微生物的主要发展简史（李博士开讲啦EP05）

李宗瑞博士，卫好家医学研发经理。病原生物学专业博士，毕业于复旦大学基础医学院。

在细菌鉴定及药敏分析相关工作以及病毒致病机制的研究领域方面具有多年经验。

现主要从事生物抗菌新材料的防病毒机制研究，致力于将最新生物抗菌科技应用于百姓日常生活。

微生物是存在于自然界中的一群体积微小，结构简单，肉眼不能直接看见，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微小生物。微生物划分为以下8大类：病毒、细菌、真菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体、螺旋体。其中和人类关系最为密切的主要是病毒、细菌、真菌这三类微生物。

(从左至右：病毒，细菌，真菌）

微生物在自然界的分布极为广泛，如江河、湖泊、海洋、土壤、矿层、空气等都有数量不等、种类不一的微生物的存在。

其中，以土壤中存在的微生物最多，例如，1g肥沃的土壤中，可以有几亿到几十亿个微生物，而且其中以细菌最多。土壤中的细菌主要为天然生活在土壤中的自养菌，多数为非致病菌，在自然界的物质循环等方面发挥重要作用。然而，在漫长的人类历史中，也有相当一部分能够致病的病原菌给人类带来了重大的灾难，甚至至今仍然会危及我们的生命安全。

病毒

病毒属于非细胞型微生物，无典型的细胞结构，无产生能量的酶系统，只能在活细胞中生长增殖，其核酸类型为DNA或RNA(不同时存在)，如我们所熟知的病毒：甲肝病毒、SARS病毒、狂犬病病毒、HIV病毒、甲型H1N1流感病毒等。

其体积微小，必须借助电子显微镜放大数万倍或数十万倍才能观察。例如近期流行的新型冠状病毒举例，它的尺寸也只有几十纳米。

病毒的基本结构是由核心（Core）和衣壳（Capsid）构成的核衣壳，有些病毒的核衣壳外部还有一层包膜（Envelope）包裹，包膜表面常存在不同形状的突起，成为刺突（Spike），例如冠状病毒。

新型冠状病毒电镜图

核心：位于病毒体的中心，主要成分为核酸，该部分构成了病毒的基因组，为病毒复制、遗传和变异提供遗传信息。

衣壳：是包绕在核酸外面的蛋白质外壳，具有抗原性，是病毒体的主要抗原成分，可保护内部的核酸免受外界的核酸酶或其他影响因素的破坏，介导病毒进入宿主细胞，参与病毒增殖。

包膜：是包绕在病毒核衣壳外面的双层膜，是部分病毒在成熟、释放过程中以出芽形式穿过宿主细胞时获得，含有宿主细胞膜或核膜成分，包括脂质、多糖和少许蛋白质，有着保护核衣壳，参与病毒增殖的作用，人和动物病毒多数具有包膜。

人类常见的病毒性疾病有流行性感冒、麻疹、腮腺炎、病毒性肝炎、水痘、艾滋病、狂犬病以及近期肆虐的新型冠状病毒肺炎等。病毒性疾病因其传染性强、流行性广、死亡率高、有效治疗药物少等特点，常对人类健康、经济发展和社会安定造成严重威胁。

细菌

细菌是单细胞原核微生物，个体微小，形态简单，是所有生物中数量最多的一类，据估计，其总数约有5×10^30个。细菌的形状相当多样，主要有球状、杆状，以及螺旋状。

细胞壁：根据细菌细胞壁的构造和化学组成不同，可将其分为G 细菌（即革兰氏阳性菌）与G-细菌（即革兰氏阴性菌）。G 细菌的细胞壁较厚（20～80nm），但化学组成比较单一，只含有90%的肽聚糖和10%的磷壁酸；G-细菌的细胞壁较薄（10～15nm），却有多层构造（肽聚糖和脂多糖层等），其化学成分中除含有肽聚糖以外，还含有一定量的类脂质和蛋白质等成分。

细菌细胞壁的主要功能：

① 维持细菌外形：细菌细胞壁坚韧而富有弹性，能够维持菌体的固有形态。

② 保护细菌抵抗低渗环境：起到保护作用，承受菌体内部高达5~25个大气压的巨大渗透压而不破裂，并能在低渗条件下生存。

③ 参与菌体内外的物质交换：细胞壁上的小孔和转运蛋白与细胞膜一起完成物质交换。

④ 具有免疫原性：带有抗原决定簇，决定菌体的抗原性。

⑤ 参与致病过程。

细胞膜：位于细胞壁内侧，是一层半透性薄膜，主要功能有：

① 物质转运：具有微孔，可以选择透过性

② 呼吸和分泌：含有多种呼吸酶，参与细胞呼吸作用。

③ 生物合成：含有多种合成酶，是细胞生物合成的重要场所。

④ 参与细菌分裂：可形成中介体，提供大量能量，帮助细胞分裂。

细胞质：细胞膜包裹的胶状物质，是细菌新陈代谢的重要场所。

核质：细菌的遗传物质，没有核膜和核仁，也称拟核，是由单一密闭环状DNA分子反复回旋卷曲盘绕，组成松散的网状结构，是细菌变异遗传的物质基础。

荚膜：细胞壁外包绕的一层粘液性物质，一般厚度≥200nm，主要作用有：

① 抗吞噬：保护细菌抵抗宿主吞噬细胞的吞噬和消化作用。

② 粘附作用：易于粘附于组织细胞或无生命物质表面，增加传染性。

③ 保护细菌：避免或减少宿主体内溶菌酶、抗体、抗菌药物的损伤作用。

鞭毛：运动器官，使细菌能够自由游动，帮助细菌更好粘附于宿主组织上。

细菌对人类活动有很大的影响。一方面，细菌是许多疾病的病原体，可以通过各种方式，如接触、消化道、呼吸道、昆虫叮咬等在正常人体间传播疾病，具有较强的传染性，对社会危害极大。另一方面，人类也时常利用细菌，例如乳酪、酸奶和酒酿的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等，都与细菌有关。在生物科技领域中，细菌也有着广泛的运用。

真菌

真菌，是一种具真核的、产孢的、无叶绿体的真核生物。包含霉菌、酵母、块菌以及其他人类所熟知的菌菇类。目前已经发现了十二万多种真菌。真菌独立于动物、植物和其他真核生物，自成一界。真菌的细胞有含甲壳素, 能通过无性繁殖和有性繁殖的方式产生孢子。真菌细胞由细胞壁、细胞膜、细胞质和成形的细胞核组成。

按照医学的方式可以将真菌界分为4个亚门：

接合亚门：绝大对数为无隔多核菌丝体，属条件致病性真菌，如毛霉、根霉等。

子囊菌亚门：具有子囊和子囊孢子，常见的为酵母菌属。

担子菌亚门：具有担子和担孢子，如食用菌、蘑菇、灵芝等。

半知菌亚门：对此类菌生活了解不完全，古称之为半知菌。

绝大多数真菌对人有利，例如酿酒、制酱、发酵饲料、农田增肥、制造抗生素、生长蘑菇、食品加工、中草药药源等，都是真菌的产物和真菌本身。而病原性真菌对人体是有致病性的。

,