自然界的生物中，除动物和植物以外，一般体形微小、结构简单、大部分肉眼不能直接看见microorganism）。，必须借助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍、数千倍，甚至数万倍才能观察到的生物，统称为微生物（

一．微生物的种类与分布

微生物的种类繁多，在数十万种以上。以生物系统进化为主要依据的分类法将微生物分为原核微生物、真核微生物和非细胞型微生物（表1-1）。

1．非细胞型微生物(acellular microorganism) 病毒(virus)、亚病毒(subvirus)和朊粒(prion)属于这种类型。是最小的一类微生物。无典型的细胞结构，无产生能量的酶系统，只能在活的敏感细胞内增殖。

2．原核细胞型微生物(prokaryotic microorganism)  真细菌（eubacterium）和古细菌(archabacterium)属于这种类型。这类微生物的原始核呈裸DNA团块结构，无核膜、核仁，细胞器很不完善，只有核糖体。

表1-1  微生物世界
域	类型	微生物	致病性
	非细胞型	朊粒#	+
		亚病毒
		病毒#	+
真细菌域	原核细胞型	细菌#	+
古菌域		古菌
真核生物域	真核细胞型	真菌#	+
		粘菌
		藻类
		原虫*	+
		蠕虫*	+
# : 病原微生物 *:人体寄生虫，见本书第2部分

3．真核细胞型微生物(eukaryotic microorganism)  真菌、粘菌和藻类属于这种类型。 细胞核分化程度高，有核膜和核仁，细胞器完整。

微生物在自然界的分布极为广泛。江河、湖泊、海洋、土壤、矿层、空气等都有数量不等、种类不一的微生物存在。其中以土壤中的微生物最多，例如1g肥沃土壤可有几亿到几十亿个细菌。在人类、动物和植物的体表，以及与外界相通的人类和动物的呼吸道、消化道等腔道中，亦有大量的微生物存在。

二、 微生物的特点

绝大多数微生物个体极其微小，常以微米（μm，即10^-6m）或纳米（nm，即10^-9 m）作为计量单位。各类微生物间的大小差异也十分明显，大的杆菌如炭疽芽胞杆菌长3μm～10μm，而小的如脊髓灰质炎病毒（poliovirus）直径仅约20nm。微生物是由简单多细胞、单细胞甚至非细胞型的生命物质所构成。例如，多细胞真菌有菌丝和孢子；细菌有细胞壁、细胞膜和染色体；病毒仅含有一种核酸（DNA或RNA）及蛋白质；类病毒（viroid）仅含核酸；朊粒（prion）仅含蛋白质。在生物界中，微生物具有最快的繁殖速度。如以无性二分裂方式繁殖的细菌，在适宜条件下约每20分钟繁殖一代。微生物虽然体积微小，但表面积大，有利于物质交换而致代谢旺盛。微生物的营养谱广泛。真菌和大多数细菌能分解、利用各种有机物，光合细菌能进行光合作用，硫磺细菌和硝化细菌能氧化无机物作为生长的能量，需氧菌（aerobe）需要氧气、厌氧菌（anaerobe）不需要氧气，还有在各种极端环境下生活的微生物，能利用动植物不能利用的甚至有毒的物质。微生物的基因变异频率较高。变异常使其形态构造、代谢途径、生理类型、药物抗性、抗原性或代谢产物等发生改变。

三、 微生物与人类的关系

绝大多数微生物对人类和动、植物是有益的、甚至有些是必需的。自然界中N、C、S等元素的循环要靠有关的微生物的代谢活动来进行。例如土壤中的微生物能将死亡的动、植物的有机氮化物转化为无机氮化物，以供植物生长的需要，而植物又为人类和动物所食用。此外，空气中的大量游离氮，也只有依靠固氮菌等作用后才能被植物吸收。因此，没有微生物，植物就不能进行代谢，人类和动物也将难以生存。

在农业方面，可以应用微生物制造菌肥、植物生长激素等；也可利用微生物感染昆虫这一自然现象来杀死害虫。例如苏云金杆菌能在一些农作物害虫的肠腔中生长繁殖并分泌毒素，导致寄生昆虫的死亡。这样，开辟了以菌造肥、以菌催长、以菌防病、以菌治病等农业增产新途径，为人类创造物质财富。

在工业方面，微生物应用于食品、皮革、纺织、石油、化工、冶金等行业日趋广泛。例如采用盐酸水解法生产1吨味精需要小麦30吨，现改用微生物发酵法只需薯粉3吨。既降低生产成本，又大大节约细粮。又如在炼油工业中，利用多种能以石油为原料的微生物进行石油脱蜡，可以提高石油的质量和产量。           

在医药工业方面，有许多抗生素是微生物的代谢产物。也可选用微生物来制造一些维生素、辅酶、ATP等药物。

此外，在污水处理方面，利用微生物降解有机磷、氰化物等亦有良好效果。

近年来，随着分子生物学的发展，微生物在基因工程技术中的作用更显辉煌。不仅提供了必不可少的多种工具酶和载体系统，更可人为地定向创建有益的工程菌新品种，能在无污染自然环境中制造出多样、大量的人类必需品。

正常情况下，寄生在人类和动物口、鼻、咽部和消化道中的微生物是无害的，且有的尚能拮抗病原微生物。再则，定植在肠道中的大肠埃希菌等还能向宿主提供必需的硫胺素、核黄素、烟酸、维生素B12、维生素K和多种氨基酸等营养物质。牛、羊等反刍动物的胃，因有分解纤维素的微生物定植，才能利用草饲料作为营养物质。

有少数微生物能引起人类和动物、植物的病害，这些具有致病性的微生物称为病原微生物(pathogenic microorganism)。它们分别引起人类的伤寒、痢疾、结核、破伤风、麻疹、脊髓灰质炎、肝炎、艾滋病（AIDS）等；禽、兽的鸡霍乱、鸭瘟、牛炭疽、猪气喘等；以及农作物的水稻白叶枯病、小麦赤霉病、大豆病毒病等。有些微生物，在正常情况下不致病，只是在特定情况下导致疾病，这类微生物称为条件致病微生物。例如一般大肠埃希菌在肠道不致病，在泌尿道或腹腔中就引起感染。此外，有些微生物的破坏性还表现在使工业产品、农副产品和生活用品的腐蚀和霉烂等。

四、 微生物学

微生物学（microbiology）是生命科学的一个重要分支，是研究微生物的类型、分布、形态、结构、代谢、生长繁殖、遗传、进化，以及与人类、动物、植物等相互关系的一门科学。微生物学工作者的任务是将对人类有益的微生物用于生产实际，对人类有害的微生物予以改造、控制和消灭；使微生物学朝向人类需要的方向发展。微生物学随着研究范围的日益广泛和深入，又形成了许多分支。着重研究微生物学基础的有普通微生物学、微生物分类学、微生物生理学、微生物生态学、微生物遗传学、分子微生物学、细胞微生物学cellular microbiology）等。按研究对象分为细菌学、病毒学、真菌学等。在应用领域中，分为农业微生物学、工业微生物学、医学微生物学、诊断微生物学、兽医微生物学、食品微生物学、海洋微生物学、石油微生物学、土壤微生物学等。这些分支学科的相互配合和促进，使整个微生物学不断地全面地向纵深发展。（

医学微生物学(medical microbiology)是微生物学的一个分支，是一门基础医学课程。主要研究与医学有关病原微生物的生物学特性、致病和免疫机制，以及特异性诊断、防治措施，以控制和消灭感染性疾病和与之有关的免疫损伤等疾病，达到保障和提高人类健康水平的目的。

根据医学微生物学的系统性和教学上的循序渐进原则，本课程分为细菌学、病毒学和真菌学三篇。每篇内容包括总论和各论两个部分，分别叙述与医学相关的原核微生物、真核微生物和非细胞型微生物的形态结构、生长繁殖、遗传变异等生物学特性、病原微生物和宿主机体的相互关系，以及微生物学检查法法和防治原则。

医学微生物学的发展过程大致可分三个时期。

一、微生物学的经验时期

从远古开始，人类就开始利用和认识微生物。关于传染病的发生与流行，11世纪时，北宋末年刘真人就有肺痨由虫引起之说。意大利Fracastoro(1483-1553)认为传染病的传播有直接、间接和通过空气等数种途径。奥地利Plenciz(1705～1786)主张传染病的病因是活的物体，每种传染病由独特的活物体所引起。18世纪清乾隆年间，师道南在《天愚集》鼠死行篇中写道：“东死鼠，西死鼠，人见死鼠如见虎，鼠死不几日，人死如圻堵，昼死人莫问数，日色惨淡愁云护，三人行未十步多，忽死两人横截路……”。生动地描述了当时鼠疫猖獗流行的可怕凄惨景况，同时也正确地指出了鼠疫的流行环节。

在预防医学方面，我国自古以来就有将水煮沸后饮用的习惯。明李时珍《本草纲目》中指出，对病人的衣服蒸过再穿就不会感染到疾病，表明已有消毒的记载。

古代人早已认识到天花是一种烈性传染病，一旦与患者接触，几乎都将受染，且死亡率极高。但已康复者去护理天花病人，则不会再得天花。这种免得瘟疫的现象，是“免疫”一词的最早概念。我国祖先在这个现象的启发下，开创了预防天花的人痘接种法。大量古书表明，我国在明隆庆年间（1567～1572），人痘已经广泛使用，并先后传至俄国、朝鲜、日本、土耳其、英国等国家。人痘接种预防天花是我国预防医学上的一大贡献。

二、 实验微生物学时期

首先观察到微生物的是荷兰人列文虎克（Antony van Leeuwenhoek, 1632～1723）。他于1676年用自磨镜片，创制了一架能放大266倍的原始显微镜检查了污水、齿垢、粪便等，发现许多肉眼看不见的微小生物，并正确地描述了微生物的形态有球形、杆状和螺旋样等，为微生物的存在提供了科学依据，从而使微生物学进入实验生物学时期。随后，法国科学家巴斯德Louis Pasteur, 1822～1895）率先实验证明有机物质的发酵与腐败是由微生物所引起。而酒类变质是因受到杂菌污染，从而推翻了当时盛行的“自然发生说”。巴斯德的研究，开始了微生物的生理学时代。人们认识到不同微生物间不仅有形态学上的差异，在生理学特性方面亦有所不同，进一步肯定了微生物在自然界中所起的重要作用。自此，微生物学成为一门独立学科。巴斯德创用的加温处理以防酒类变质的消毒法，就是至今仍沿用于酒类和乳类的巴氏消毒法。在巴斯德的影响下，英国外科医生李斯特Joseph Lister, 1827～1912）创用石碳酸喷洒手术室和煮沸手术用具，以防止术后感染，为防腐、消毒，以及无菌操作奠定了基础。（（

微生物学的另一奠基人是德国学者郭霍Robert Koch, 1843～1910）。他发明了固体培养基，使有可能将细菌从环境或病人排泄物等标本中分离成为纯培养，利于对各种细菌的特性分别研究。他还发明了染色方法、建立了实验动物感染等实验，为发现多种传染病的病原菌提供实验手段。在19世纪的最后20年中，许多传染病的病原菌如炭疽芽胞杆菌、伤寒沙门菌、结核分枝杆菌、霍乱弧菌、白喉棒状杆菌、葡萄球菌、破伤风梭菌、脑膜炎奈瑟菌、鼠疫耶氏菌、肉毒梭菌、痢疾志贺菌等，由郭霍和在他带动下的一大批学者相继发现并分离培养成功。郭霍根据对炭疽芽胞杆菌的研究，提出了著名的郭霍法则（Koch's postulates, 1884）。认为：①特殊的病原菌应在同一种疾病中查见，在健康人中不存在；②该特殊病原菌能被分离培养得纯种；③该纯培养物接种至易感动物，能产生同样病症；④自人工感染的实验动物体内能重新分离得该病原菌纯培养。郭霍法则在鉴定一种新病原体时确有重要的指导意义，但应注意到一些特殊情况。例如表面看来似很健康，实则是带菌者；有的病原体如麻风分枝杆菌迄今尚未能在体外人工培养；亦有的病原体尚未发现有易感动物等等。另一方面，随着科学技术的不断发展，新病原体的确定尚可通过免疫学方法检测患者血清中的特异性抗体，以及分子生物学技术鉴定靶组织中的特异基因等。（

1892年俄国伊凡诺夫斯基Ивановский ДИ）发现了第一个病毒即烟草花叶病病毒。1897年Loeffler和Frosch发现动物口蹄疫病毒。对人致病的病毒首先被证实的是黄热病病毒。细菌病毒（噬菌体）则分别由Twort（1915）和d'Herelle（1917）发现。随后相继分离出许多人类和动物、植物致病性病毒。（

免疫预防方面，英国琴纳（Edward Jenner, 1749～1823）于18世纪末应用牛痘苗预防天花的成功，为预防医学奠定了基础。随后，巴斯德研制鸡霍乱、炭疽和狂犬病疫苗并获成功，开创了现代疫苗学。

微生物感染的化学治疗始于1910年，艾利希成功合成治疗梅毒的砷凡纳明（编号606），后又合成新砷凡纳明（编号914），开创了微生物性疾病的化学治疗时代。1935年Domagk发现百浪多息（protosil）可以治疗致病性球菌感染后，一系列磺胺药物相继合成，广泛应用于感染性疾病的治疗中。同时期，1929年Fleming发现青霉菌产生的青霉素能抑制金黄色葡萄球菌的生长。直到1940年，Florey等将青霉菌的培养液予以提纯，才获得可供临床使用的青霉素纯品。青霉素的发现，鼓舞了微生物学家们寻找、发掘抗生素的热潮，于是链霉素、氯霉素、金霉素、土霉素、红霉素等等相继发现。使许多由细菌引起的感染和传染病得到控制和治愈，为人类健康作出了巨大贡献。

我国在二十世纪前半叶仅有少数学者从事微生物学的研究，并取得一定成就。例如发现旱獭也可成为鼠疫耶氏菌的储存宿主；首先应用鸡胚培养立克次体等。新中国成立后，较快地消灭了天花；鼠疫、白喉、脊髓灰质炎、新生儿破伤风等得到了控制；我国学者汤飞凡等首先成功地分离出沙眼衣原体。此外，1959年国内分离出麻疹病毒，成功地制成减毒活疫苗，很快地控制了麻疹的流行；1972～1973年分离出流行性出血性角膜结膜炎的病原体，并证明是肠道病毒70型。

三、 现代微生物学时期 

最近几十年来，随着分子生物学，基因组学（Genomics）、系统生物学(systems biology)以及众多交叉学科的建立，使得微生物学也得到了得到极为迅速的发展。微生物作为分子生物学的建立和发展过程中不可或缺的模式生物，同时，分子生物学也促进了微生物学的快速发展，特别是病毒学的发展以及新的病原体种类的发现和新病原体的鉴定，如朊粒等；将微生物致病机制，感染诊断和免疫等研究方面提升到分子水平。进入二十世纪90年代，以生物组学（omics）为主的高通量快速技术平台的建立和迅速应用，为研究更复杂的生物学问题奠定了基础。与之相呼应，在医学微生物学领域，细胞微生物学和病原基因组学相继形成并迅速发展。细胞微生物学是在细胞生物学和微生物学间的界面形成的。虽然传统的细胞生物学早已应用微生物感染宿主的策略来进行研究，但用病原体来研究细胞生物学问题，近来才获得很有价值的结果，并证明这是一条很有希望的途径。细胞微生物学的主要研究内容包括微生物与宿主细胞表面、细胞骨架、细胞膜运行、胞内信号传递，以及与宿主免疫系统等相互作用等。病原基因组学是以病原体基因组、转录组、蛋白质组等和系统生物学为技术平台和基础对其致病机制、流行病学、疫苗和药靶等进行系统研究，自1995年报道第一株细菌基因组序列以来，主要病原微生物各个种代表株的基因组序列已基本完成测序，必将极大的促进人类认识和控制微生物感染。

在医学微生物学领域，国内外虽都取得不小成绩，但细菌、病毒、真菌和寄生虫等病原和这些病原的产物所引起的感染性疾病，迄今仍然是引起人类死亡和残疾的主要原因之一，每年全球可产生1700万以上的新病例。另外，许多新现（emerging）和再现(reemerging)传染病的影响已经远远超出了原来领域。如新现的病原SARS冠状病毒、H5N1亚型禽流感病毒、尼帕(Nipah)病毒、埃博拉（Ebola）出血热病毒、西尼罗病毒等以及再现的病原结核分枝杆菌等。因此，医学微生物学今后必须充分利用基因组学和系统生物学发展带来的机遇，继续加强对病原微生物的致病因子及其致病机制和免疫机制的研究,研制安全、有效的疫苗；运用分子生物学和免疫学等新手段，创建特异、灵敏、快速、简便的诊断方法；深入研究微生物的耐药机制，探讨防止和逆转耐药性措施,并积极开发抗细菌、真菌和病毒的新型药物等。只有对医学微生物学和有关学科进行多方面的综合研究,才能达到控制和消灭危害人类健康的感染性疾病这一宏伟目标。