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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