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第1章 概论 1

1.1 现代微生物学的意义 1

1.2 现代微生物学的主要研究领域 2

1.2.1 分子系统学 2

1.2.2 分子细胞学 3

1.2.3 分子生态学 7

1.2.4 分子遗传学 9

1.2.5 分子病毒学 11

1.2.6 分子免疫学 12

1.3.1 微生物多样性 14

1.3 微生物多样性 14

1.3.2 生物多样性与天然物筛选的研究方法 16

1.3.3 微生物多样性的保护和管理 17

第2章 原核生物 19

2.1 引言 19

2.1.1 原核生物的描述和定义 19

2.1.2 原核生物的细胞分子生物学基础 22

2.1.3 现有的原核生物分类系统 38

2.1.4 原核生物的多相分类 43

2.1.5 细菌命名法规简介 70

2.2.1 高G＋Cmol%革兰氏阳性细菌 71

2.2 真细菌 71

2.2.2 低G＋Cmol%革兰氏阳性细菌 92

2.2.3 支原体 119

2.2.4 蓝细菌 121

2.2.5 变型菌纲——α亚纲 129

2.2.6 变型菌纲——β亚纲 139

2.2.7 变型菌纲——γ亚纲 143

2.2.8 变型菌纲——δ亚纲 162

2.2.9 变型菌纲——ε亚纲：变曲杆菌属和螺杆菌属 168

2.2.10 螺旋体属和钩端旋体属 169

2.2.11 拟杆菌-噬纤维菌群 172

2.2.12 异常球菌科 175

2.2.13 栖热菌属及相关细菌 177

2.2.14 疣微菌属 178

2.2.15 嗜热袍菌目 179

第3章 极端微生物和古菌 186

3.1 极端微生物 186

3.1.1 引言 186

3.1.2 研究现状 186

3.1.3 极端微生物类群 187

3.2.1 引言 217

3.2 古菌 217

3.2.2 古菌类群 222

3.2.3 古菌：早期的生命形式？ 236

第4章 真菌 239

4.1 真菌概述 239

4.2 真菌的重要性 240

4.2.1 真菌的益处 240

4.2.2 真菌的害处 242

4.3 真菌的形态与结构 243

4.3.1 真菌的一般特征 243

4.3.2 菌体的基本组成结构——菌丝 245

4.3.3 细胞壁的结构与组成 250

4.3.4 菌丝生长 252

4.3.5 单细胞真菌——酵母细胞的基本结构 254

4.3.6 真菌的繁殖 255

4.3.7 异核现象与准性生殖 258

4.4 真菌界及其主要类群 261

4.5 壶菌门 263

4.5.1 生境与重要性 263

4.5.2 营养体形态与结构 264

4.5.3 无性繁殖 266

4.5.5 代表壶菌及其生活史 268

4.5.4 有性生殖 268

4.6.1 生境与重要性 275

4.6.2 毛霉目 275

4.6 接合菌门 275

4.6.3 球囊霉目 282

4.7 子囊菌门 283

4.7.1 生境与重要性 283

4.7.2 营养体结构 284

4.7.3 无性繁殖 287

4.7.4 有性生殖 291

4.7.5 代表类群 296

4.8.1 生境和重要性 302

4.8 担子菌门 302

4.8.2 菌体结构及有性生殖 303

4.8.3 无性繁殖 310

4.8.4 担子菌的主要类群 311

4.9 卵菌门 323

4.9.1 生境和重要性 324

4.9.2 营养体结构 324

4.9.3 无性繁殖 326

4.9.4 有性生殖 328

4.9.5 生化特征 328

4.9.6 卵菌门的主要类群 329

5.1 病毒的性质 342

5.1.1 病毒的基本特点 342

第5章 病毒 342

5.1.2 病毒的结构 343

5.1.3 病毒的形状 344

5.2 病毒的寄主 346

5.3 病毒的酶类 348

5.4 病毒的分类和命名 349

5.4.1 分类的原理 349

5.4.2 病毒的命名 350

5.5.2 RNA病毒的复制 351

5.5 病毒的复制 351

5.5.1 病毒的转录 351

5.5.3 DNA病毒的复制 354

5.5.4 病毒的复制周期 355

5.6 肝炎病毒 360

5.6.1 A型肝炎病毒 360

5.6.2 B型肝炎病毒 361

5.6.3 C型肝炎病毒 364

5.6.4 D型肝炎病毒 366

5.6.5 E型肝炎病毒 368

5.6.7 G型肝炎病毒 369

5.6.6 F型肝炎病毒 369

5.7 癌症病毒 370

5.7.1 疱疹病毒与癌症 371

5.7.2 肝癌与肝炎病毒 372

5.7.3 皮肤癌和乳头瘤病毒 372

5.7.4 白血病病毒 374

5.7.5 病毒性癌症的发病机制 375

5.7.6 病毒引发癌症的分子机制 375

5.8 反转录病毒 377

5.8.1 反转录病毒的特点 377

5.8.2 反转录病毒的结构 378

5.8.3 反转录病毒的复制 379

5.8.4 HIV的致病性 381

5.9 噬菌体 382

5.9.1 RNA噬菌体——MS2 383

5.9.2 单链多面体状DNA噬菌体——X174 384

5.9.3 单链丝状DNA噬菌体——M13 386

5.9.4 双链DNA噬菌体——T7 386

5.9.5 双链DNA噬菌体——T4 388

5.9.6 温和噬菌体：溶源性噬菌体和λ噬菌体 390

5.9.7 可易位的噬菌体——Mu噬菌体 395

5.10.1 卫星病毒 397

5.10 病毒状感染因子 397

5.10.2 类病毒 398

5.10.3 朊病毒 399

第6章 微生物生态学 403

6.1 生态学概论 403

6.1.1 生态学的定义 403

6.1.2 现代生态学的研究领域 404

6.1.3 现代生态学的研究展望 406

6.1.4 微生物生态系统和微生物生态学 407

6.2.2 微生物进化 408

6.2.1 微生物在自然界中的分布 408

6.2 自然界中的微生物及其进化与多样性 408

6.2.3 微生物生态系统多样性 409

6.3 微生物生态学研究中的传统方法 412

6.3.1 样品的采集、富集培养和微生物纯培养的分离 412

6.3.2 最大或然值法 412

6.3.3 活菌计数法 413

6.4 微生物生态学中的分子生物学方法 413

6.4.1 核酸探针杂交技术 413

6.4.2 PCR特异性扩增技术 414

6.4.3 rRNA基因同源性分析方法 415

6.4.4 变性梯度胶电泳技术 417

6.5 自然界中微生物酶活性的测定 418

6.5.1 水解酶类活性的测定 419

6.5.2 脱氢酶活性的测定 420

6.5.3 微生物呼吸率的测定 420

6.6 微生物与物质循环 420

6.6.1 微生物在碳素循环中的作用 421

6.6.2 微生物在氮和磷素循环中的作用 422

6.6.3 微生物在硫元素循环中的作用 424

6.6.4 微生物在其他元素循环中的作用 425

6.6.5 微生物在生物成矿中的作用 425

6.7.1 重金属对微生物的营养性和毒性作用 426

6.7 微生物与重金属的相互作用 426

6.7.2 微生物对重金属的抗性作用 427

6.7.3 微生物对重金属的吸附和富集作用 427

6.8 微生物质与生物外源性物质的相互作用 428

6.8.1 生物外源性物质对微生物的作用 428

6.8.2 微生物对生物外源性物质的转化作用 429

6.8.3 微生物对生物外源性物质的降解作用 430

6.9 微生物之间及其与动、植物的相互作用 432

6.9.1 微生物之间的相互作用 432

6.9.2 微生物与植物的相互作用 434

6.9.3 微生物与动物的相互作用 436

6.10 微生物在环境保护中的作用 438

6.10.1 生物处理 439

6.10.2 生物整治 441

第7章 微生物生理学 445

7.1 引言 445

7.2 微生物细胞的结构与功能 446

7.2.1 细胞表面结构与附属物 446

7.2.2 细胞壁的生理功能 451

7.2.3 细胞膜的结构与功能 453

7.3.1 微生物的营养需求 455

7.2.4 细胞核的结构与功能 455

7.3 微生物的营养 455

7.3.2 微生物的营养类型 462

7.3.3 微生物分泌的胞外酶 463

7.3.4 营养物质进入细胞的方式 463

7.4 微生物的生长与繁殖 467

7.4.1 微生物的个体生长和细胞周期 467

7.4.2 微生物的群体生长规律 470

7.5 微生物对环境的适应 473

7.5.1 微生物对温度的适应 473

7.5.2 微生物对渗透压的适应 477

7.5.3 氧气对微生物生长的影响 478

7.5.4 微生物对pH的适应 479

7.5.5 高盐环境对微生物生长的影响 480

7.6 微生物的分化 480

7.6.1 营养细胞的分化 480

7.6.2 孢子形成的基因调控 483

第8章 微生物生化代谢 495

8.1 微生物细胞的化学 495

8.1.1 细胞的生物元素 495

8.1.3 小分子：单体 496

8.1.2 生物溶剂——水 496

8.1.4 细胞多聚物组成了细胞的干物质 497

8.2 微生物代谢 499

8.2.1 代谢的热力学 500

8.2.2 ATP的产生 502

8.2.3 糖代谢 506

8.2.4 脂代谢 524

8.2.5 氨基酸代谢 535

8.2.6 核苷酸代谢 539

8.3 大分子的生物合成 546

8.3.1 核酸的合成 547

8.3.2 蛋白质的合成 553

8.3.3 多糖的合成 563

8.4 代谢调节 570

8.4.1 代谢调节概论 570

8.4.2 诱导与阻遏 574

8.4.3 反馈抑制 578

8.4.4 代谢网络 581

8.4.5 代谢调节与微生物育种 584

8.5 次级代谢 593

8.5.1 次级代谢的意义 594

8.5.2 次级代谢的调节 595

8.5.3 次级代谢的生物合成 603

第9章 微生物遗传学 618

9.1 原核生物基因转录的调控 618

9.1.1 乳糖利用的调节基因 619

9.1.2 操纵子 621

9.1.3 原核生物的启动子结构 622

9.1.4 操纵子及其调控 627

9.1.5 基因转录的时序调控 630

9.1.6 原核生物中的全局性调控 633

9.1.7 转录终止 639

9.1.8 环境对基因表达的调控 651

9.1.9 rpsO-pnp操纵子转译的调控 654

9.2 噬菌体基因表达 657

9.2.1 噬菌体基因的表达调控 657

9.2.2 遗传重组 676

9.3 真核生物基因的转录 686

9.3.1 真核生物RNA聚合酶的多样性 687

9.3.2 第一类基因的转录 688

9.3.3 第三类基因的转录 689

9.3.4 第二类基因的转录 691

9.3.5 转录因子的形态和功能 697

9.3.6 半乳糖基因转录的调控 699

9.3.7 葡萄糖的转录级联阻遏 700

9.3.8 核小体的全局性抑制作用 703

9.3.9 酵母基因转录的终止 704

9.3.10 酵母线粒体 705

9.4 真核生物基因转录和转译后加工 707

9.4.1 转录本的后加工 707

9.4.2 RNA编辑 730

9.4.3 酵母外激素转译后加工 733

9.5 质粒 735

9.5.1 质粒是什么？ 735

9.5.3 θ式复制 738

9.5.2 质粒的复制 738

9.5.4 滚环式复制 739

9.5.5 链霉菌pSLA2线形质粒在端粒处的复制 742

9.5.6 反义RNA和不亲和性 745

9.5.7 质粒与抗药性 753

9.5.8 革兰氏阴性菌质粒接合转移 754

9.5.9 革兰氏阳性菌质粒接合转移 758

9.5.10 生物界之间交换基因 760

9.5.11 酵母质粒 763

9.6.1 转座因子的发现 769

9.6 转从因子 769

9.6.2 转座因子的种类 770

9.6.3 插入序列 770

9.6.4 转座子 772

9.6.5 鞭毛的相转变 784

9.6.6 酵母接合型转换 785

9.6.7 酵母中的逆转座子Ty 789

第10章 免疫学 798

10.1 免疫系统的进化、免疫器官 799

10.1.1 免疫系统的进化 799

10.1.2 免疫器官 799

10.1.3 其他免疫功能组织 800

10.2 免疫细胞 805

10.2.1 T细胞 805

10.2.2 B淋巴细胞及其功能 808

10.2.3 自然杀伤细胞（NK细胞） 812

10.2.4 K细胞 813

10.2.5 单核/吞噬细胞 813

10.2.6 抗原递呈细胞 814

10.3 免疫球蛋白的结构与功能 817

10.3.1 免疫球蛋白的基本结构 817

10.3.2 抗体的多变性与基因调控 820

10.3.3 免疫球蛋白的类别 825

10.3.4 免疫球蛋白的功能 826

10.4 主要组织相容复合物 826

10.4.1 HLA的分类和分布 826

10.4.2 HLA的分子结构 827

10.4.3 HLA的基因组 829

10.4.4 MHC的组装与抗原递呈 831

10.4.5 HLA的主要功能 835

10.5 补体 835

10.5.1 补体的组成、命名和特性 835

10.5.2 补体的激活 836

10.5.3 补体的受体 841

10.5.4 补体的基因 842

10.5.5 补体的功能 842

10.5.6 补体与其他酶系统的相互作用 845

10.6 细胞因子 846

10.6.1 细胞因子的来源和分类 846

10.6.2 细胞因子的共同特点 846

10.6.3 细胞因子的受体 847

10.6.4 细胞因子的拮抗剂 848

10.7 抗原及抗原识别 849

10.7.1 抗原 849

10.7.2 B细胞识别抗原的特点 850

10.7.3 T细胞识别抗原的特点 852

10.7.4 超抗原 861

10.8 免疫应答 861

10.8.1 B细胞介导的免疫应答 861

10.8.2 T细胞介导的免疫应答 866

10.8.3 不依赖T细胞的细胞免疫应答 868

10.8.4 髓细胞的杀伤作用 871

10.9 免疫调节 871

10.9.1 细胞因子的调节作用 871

10.9.2 抗体的调节作用 871

10.9.4 独特型网络的调节作用 872

10.9.3 补体的调节作用 872

10.9.5 免疫细胞的调节作用 873

10.9.6 免疫调节的遗传控制 875

10.9.7 神经内分泌免疫调节 876

10.10 免疫耐受 877

10.10.1 概述 877

10.10.2 免疫耐受的形成 877

10.10.3 免疫耐受的维持和终止 878

10.10.4 免疫耐受的机理 878

10.10.5 T细胞的免疫耐受 879

10.10.6 B细胞的免疫耐受 879

10.10.7 人工诱发免疫耐受 881

10.11 变态反应 882

10.11.1 Ⅰ型变态反应 882

10.11.2 Ⅱ型变态反应 883

10.11.3 Ⅲ型变态反应 884

10.11.4 Ⅵ型变态反应 887

10.12 抗感染免疫 890

10.12.1 抗细胞免疫 891

10.12.2 抗病毒免疫 894

10.12.3 抗真菌免疫 898

10.13 免疫缺陷 899