世界上的生命分為4種：人類、動(dòng)物、植物、微生物。
微生物-個(gè)體微小，必須用顯微鏡才能看見(jiàn)。
微生物作為地球上進(jìn)化歷史最長(zhǎng)、生物量最大、生物多樣性最豐富的生命形式，推動(dòng)地球化學(xué)物質(zhì)循環(huán)，影響人類健康乃至地球生態(tài)系統(tǒng)，蘊(yùn)藏著極為豐富的物種資源和基因資源。
（一）微生物的海洋
微生物無(wú)處不在，我們時(shí)刻都生活在“微生物”的海洋中。
※土壤是微生物的大本營(yíng)，隨便抓起一把泥土，里面微生物的數(shù)量都遠(yuǎn)超過(guò)地球上人口的總和。
※每張紙幣上平均帶細(xì)菌900萬(wàn)個(gè)。
※家居環(huán)境中的微生物無(wú)處不在（菜板、洗碗布等）。
※手機(jī)上微生物的數(shù)量比座便上的還多。
※人體攜帶大量的微生物（體表、體內(nèi)）
皮膚表面：10萬(wàn)個(gè)/CM2,；口腔：細(xì)菌種類超過(guò)500種；腸道：微生物總量達(dá)到100萬(wàn)億
※糞便干重的1/3是細(xì)菌，糞便上的細(xì)菌總數(shù)≥100億個(gè)/克。
※每個(gè)噴嚏飛沫中含4500個(gè)-15萬(wàn)個(gè)細(xì)菌。
微生物是人類的朋友，也是人類的敵人。
朋友：
※微生物是自然界物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
※體內(nèi)的正常菌群是人和動(dòng)物健康的基本保證。
※微生物可以給我們提供很多有用的物質(zhì)（微生物能源-酒精，蛋白質(zhì)，抗生素，酒、醬油、酸奶的制作等）。
※以基因工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)離不開(kāi)微生物。
敵人：
※引起動(dòng)、植物的疾病。
※造成物質(zhì)的腐爛變質(zhì)。
可以說(shuō)，微生物與人類關(guān)系的重要性非常重要，沒(méi)有微生物，人、動(dòng)物、植物就無(wú)法生存。微生物是一把鋒利的雙刃劍，它們給人類帶來(lái)巨大利益的同時(shí)，也帶來(lái)殘忍的破壞。
微生物-原核微生物-細(xì)菌、古生菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體、衣原體
（二）微生物的分類
-真核微生物-真菌（霉菌、酵母、蕈（xun）菌）、單細(xì)胞藻類、原生動(dòng)物
-非細(xì)胞微生物-病毒、亞病毒（類病毒、擬病毒）
（三）微生物的特點(diǎn)
個(gè)體微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，食譜廣泛，培養(yǎng)容易，胃口巨大，繁殖迅速，分布廣泛，抗逆性強(qiáng)，種類繁多，容易變異，起源較早，發(fā)現(xiàn)較晚。
1、個(gè)體微小
※
桿菌的平均長(zhǎng)度=2μm，1500個(gè)桿菌首尾相連=1粒芝麻的長(zhǎng)度。
※10-100億個(gè)細(xì)菌加起來(lái)的重量≈1毫克
※體積雖小，但比表面積大。人=1，大腸桿菌=30萬(wàn)。這樣大的比表面積有利于它們和周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換。
2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
※無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)（病毒）
※單細(xì)胞（細(xì)菌）
※簡(jiǎn)單的多細(xì)胞（真菌）
3、食譜廣泛
微生物獲取營(yíng)養(yǎng)的方式多樣，其食譜之廣泛是動(dòng)、植物無(wú)法相比的。
木質(zhì)素、纖維素、幾丁質(zhì)、角蛋白、石油、甲醇、甲烷、天然氣、塑料、橡膠、酚類、氰化物、重金屬等多種有機(jī)物都可被微生物當(dāng)做糧食。
4、容易培養(yǎng)
很多常見(jiàn)的細(xì)菌都可以非常方便地進(jìn)行人工培養(yǎng)。
5、胃口巨大
消耗自身重量2000倍食物的時(shí)間
大腸桿菌：1小時(shí)，人：500年（按每個(gè)人年消耗400斤計(jì)）。
6、繁殖迅速
※大腸桿菌1個(gè)細(xì)胞重約10-12g，平均20分鐘繁殖1代，按一分為二的裂變方式計(jì)，24小時(shí)后，可繁殖4722366500萬(wàn)億個(gè)后代；重量達(dá)到4722噸。48小時(shí)后，可繁殖2.2×1043個(gè)后代，重量達(dá)到2.2×1025噸（相當(dāng)于4000個(gè)地球的重量）。
※1頭500公斤重的食用公牛，24小時(shí)可生產(chǎn)蛋白0.5公斤。而相同重量的酵母菌，以質(zhì)量較差的糖液（如糖蜜）和氨水為原料，24小時(shí)可生產(chǎn)50000公斤優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。
7、分布廣泛
人際可到之處，微生物必然很多。人際難至的地方，也有微生物的存在。
在自然界中（土壤、水體、空氣、動(dòng)植物的體內(nèi)和體表等環(huán)境）都生存有大量的微生物。
有統(tǒng)計(jì)表明，微生物占地球生物總量的60%。
※20世紀(jì)80年代美國(guó)能源部在地下科學(xué)計(jì)劃實(shí)施中得到的數(shù)據(jù)顯示，在土層深度3500米-4500米的環(huán)境下仍然有微生物的存在。
※20世紀(jì)90年代初期，從地下數(shù)公里發(fā)現(xiàn)超微細(xì)菌，用其代謝產(chǎn)生的CO2作為指標(biāo)，計(jì)算出這些超微細(xì)菌的代謝速率僅為地上正常細(xì)菌的10-15。有人認(rèn)為它們需要100年才能分裂1次。現(xiàn)在它們的作用在于：
（1）作為地質(zhì)標(biāo)記。
（2）分離有用的蛋白（基因）。
※2000年，在【Natu'ye】上有一篇報(bào)道說(shuō)，在美國(guó)亞利桑那州地下600米的原始鹽礦中發(fā)現(xiàn)了存活2.5億年的嗜鹽細(xì)菌。如果該細(xì)菌確實(shí)以芽孢的形式休眠了2.5億年，將大大改變?nèi)藗儗?duì)生命極限的認(rèn)識(shí)。
8、抗逆性強(qiáng)
抗熱-把水加熱煮沸8小時(shí)或121℃15分鐘才能殺死細(xì)菌的芽孢（在100℃的陸地?zé)崛羞€有微生物繁殖）。
抗寒-在-80℃的深冷冰箱中，某些真菌仍然能夠存活。有微生物在-12℃至-30℃時(shí)仍然能夠生長(zhǎng)；在極地（南極、北極）環(huán)境中都有微生物生長(zhǎng)。
耐酸堿-有些細(xì)菌能耐受并生長(zhǎng)的環(huán)境在pH0.5-13范圍，如硫磺熱泉（pH0.5），曬鹽場(chǎng)（pH13）。
耐滲透壓-蜜餞、腌制品（飽和鹽水濃度NaCi32%）、中都有微生物生長(zhǎng)。
抗壓力-有些細(xì)菌能在1400個(gè)大氣壓中生長(zhǎng)。
耐干旱-在沙漠中（土壤含水量≤2%）仍然發(fā)現(xiàn)大量正常生長(zhǎng)繁殖的微生物。
耐水淹-在江河湖海和水淹土壤（稻田）中都有大量微生物正常生長(zhǎng)繁殖。
9、種類繁多
※微生物的生理代謝類型多。
※微生物的種數(shù)多。雖然目前已定種的微生物種類只有大約10萬(wàn)種，遠(yuǎn)較動(dòng)植物少，但一般認(rèn)為人類所發(fā)現(xiàn)的微生物種類還不不到自然界中微生物種數(shù)的1%。
（目前已發(fā)現(xiàn)并定種的昆蟲(chóng)75.1萬(wàn)種；其他動(dòng)物28.1萬(wàn)種；高等植物28.4萬(wàn)種；細(xì)菌4800種；原生動(dòng)物30800種；病毒1000種；真菌69900種；藻類26900種）
10、容易變異
微生物個(gè)體微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且多與外界環(huán)境直接接觸，造成其易突變的特點(diǎn)。
突變率：10-5-10-10，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量變異后代。
※青霉素自1943年開(kāi)始生產(chǎn)（世界上第1個(gè)抗生素），當(dāng)時(shí)生產(chǎn)水平僅能達(dá)到20單位/毫升，1次用量需要上幾百單位。目前生產(chǎn)水平已達(dá)20萬(wàn)單位/毫升，但1次用量需要上千萬(wàn)單位。證明病原菌耐藥性的增強(qiáng)（微生物變異）。
11、起源較早
人類生活的地球形成于46億年前，經(jīng)過(guò)8億年的物理化學(xué)變化，具備了生命起源的條件。38-35億年期間，生命在海洋中出現(xiàn)（無(wú)疑是微生物）。
12、發(fā)現(xiàn)較晚
300多年前（17世紀(jì)下半葉），人類才發(fā)現(xiàn)微生物的存在。
※荷蘭商人列文虎克1676年用自制的顯微鏡首次觀察到了細(xì)菌。1680年，列文虎克被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。
100多年前（19世紀(jì)下半葉），微生物學(xué)奠基。
※法國(guó)人巴斯德（1822-1885）
（1）發(fā)現(xiàn)并提出發(fā)酵是由微生物引起的（1857）。
（2）開(kāi)創(chuàng)了免疫學(xué)-預(yù)防接種（雞瘟疫苗、炭疽疫苗、狂犬疫苗）
（3）徹底否定了生命“自然發(fā)生學(xué)說(shuō)”（生命從何而來(lái)：“自生學(xué)”；“生生學(xué)”；“神創(chuàng)學(xué)”）。
※德國(guó)人柯赫（1843-1910）
（1）在證實(shí)炭疽桿菌是炭疽病的病原體的過(guò)程中建立了一整套的微生物學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)和理論。
（2）最先描述了細(xì)菌芽孢及其耐熱性。
（3）用固體培養(yǎng)基獲得了細(xì)菌的純培養(yǎng)。
創(chuàng)建了著名的柯赫法則（1884年發(fā)表證明某種微生物是否為某種疾病病原體的基本原則，并獲1905年諾貝爾獎(jiǎng)），至今在醫(yī)學(xué)微生物學(xué)和農(nóng)業(yè)微生物學(xué)中起指導(dǎo)作用：
A、在每一相同病例中都出現(xiàn)了這種微生物。
B、要從寄主分離出這樣的微生物，并在培養(yǎng)基中培養(yǎng)出來(lái)。
C、用這種微生物純培養(yǎng)接種，健康而敏感的寄主會(huì)重復(fù)發(fā)生同樣的疾病。
D、從實(shí)驗(yàn)發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來(lái)。
（四）微生物是人類與動(dòng)植物生存的必要保證
1、微生物是自然界物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
植物--生產(chǎn)者 動(dòng)物--消費(fèi)者 微生物--分解者
微生物把自然界的有機(jī)物質(zhì)不斷分解為無(wú)機(jī)物質(zhì)，供給動(dòng)植物消費(fèi)吸收。如果地球上的物質(zhì)均為有機(jī)物，沒(méi)有無(wú)機(jī)物，物質(zhì)循環(huán)就會(huì)停止，任何生命都無(wú)法生存。
2、微生物影響到人類的生老病死，身體內(nèi)的正常菌群是人和動(dòng)物健康的基本保證
正常菌群和宿主之間的關(guān)系相互有利。
※微生物是機(jī)體生理屏障的重要組成成分，通過(guò)生態(tài)競(jìng)爭(zhēng)排阻、抑制外來(lái)病原菌。
※微生物幫助消化，提供機(jī)體所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
※機(jī)體為這些菌群提供生存的場(chǎng)所和所需的營(yíng)養(yǎng)。
3、微生物豐饒的“物產(chǎn)”不斷提升人類生活的品質(zhì)
微生物的代謝產(chǎn)物（分泌物質(zhì)）
※酶活性物質(zhì)。
※生物刺激素。
※多種氨基酸、蛋白質(zhì)、可溶性糖、維生素、輔酶及動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)。
※多種抗生素
※食用菌
（五）微生物學(xué)研究的重要意義
微生物學(xué)一直處于生命科學(xué)的前沿，生命活動(dòng)的許多基本規(guī)律，大多數(shù)是在研究微生物的過(guò)程中被首先認(rèn)識(shí)的。
※20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的細(xì)菌全基因組堿基測(cè)序，促進(jìn)了人和植物染色體遺傳密碼的破譯研究，已發(fā)展為基因組學(xué)。
有益微生物在人類社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展中的重要作用是顯而易見(jiàn)的內(nèi)。當(dāng)今，微生物生產(chǎn)與動(dòng)植物生產(chǎn)并列為生物產(chǎn)業(yè)的三大支柱。
※醫(yī)藥：抗生素、人工胰島素、干擾素。
※化工：酒精、甘油、多種有機(jī)溶劑。
※食品：醬油、味精、醋、面包、蘑菇。
※農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：微生物在土壤肥力的形成與發(fā)展、補(bǔ)充植物營(yíng)養(yǎng)、拮抗植物病蟲(chóng)害、降解農(nóng)田藥害和有機(jī)污染、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境方面具有重要意義。
（1）根瘤菌與自生、聯(lián)合固氮菌的生物固氮作用。
（2）拜賴青霉、硅酸鹽細(xì)菌等功能菌株可分解釋放土壤有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)中難溶態(tài)磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)。
（3）蘇云金芽孢桿菌防治鱗翅目蟲(chóng)害；淡紫擬青霉防止大豆孢囊線蟲(chóng)病、花生根結(jié)線蟲(chóng)病。
（4）哈茨木霉、地衣芽孢桿菌等有益活菌制劑防治農(nóng)作物病害。
（5）利用微生物制劑阻控農(nóng)田污染，降解農(nóng)藥殘留。
（6）綠色木霉等微生物制劑對(duì)農(nóng)田秸稈的腐熟作用明顯。
微生物肥料和微生物農(nóng)藥無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染，是有機(jī)綠色食品生產(chǎn)的重要生產(chǎn)資料。
※飼料：青貯飼料、單細(xì)胞蛋白與菌體蛋白飼料。
※環(huán)境保護(hù)：微生物治理水體的污染（富營(yíng)養(yǎng)化）、沼氣發(fā)酵。
近年來(lái)，隨著基因編輯、合成生物、生命組學(xué)、單細(xì)胞操作等新興技術(shù)的迅速發(fā)展，長(zhǎng)期制約微生物系統(tǒng)研究的瓶頸正在被打破，微生物技術(shù)正廣泛滲透到醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、能源、工業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域，是破解人類健康、環(huán)境生態(tài)、自然資源、糧食保障等重大問(wèn)題的重要路徑。
