(huán)境惡化等原因，微生物無(wú)法完全達到這種指數級增長(cháng)。已知大多數微生物生長(cháng)的最佳pH范圍為7.0 (6.6~7.5)附近，部分則低于4.0。
適應強 易變異
分布廣 種類(lèi)多
原核生物
微生物群
種類(lèi)
原核；
球菌
非細胞類(lèi)：病毒和亞病毒。
一般地，在中國大陸地區的教科書(shū)中，均將微生物劃分為以下7大類(lèi)：
細菌、病毒、真菌、立克次氏體、支原體、衣原體、螺旋體。
細菌
(1)定義：一類(lèi)細胞細短，結構簡(jiǎn)單，胞壁堅韌，多以二分裂方式繁殖和水生性強的原核生物。
(2)分布：溫暖，潮濕和富含有機質(zhì)的地方。
(3)結構：主要是單細胞的原核生物，有球形，桿形，螺旋形。
基本結構：細胞膜細胞壁細胞質(zhì)核質(zhì)。
(4)繁殖: 主要以二分裂方式進(jìn)行繁殖的。
(5)菌落：?jiǎn)蝹€(gè)細菌用肉眼是看不見(jiàn)的，當單個(gè)或少數細菌在固體培養基上大量繁殖時(shí)，便會(huì )形成一個(gè)肉眼可見(jiàn)的，具有一定形態(tài)結構的子細胞群落。
病毒
(1) 定義：一類(lèi)由核酸和蛋白質(zhì)等少數幾種成分組成的“非細胞生物”，但是它的生存必須依賴(lài)于活細胞。
(2)結構：蛋白質(zhì)衣殼以及核酸（核酸為DNA或RNA）。
(3)大小：一般直徑在100nm左右，最大的病毒直徑為200nm的牛痘病毒，最小的病毒直徑為28nm的脊髓灰質(zhì)炎病毒。
(4)增殖：病毒的生命活動(dòng)中一個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn)為寄生性。病毒只能寄生在某種特定的活細胞內才能生活。并利用宿主細胞內的環(huán)境及原料快速復制增殖。在非寄生狀態(tài)時(shí)呈結晶狀，不能進(jìn)行獨立的代謝活動(dòng)。以噬菌體為例：吸附→DNA注入→復制、合成→組裝→釋放。（吸附-穿入-脫殼-生物合成-裝配與釋放）。
噬菌體侵染細菌過(guò)程示意圖
化學(xué)組成
C，H，O，N，P，S以及其他元素。
營(yíng)養物質(zhì)
1,水和無(wú)機鹽
2,碳源:凡能為微生物提供生長(cháng)繁殖所需碳元素的營(yíng)養物質(zhì)。
來(lái)源：周?chē)h(huán)境中的有機物質(zhì)，常用的有糖類(lèi)、油脂、有機酸及有機酸酯和小分子醇。
作用：碳源對微生物生長(cháng)代謝的作用主要為提供細胞的碳架，提供細胞生命活動(dòng)所需的能量，提供合成產(chǎn)物的碳架。
3,氮源：凡能為微生物提供所必需氮元素的營(yíng)養物質(zhì)。
4,能源：能為微生物生命活動(dòng)提供最初能源來(lái)源的營(yíng)養物質(zhì)或輻射能。
5,生長(cháng)因子：微生物生長(cháng)不可缺少的微量有機物。
病源微生物
微生物[個(gè)體難以用肉眼觀(guān)察的一切微小生物]
1,真菌：引起皮膚病。深部組織上感染。
2,放線(xiàn)菌：皮膚，傷口感染。
5,立克次體：斑疹傷寒等。
6,衣原體：沙眼，泌尿生殖道感染。
生物界的微生物達幾萬(wàn)種，大多數對人類(lèi)有益，只有一少部分能致病。有些微生物通常不致病，在特定環(huán)境下能引起感染稱(chēng)條件致病菌。能引起食品變質(zhì)，腐敗，正因為它們分解自然界的物體，才能完成大自然的物質(zhì)循環(huán)。
作用
生活生產(chǎn)
微生物對人類(lèi)最重要的影響之一是導致傳染病的流行。在人類(lèi)疾病中有50%是由病毒引起。微生物導致人類(lèi)疾病的歷史，也就是人類(lèi)與之不斷斗爭的歷史。在疾病的預防和治療方面，人類(lèi)取得了長(cháng)足的進(jìn)展，但是新現和再現的微生物感染還是不斷發(fā)生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治療藥物。一些疾病的致病機制并不清楚。大量的廣譜抗生素的濫用造成了強大的選擇壓力，使許多菌株發(fā)生變異，導致耐藥性的產(chǎn)生，人類(lèi)健康受到新的威脅。一些分節段的病毒之間可以通過(guò)重組或重配發(fā)生變異，最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都與前次導致感染的株型發(fā)生了變異，這種快速的變異給疫苗的設計和治療造成了很大的障礙。而耐藥性結核桿菌的出現使原本已經(jīng)控制住的結核感染又在世界范圍內猖獗起來(lái)。
微生物千姿百態(tài)，有些是腐敗性的，即引起食品氣味和組織結構發(fā)生不良變化。當然有些微生物是有益的，它們可用來(lái)生產(chǎn)如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必須通過(guò)顯微鏡放大約1000 倍才能看到。比如中等大小的細菌，1000個(gè)疊加在一起只有句號那么大。
微生物能夠致病，能夠造成食品、布匹、皮革等發(fā)霉腐爛，但微生物也有有益的一面。最早是弗萊明從青霉菌抑制其它細菌的生長(cháng)中發(fā)現了青霉素，這對醫藥界來(lái)講是一個(gè)劃時(shí)代的發(fā)現。后來(lái)大量的抗生素從放線(xiàn)菌等的代謝產(chǎn)物中篩選出來(lái)。抗生素的使用在第二次世界大戰中挽救了無(wú)數人的生命。一些微生物被廣泛應用于工業(yè)發(fā)酵，生產(chǎn)乙醇、食品及各種酶制劑等；一部分微生物能夠降解塑料、處理廢水廢氣等等，并且可再生資源的潛力極大，稱(chēng)為環(huán)保微生物；還有一些能在極端環(huán)境中生存的微生物，例如：高溫、低溫、高鹽、高堿以及高輻射等普通生命體不能生存的環(huán)境，依然存在著(zhù)一部分微生物等等。看上去，我們發(fā)現的微生物已經(jīng)很多，但實(shí)際上由于培養方式等技術(shù)手段的限制，人類(lèi)現今發(fā)現的微生物還只占自然界中存在的微生物的很少一部分。
微生物間的相互作用機制也相當奧秘。例如健康人腸道中即有大量細菌存在，稱(chēng)為正常菌群，其中包含的細菌種類(lèi)高達上百種。在腸道環(huán)境中這些細菌相互依存，互惠共生。食物、有毒物質(zhì)甚至藥物的分解與吸收，菌群在這些過(guò)程中發(fā)揮的作用，以及細菌之間的相互作用機制還不明了。一旦菌群失調，就會(huì )引起腹瀉。
隨著(zhù)醫學(xué)研究進(jìn)入分子水平，人們對基因、遺傳物質(zhì)等專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)也日漸熟悉。人們認識到，是遺傳信息決定了生物體具有的生命特征，包括外部形態(tài)以及從事的生命活動(dòng)等等，而生物體的基因組正是這些遺傳信息的攜帶者。因此闡明生物體基因組攜帶的遺傳信息，將大大有助于揭示生命的起源和奧秘。
工業(yè)微生物涉及食品、制藥、冶金、采礦、石油、皮革、輕化工等多種行業(yè)。通過(guò)微生物發(fā)酵途徑生產(chǎn)抗生素、丁醇、維生素C以及一些風(fēng)味食品的制備等；某些特殊微生物酶參與皮革脫毛、冶金、采油采礦等生產(chǎn)過(guò)程，甚至直接作為洗衣粉等的添加劑；另外還有一些微生物的代謝產(chǎn)物可以作為天然的微生物殺蟲(chóng)劑廣泛應用于農業(yè)生產(chǎn)。通過(guò)對枯草芽孢桿菌的基因組研究，發(fā)現了一系列與抗生素及重要工業(yè)用酶的產(chǎn)生相關(guān)的基因。乳酸桿菌作為一種重要的微生態(tài)調節劑參與食品發(fā)酵過(guò)程，對其進(jìn)行的基因組學(xué)研究將有利于找到關(guān)鍵的功能基因，然后對菌株加以改造，使其更適于工業(yè)化的生產(chǎn)過(guò)程。國內維生素C兩步發(fā)酵法生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵菌株氧化葡萄糖酸桿菌的基因組研究，將在基因組測序完成的前提下找到與維生素C生產(chǎn)相關(guān)的重要代謝功能基因，經(jīng)基因工程改造，實(shí)現新的工程菌株的構建，簡(jiǎn)化生產(chǎn)步驟，降低生產(chǎn)成本，繼而實(shí)現經(jīng)濟效益的大幅度提升。對工業(yè)微生物開(kāi)展的基因組研究，不斷發(fā)現新的特殊酶基因及重要代謝過(guò)程和代謝產(chǎn)物生成相關(guān)的功能基因，并將其應用于生產(chǎn)以及傳統工業(yè)、工藝的改造，同時(shí)推動(dòng)現代生物技術(shù)的迅速發(fā)展。
經(jīng)濟作物柑橘的致病菌是國際上第一個(gè)發(fā)表了全序列的植物致病微生物。還有一些在分類(lèi)學(xué)、生理學(xué)和經(jīng)濟價(jià)值上非常重要的農業(yè)微生物，例如：胡蘿卜歐文氏菌、植物致病性假單胞菌以及中國正在開(kāi)展的黃單胞菌的研究等正在進(jìn)行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也剛剛測定完成。借鑒已經(jīng)較為成熟的從人類(lèi)病原微生物的基因組學(xué)信息篩選治療性藥物的方案，可以嘗試性地應用到植物病原體上。特別像柑橘的致病菌這種需要昆蟲(chóng)媒介才能完成生活周期的種類(lèi)，除了殺蟲(chóng)劑能阻斷其生活周期以外，只能通過(guò)遺傳學(xué)研究找到毒力相關(guān)因子，尋找抗性靶位以發(fā)展更有效地控制對策。固氮菌全部遺傳信息的解析對于開(kāi)發(fā)利用其固氮關(guān)鍵基因提高農作物的產(chǎn)量和質(zhì)量也具有重要的意義。
在極端環(huán)境下能夠生長(cháng)的微生物稱(chēng)為極端微生物，又稱(chēng)嗜極菌。嗜極菌對極端環(huán)境具有很強的適應性，極端微生物基因組的研究有助于從分子水平研究極限條件下微生物的適應性，加深對生命本質(zhì)的認識。
生物理論
現代生物學(xué)的若干基礎性的重大發(fā)現與理論，是在研究微生物的過(guò)程中或以微生物為實(shí)驗材料與工具取得的。這些理論包括：證明DNA（脫氧核糖核酸）是遺傳信息的載體（三大經(jīng)典實(shí)驗：肺炎球菌的轉化實(shí)驗、噬菌體實(shí)驗、植物病毒的重組實(shí)驗）。DNA的半保留復制方式（雙螺旋的每一條子鏈分別、都是復制模板）。遺傳密碼子的解讀（64個(gè)密碼子各對應20種氨基酸及終止信號的哪一種）。基因的轉錄調節（operon, promoter, operator, repressor, activator的概念與調節方式）。信使RNA的翻譯調節（terminator）等等……。2013年，很多常用、通用的生物學(xué)研究技術(shù)依賴(lài)于微生物，比如：分子克隆重組蛋白在細菌或酵母中的表達。很多醫學(xué)技術(shù)也依賴(lài)于微生物，比如：以病毒為載體的基因治療。
微生物生長(cháng)：在適宜條件下，不斷吸收營(yíng)養物質(zhì)，并按自身的代謝方式進(jìn)行新陳代謝，如同化作用大于異化作用，其結果是原生質(zhì)的總量不斷地增加，稱(chēng)為微生物的生長(cháng)。
微生物的繁殖：當細胞增長(cháng)到一定程度時(shí)，就以二分裂的方式形成兩個(gè)相似的子細胞，子細胞重復上述過(guò)程是細胞數目增加，稱(chēng)為微生物的繁殖。
世界之最
目前世界上已知最大的微生物：1985年Fishelson、Montgomery及Myrberg三人發(fā)現一種生長(cháng)于紅海水域中的熱帶魚(yú)（名叫surgeonfish）的小腸管道中的微生物費氏刺骨魚(yú)菌(Epulopiscium fishelsoni)，這是當時(shí)世界上所發(fā)現最大的微生物。它外形酷似雪茄煙，長(cháng)約200～500μm，最長(cháng)可達600μm，體積約為大腸桿菌的100萬(wàn)倍，這種微生物并不需要由顯微鏡觀(guān)察便可直接由肉眼察覺(jué)到它的存在。目前最大的微生物則是1997年，由Heidi Schulz在納米比亞海岸海洋沉淀土中所發(fā)現的呈球狀的細菌，直徑約100～750μm。這比之前所提的微生物大上2~4倍。2011年9月我國科學(xué)家在海南發(fā)現世界最大真菌子實(shí)體，該子實(shí)體已生長(cháng)了20年，長(cháng)度超過(guò)10米，寬度接近1米，厚度在5厘米左右，體積為409262–525140立方厘米，重量超過(guò)500千克。
目前世界上已知最小的能獨立生活的微生物：支原體，過(guò)去也譯成“霉形體”，它是一類(lèi)介于細菌和病毒之間的單細胞微生物，是地球上已知的能獨立生活的最小微生物，大小約為100納米。支原體一般都是寄生生物，其中最有名的當屬肺炎支原體（M.Pneumonia），它能引起哺乳動(dòng)物特別是牛的呼吸器官發(fā)生嚴重病變。
亞病毒：（包括類(lèi)病毒、擬病毒、朊病毒）是世界上最小的微生物。擬病毒的大小和類(lèi)病毒相似；朊病毒比已知的最小的常規病毒還小得多（約30～50nm）；類(lèi)病毒是目前已知最小的可傳染的致病因子，比普通病毒簡(jiǎn)單，1971年首次報道的馬鈴薯紡錘形塊莖病類(lèi)病毒，它的大小只有萵苣花葉病毒的三十九分之一。
微生物[個(gè)體難以用肉眼觀(guān)察的一切微小生物]
基因因素
農業(yè)微生物基因組研究認清致病機制發(fā)展控制病害的新對策。據資料統計，全球每年因病害導致的農作物減產(chǎn)可高達20%，其中植物的細菌性病害最為嚴重。除了培植在遺傳上對病害有抗性的品種以及加強園藝管理外，似乎沒(méi)有更好的病害防治策略。因此積極開(kāi)展某些植物致病微生物的基因組研究，認清其致病機制并由此發(fā)展控制病害的新對策顯得十分緊迫。例如：胡蘿卜歐文氏菌、植物致病性假單胞菌以及我國正在開(kāi)展的黃單胞菌的研究等正在進(jìn)行之中。
微生物能夠分解纖維素等物質(zhì)，并促進(jìn)資源的再生利用。對這些微生物開(kāi)展的基因組研究，在深入了解特殊代謝過(guò)程的遺傳背景的前提下，有選擇性地加以利用，例如找到不同污染物降解的關(guān)鍵基因，將其在某一菌株中組合，構建高效能的基因工程菌株，一菌多用，可同時(shí)降解不同的環(huán)境污染物質(zhì)，極大發(fā)揮其改善環(huán)境、排除污染的潛力。美國基因組研究所結合生物芯片方法對微生物進(jìn)行了特殊條件下的表達譜的研究，以期找到其降解有機物的關(guān)鍵基因，為開(kāi)發(fā)及利用確定目標。極端環(huán)境微生物基因組研究深入認識生命本質(zhì)應用潛力極大。有一種嗜極菌，它能夠暴露于數千倍強度的輻射下仍能存活，而人類(lèi)一個(gè)劑量強度就會(huì )死亡。該細菌的染色體在接受幾百萬(wàn)拉德a射線(xiàn)后粉碎為數百個(gè)片段，但能在一天內將其恢復。研究其DNA修復機制對于發(fā)展在輻射污染區進(jìn)行環(huán)境的生物治理非常有意義。開(kāi)發(fā)利用嗜極菌的極限特性可以突破當前生物技術(shù)領(lǐng)域中的一些局限，建立新的技術(shù)手段，使環(huán)境、能源、農業(yè)、健康、輕化工等領(lǐng)域的生物技術(shù)能力發(fā)生革命。來(lái)自極端微生物的極端酶，可在極端環(huán)境下行使功能，將極大地拓展酶的應用空間，是建立高效率、低成本生物技術(shù)加工過(guò)程的基礎，例如PCR技術(shù)中的TagDNA聚合酶、洗滌劑中的堿性酶等都具有代表意義。極端微生物的研究與應用將是取得現代生物技術(shù)優(yōu)勢的重要途徑，其在新酶、新藥開(kāi)發(fā)及環(huán)境整治方面應用潛力極大。
研究發(fā)展
巴斯德
巴斯德
② 免疫學(xué)——預防接種。Jenner雖然早在1798年發(fā)明了種痘法可預防天花，但卻不了解這個(gè)免疫過(guò)程的基本機制，因此，這個(gè)發(fā)現沒(méi)能獲得繼續發(fā)展。1877年，巴斯德研究了雞霍亂，發(fā)現將病原菌減毒可誘發(fā)免疫性，以預防雞霍亂病。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，證實(shí)其免疫學(xué)說(shuō)，為人類(lèi)防病、治病做出了重大貢獻。
③ 證實(shí)發(fā)酵是由微生物引起的。究竟發(fā)酵是一個(gè)由微生物引起的生物過(guò)程還是一個(gè)純粹的化學(xué)反應過(guò)程，曾是化學(xué)家和微生物學(xué)家激烈爭論的問(wèn)題。巴斯德在否定“自生說(shuō)”的基礎上，認為一切發(fā)酵作用都可能與微生物的生長(cháng)繁殖有關(guān)。經(jīng)不斷地努力，巴斯德終于分離到了許多引起發(fā)酵的微生物，并證實(shí)酒精發(fā)酵是由酵母菌引起的。還研究了氧氣對酵母菌的發(fā)育和酒精發(fā)酵的影響。此外，巴斯德還發(fā)現乳酸發(fā)酵、醋酸發(fā)酵和丁酸發(fā)酵都是不同細菌所引起的。為進(jìn)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(shí)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(wèn)題的解決也是巴斯德的重要貢獻，它不僅在實(shí)踐上解決了當時(shí)法國酒變質(zhì)和家蠶軟化病的實(shí)際問(wèn)題，而且也推動(dòng)了微生物病原學(xué)說(shuō)的發(fā)展，并深刻影響醫學(xué)的發(fā)展。
柯赫
柯赫是著(zhù)名的細菌學(xué)家，由于他曾經(jīng)是一名醫生，因此對病原細菌的研究做出了突出的貢獻：①具體證實(shí)了炭疽病菌是炭疽病的病原菌；②發(fā)現了肺結核病的病原菌，這是當時(shí)死亡率極高的傳染性疾病，因此柯赫獲得了諾貝爾獎；③提出了證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則——柯赫原則：首先在患病肌體里存在著(zhù)一種特定的病原菌，并可以從該肌體里分離得到純培養；然后用得到的純培養接種敏感動(dòng)物，表現出特有的性狀；最后從被感染的敏感動(dòng)物中又一次獲得與原病原菌相同的純培養。由于柯赫在病原菌研究方面的開(kāi)創(chuàng )性工作，自19世紀70年代至20世紀20年代成了發(fā)現病原菌的黃金時(shí)代，所發(fā)現的各種病原微生物不下百余種，其中還包括植物病原菌。柯赫除了在病原菌方面的偉大成就外，在微生物基本操作技術(shù)方面的貢獻更是為微生物學(xué)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎，這些技術(shù)包括：①用固體培養基分離純化微生物的技術(shù)，這是進(jìn)行微生物學(xué)研究的基本前提，這項技術(shù)一直沿用至今；②配制培養基，也是當今微生物研究的基本技術(shù)之一。這兩項技術(shù)不僅是具有微生物研究特色的重要技術(shù)，而且也為當今動(dòng)植物細胞的培養做出了十分重要的貢獻。
現代發(fā)展
微生物20世紀上半葉微生物學(xué)事業(yè)欣欣向榮，微生物學(xué)沿著(zhù)兩個(gè)方向發(fā)展，即應用微生物學(xué)和基礎微生物學(xué)。在應用方面，對人類(lèi)疾病和軀體防御機能的研究，促進(jìn)了醫學(xué)微生物學(xué)和免疫學(xué)的發(fā)展。青霉素的發(fā)現（Fleming,1929）和瓦克斯曼（Waksman）對土壤中放線(xiàn)菌的研究成果導致了抗生素科學(xué)的出現，這是工業(yè)微生物學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域。
環(huán)境微生物學(xué)在土壤微生物學(xué)研究的基礎上發(fā)展起來(lái)。微生物在農業(yè)中的應用使農業(yè)微生物學(xué)和獸醫微生物學(xué)等也成為重要的應用學(xué)科。應用成果不斷涌現，促進(jìn)了基礎研究的深入，于是細菌和其它微生物的分類(lèi)系統在20世紀中葉出現了，生物化學(xué)，微生物遺傳和變異的研究導致了微生物遺傳學(xué)的誕生。微生物生態(tài)學(xué)在20世紀60年代也形成了一個(gè)獨立學(xué)科。20世紀80年代以來(lái)，在分子水平上對微生物研究迅速發(fā)展，分子微生物學(xué)應運而生。在短短的時(shí)間內取得了一系列進(jìn)展，并出現了一些新的概念，較突出的有，生物多樣性、進(jìn)化、三原界學(xué)說(shuō)；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(huán)境變化的適應機制；細菌的發(fā)育及其分子機理；細菌細胞之間和細菌同動(dòng)植物之間的信號傳遞；分子技術(shù)在微生物原位研究中的應用。經(jīng)歷約150年成長(cháng)起來(lái)的微生物學(xué)，在21世紀將為統一生物學(xué)的重要內容而繼續向前發(fā)展，分子微生物生態(tài)學(xué)。
微生物產(chǎn)業(yè)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(lèi)的生活和生產(chǎn)實(shí)踐中得到廣泛的應用，并形成了繼動(dòng)、植物兩大生物產(chǎn)業(yè)后的第三大產(chǎn)業(yè)。這是以微生物的代謝產(chǎn)物和菌體本身為生產(chǎn)對象的生物產(chǎn)業(yè)，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(chǎn)業(yè)除了更廣泛的利用和挖掘不同生境（包括極端環(huán)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(yè)生產(chǎn)菌，生產(chǎn)外源基因表達的產(chǎn)物，特別是藥物的生產(chǎn)將出現前所未有的新局面，結合基因組學(xué)在藥物設計上的新策略將出現以核酸（DNA或RNA）為靶標的新藥物（如反義寡核苷酸、肽核酸、DNA疫苗等）的大量生產(chǎn)，人類(lèi)將完全征服癌癥、艾滋病以及其他疾病。此外，微生物工業(yè)將生產(chǎn)各種各樣的新產(chǎn)品，例如降解性塑料、DNA芯片、生物能源等，在21世紀將出現一批嶄新的微生物工業(yè)，為全世界的經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展做出更大貢獻。
中國發(fā)展
微生物作為一門(mén)科學(xué)進(jìn)行研究，中國起步較晚。中國學(xué)者開(kāi)始從事微生物學(xué)研究在20世紀之初，那時(shí)一批到西方留學(xué)的中國科學(xué)家開(kāi)始較系統地介紹微生物知識，從事微生物學(xué)研究。1910-1921年微生物間伍連德用近代微生物學(xué)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(zhuān)業(yè)隊伍，在當時(shí)這項工作居于國際先進(jìn)地位。20世紀20-30年代，中國學(xué)者開(kāi)始對醫學(xué)微生物學(xué)有了較多的試驗研究，其中湯飛凡等在醫學(xué)細菌學(xué)、病毒學(xué)和免疫學(xué)等方面的某些領(lǐng)域做出過(guò)較高水平的成績(jì)，例如沙眼病原體的分離和確認是具有國際領(lǐng)先水平的開(kāi)創(chuàng )性工作。
現代化的發(fā)酵工業(yè)、抗生素工業(yè)、生物農藥和菌肥工作已經(jīng)形成一定的規模，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，中國微生物學(xué)無(wú)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(chǎn)量已躍居世界首位，中國的兩步法生產(chǎn)維生素C的技術(shù)居世界先進(jìn)水平。中國學(xué)者瞄準世界微生物學(xué)科發(fā)展前沿，進(jìn)行微生物基因組學(xué)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(jìn)行了全基因組測序。1999年又啟動(dòng)了從中國云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(jìn)展。中國微生物學(xué)進(jìn)入了一個(gè)全面發(fā)展的新時(shí)期。但從總體來(lái)說(shuō)，中國的微生物學(xué)發(fā)展水平除個(gè)別領(lǐng)域或研究課題達到國際先進(jìn)水平，為國外同行承認外，絕大多數領(lǐng)域與國外先進(jìn)水平相比，尚有相當大的差距。因此如何發(fā)揮中國傳統應用微生物技術(shù)的優(yōu)勢，緊跟國際發(fā)展前沿，趕超世界先進(jìn)水平，還需作出艱苦的努力。
相互作用
在分子水平上研究微生物病原體的變異規律、毒力和致病性，對于傳統微生物學(xué)來(lái)說(shuō)是一場(chǎng)革命。微生物以人類(lèi)基因組計劃為代表的生物體基因組研究成為整個(gè)生命科學(xué)研究的前沿，而微生物基因組，研究又是其中的重要分支。世界權威性雜志《科學(xué)》曾將微生物基因組研究評為世界重大科學(xué)進(jìn)展之一。通過(guò)基因組研究揭示微生物的遺傳機制，發(fā)現重要的功能基因并在此基礎上發(fā)展疫苗，開(kāi)發(fā)新型抗病毒、抗細菌、真菌藥物，將對有效地控制新老傳染病的流行，促進(jìn)醫療健康事業(yè)的迅速發(fā)展和壯大! 從分子水平上對微生物進(jìn)行基因組研究為探索微生物個(gè)體以及群體間作用的奧秘提供了新的線(xiàn)索和思路。
為了充分開(kāi)發(fā)微生物（特別是細菌）資源，1994年美國發(fā)起了微生物基因組研究計劃（MGP）。通過(guò)研究完整的基因組信息開(kāi)發(fā)和利用微生物重要的功能基因，不僅能夠加深對微生物的致病機制、重要代謝和調控機制的認識，更能在此基礎上發(fā)展一系列與我們的生活密切相關(guān)的基因工程產(chǎn)品，包括：接種用的疫苗、治療用的新藥、診斷試劑和應用于工農業(yè)生產(chǎn)的各種酶制劑等等。通過(guò)基因工程方法的改造，促進(jìn)新型菌株的構建和傳統菌株的改造，全面促進(jìn)微生物工業(yè)時(shí)代的來(lái)臨。
世界地位
當人類(lèi)在發(fā)現和研究微生物之前，把一切生物分成截然不同的兩大界－動(dòng)物界和植物界。隨著(zhù)人們對微生物認識的逐步深化，從兩界系統經(jīng)歷過(guò)三界系統、四界系統、五界系統甚至六界系統，直到70年代后期，美國人Woese等發(fā)現了地球上的第三生命形式－古菌，才導致了生命三域學(xué)說(shuō)的誕生。該學(xué)說(shuō)認為生命是由古菌域（Archaea）、細菌域（Bacteria）和真核生物域（Eucarya）所構成。在圖示“生物的系統進(jìn)化樹(shù)”中，左側的黃色分枝是細菌域；中間的褐色和紫色分枝是古菌域；右側的綠色分枝是真核生物域。古菌域包括嗜泉古菌界（Crenarchaeota）、廣域古菌界（Euryarchaeota）和初生古菌界（Korarchaeota）；細菌域包括細菌、放線(xiàn)菌、藍細菌和各種除古菌以外的其它原核生物；真核生物域包括真菌、原生生物、動(dòng)物和植物。除動(dòng)物和植物以外，其它絕大多數生物都屬微生物范疇。由此可見(jiàn)，微生物在生物界級分類(lèi)中占有特殊重要的地位。生命進(jìn)化一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。Brown等依據平行同源基因構建的“Cenancestor”生命進(jìn)化樹(shù)，認為生命的共同祖先Cenancestor是一個(gè)原生物。原生物在進(jìn)化過(guò)程中產(chǎn)生兩個(gè)分支，一個(gè)是原核生物（細菌和古菌），一個(gè)是原真核生物，在之后的進(jìn)化過(guò)程中細菌和古菌首先向不同的方向進(jìn)化，然后原真核生物經(jīng)吞食一個(gè)古菌，并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因組而產(chǎn)生真核生物。從進(jìn)化的角度，微生物是一切生物的老前輩。如果把地球的年齡比喻為一年的話(huà)，則微生物約在3月20日誕生，而人類(lèi)約在12月31日下午7時(shí)許出現在地球上。
地下微生物
1989年，美國幾所大學(xué)和能源部的一些專(zhuān)家，在南卡羅來(lái)納州進(jìn)行調查時(shí)，發(fā)現了一個(gè)“全新的生態(tài)系統”。他們在550米的地表下發(fā)現了3000多種微生物組織，其中有許多屬首次發(fā)現。
這些微生物，大多數是從地下水里吸收氧氣，而另一些則不需要氧氣就能生存。這些微生物吸收養料少，新陳代謝緩慢，它們的生存就像一些地表動(dòng)物冬眠一樣。
地下微生物
海洋微生物
微生物定義
英文名稱(chēng)：marine microorganism
所屬學(xué)科：水產(chǎn)學(xué)（一級學(xué)科）；水產(chǎn)基礎科學(xué)（二級學(xué)科）
所屬學(xué)科：資源科技（一級學(xué)科）；海洋資源學(xué)（二級學(xué)科）
以海洋水體為正常棲居環(huán)境的一切微生物。但由于學(xué)科傳統及研究方法的不同，本文不介紹單細胞藻類(lèi)，而只討論細菌、真菌及噬菌體等狹義微生物學(xué)的對象。海洋細菌是海洋生態(tài)系統中的重要環(huán)節。
特性
嗜鹽性
海洋微生物最普遍的特點(diǎn)。真正的海洋微生物的生長(cháng)必需海水。海水中富含各種無(wú)機鹽類(lèi)和微量元素。鈉為海洋微生物生長(cháng)與代謝所必需此外，鉀、鎂、鈣、磷、硫或其他微量元素也是某些海洋微生物生長(cháng)所必需的。
嗜冷性
大約90%海洋環(huán)境的溫度都在5℃以下，絕大多數海洋微生物的生長(cháng)要求較低的溫度，一般溫度超過(guò)37℃就停止生長(cháng)或死亡。那些能在 0℃生長(cháng)或其最適生長(cháng)溫度低于20℃的微生物稱(chēng)為嗜冷微生物。嗜冷菌主要分布于極地、深海或高緯度的海域中。其細胞膜構造具有適應低溫的特點(diǎn)。那種嚴格依賴(lài)低溫才能生存的嗜冷菌對熱反應極為敏感，即使中溫就足以阻礙其生長(cháng)與代謝。
嗜壓性
海洋中靜水壓力因水深而異，水深每增加10米，靜水壓力遞增1個(gè)標準大氣壓。海洋最深處的靜水壓力可超過(guò)1000大氣壓。深海水域是一個(gè)廣闊的生態(tài)系統，約56%以上的海洋環(huán)境處在100～1100大氣壓的壓力之中，嗜壓性是深海微生物獨有的特性。來(lái)源于淺海的微生物一般只能忍耐較低的壓力，而深海的嗜壓細菌則具有在高壓環(huán)境下生長(cháng)的能力，能在高壓環(huán)境中保持其酶系統的穩定性。研究嗜壓微生物的生理特性必須借助高壓培養器來(lái)維持特定的壓力。那種嚴格依賴(lài)高壓而存活的深海嗜壓細菌，由于研究手段的限制迄今尚難于獲得純培養菌株。根據自動(dòng)接種培養裝置在深海實(shí)地實(shí)驗獲得的微生物生理活動(dòng)資料判斷，在深海底部微生物分解各種有機物質(zhì)的過(guò)程是相當緩慢的。
低營(yíng)養性
海水中營(yíng)養物質(zhì)比較稀薄，部分海洋細菌要求在營(yíng)養貧乏的培養基上生長(cháng)。在一般營(yíng)養較豐富的培養基上，有的細菌于第一次形成菌落后即迅速死亡，有的則根本不能形成菌落。這類(lèi)海洋細菌在形成菌落過(guò)程中因其自身代謝產(chǎn)物積聚過(guò)甚而中毒致死。這種現象說(shuō)明常規的平板法并不是一種最理想的分離海洋微生物方法。
多形性
在顯微鏡下觀(guān)察細菌形態(tài)時(shí)，有時(shí)在同一株細菌純培養中可以同時(shí)觀(guān)察到多種形態(tài)，如球形橢圓形、大小長(cháng)短不一的桿狀或各種不規則形態(tài)的細胞。這種多形現象在海洋革蘭氏陰性桿菌中表現尤為普遍。這種特性看來(lái)是微生物長(cháng)期適應復雜海洋環(huán)境的產(chǎn)物。
發(fā)光性
在海洋細菌中只有少數幾個(gè)屬表現發(fā)光特性。發(fā)光細菌通常可從海水或魚(yú)產(chǎn)品上分離到。細菌發(fā)光現象對理化因子反應敏感，因此有人試圖利用發(fā)光細菌為檢驗水域污染狀況的指示菌。
海洋微生物
空間微生物
生態(tài)學(xué)的研究表明，地球是萬(wàn)物生存的搖籃，它包括陸域生態(tài)系、水域生態(tài)系及環(huán)繞地球的大氣生態(tài)系等自然生態(tài)系。能夠存活于大氣層環(huán)境中的微生物構成了自然界中大氣微生物生態(tài)系。大氣層分為對流層、同溫層和電離層。由于大氣層隨著(zhù)高度的上升，溫度很快下降（對流層的溫度只有-43——-83攝氏度），不利于生命活動(dòng)的化學(xué)、物理等因子（臭氧、微重力、UV射線(xiàn)等）也增強，因此，這一生態(tài)系中微生物只有抗逆休眠體及來(lái)源于帶有微生物細胞或孢子的塵埃、霧滴、動(dòng)物呼吸和排泄物等。微生物一旦進(jìn)入或者超越自然生態(tài)系中的電離層，由于銀河射線(xiàn)及地磁俘獲輻射形成的強輻射、微重力等空間環(huán)境因子的作用就難以存活。盡管如此，一門(mén)研究地球以外生命（包括其他星球上的生命）的新興科學(xué)——《外空生物學(xué)》（Exobiology）正在形成。這一研究領(lǐng)域里，外空生物學(xué)家一方面利用各種航天飛行器（高空氣球、軌道衛星、空間站、航天飛機等）探索生物對空間環(huán)境因子作用的反應（即生物學(xué)效應），為人類(lèi)征服空間提供理論知識和技術(shù)依據，及空間生物學(xué)（Space Biology）研究的主要內容：另一方面越來(lái)越多的科學(xué)家還試圖通過(guò)從包括火星、月球、木星等其他星球上取回的巖石和塵埃樣品的檢測，尋找地球外可能存在的生命形式。
研究技術(shù)
顯微
工具是人類(lèi)器官的延伸。要觀(guān)察肉眼看不到的微生物，沒(méi)有適當工具是不可能的。前面所說(shuō)的列文虎克用顯微鏡揭示微小的生命世界之前80多年，有個(gè)叫楊森的荷蘭人已經(jīng)制造出顯微鏡，而且在列文虎克之前，英國人虎克已經(jīng)描繪過(guò)顯微鏡下長(cháng)在皮革上的蘭色霉菌的形態(tài)（圖1），不過(guò)，看到細菌、原生動(dòng)物等活的微生物，并把它們的運動(dòng)記錄下來(lái)的第一人是列文虎克（圖2）。隨著(zhù)工業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，顯微鏡經(jīng)過(guò)300多年的改進(jìn)，2013年已經(jīng)是林林總總，形式多樣了。但從功能上說(shuō)，無(wú)非是從器具和觀(guān)察對象兩方面著(zhù)手提高放大倍數和增加分辨細微結構能力。在器具上，包括選擇投射于物體上的波束的性質(zhì)及為便于觀(guān)察而不斷改善操縱裝置；在觀(guān)察對象上，則是如何突顯待觀(guān)察的部分。波束有光波和電磁波，用光波的叫做光學(xué)顯微鏡，用電磁波的叫電子顯微鏡。
光波只能對大于其波長(cháng)的物體造象，可見(jiàn)光的波長(cháng)大約是0.4—0.8微米，所以光學(xué)顯微鏡不可能觀(guān)察到小于200納米（0.2微米）的物體，2013年的光學(xué)顯微鏡放大和分辨效率已經(jīng)越來(lái)越接近其極限，大約可以將對象放大2000倍。電磁波的波長(cháng)是光波波長(cháng)的十萬(wàn)分之一，電子顯微鏡的放大倍數可以達到百萬(wàn)，可以分辨十分之一納米。這樣，不僅可以看到細胞中許多細微結構，還能觀(guān)察分子的形態(tài)。
無(wú)菌操作
顯微鏡技術(shù)問(wèn)世而使人類(lèi)開(kāi)始認識了微生物，然而在對微生物的生命活動(dòng)和功能有所知曉之前，微生物學(xué)并沒(méi)有誕生。促使微生物學(xué)迅速誕生的，是無(wú)菌操作技術(shù)和純種培養技術(shù)。在1861年，偉大的微生物學(xué)家巴斯德做了一個(gè)有名的實(shí)驗。對于微生物學(xué)發(fā)展具有決定性的作用。
巴斯德用一個(gè)有長(cháng)頸的圓底燒瓶裝上肉湯，如果就這么放著(zhù)，幾天后肉湯便渾濁發(fā)臭了，用顯微鏡可以觀(guān)察到里面長(cháng)了許多細菌。如果把長(cháng)長(cháng)的瓶頸用火焰燒成彎曲狀，雖然瓶口還是和外界相通，氧氣可以自由出入，可是肉湯放置很長(cháng)時(shí)間也不會(huì )變渾濁。如果把里面的肉湯從彎曲處往瓶口傾折，讓液體接觸瓶口，再讓液體流回瓶中，幾天后，液體又變渾發(fā)臭了。巴斯德這個(gè)實(shí)驗充分說(shuō)明，肉湯之所以變渾發(fā)臭，是肉湯里面的細菌繁殖造成的，如果加熱殺死了肉湯里面的細菌，又不讓外面的細菌進(jìn)去，肉湯就不會(huì )有細菌生長(cháng)。液體和瓶口接觸后，因為空氣中的塵埃和細菌沾在瓶口，通過(guò)肉湯進(jìn)入瓶?jì)龋詭滋旌髸?huì )變渾發(fā)臭。而且，燒瓶盡管有彎長(cháng)的頸，可是瓶口是和外界相通的，空氣可以自由進(jìn)入，所以可以保證里面有氧氣，所以不是沒(méi)有氧氣而使細菌不能生長(cháng)。
直到20世紀60年代，在倫敦的一個(gè)研究所中，還一直保存著(zhù)19世紀后期為否定自然發(fā)生論所用的一些陳年肉湯，它們在70年后依然清亮如故。巴斯德這個(gè)簡(jiǎn)單但是具有說(shuō)服力的著(zhù)名實(shí)驗，證實(shí)了微生物只能從微生物產(chǎn)生而不能自然地從沒(méi)有生命的物質(zhì)發(fā)生。從此，人們開(kāi)始認識到無(wú)菌操作的重要。滅過(guò)菌的物質(zhì)在適當保護下將保持無(wú)菌狀態(tài)，除非有人去感染它。巴斯德奠定了這個(gè)微生物學(xué)的基本原理。
純種培養
自然界中，各種微生物之間并不是離群素居，彼此老死不相往來(lái)的。在任何天然環(huán)境中，都有多種微生物共同生活。土壤是微生物的大本營(yíng)，1克普通的菜園土中就有數百種微生物，個(gè)體數量可能超過(guò)上億。連人的口腔中也有幾十種細菌。由于巴斯德對葡萄酒變質(zhì)的研究，人們認識到某種微生物和物質(zhì)的某種化學(xué)變化有直接關(guān)系，酵母菌可以把葡萄酒里的葡萄糖變成酒精，醋酸細菌可以使葡萄酒變酸。
巴斯德和其他一些學(xué)者的工作又證明傳染病是由某些微生物感染所致。既然每種微生物有不同的形態(tài)和生理特征，它們在自然界的作用和對人類(lèi)的影響也必然有差異。我們要了解某種微生物對于人類(lèi)有害還是有益，或者2013年與人類(lèi)還沒(méi)有什么特別密切的關(guān)系，就必須單獨把這種微生物分離出來(lái)研究。這就是在無(wú)菌技術(shù)的基礎上微生物學(xué)的另一項基本技術(shù)——純種分離技術(shù)。
微生物[個(gè)體難以用肉眼觀(guān)察的一切微小生物]
實(shí)驗室
生物化學(xué)技術(shù)
PCR技術(shù)PCR技術(shù)采用體外酶促反應合成特異性DNA片段，再通過(guò)擴增產(chǎn)物來(lái)識別細菌。由于PCR靈敏度高，理論上可以檢出一個(gè)細菌的拷貝基因，因此在細菌的檢測中只需短時(shí)間增菌甚至不增菌，即可通過(guò)PCR進(jìn)行篩選，節約了大量時(shí)間，但PCR技術(shù)也存在一些缺點(diǎn)：食物成分、增菌培養基成分和其他微生物DNA對Taq酶具有抑制作用，可能導致檢驗結果假陰性；操作過(guò)程要求嚴格，微量的外源性DNA進(jìn)入PCR后可以引起無(wú)限放大產(chǎn)生假陽(yáng)性結果，擴增過(guò)程中有一定的裝配誤差，會(huì )對結果產(chǎn)生影響。由于以上原因，PCR技術(shù)對操作者的自身素質(zhì)要求很高，對于基層單位而言難以做到。短時(shí)間內也不會(huì )有經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，因此影響了這項技術(shù)在基層的應用。
基因探針技術(shù)基因探針技術(shù)利用具有同源性序列的核酸單鏈在適當條件下互補形成穩定的DNA?RNA或DNADNA鏈的原理，采用高度特異性基因片段制備基因探針來(lái)識別細菌。基因探針的優(yōu)點(diǎn)是減少了基因片段長(cháng)度多態(tài)性所需要分析的條帶數。如法國生物一梅里埃公司的GEN?PROBE基因探針檢測系統，對于分離到的單個(gè)菌落，30 min完成微生物的確證試驗，基因探針的缺點(diǎn)是不能鑒定目標菌以外的其他菌。
免疫學(xué)技術(shù)
免疫學(xué)技術(shù)通過(guò)抗原和抗體的特異性結合反應，再輔以免疫放大技術(shù)來(lái)鑒別細菌。免疫方法的優(yōu)點(diǎn)是樣品在進(jìn)行選擇性增菌后，不需分離，即可采用免疫技術(shù)進(jìn)行篩選。由于免疫法有較高靈敏度，樣品經(jīng)增菌后可在較短的時(shí)間內達到檢出度，抗原和抗體的結合反應可在很短時(shí)間內完成。此技術(shù)對操作者要求也不高，是目前為止基層單位應用時(shí)間最長(cháng)最為廣泛的一項快速檢測技術(shù)。如采用免疫磁珠法可有效地收集、濃縮神奈川現象陽(yáng)性的副溶血性弧菌，可顯著(zhù)提高環(huán)境樣品及食品中病原性副溶血性弧菌的檢出率。膠體金免疫層析法能快速、靈敏檢測金黃色葡萄球菌，應用膠體金免疫層析法檢測乙型肝炎表面抗原，可大大提高工作效率。ATP生物發(fā)光法是發(fā)展較快的一種用于食品生產(chǎn)加工設備潔凈度檢測的快速檢測方法。利用ATP生物發(fā)光分析技術(shù)和體細胞清除技術(shù)，測量細菌ATP和體細胞ATP，細菌ATP的量與細菌數成正比，用ATP生物發(fā)光分析技術(shù)檢測肉類(lèi)食品細菌污染狀況或食品器具的現場(chǎng)衛生學(xué)檢測，都能夠達到快速實(shí)時(shí)的目標。微型自動(dòng)熒光酶標分析法(mini VIDAS)是利用酶聯(lián)熒光免疫分析技術(shù)，通過(guò)抗原-抗體特異反應，分離出目標菌，由特殊儀器根據熒光的強弱自動(dòng)判斷樣品的陽(yáng)性或陰性。VIDAS法檢測凍肉中沙門(mén)菌具有很高的靈敏度和特異性，用于進(jìn)出口凍肉的檢測，可大大縮短檢驗時(shí)間，加快通關(guān)速度，檢測凍肉中李斯特氏菌亦如此。
全自動(dòng)微生物分析系統(AMS)
AMS是一種由傳統生化反應及微生物檢測技術(shù)與現代計算機技術(shù)相結合，運用概率最大近似值模型法進(jìn)行自動(dòng)微生物檢測的技術(shù)，可鑒定由環(huán)境、原料及產(chǎn)品中分離的微生物。AMS僅需4～18 h即可報告結果，以常規法鑒定細菌，只能得到是或不是某種菌，要想知道是哪種菌還要做大量、繁瑣的生化試驗，而AMS則可以直接報告是什么菌。法國生物梅里埃集團公司出品的Vitek?AMS自動(dòng)微生物檢測系統屬當今世界上最為先進(jìn)、自動(dòng)化程度最高的細菌鑒定儀器之一。Vitek對細菌的鑒定是以每種細菌的微量生化反應為基礎，不同種類(lèi)的Vitek試卡(檢測卡)含有多種的生化反應孔，可達30種，可鑒定405種細菌。用AMS明顯縮短腸道菌生化鑒定的時(shí)間，如鑒定沙門(mén)菌屬只需4 h，鑒定志賀氏菌屬只需6 h，鑒定霍亂弧菌等致病性弧菌亦只需4～13 h。這套系統對基層單位而言具有極強的應用價(jià)值，但他昂貴的價(jià)格讓人望而生畏。
分離培養
微生物在自然界中呈混雜狀態(tài)存在，要獲得所需菌種，必須從中把它們分離出來(lái)。在保存菌種時(shí)不慎受到污染也需予以分純。微生物分離和純化的方法很多，但基本原理卻是相似的，即將待分離的樣品進(jìn)行一定的稀釋?zhuān)⑹刮⑸锏募毎?或孢子)盡量以分散狀態(tài)存在，然后使其長(cháng)成一個(gè)個(gè)純種單菌落。然而上述工作又離不開(kāi)接種，即將一種微生物移到另一滅過(guò)菌的培養基上的過(guò)程。
微生物接種分類(lèi)材料工具
1.恒溫培養箱
3.培養基
4.大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌、酵母菌等
方法步驟
接種操作方法
斜面接種(接金黃葡萄球菌)
(2)將菌種管和斜面握在左手大拇指和其它四指之間，使斜面和有菌種的一面向上，并處于水平位置。
(3)先將菌種和斜面的棉塞旋轉一下，以便接種時(shí)便于拔出。
(6)將灼燒過(guò)的接種環(huán)伸入菌種管內，接種環(huán)在試管內壁或未長(cháng)菌苔的培養基上接觸一下，讓其充分冷卻，然后輕輕刮取少許菌苔，再從菌種管內抽出接種環(huán)。
(7)迅速將沾有菌種的接種環(huán)伸入另一支待接斜面試管。從斜面底部向上作“Z”形來(lái)回密集劃線(xiàn)。有時(shí)也可用接種針僅在培養基的中央拉一條線(xiàn)來(lái)作斜面接種，以便觀(guān)察菌種的生長(cháng)特點(diǎn)。
(8)接種完畢后抽出接種環(huán)灼燒管口，塞上棉塞。
(9)將接種環(huán)燒紅滅菌。放下接種環(huán)，再將棉花塞旋緊。
液體接種
(1)由斜面培養基接入液體培養基，此法用于觀(guān)察細菌的生長(cháng)特性和生化反應的測定，操作方法與前相同，但使試管口向上斜，以免培養液流出接入菌體后，使接種環(huán)和管內壁摩擦幾下以利洗下環(huán)上菌體。接種后塞好棉塞將試管在手掌中輕輕敲打，使菌體充分分散。
(2)由液體培養基接種液體培養基，菌種是液體時(shí)，接處除用接種環(huán)外尚用無(wú)菌吸管或滴管。接種時(shí)只需在火焰旁拔出棉塞，將管口通過(guò)火焰，用無(wú)菌吸管吸取菌液注入培養液內，搖勻即可。
平板接種
將菌在平板上劃線(xiàn)和涂布。
(1)劃線(xiàn)接種 見(jiàn)分離劃線(xiàn)法。
穿刺接種
把菌種接種到固體深層培養基中，此法用于嫌氣性細菌接種或為鑒定細菌時(shí)觀(guān)察生理性能用。
(1)操作方法與上述相同，但所用的接種針應挺直。
(2)將接種針自培養基中心刺入，直刺到接近管底，但勿穿透，然后尚原穿刺途徑慢慢拔出。
分離操作方法
稀釋分離法
通過(guò)不斷稀釋使被分離的樣品分散到最低限度，然后吸取一定量注入平板與溫度適合溶化了的瓊脂培養基混合，這樣分散的細菌被固定在原處而形成單菌落。
(1)將大腸桿菌或酵母菌用無(wú)菌水制作菌懸液。
(2)取若干支無(wú)菌試管，每支內盛9ml無(wú)菌水。
(3)吸取1ml制備好的菌懸液，置于第一支含有9ml無(wú)菌水的試管內，這樣就稀釋了10倍，也就是10-2。
(4)從第一支試管內(10-2)吸取1ml注入第二支含有無(wú)菌水的試管內，這樣就稀釋了100倍，也就是10-2。
(5)用同樣方法操作，直至稀釋至10-5-10-6。
(6)分別精確吸取10-5-10-6各稀釋度菌液0.2ml加入編好號的空無(wú)菌平皿中，同一稀釋度重復做三個(gè)平皿。
(7)將已溶化并冷卻至45℃的瓊脂培養基倒入上述各平皿內，輕輕旋轉使培養基與菌懸液充分混勻，凝固后倒置于37℃或38℃度恒溫箱中培養24-48小時(shí)，觀(guān)察平板上菌落生長(cháng)和分布情況。
平板劃線(xiàn)分離法是接種環(huán)在平板培養基表面通過(guò)分區劃線(xiàn)而達到分離微生物的一種方法。其原理是將微生物樣品在固體培養基表面多次作“由點(diǎn)到線(xiàn)”稀釋而達到分離目的。
(1)倒平板 溶化牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基倒平板，水平靜置待凝。
(2)在酒精燈光焰上灼燒接種環(huán)，待冷，取一接種環(huán)金黃葡萄球菌、大腸桿菌混合菌液。
(3)左手握瓊脂平板稍抬起皿蓋，同時(shí)靠近火焰周?chē)沂殖纸臃N環(huán)伸入皿內，在平板上一個(gè)區域作之形回劃線(xiàn)，劃線(xiàn)時(shí)例接種環(huán)與平板表面成30-40°角度輕輕接觸，以腕力在表面作輕快的滑動(dòng)，勿使平板表面劃破或嵌進(jìn)增基內。
(4)灼燒接種杯，以殺滅接種環(huán)上尚殘余的菌液，待冷卻后，再將接種環(huán)伸入皿內，在第一區域劃過(guò)線(xiàn)的地方稍接觸一下后，轉動(dòng)90°，在第二區域繼續劃線(xiàn)。
(5)劃畢后再灼燒接種杯，冷卻后用同樣方法在其他區域劃線(xiàn)。
(6)全部劃線(xiàn)完畢后，在平皿底用特種蠟筆注明菌種、日期、組別、姓名。將整個(gè)培養皿倒置放入恒溫培養箱。
(7)37℃經(jīng)過(guò)24-48小時(shí)培養后取出觀(guān)察。注意菌落的開(kāi)關(guān)、大小、顏色、邊緣、表面結構、透明度等性狀。
注意事項
(2)進(jìn)入接種室前，應先做好個(gè)人衛生工作，在緩沖間內要更換工作鞋帽、工作衣、戴口罩。工作衣、工作鞋、口罩只準在接種室內使用。不準穿到其它地方去，并要定期更換、消毒。
(3)接種的試管、三角并瓶等應做好標記，注明培養基、菌種的名稱(chēng)、日期。移入接種室內的所有物品，均須在緩沖室用70%酒精擦拭干凈。
(5)培養箱應經(jīng)常清潔消毒。
參考資料
[1]
微生物學(xué)的發(fā)展 · 食品伙伴網(wǎng)[引用日期2013-09-19]
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