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第1章 绪论 1

一、微生物和你 3

二、微生物学 4

三、微生物的发现和微生物学的发展 5

四、20世纪的微生物学 9

五、21世纪微生物学发展的趋势 12

小结 14

第2章 微生物的纯培养和显微技术 15

第一节 微生物的分离和纯培养 17

一、无菌技术 17

二、用固体培养基获得纯培养 18

三、用液体培养基获得纯培养 20

四、单细胞（孢子）分离 21

五、选择培养分离 21

二元培养物 23

六、微生物的保藏技术 23

第二节 显微镜和显微技术 25

一、显微镜的种类及原理 25

二、显微观察样品的制备 30

第三节 显微镜下的微生物 33

一、细菌和古生菌 33

最小和最大的细菌 37

二、真菌 37

三、藻类 40

四、原生动物 40

小结 41

第3章 微生物细胞的结构与功能 43

第一节 原核微生物 45

一、细胞壁 45

二、细胞壁以内的构造——原生质体 56

三、细胞壁以外的构造 67

第二节 真核微生物 72

一、细胞壁 74

产生巨大压力的真菌附着胞 76

二、鞭毛与纤毛 77

三、细胞质膜 78

四、细胞核 78

五、细胞质和细胞器 80

原核生物中也有细胞骨架吗？ 80

小结 85

第4章 微生物的营养 87

第一节 微生物的营养要求 89

一、微生物细胞的化学组成 89

二、营养物质及其生理功能 90

三、微生物的营养类型 95

第二节 培养基 96

一、配制培养基的原则 96

二、培养基的类型及应用 100

琼脂——从餐桌到实验台 102

第三节 营养物质进入细胞 105

一、扩散 106

二、促进扩散 106

三、主动运输 107

四、膜泡运输 111

小结 111

第5章 微生物的代谢 113

第一节 微生物产能代谢 116

一、异养微生物的生物氧化 116

肠内酵母菌感染导致醉酒 117

“鬼火”的生物学解释 124

二、自养微生物的生物氧化 124

三、能量转换 125

分子马达 127

第二节 微生物耗能代谢 131

一、细胞物质的合成 131

二、其他耗能反应：运动、运输和生物发光 140

第三节 微生物代谢的调节 141

一、酶活性调节 141

二、分支合成途径调节 142

第四节 微生物的次级代谢与次级代谢产物 144

一、次级代谢与次级代谢产物 144

二、次级代谢的调节 144

小结 146

第6章 微生物的生长繁殖及其控制 147

第一节 细菌的个体生长 149

一、染色体DNA的复制和分离 149

二、细胞壁扩增 149

三、细菌的分裂与调节 150

第二节 细菌的群体生长繁殖 151

一、生长的规律 151

二、生长的数学模型 152

三、主要生长参数 154

四、同步培养 155

五、连续培养 157

惊人的数字 159

第三节 真菌的生长繁殖 159

一、丝状真菌的生长繁殖 159

二、酵母的生长繁殖 163

第四节 环境对微生物生长的影响及生长的测定 165

一、环境对微生物生长的影响 165

二、微生物生长的测定 169

第五节 微生物生长繁殖的控制 172

一、控制微生物的化学物质 172

二、控制微生物的物理因素 174

有关的术语 178

小结 179

第7章 病毒 181

第一节 概述 183

一、病毒的特点和定义 183

二、病毒的宿主范围 184

三、病毒的分类与命名 185

第二节 病毒学研究的基本方法 187

一、病毒的分离与纯化 187

二、病毒的测定 188

三、病毒的鉴定 190

第三节 毒粒的性质 191

一、毒粒的形态结构 191

二、毒粒的化学组成 194

第四节 病毒的复制 197

一、病毒的复制周期 197

二、病毒感染的起始 199

三、病毒大分子的合成 200

割裂基因的发现 204

四、病毒的装配与释放 205

第五节 病毒的非增殖性感染 207

一、非增殖性感染的类型 207

二、缺损病毒 208

第六节 病毒与宿主的相互作用 210

一、噬菌体感染对原核细胞的影响 210

二、病毒感染对真核细胞的影响 212

三、机体的病毒感染 214

第七节 亚病毒因子 215

一、卫星病毒 215

二、朊病毒 217

第八节 病毒举例 218

一、人免疫缺陷病毒 218

二、SARS冠状病毒 219

三、禽流感病毒 220

四、肝炎病毒 221

五、类病毒 223

小结 224

第8章 微生物遗传 227

第一节 遗传的物质基础 229

一、DNA作为遗传物质 229

二、RNA作为遗传物质 230

三、朊病毒的发现和思考 230

“第二遗传密码”——“折叠密码”？ 231

第二节 微生物的基因组结构 232

一、大肠杆菌的基因组 233

二、酿酒酵母的基因组 234

三、詹氏甲烷球菌的基因组 235

微生物向邻居“借”或“盗用”基因 236

第三节 质粒和转座因子 236

一、质粒的分子结构 237

二、质粒的主要类型 237

三、质粒的不亲和性 239

质粒原噬菌体 240

四、转座因子的类型和分子结构 240

五、转座的遗传学效应 242

第四节 基因突变及修复 243

一、基因突变的类型及其分离 243

二、基因突变的分子基础 245

三、DNA损伤的修复 248

第五节 细菌基因转移和重组 250

一、细菌的接合作用 251

二、细菌的转导 253

三、细菌的遗传转化 254

四、基因定位和基因组测序 256

宏基因组学 261

第六节 真核微生物的遗传学特性 261

一、酵母菌的接合型遗传 261

二、酵母菌的质粒 262

三、酵母菌的线粒体 263

四、丝状真菌的准性生殖 263

第七节 微生物育种 264

一、诱变育种 264

二、代谢工程育种 267

三、体内基因重组育种 268

四、DNA Shuffling技术 269

小结 270

第9章 微生物基因表达的调控 273

第一节 转录水平的调控 276

一、操纵子的转录调控 276

二、分解代谢物阻遏调控 279

三、细菌的应急反应 280

四、通过σ因子更换的调控 281

五、信号转导和二组分调节系统 282

六、λ噬菌体溶源化和裂解途径的转录调控 283

第二节 转录后调控 285

一、翻译起始的调控 285

二、mRNA的稳定性 285

三、稀有密码子和重叠基因调控 286

微生物产生的抗生素为什么不杀死自己？ 287

四、反义RNA调控 287

五、翻译的阻遏调控 288

六、ppGpp对核糖体蛋白质合成的影响 289

七、细菌蛋白质的分泌调控 289

第三节 古生菌的转录及其调控 290

一、古生菌的基本转录装置 290

二、古生菌的转录调控 291

小结 292

第10章 微生物与基因工程 293

第一节 基因工程概述 295

一、历史回顾 295

二、基因工程的基本操作 296

三、微生物与基因工程的关系 298

第二节 基因的分离、合成与诱变 298

一、从基因文库分离基因 299

二、从cDNA文库分离基因 300

三、基因的化学合成 301

四、PCR扩增基因 301

五、利用基因定位诱变获得突变基因 302

第三节 微生物与克隆载体 304

一、原核生物克隆载体 305

二、真核生物克隆载体 308

三、人工染色体 310

第四节 微生物与基因工程工具酶 312

一、限制性核酸内切酶 313

二、DNA连接酶 314

第五节 外源基因导入宿主细胞 315

一、外源基因与载体的体外连接 315

二、克隆载体的宿主 315

三、外源基因导入宿主细胞 316

四、目的基因克隆的筛选与鉴定 317

DNA芯片用于基因及其表达的研究 320

第六节 克隆基因在细菌中的表达 320

一、克隆基因的转录调节 321

二、克隆基因的翻译调节 322

三、克隆基因的表达产物 322

第七节 基因工程的应用及展望 324

一、基因工程药物 324

二、基因治疗 325

三、转基因植物 326

四、转基因动物 326

五、基因工程研究展望 326

表面展示技术 327

小结 328

第11章 微生物的生态 331

第一节 生态环境中的微生物 333

一、微生物生态系统 333

二、陆生生境的微生物 335

三、水生生境的微生物 336

四、大气生境的微生物 336

五、极端环境下的微生物 337

六、动物体中的微生物 339

七、植物体中的微生物 340

微生物的互惠、“违约”和“制裁” 342

八、工农业产品上的微生物及生物性霉腐的控制 343

九、现代分子生物技术的应用及微生物分子生态学的形成 343

第二节 微生物在生态系统中的地位与作用 345

一、生态系统中微生物的角色 345

二、微生物与生物地球化学循环 346

三、微生物的生物修复 350

第三节 人体微生物及病原微生物的传播 350

一、人体微生物 351

肠道微生物与肥胖 352

二、病原微生物通过水体的传播 352

三、病原微生物通过食物的传播 353

四、病原微生物通过土壤的传播 353

五、病原微生物通过空气的传播 353

第四节 微生物与环境保护 354

一、微生物对污染物的降解与转化 354

二、重金属的转化 358

走出化学农药污染的“围城” 358

三、污染介质的微生物处理 359

四、污染环境的生物修复 362

五、环境污染的微生物监测 363

小结 364

第12章 微生物的进化、系统发育和分类鉴定 367

第一节 进化的测量指征 369

一、进化指征的选择 370

二、rRNA作为进化的指征 371

三、rRNA的顺序和进化 371

四、系统发育树 373

五、三界生物的主要特征 375

第二节 细菌分类 377

一、分类单元及其等级 378

二、分类单元的命名 380

三、细菌分类和伯杰氏手册 382

第三节 真菌的分类 389

一、真菌分类系统 389

二、五大类群真菌的主要特征 391

第四节 微生物分类鉴定的特征和技术 392

一、形态学和生理生化特征 392

二、血清学试验与噬菌体分型 394

三、氨基酸顺序和蛋白质分析 395

四、核酸的碱基组成和分子杂交 396

五、遗传重组 399

六、微生物鉴定 399

第五节 微生物的快速鉴定和自动化分析技术 400

一、微量多项试验鉴定系统 401

二、快速、自动化微生物检测仪器和设备 405

从“以身试菌”到“吹口气查胃病” 406

三、现代分子生物学和免疫学技术的采用 407

微型生物芯片实验室检测微生物 408

四、电子计算机在微生物学中的应用 408

小结 410

第13章 微生物物种的多样性 413

第一节 细菌的多样性 416

一、细菌系统发育总观 416

二、细菌的主要类型 418

三、主要的放线菌类型 430

第二节 古生菌的多样性 432

一、古生菌系统发育总观 432

二、极端嗜盐古生菌 434

三、产甲烷古生菌 435

四、超嗜热古生菌 436

五、无细胞壁的古生菌：热原体属 436

六、还原硫酸盐古生菌：古生球菌属 436

七、微生物生存的温度极限 437

八、古生菌：地球早期的生命形式？ 437

附生在火焰球菌表面的最小古生菌 438

第三节 真核微生物的多样性 439

一、真核微生物系统发育总观 439

二、藻类 440

三、真菌 441

创新思维与伟大的发现 443

四、黏菌 445

五、原生动物 447

未培养微生物与生物多样性 447

第四节 微生物资源的开发利用和保护 448

一、什么是微生物资源？ 448

二、微生物资源的特点 448

三、资源的开发利用亟待拓宽和深入 449

四、积极开展微生物资源的迁地保护和就地保护 450

小结 450

第14章 感染与免疫 453

第一节 感染的一般概念 455

一、感染的途径与方式 455

二、微生物的致病性 456

微生物与生物恐怖 459

第二节 宿主的非特异性免疫 459

一、生理屏障 460

二、体液因素 461

三、细胞因素 462

四、炎症 463

第三节 宿主的特异性免疫 464

一、特异性免疫的一般概念 464

二、抗原和抗体 467

三、B细胞介导的体液免疫 471

四、T细胞介导的细胞免疫 472

五、克隆选择和免疫耐受性 474

第四节 抗感染免疫 475

一、病毒感染与免疫 475

二、细菌感染与免疫 477

三、联合抗感染免疫 478

第五节 免疫病理 479

一、超敏反应 479

二、自身免疫病 480

三、移植免疫 480

四、免疫缺陷 482

五、肿瘤免疫 482

第六节 免疫学的实际应用 484

一、抗体的制备及应用 484

抗体酶 487

二、免疫学技术 488

三、免疫预防 491

小结 492

第15章 微生物生物技术 495

第一节 微生物工业发酵的菌种和发酵特征 497

一、生产菌种的要求和来源 498

二、大规模发酵的特征 501

第二节 微生物工业发酵的方式 506

一、连续发酵 507

二、固定化酶和固定化细胞发酵 508

三、固态发酵 510

四、混合培养物发酵 512

第三节 微生物工业的主要产品 513

一、食品和饮料 514

二、抗生素、其他微生物药物和生物制品 517

“押送”病原菌赴“刑场” 521

三、氨基酸、有机酸、醇、维生素、核苷酸和激素等 521

四、酶制剂 523

五、微生物农药、肥料和饲料 525

第四节 微生物生物技术的广泛应用 530

一、微生物能源 530

微生物推进经济和社会的可持续发展 531

二、微生物冶金 534

三、石油工业中的微生物生物技术 535

四、微生物传感器和DNA芯片 536

五、微生物塑料、功能材料和生物计算机 538

六、海洋和宇航中微生物生物技术的应用 539

第五节 微生物生物技术的安全性风险评价和管理 541

小结 542

主要参考书目 544

附录1 微生物名称索引 547

附录2 微生物学名词索引 551