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微生物学是研究微生物的一门学科。微生物包括病毒、原核生物和简单的真核生物。目前，微生物学的最主要工作是用生物化学和遗传学方法完成的。由于很多病原（像是造成植物病害的四大病原：病毒、真菌、线虫、细菌）都可以算是广义的微生物[1]，微生物学也和病理学、免疫学和流行病学密切相关。微生物学家对生物学和医学做出过基础性贡献，尤其在生物化学、遗传学和细胞生物学领域。
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在微生物学发展之前，微生物约在许多世纪前就己被人类所察觉。古罗马学者马库斯·瓦罗在他论述农业的书中提到的第一原则，他警告说不应在沼泽附近建立牧场或宅第，因为在空气中存在肉眼看不到的漂浮物，一旦经由口或鼻进入体内将会产生疾病[2]。
公元1546年，吉罗拉莫·弗拉卡斯托罗提出，传染病是由可借由直接、间接接触或传播媒介传播的种子体（seedlike entities）所引起。[3]
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微生物学的发展，随着显微镜的发明而开启，1665年英国人罗伯特·胡克发明显微镜，并观察到细胞轮廓（真菌细胞壁，但当时被认为是简单植物，直到二十世纪中才被证实是真菌），1673年荷兰人雷文霍克使用自己改进的显微镜观察到真正的细胞，随着纪录多种微生物的形态。
20世纪的40年代后，微生物学的研究成果，被应用于医学、工业、农业等方面。生物研究方面，分子生物学、生物化学、细胞学、遗传学等学科，也常利用微生物作为研究的材料。
细菌可以格兰氏染色（Gram stain）做初步鉴定。以格兰氏染色后细菌依颜色不同可分为：格兰氏阳性（Gram positive）及阴性（Gram negative）又因为细菌有球菌及杆菌，故以显微镜观察可分类下列4项：1.GPC（格兰氏阳性球菌）2.GNC（格兰氏阴性球菌）3.GPB（格兰氏阳性杆菌）4.GNB（格兰氏阴性杆菌）
微生物具有的一些特性使它们成为科学研究中理想的模式生物：
微生物学的分支可以分为纯科学和应用科学[5]。微生物学依研究的材料不同，可分为细菌学、病毒学等，依研究方向分有医用微生物学、环境微生物学、应用微生物学等。
微生物学的分类学，主要针对某一群微生物，对它们的形态、生理、分布、变异、遗传、演化加以观察。
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