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第1章 绪论1

1.1 什么是微生物——初识微生物1

1.2 人类对微生物世界的认识1

1.2.1 微生物学发展的萌芽阶段1

1.2.2 微生物学的发展历程2

1.2.3 近现代微生物学发展的历史大事件5

1.3 微生物学对生物学科发展的巨大作用6

1.4 学科拓展——工科应用型微生物学发展与人类发展的密切关联7

1.5 微生物学的分类8

1.6 微生物的特点及五大共性8

复习思考题14

上篇 经典微生物学16

第2章 微生物的形态和结构16

2.1 典型原核微生物的形态和结构16

2.1.1 细菌的宏观形态和结构16

2.1.2 细菌的微观结构组成19

2.1.3 细菌的繁殖30

2.1.4 细菌大量增殖后的菌落形态30

2.1.5 拓展阅读——细菌的实际应用32

2.2 其他原核微生物的形态和结构32

2.2.1 放线菌32

2.2.2 支原体、衣原体和立克次氏体35

2.2.3 黏细菌37

2.2.4 蛭弧菌37

2.2.5 蓝细菌38

2.3 古生菌的形态和结构概述40

2.3.1 古生菌的发现40

2.3.2 古生菌的形态40

2.3.3 古生菌与细菌结构成分的差异40

2.4 真核微生物的形态和结构及举例40

2.4.1 真核微生物的细胞构造41

2.4.2 真核微生物举例——霉菌44

2.4.3 真核微生物举例——酵母菌48

2.4.4 知识拓展——蕈菌概述52

复习思考题53

第3章 微生物的营养及实践应用54

3.1 微生物的六大营养要素54

3.1.1 水54

3.1.2 无机盐55

3.1.3 碳源55

3.1.4 氮源56

3.1.5 能源56

3.1.6 生长因子57

3.2 微生物营养类型概述57

3.3 微生物培养基的种类59

3.4 营养物质进入微生物的方式61

3.5 微生物培养基的设计及其工程应用63

3.5.1 设计培养基的原则和工科应用方法63

3.5.2 采用正交优化分析法快速精准设计培养基66

3.5.3 工程应用拓展——微生物培养基正交试验设计案例67

复习思考题71

第4章 微生物的产能、耗能代谢及应用72

4.1 微生物的产能代谢72

4.1.1 化能异养微生物的能量代谢72

4.1.2 电子传递链76

4.1.3 自养微生物产ATP和产还原力79

4.2 微生物的分解代谢和合成代谢之间的联系概述81

4.2.1 两用代谢途径81

4.2.2 代谢物回补顺序82

4.3 微生物合成代谢途径82

4.3.1 微生物结构大分子——肽聚糖的合成82

4.3.2 CO2的固定83

4.3.3 生物固氮85

4.3.4 工学应用拓展——微生物次级代谢物的合成87

4.4 微生物的代谢调控与发酵生产87

4.4.1 酶合成的调节88

4.4.2 酶活性的调节91

4.4.3 深度科研拓展——微生物代谢调控途径机制93

复习思考题94

第5章 微生物的生长繁殖及工程控制96

5.1 微生物的生长规律96

5.1.1 细菌的个体生长和同步生长96

5.1.2 细菌群体生长繁殖及其相关数学模型98

5.1.3 真核微生物的生长繁殖概述101

5.1.4 微生物的连续培养及工科微生物学应用103

5.2 影响微生物生长繁殖的主要因素105

5.2.1 氧及与氧有关的微生物105

5.2.2 温度106

5.2.3 pH值108

5.3 微生物的培养、保藏及工程应用109

5.3.1 实验室培养法109

5.3.2 菌种保藏应用理论及技术111

5.3.3 工科应用拓展——微生物培养装置115

5.4 测定微生物生长繁殖的常用技术方法116

5.4.1 测定生长量116

5.4.2 计繁殖数117

5.5 控制微生物生长繁殖的理化因素120

5.5.1 微生物生长控制基本知识120

5.5.2 物理因素的代表121

5.5.3 化学杀菌剂或抑菌剂124

复习思考题128

第6章 病毒学基础129

6.1 病毒概述129

6.1.1 前期发展129

6.1.2 病毒的发现130

6.1.3 病毒粒子的分析时期131

6.1.4 病毒的分子时期131

6.2 病毒的结构和功能133

6.2.1 病毒的形态构造和化学组分133

6.2.2 病毒的种类及其繁殖方式138

6.2.3 应用拓展——病毒研究方法148

6.3 经典亚病毒举例149

6.3.1 类病毒149

6.3.2 拟病毒150

6.3.3 朊病毒150

6.4 病毒的工科微生物学实践151

6.4.1 噬菌体与发酵工业的关系151

6.4.2 人类和脊椎动物病毒病的有效防治152

6.4.3 常见植物病毒病的农业应用防治152

6.4.4 昆虫病毒用于生物防治153

6.4.5 经典病毒在生物工程中的实际应用154

复习思考题156

下篇 微生物交叉学科及应用158

第7章 微生物遗传学158

7.1 遗传变异的生物学基础158

7.1.1 利用微生物证明遗传物质基础的经典实验158

7.1.2 遗传物质在细胞内的存在部位和方式160

7.2 微生物的基因突变与育种应用164

7.2.1 微生物基因突变164

7.2.2 育种的微生物工程理论基础171

7.3 微生物基因重组176

7.3.1 原核微生物的基因重组176

7.3.2 真核微生物的基因重组181

7.4 微生物学与基因工程的关系183

7.4.1 基因工程的核心步骤184

7.4.2 微生物基因工程的应用和发展前景185

7.4.3 工科应用拓展——功能性基因克隆的生物信息学分析187

复习思考题191

第8章 微生物生态学193

8.1 微生物在自然界中的分布与菌种资源的开发193

8.1.1 微生物在自然界的广泛性分布193

8.1.2 应用方法研究拓展——微生物资源的开发和利用208

8.2 微生物与环境间的互作关系209

8.2.1 共生210

8.2.2 互生212

8.2.3 拮抗214

8.2.4 捕食214

8.2.5 寄生215

8.3 微生物在自然界物质循环中的作用216

8.3.1 碳素循环218

8.3.2 氮素循环219

8.3.3 磷的循环221

8.3.4 硫素循环与金属的细菌沥滤222

8.3.5 铁的循环224

8.4 工科微生物工程实际应用举例224

8.4.1 微生物工程和污水清洁224

8.4.2 微生物工程与沼气利用229

8.4.3 工科应用拓展——环境污染的微生物监测231

复习思考题232

第9章 微生物进化分类学233

9.1 微生物常规分类233

9.1.1 主要系统分类单元233

9.1.2 微生物物种学名234

9.1.3 亚种以下的分类单元235

9.2 生物界中微生物的地位237

9.2.1 生物的界级分类学说237

9.2.2 微生物的系统进化239

9.3 各大类微生物的分类系统纲要243

9.3.1 原核生物分类系统纲要243

9.3.2 真核生物——真菌的分类系统纲要244

9.4 微生物的分类鉴定及信息学应用244

9.4.1 宏观经典分类鉴定方法245

9.4.2 微观现代水平分类鉴定方法246

9.4.3 科研应用拓展——构建微生物系统进化树250

9.5 科研拓展——微生物进化的争论262

复习思考题264

第10章 微生物与免疫学265

10.1 感染265

10.1.1 感染的概念265

10.1.2 决定感染的因素265

10.1.3 感染的三种典型状况269

10.2 非特异性免疫270

10.2.1 机体屏障271

10.2.2 细胞因素271

10.2.3 免疫炎症反应274

10.2.4 体液及组织中的抗菌物274

10.3 特异性免疫278

10.3.1 特异性免疫概述278

10.3.2 免疫器官279

10.3.3 免疫细胞的作用282

10.3.4 免疫相关分子在体液免疫中的作用286

10.4 免疫学方法及其应用295

10.4.1 抗原抗体反应的一般规律295

10.4.2 抗原及抗体的核心反应296

10.4.3 现代免疫标记技术298

10.5 免疫生物制品及工程应用300

10.5.1 人工主动免疫的经典生物制品300

10.5.2 人工被动免疫生物制品302

复习思考题304

第11章 专题拓展——微生物发酵工程概述306

11.1 微生物发酵工程306

11.2 微生物发酵工程历程306

11.3 微生物发酵工程自身的特性308

11.4 微生物发酵工程生物反应过程的简要分类309

11.5 微生物发酵工程对人类社会的重要作用309

主要参考文献312