第一节　　微生物
　　微生物（microorganism)是存在于自然界的一大群体形微小、结构简单、肉眼直接看不住院医师见，必须籍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微小生物。
　　微生物的种类与分布　　微生物的种类繁多，在数十万种以上。按其大小、结构、组成等，可分为三大类。
　　1．非细胞型微生物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，只能在活细胞内生长增殖。核酸类型为DNA或RNA，两者不同时存在。病毒属之。
　　2．原核细胞型微生物这类微生物的原始核呈环状裸DNA团块结构，无核膜、核仁。细胞器很不完善，只有核糖体。DNA和RNA同时存在。这类微生物众多，有细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌。后五类的结构和组成与细菌接近，故从分类学观点，将它们列入广义的细菌范畴。
　　3．真核细胞型微生物细胞核分化程度高，有核膜和核仁。细胞器完整。真菌属此类。
　　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。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。
　　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，而且有些是必需的。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，也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、咽部和消化道的中微生物是无害的，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。又牛、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。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。
第二节　　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。新近又有一门由细胞生物学与微生物学融合的细胞微生物学（cellularmicrobiology)的新分支学科形成。该学科是用病原体来研究细胞生物学问题，这一分支的发展将大大有利于病原微生物致病机制的研究。这些分支学科的相互配合和促进，使整个微生物学不断的全面的向纵深发展。
　　微生物学的发展过程大致可分三个时期。
　　微生物学经验时期古代人类虽未观察到具体的微生物，但早已将微生物知识用于工农业生产和疾病防治之中。公元前两千多年前的夏禹时代，就有仪狄作酒的记载。北魏（386—534)贾思勰《齐民要术》一书中，详细记载了制醋方法。那时也已知道豆类的发酵过程，从而制成了酱。民间常用的盐腌、糖渍、烟熏、风干等保存食物的方法，实际上都是防止食物因微生物生长繁殖而腐烂变质的有效措施。
　　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，我国师道南在《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。
　　实验微生物学时期
　　1.微生物的发现　　首先观察到微生物的是荷兰人列文虎克（AntonyvanLeeuwenhoek，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。
　　19世纪60年代，欧洲一些国家占重要经济地位的酿酒和蚕丝工业分别发生酒味变酸和蚕病流行，这就促进了对微生物的研究。法国科学家巴斯德（LouisPasteur，1822-1895)首先实验证明有机物质发酵和腐败是由微生物引起，而酒类变质是因污染了杂菌所致，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。
　　巴斯德为防止酒类发酵成醋创用的加温处理法，就是至今仍沿用于酒类和牛奶的巴氏消毒法。在巴斯德的影响下，英国外科医生李斯特（JosephLister，1827-1912)创用石炭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，以及无菌操作奠定基础。
　　微生物学的另一奠基人是德国学者郭霍（RobertKoch，1843-1910)。他创用固体培养基，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。他还创用了染色方法和实验动物感染，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（ИвановскийДИ)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。
　　2．免疫学的兴起　　18世纪末，英国琴纳（EdwardJenner，1749-1823)创用牛痘预防天花，为预防医学开辟了广阔途径。随后，巴斯德研制鸡霍乱、炭疽和狂犬病疫苗成功。
　　德国Behring在1891年用含白喉抗毒素的动物免疫血清成功地治愈一名白喉女孩，此为第一个被动免疫治疗的病例。自此引起科学家们从血清中寻找杀菌、抗毒物质，导致血清学的发展。
　　免疫化学的研究，始自Landsteiner（1910)用偶氮蛋白人工抗原研究抗原、抗体反应的特异性化学基团。Tiselius和Kabat（1938)等创建血清蛋白电泳技术，证明抗体活性存在于血清的丙种球蛋白部分；其后又建立了分离、纯化抗体球蛋白方法，对抗体的理化性质有了进一步的了解。
　　人们对感染免疫现象本质的认识始于19世纪末。当时有两种不同的学术观点。一派以俄国梅契尼可夫（МечниковИИ，1845-1916)为首的吞噬细胞学说，另派以德国艾利希（PaulEhrlich，1854-1915)为代表的体液抗体学说。两派长期争论不休。不久，Wright在血清中发现了调理素抗体，并证明吞噬细胞的作用在体液抗体的参与下可大为增强，两种免疫因素是相辅相成的。从而统一了两学说间的矛盾，使人们对免疫机制的认识可有一个较全面的观点。
　　澳大利亚学者Burnet以生物学和分子遗传学的发展为基础，在艾利希侧链学说和Jerne等天然抗体选择学说，以及人工耐受诱导成功的启发下，于1958年提出了关于抗体生成的克隆选择学说。该学说的基本观点是将机体的免疫现象建立在生物学的基础上，它不仅阐明了抗体产生机制，同时也可对抗原的识别、免疫记忆形成、自身耐受建立和自身免疫发生等重要免疫生物学现象作出解答。这样，免疫学跨越了感染免疫的范畴，逐渐形成生物医学（biomedicine)中的一门新学科。
　　3.化学疗剂和抗生素的发明首先合成化学疗剂的是艾利希。他在1910年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。
　　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。
　　现代微生物学时期　　近30年来，随着化学、物理学、生物化学、遗传学、细胞生物学、免疫学和分子生物学等学科的进展，电子显微镜技术、细胞培养、组织化学、标记技术、核酸杂交、色谱技术和电子计算机等新技术的建立和改进，微生物学得到极为迅速的发展。
　　1.新病原微生物的发现　　自1973年以来，新发现的病原微生物已有30多种。其中主要的有军团菌，幽门螺杆菌，霍乱弧菌O139血清群，大肠埃希菌O157：H7血清型，肺类衣原体，伯氏疏螺旋体，人类免疫缺陷病毒，人类疱疹病毒6、7、8型，丙、丁、戊、己、庚型肝炎病毒，汉坦病毒，轮状病毒等。
　　1967-1971年间，美国植物学家Diener等从马铃薯纺锤形块茎病中发现一种不具有蛋白质组分的RNA致病因子，称为类病毒（viroid).后来在研究类病毒时发现另一种引起苜蓿等植物病害的拟病毒（virusoid)。1983年有关国际会议将这些微生物统称为亚病毒（subvirus).
　　1982年，美国科学家Prusiner从感染羊搔痒病（scrapie)的鼠脑分离出一种称为朊粒（prion)的传染性蛋白因子。该因子只含蛋白质，无核酸组分。引起海绵状脑病，是一种慢性进行性致死性中枢神经系统疾病。朊粒所致疾病，动物中除羊搔痒病外，有牛海绵状脑病（俗称疯牛病)，貂传染性脑炎等；人类中有库鲁（kuru)病、克-雅病（Creutzfeldt-Jakobdisease,CJD)、格斯综合征(Gerstmann"ssyndrome,GSS)、致死性家族失眠症(fatalfamilialinsomnia,FFI)等.prion曾译为朊病毒,但有学者认为其生物学性状与寻常病毒差异太大,不宜列入病毒范畴.因而,其确切生物学位置待定.
　　2.致病机制　　近年来,分子生物学技术的介入,对病原微生物致病机制的认识可深入到分子水平和基因水平.迄今一些主要病原菌的外毒素、内毒素、侵袭性蛋白、粘附素等，病毒的结构蛋白和非结构蛋白等组成和功能,以及相应的编码基因和调控基因有所了解,它们与宿主间的相互关系亦有进一步的明确.这些都有助于为诊断和防治微生物感染性疾病设计更有效措施提供新的科学依据.
　　最近,和人类基因组计划相呼应,病原微生物的基因组计划已提到议事日程.病毒基因组的结构和功能分析早已处于领先地位.截至1998年9月,已有572株病毒进行了全基因测序,其中与人类有关的病毒占76株.已完成原核微生物基因组测序工作的有20种,其中属医学微生物的有流感嗜血杆菌、幽门螺杆菌、结核分枝杆菌、大肠埃希菌、肺炎支原体、生殖器支原体、苍白密螺旋体和伯氏疏螺旋体.病原微生物基因组序列测定的重大意义,除更好地了解其致病机制和与宿主的相互关系外,尚能发现更灵敏、特异的致病分子标记作为诊断、分型等依据;为临床筛选有效药物和开发疫苗提供资料;为执业医师对人类相关基因功能的认识和探讨人类遗传性疾病机制提供参考等。
　　3.诊断技术　　细菌的鉴定和分类,过去以表型方法为主,现则侧重于基因型方法来分析待检菌的遗传学特征.后法包括DNA的G+Cmol%测定、DNA×DNA杂交、DNA×rDNA杂交、16SrRNA寡核苷酸序列分析、氨基酸序列分析、质粒分析、基因转移和重组、基因探针、多聚酶链反应(PCR)、限制性片段长度多态性(RFLP)分析等.这些分子生物学技术在分类、新种鉴定和流行病学中尤为重要.例如现已普遍为学术界接受的将生物分成真核生物、真细菌和古细菌(Archaeobacteria)三个域(domain),就是Woese等用16SrRNA寡核苷酸序列分析技术,获得了大量原核生物和真核生物的序列谱后创立的.
　　临床微生物学检验中,快速诊断方法发展较快.免疫荧光、放射核素和酶联(ELISA)三大标记技术中,以ELISA快速测定微生物抗原技术较为普遍.放射核素标记因有辐射危害,已逐渐为地高辛、光敏生物素等非放射性物质标记所替代.
　　细菌检验中的微量化和自动化,也是微生物学诊断中的发展方向.经过多年的研究和不断改进,常规的临床细菌学诊断已可由系列的试剂盒商品成套供应,来替代各检验部门自行配制试剂、手工操作等缓慢和繁琐状态.
　　4.防治措施　　针对灭活全菌体疫苗接种后普遍有一定的不良副反应和减毒活疫苗株不易获得;而对一些病原微生物与免疫防御有关的组分,可以通过分子生物学技术分离或克隆入无害载体。近年来肺炎链球菌荚膜多糖疫苗、脑膜炎奈瑟菌荚膜多糖疫苗、百日咳血凝素组分疫苗、铜绿假单胞菌外膜蛋白疫苗、伤寒沙门菌Ty2la疫苗、乙型肝炎基因工程疫苗等相继问世.1993年Ulmer等开创的核酸疫苗被誉为疫苗学的新纪元,具有广阔的发展前景.
　　多种抗生素的发现对细菌性感染的防治起着极大作用,但不少病原菌的单元和多重耐药株随着出现,使治疗带来很大困难.经过科研人员的努力,不断对老药修饰改造和新抗菌药物的研制,情况有所改善,但仍不能逆转耐药性这一根本问题.抗病毒和真菌药物,也很少有突破性进展.近年来,应用生物工程产生大批量干扰素、白介素2等细胞因子,在试治某些病毒性疾病中,取得一定效果.在由肠道菌群失调造成的消化功能紊乱患者,微生态制剂可以一试。
第三节　　医学微生物学
　　医学微生物学(medicalmicrobiology)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、真菌学和病毒学三篇.每篇内容包括总论和各论两个部分,分别叙述原核微生物、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和防治原则。支原体、衣原体、立克次体、螺旋体和放线菌,按分类原则虽列入细菌篇中,但为便于教学,它们仍分别在专章中各自单独阐述.
　　辛亥革命后,我国仅有少数学者从事微生物学的研究,并取得一定成就.例如发现旱獭也可为鼠疫耶氏菌的存储宿主;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.近30年来,甲、乙、丙、戊、庚型肝炎病毒和HIV的诊断方法已建立并广泛用于临床;甲型肝炎病毒已分离培养建株成功,并制成疫苗用于预防;流行性出血热的病因学和流行病学研究已进入世界前列;EB病毒和鼻咽癌间发现有密切联系,并建立了早期诊断方法.在病原菌方面,军团菌、幽门螺杆菌、伯氏疏螺旋体等陆续分离成功.ELISA等标记技术已广泛应用于实际;核酸杂交、PCR技术也已在有关领域中开展.至于我国特有的中医中药对防治某些微生物感染的研究长期持续不断,并发现多种中草药能抑制或杀死某些病原微生物.
　　在医学微生物学领域,国内外虽都取得不小成绩,但距离控制和消灭传染病的目标尚存在颇大差距。目前,由病原微生物引起的多种传染病仍严重威胁人类的健康.据世界卫生组织(WHO)报道,近年全球平均每年有1700多万人死于传染病.新病原体的不断出现,造成新的(新现,emerging)传染病;原流行病原体因变异、耐药等重新流行,导致再现(reemerging)传染病为病死的主要原因.最近几年发生的来源于畜禽病原体的感染人类事件,值得人们警惕。例如1996年日本爆发的大肠埃希菌O157:H7食物中毒,发病1万余人,死亡11例;1997年我国香港有18人患H5N1型禽流感病毒感染,死亡4人;1998年英国有十万头牛患牛海绵状脑病(疯牛病,BSE),死亡十万余头,至少有十个青年死于不典型的CJD,据调查他(她)们都有进食牛肉史
　　鉴于迄今仍有一些感染性疾病的病原体还未发现;有些病原体的致病和免疫机制有待阐明;不少疾病尚缺乏有效防治措施.因此,医学微生物学今后要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,研制完全、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.只有这样多方面的综合研究,才能使医学微生物学和有关学科在共同努力下,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。