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第一篇 微生物学理论基础篇3

第一章 微生物世界和微生物学简史3

第一节 微生物世界4

一、何谓微生物4

二、微生物的特点4

三、微生物与人类的关系5

四、微生物学的研究内容6

第二节 微生物学简史7

一、微生物的发现7

二、微生物学的早期研究7

三、微生物学的发展时期8

四、现代微生物学9

第二章 原核微生物13

第一节 原核微生物细胞概述14

一、原核微生物细胞组成14

二、细胞形态的多样性15

第二节 原核微生物的细胞壁16

一、肽聚糖17

二、革兰氏阳性菌的细胞壁17

三、革兰氏阴性菌的细胞壁18

四、缺壁细菌19

五、古生菌的细胞壁19

第三节 原核微生物细胞内部结构20

一、内含物20

二、内膜结构20

三、芽孢21

第四节 原核微生物细胞表面结构22

一、荚膜22

二、鞭毛22

三、菌毛23

四、性毛23

第五节 原核微生物其他主要类群23

一、放线菌24

二、蓝细菌24

三、螺旋体、立克次氏体、衣原体、支原体24

四、古生菌25

第三章 真核微生物29

第一节 真核微生物的细胞结构与功能30

一、细胞核30

二、细胞膜31

三、线粒体、氢化酶体和叶绿体31

四、内质网与高尔基体32

五、液泡32

六、溶酶体与过氧化物酶体33

七、微管蛋白和肌动蛋白33

八、细胞壁33

九、鞭毛与纤毛33

第二节 真菌34

一、丝状真菌——霉菌34

二、单细胞真菌——酵母36

三、共生真菌——地衣和菌根38

四、高等真菌——蘑菇38

第三节 原生生物39

一、原生生物的一般特征39

二、代表性原生生物40

第四章 非细胞微生物：病毒46

第一节 病毒的性质、形态结构与分类47

一、病毒的一般性质47

二、病毒颗粒的形态结构47

三、病毒的化学组成及功能48

四、病毒的分类50

第二节 病毒的生长与定量50

一、病毒的培养50

二、病毒的纯化50

三、病毒的测定51

第三节 病毒的复制51

一、病毒复制的基本特征51

二、病毒的复制周期52

第四节 病毒的多样性54

一、噬菌体54

二、动物病毒56

三、植物病毒57

四、昆虫病毒58

第五节 亚病毒58

一、类病毒58

二、拟病毒58

三、朊病毒59

四、卫星病毒59

五、缺陷干扰颗粒59

第五章 微生物的营养与生理代谢62

第一节 微生物的营养物质与吸收63

一、营养物质与功能63

二、营养类型64

三、培养基64

四、营养物质吸收方式64

第二节 微生物的能量代谢65

一、异养微生物有机底物氧化磷酸化产能65

二、化能自养微生物无机底物氧化磷酸化产能68

三、光养微生物光合磷酸化产能70

第三节 微生物的合成代谢73

一、自养微生物CO2固定的三条途径73

二、微生物细胞物质生物合成总观74

三、微生物特有的物质合成74

第六章 微生物的生长与控制81

第一节 微生物的生长82

一、细菌的生长82

二、真菌的生长84

三、真菌的生殖85

四、微生物生长的测定86

第二节 环境对微生物生长的影响与生长控制87

一、环境因子对微生物生长的影响87

二、微生物生长的控制89

第七章 微生物遗传与变异92

第一节 微生物遗传的物质基础93

一、证明核酸是遗传物质的实验93

二、细菌的染色体94

三、细菌染色体的复制94

四、质粒95

五、转座因子95

六、真核微生物染色体的存在状态97

七、古生菌的染色体97

第二节 微生物的突变97

一、突变的类型97

二、表型的变化及突变型的筛选98

三、自发突变98

四、诱发突变99

五、突变的回复与抑制100

六、诱发突变与致癌物的检测101

第三节 DNA的损伤修复101

一、特殊修复途径101

二、普遍修复途径101

三、容忍差错的修复途径——SOS反应102

第四节 原核微生物DNA的转移和重组103

一、细菌的转化103

二、细菌DNA的转导103

三、细菌的接合转移104

第五节 真核微生物的遗传104

一、有性生殖105

二、准性生殖105

三、酵母菌的接合遗传106

第六节 菌种的遗传改良106

一、理化因子诱变育种107

二、生物诱变育种107

三、杂交育种107

四、代谢控制发酵育种107

五、基因工程育种107

第八章 微生物基因表达与调控110

第一节 酶活性调节111

一、反馈抑制111

二、共价修饰112

第二节 酶基因表达与调控113

一、原核微生物基因表达调控方式113

二、真核微生物基因表达调控方式119

第九章 微生物生态124

第一节 自然环境中的微生物125

一、微生物生态系统125

二、微生物与高等生物125

三、水生环境的微生物126

四、土壤环境的微生物127

五、大气环境的微生物127

六、极端环境的微生物127

七、自然环境中不可培养的微生物129

第二节 微生物与生物群体的相互作用129

一、微生物之间的相互关系129

二、微生物与植物之间的相互关系129

三、微生物与人和动物之间的关系130

第三节 微生物与自然界的物质循环131

一、碳素循环131

二、氧素循环131

三、氮素循环132

四、硫素循环133

五、磷素循环134

六、铁素循环134

七、各种元素循环之间的相互关系134

第四节 微生物分子生态学新技术135

一、荧光原位杂交技术135

二、变性梯度凝胶电泳技术135

三、末端限制性酶切多态性分析技术135

四、16S rRNA基因高通量测序技术136

五、基因芯片检测技术136

六、宏基因组分析技术136

七、生物传感器137

八、实时荧光定量技术137

第十章 微生物的进化和分类鉴定140

第一节 微生物的进化及物种多样性141

一、微生物的起源与进化141

二、进化的分子时钟141

三、系统发育树142

第二节 微生物的分类143

一、微生物分类的单元与命名144

二、细菌分类系统145

三、真菌分类系统146

第三节 微生物的分类方法和技术147

一、基于表型特征的微生物分类方法147

二、基于分子特征的微生物分类方法148

三、微生物自动化鉴定和检测技术150

第十一章 感染与免疫153

第一节 病原微生物感染154

一、病原微生物感染途径154

二、感染的分类154

三、病原微生物的致病性154

第二节 机体的非特异性免疫155

一、生理屏障作用156

二、细胞的非特异性免疫156

三、补体的非特异性免疫157

四、干扰素、溶菌酶的非特异性免疫158

第三节 机体的特异性免疫158

一、参与特异性免疫的主要器官和细胞158

二、抗原159

三、T淋巴细胞介导的特异性细胞免疫160

四、B淋巴细胞介导的特异性体液免疫161

第四节 T、B淋巴细胞耐受与克隆选择163

一、T、B细胞的耐受163

二、T、B细胞的克隆选择163

第五节 免疫病理163

一、超敏反应164

二、器官移植免疫164

三、免疫缺陷病164

第六节 临床免疫诊断技术与免疫预防165

一、血清学试验165

二、免疫诊断技术165

三、感染性疾病的预防167

第二篇 现代微生物学技术篇173

第十二章 微生物基本技术173

第一节 微生物培养基制备与灭菌及无菌操作技术174

一、培养基的制备技术174

二、灭菌技术175

三、无菌操作技术176

第二节 微生物纯培养与纯种分离及菌种保藏技术178

一、微生物培养技术178

二、微生物纯种分离技术179

三、微生物保藏技术180

第三节 微生物显微技术181

一、微生物形态与结构观察181

二、微生物测微技术及计数184

三、微生物生长测定185

第十三章 微生物基因工程技术189

第一节 微生物基因工程的工具酶190

一、限制性内切核酸酶190

二、DNA连接酶190

三、DNA聚合酶191

四、修饰酶191

第二节 微生物基因工程克隆载体191

一、质粒载体192

二、噬菌体载体192

三、酵母质粒载体193

四、人工染色体193

第三节 目的基因的获得194

一、目的基因的化学合成194

二、目的基因的体外PCR扩增194

三、构建文库筛选目的基因195

四、利用定点突变获得突变基因196

第四节 克隆目的基因并导入宿主细胞196

一、目的基因片段与载体的连接196

二、重组DNA导入宿主细胞197

三、重组体的筛选与鉴定197

第五节 外源基因在微生物中的表达198

一、表达载体198

二、外源基因在细菌中的表达198

三、外源基因在酵母菌中的表达200

四、微生物基因工程产品简介200

第十四章 微生物发酵工程技术203

第一节 发酵工程的基本概念及其发展趋势204

一、发酵工程概念204

二、发酵工程产品的种类204

三、发酵工程的特点204

四、发酵工程产品简介205

五、发酵工程的发展方向205

第二节 微生物发酵工程的类别及其特征206

一、微生物发酵菌种必须满足的条件206

二、发酵工程的类别及其特征206

第三节 微生物发酵工程的设备（生物反应器）211

一、通用式机械搅拌发酵罐211

二、固态发酵设备211

第四节 微生物发酵工程的下游工艺过程212

一、下游工艺过程的基本知识212

二、下游工艺技术的步骤和特点213

三、发酵工程产品分离纯化方法必须满足的条件214

第三篇 微生物资源应用篇221

第十五章 微生物与农业221

第一节 微生物农药222

一、微生物杀虫剂222

二、微生物杀菌剂226

三、微生物除草剂227

四、微生物源植物激素228

第二节 微生物肥料与饲料228

一、微生物肥料228

二、微生物饲料231

第十六章 微生物与生物化工234

第一节 微生物发酵生产有机溶剂235

一、微生物发酵生产丙三醇235

二、微生物发酵生产丙酮丁醇235

三、微生物发酵生产2，3-丁二醇236

第二节 微生物发酵生产有机酸236

一、微生物发酵生产柠檬酸236

二、微生物发酵生产苹果酸237

三、微生物发酵生产乳酸237

第三节 微生物发酵生产胞外多糖238

一、微生物发酵生产黄原胶238

二、微生物发酵生产结冷胶240

第四节 微生物发酵生产酶制剂241

一、淀粉酶的发酵生产241

二、蛋白酶的发酵生产241

三、淀粉酶、蛋白酶制剂的分离纯化242

四、淀粉酶、蛋白酶的酶学特性及应用242

第五节 微生物发酵法研制生物降解高分子聚合物242

一、γ-聚谷氨酸243

二、聚羟基脂肪酸酯243

第十七章 微生物与医药247

第一节 经典微生物发酵药物248

一、抗生素248

二、维生素251

三、类固醇激素252

第二节 微生物产生的其他生物活性物质253

一、酶抑制剂253

二、免疫调节剂254

三、受体拮抗剂254

第三节 基因工程技术生产药物和疫苗255

一、基因工程蛋白类药物和疫苗255

二、基因工程菌生产抗生素257

第四节 食药微生物257

一、微生态制剂257

二、食药两用微生物257

第十八章 微生物与食品261

第一节 微生物与传统发酵食品262

一、微生物在酱油酿造中的应用262

二、微生物在酿酒中的应用263

三、微生物在食醋酿造中的应用264

四、微生物在发酵乳制品中的应用264

第二节 食用氨基酸的代谢控制发酵265

一、谷氨酸的代谢控制发酵265

二、赖氨酸的代谢控制发酵267

第三节 微生物食品添加剂268

一、微生物多糖的特性及其在食品生产中的应用268

二、微生物来源食用色素的种类及应用268

三、微生物来源防腐剂的种类及应用270

第四节 微生物类新食品开发271

一、食用单细胞蛋白的开发应用271

二、大型食用真菌的开发利用271

第十九章 微生物与可再生能源275

第一节 微生物生产燃料乙醇276

一、淀粉质或糖质原料发酵生产燃料乙醇276

二、以木质纤维素为原料发酵生产燃料乙醇277

三、用固定化微生物技术将玉米秸秆转化为燃料乙醇278

四、高纤维素酶活性或利用戊糖发酵产生乙醇工程菌的研究与探索278

第二节 微生物发酵生产沼气279

一、沼气发酵应用现状279

二、生物性有机物发酵生产沼气的三个阶段与相关微生物生理类群279

三、产甲烷细菌的生物化学特性281

第三节 微生物产氢282

一、固氮类产氢微生物283

二、发酵性产氢细菌283

三、微藻光解水产氢284

第四节 微生物发电284

一、微生物燃料电池的结构及工作原理284

二、胞外产电菌285

第二十章 微生物与矿藏开采288

第一节 油气微生物勘探技术289

一、油气微生物勘探技术289

二、油气微生物勘探的理论基础289

三、油气微生物勘探方法289

四、油气微生物勘探应用实例290

第二节 微生物多糖与钻井泥浆291

一、黄原胶用于钻井的优良性能291

二、黄原胶在油田钻井中的应用292

第三节 微生物提高石油采收率技术292

一、微生物采油技术的基本概念293

二、微生物地上采油技术293

三、微生物地下采油技术294

第四节 燃料油的生物脱硫技术297

一、燃料油生物脱硫技术297

二、燃料油生物脱硫工艺的探索298

三、燃料油生物脱硫的应用和展望298

第五节 微生物湿法冶金技术299

一、微生物湿法冶金的基本概念299

二、微生物湿法冶金的技术原理299

三、微生物湿法浸矿工艺300

四、微生物湿法冶金的实际应用300

第二十一章 微生物与环境保护303

第一节 微生物对生物外源性有机污染物的降解304

一、生物外源性有机污染物的来源和种类304

二、生物外源性有机污染物的微生物降解304

三、降解质粒和降解性转座子306

第二节 微生物对重金属污染物的转化和脱毒306

一、重金属污染的危害306

二、微生物对重金属的抗性、吸附和转化307

三、微生物在处理重金属污染中的应用307

第三节 废水的微生物处理308

一、废水的好氧生物处理308

二、废水的厌氧生物处理308

三、废水的生物脱氮和除磷309

第四节 生物修复技术309

一、土壤污染的生物修复310

二、地下水污染的生物修复310

三、海洋石油污染的生物修复310

第五节 固体废物的微生物处理和资源化311

一、固体废物的种类和危害311

二、固体废物的微生物处理311

三、固体废物的资源化312

主要参考文献315

常见微生物学名词索引317