世界上的生命分為4種：人類、動物、植物、微生物。
微生物-個體微小，必須用顯微鏡才能看見。
微生物作為地球上進化歷史最長、生物量最大、生物多樣性最豐富的生命形式，推動地球化學物質(zhì)循環(huán)，影響人類健康乃至地球生態(tài)系統(tǒng)，蘊藏著極為豐富的物種資源和基因資源。
（一）微生物的海洋
微生物無處不在，我們時刻都生活在“微生物”的海洋中。
※土壤是微生物的大本營，隨便抓起一把泥土，里面微生物的數(shù)量都遠超過地球上人口的總和。
※每張紙幣上平均帶細菌900萬個。
※家居環(huán)境中的微生物無處不在（菜板、洗碗布等）。
※手機上微生物的數(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：10萬個/CM2,；口腔：細菌種類超過500種；腸道：微生物總量達到100萬億
※糞便干重的1/3是細菌，糞便上的細菌總數(shù)≥100億個/克。
※每個噴嚏飛沫中含4500個-15萬個細菌。
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)離不開微生物。
敵人：
※引起動、植物的疾病。
※造成物質(zhì)的腐爛變質(zhì)。
可以說，微生物與人類關(guān)系的重要性非常重要，沒有微生物，人、動物、植物就無法生存。微生物是一把鋒利的雙刃劍，它們給人類帶來巨大利益的同時，也帶來殘忍的破壞。
微生物-原核微生物-細菌、古生菌、放線菌、藍細菌、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）、單細胞藻類、原生動物
-非細胞微生物-病毒、亞病毒（類病毒、擬病毒）
（三）微生物的特點
個體微小，結(jié)構(gòu)簡單，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，種類繁多，容易變異，起源較早，發(fā)現(xiàn)較晚。
1、個體微小
※
桿菌的平均長度=2μm，1500個桿菌首尾相連=1粒芝麻的長度。
※10-100億個細菌加起來的重量≈1毫克
※體積雖小，但比表面積大。人=1，大腸桿菌=30萬。這樣大的比表面積有利于它們和周圍環(huán)境進行物質(zhì)、能量和信息的交換。
2、結(jié)構(gòu)簡單
※無細胞結(jié)構(gòu)（病毒）
※單細胞（細菌）
※簡單的多細胞（真菌）
3、食譜廣泛
微生物獲取營養(yǎng)的方式多樣，其食譜之廣泛是動、植物無法相比的。
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、重金屬等多種有機物都可被微生物當做糧食。
4、容易培養(yǎng)
很多常見的細菌都可以非常方便地進行人工培養(yǎng)。
5、胃口巨大
消耗自身重量2000倍食物的時間
大腸桿菌：1小時，人：500年（按每個人年消耗400斤計）。
6、繁殖迅速
※大腸桿菌1個細胞重約10-12g，平均20分鐘繁殖1代，按一分為二的裂變方式計，24小時后，可繁殖4722366500萬億個后代；重量達到4722噸。48小時后，可繁殖2.2×1043個后代，重量達到2.2×1025噸（相當于4000個地球的重量）。
※1頭500公斤重的食用公牛，24小時可生產(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)計表明，微生物占地球生物總量的60%。
※20世紀80年代美國能源部在地下科學計劃實施中得到的數(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90年代初期，從地下數(shù)公里發(fā)現(xiàn)超微細菌，用其代謝產(chǎn)生的CO2作為指標，計算出這些超微細菌的代謝速率僅為地上正常細菌的10-15。有人認為它們需要100年才能分裂1次。現(xiàn)在它們的作用在于：
（1）作為地質(zhì)標記。
（2）分離有用的蛋白（基因）。
※2000年，在【Natu'ye】上有一篇報道說，在美國亞利桑那州地下600米的原始鹽礦中發(fā)現(xiàn)了存活2.5億年的嗜鹽細菌。如果該細菌確實以芽孢的形式休眠了2.5億年，將大大改變?nèi)藗儗ι鼧O限的認識。
8、抗逆性強
抗熱-把水加熱煮沸8小時或121℃15分鐘才能殺死細菌的芽孢（在100℃的陸地熱泉中還有微生物繁殖）。
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℃時仍然能夠生長；在極地（南極、北極）環(huán)境中都有微生物生長。
耐酸堿-有些細菌能耐受并生長的環(huán)境在pH0.5-13范圍，如硫磺熱泉（pH0.5），曬鹽場（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。
抗壓力-有些細菌能在1400個大氣壓中生長。
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10萬種，遠較動植物少，但一般認為人類所發(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75.1萬種；其他動物28.1萬種；高等植物28.4萬種；細菌4800種；原生動物30800種；病毒1000種；真菌69900種；藻類26900種）
10、容易變異
微生物個體微小，結(jié)構(gòu)簡單，且多與外界環(huán)境直接接觸，造成其易突變的特點。
突變率：10-5-10-10，短時間內(nèi)產(chǎn)生大量變異后代。
※青霉素自1943年開始生產(chǎn)（世界上第1個抗生素），當時生產(chǎn)水平僅能達到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20萬單位/毫升，但1次用量需要上千萬單位。證明病原菌耐藥性的增強（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8億年的物理化學變化，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)（無疑是微生物）。
12、發(fā)現(xiàn)較晚
300多年前（17世紀下半葉），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菌。1680年，列文虎克被選為英國皇家學會會員。
100多年前（19世紀下半葉），微生物學奠基。
※法國人巴斯德（1822-1885）
（1）發(fā)現(xiàn)并提出發(fā)酵是由微生物引起的（1857）。
（2）開創(chuàng)了免疫學-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)生學說”（生命從何而來：“自生學”；“生生學”；“神創(chuàng)學”）。
※德國人柯赫（1843-1910）
（1）在證實炭疽桿菌是炭疽病的病原體的過程中建立了一整套的微生物學基本實驗技術(shù)和理論。
（2）最先描述了細菌芽孢及其耐熱性。
（3）用固體培養(yǎng)基獲得了細菌的純培養(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），至今在醫(yī)學微生物學和農(nóng)業(yè)微生物學中起指導(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。
C、用這種微生物純培養(yǎng)接種，健康而敏感的寄主會重復(fù)發(fā)生同樣的疾病。
D、從實驗發(fā)病的寄主中能再度分離培養(yǎng)出這種微生物來。
（四）微生物是人類與動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 動物--消費者 微生物--分解者
微生物把自然界的有機物質(zhì)不斷分解為無機物質(zhì)，供給動植物消費吸收。如果地球上的物質(zhì)均為有機物，沒有無機物，物質(zhì)循環(huán)就會停止，任何生命都無法生存。
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。
※微生物是機體生理屏障的重要組成成分，通過生態(tài)競爭排阻、抑制外來病原菌。
※微生物幫助消化，提供機體所必需的營養(yǎng)物質(zhì)。
※機體為這些菌群提供生存的場所和所需的營養(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、輔酶及動植物生長發(fā)育必需的礦物質(zhì)營養(yǎng)。
※多種抗生素
※食用菌
（五）微生物學研究的重要意義
微生物學一直處于生命科學的前沿，生命活動的許多基本規(guī)律，大多數(shù)是在研究微生物的過程中被首先認識的。
※20世紀90年代發(fā)展起來的細菌全基因組堿基測序，促進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。
有益微生物在人類社會生產(chǎn)力發(fā)展中的重要作用是顯而易見的內(nèi)。當今，微生物生產(chǎn)與動植物生產(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、補充植物營養(yǎng)、拮抗植物病蟲害、降解農(nóng)田藥害和有機污染、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、硅酸鹽細菌等功能菌株可分解釋放土壤有機質(zhì)和礦物質(zhì)中難溶態(tài)磷、鉀等營養(yǎng)。
（3）蘇云金芽孢桿菌防治鱗翅目蟲害；淡紫擬青霉防止大豆孢囊線蟲病、花生根結(jié)線蟲病。
（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)藥無毒、無害、無污染，是有機綠色食品生產(chǎn)的重要生產(chǎn)資料。
※飼料：青貯飼料、單細胞蛋白與菌體蛋白飼料。
※環(huán)境保護：微生物治理水體的污染（富營養(yǎng)化）、沼氣發(fā)酵。
近年來，隨著基因編輯、合成生物、生命組學、單細胞操作等新興技術(shù)的迅速發(fā)展，長期制約微生物系統(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、糧食保障等重大問題的重要路徑。
