目錄
第一篇 微生物學理論基礎篇
第一章 微生物世界和微生物學簡史 3
第一節(jié) 微生物世界 4
一、何謂微生物 4
二、微生物的特點 4
三、微生物與人類的關系 5
四、微生物學的研究內容 6
第二節(jié) 微生物學簡史 7
一、微生物的發(fā)現 7
二、微生物學的早期研究 7
三、微生物學的發(fā)展時期 8
四、現代微生物學 9
第二章 原核微生物 13
第一節(jié) 原核微生物細胞概述 14
一、原核微生物細胞組成 14
二、細胞形態(tài)的多樣性 15
第二節(jié) 原核微生物的細胞壁 16
一、肽聚糖 17
二、革蘭氏陽性菌的細胞壁 17
三、革蘭氏陰性菌的細胞壁 18
四、缺壁細菌 19
五、古生菌的細胞壁 19
第三節(jié) 原核微生物細胞內部結構 20
一、內含物 20
二、內膜結構 20
三、芽孢 21
第四節(jié) 原核微生物細胞表面結構 22
一、莢膜 22
二、鞭毛 22
三、菌毛 23
四、性毛 23
第五節(jié) 原核微生物其他主要類群 23
一、放線菌 24
二、藍細菌 24
三、螺旋體、立克次氏體、衣原體、支原體 24
四、古生菌 25
第三章 真核微生物 29
第一節(jié) 真核微生物的細胞結構與功能 30
一、細胞核 30
二、細胞膜 31
三、線粒體、氫化酶體和葉綠體 31
四、內質網與高爾基體 32
五、液泡 32
六、溶酶體與過氧化物酶體 33
七、微管蛋白和肌動蛋白 33
八、細胞壁 33
九、鞭毛與纖毛 33
第二節(jié) 真菌 34
一、絲狀真菌—霉菌 34
二、單細胞真菌—酵母 36
三、共生真菌—地衣和菌根 38
四、高等真菌—蘑菇 38
第三節(jié) 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 非細胞微生物：病毒 46
第一節(jié) 病毒的性質、形態(tài)結構與分類 47
一、病毒的一般性質 47
二、病毒顆粒的形態(tài)結構 47
三、病毒的化學組成及功能 48
四、病毒的分類 50
第二節(jié) 病毒的生長與定量 50
一、病毒的培養(yǎng) 50
二、病毒的純化 50
三、病毒的測定 51
第三節(jié) 病毒的復制 51
一、病毒復制的基本特征 51
二、病毒的復制周期 52
第四節(jié) 病毒的多樣性 54
一、噬菌體 54
二、動物病毒 56
三、植物病毒 57
四、昆蟲病毒 58
第五節(jié) 亞病毒 58
一、類病毒 58
二、擬病毒 58
三、朊病毒 59
四、衛(wèi)星病毒 59
五、缺陷干擾顆粒 59
第五章 微生物的營養(yǎng)與生理代謝 62
第一節(jié) 微生物的營養(yǎng)物質與吸收 63
一、營養(yǎng)物質與功能 63
二、營養(yǎng)類型 64
三、培養(yǎng)基 64
四、營養(yǎng)物質吸收方式 64
第二節(jié) 微生物的能量代謝 65
一、異養(yǎng)微生物有機底物氧化磷酸化產能 65
二、化能自養(yǎng)微生物無機底物氧化磷酸化產能 68
三、光養(yǎng)微生物光合磷酸化產能 70
第三節(jié) 微生物的合成代謝 73
一、自養(yǎng)微生物CO2固定的三條途徑 73
二、微生物細胞物質生物合成總觀 74
三、微生物特有的物質合成 74
第六章 微生物的生長與控制 81
第一節(jié) 微生物的生長 82
一、細菌的生長 82
二、真菌的生長 84
三、真菌的生殖 85
四、微生物生長的測定 86
第二節(jié) 環(huán)境對微生物生長的影響與生長控制 87
一、環(huán)境因子對微生物生長的影響 87
二、微生物生長的控制 89
第七章 微生物遺傳與變異 92
第一節(jié) 微生物遺傳的物質基礎 93
一、證明核酸是遺傳物質的實驗 93
二、細菌的染色體 94
三、細菌染色體的復制 94
四、質粒 95
五、轉座因子 95
六、真核微生物染色體的存在狀態(tài) 97
七、古生菌的染色體 97
第二節(jié) 微生物的突變 97
一、突變的類型 97
二、表型的變化及突變型的篩選 98
三、自發(fā)突變 98
四、誘發(fā)突變 99
五、突變的回復與抑制 100
六、誘發(fā)突變與致癌物的檢測 101
第三節(jié) DNA的損傷修復 101
一、特殊修復途徑 101
二、普遍修復途徑 101
三、容忍差錯的修復途徑—SOS反應 102
第四節(jié) 原核微生物DNA的轉移和重組 103
一、細菌的轉化 103
二、細菌DNA的轉導 103
三、細菌的接合轉移 104
第五節(jié) 真核微生物的遺傳 104
一、有性生殖 105
二、準性生殖 105
三、酵母菌的接合遺傳 106
第六節(jié) 菌種的遺傳改良 106
一、理化因子誘變育種 107
二、生物誘變育種 107
三、雜交育種 107
四、代謝控制發(fā)酵育種 107
五、基因工程育種 107
第八章 微生物基因表達與調控 110
第一節(jié) 酶活性調節(jié) 111
一、反饋抑制 111
二、共價修飾 112
第二節(jié) 酶基因表達與調控 113
一、原核微生物基因表達調控方式 113
二、真核微生物基因表達調控方式 119
第九章 微生物生態(tài) 124
第一節(jié) 自然環(huán)境中的微生物 125
一、微生物生態(tài)系統(tǒng) 125
二、微生物與高等生物 125
三、水生環(huán)境的微生物 126
四、土壤環(huán)境的微生物 127
五、大氣環(huán)境的微生物 127
六、極端環(huán)境的微生物 127
七、自然環(huán)境中不可培養(yǎng)的微生物 129
第二節(jié) 微生物與生物群體的相互作用 129
一、微生物之間的相互關系 129
二、微生物與植物之間的相互關系 129
三、微生物與人和動物之間的關系 130
第三節(jié) 微生物與自然界的物質循環(huán) 131
一、碳素循環(huán) 131
二、氧素循環(huán) 131
三、氮素循環(huán) 132
四、硫素循環(huán) 133
五、磷素循環(huán) 134
六、鐵素循環(huán) 134
七、各種元素循環(huán)之間的相互關系 134
第四節(jié) 微生物分子生態(tài)學新技術 135
一、熒光原位雜交技術 135
二、變性梯度凝膠電泳技術 135
三、末端限制性酶切多態(tài)性分析技術 135
四、16S rRNA基因高通量測序技術 136
五、基因芯片檢測技術 136
六、宏基因組分析技術 136
七、生物傳感器 137
八、實時熒光定量技術 137
第十章 微生物的進化和分類鑒定 140
第一節(jié) 微生物的進化及物種多樣性 141
一、微生物的起源與進化 141
二、進化的分子時鐘 141
三、系統(tǒng)發(fā)育樹 142
第二節(jié) 微生物的分類 143
一、微生物分類的單元與命名 144
二、細菌分類系統(tǒng) 145
三、真菌分類系統(tǒng) 146
第三節(jié) 微生物的分類方法和技術 147
一、基于表型特征的微生物分類方法 147
二、基于分子特征的微生物分類方法 148
三、微生物自動化鑒定和檢測技術 150
第十一章 感染與免疫 153
第一節(jié) 病原微生物感染 154
一、病原微生物感染途徑 154
二、感染的分類 154
三、病原微生物的致病性 154
第二節(jié) 機體的非特異性免疫 155
一、生理屏障作用 156
二、細胞的非特異性免疫 156
三、補體的非特異性免疫 157
四、干擾素、溶菌酶的非特異性免疫 158
第三節(jié) 機體的特異性免疫 158
一、參與特異性免疫的主要器官和細胞 158
二、抗原 159
三、T淋巴細胞介導的特異性細胞免疫 160
四、B淋巴細胞介導的特異性體液免疫 161
第四節(jié) T、B淋巴細胞耐受與克隆選擇 163
一、T、B細胞的耐受 163
二、T、B細胞的克隆選擇 163
第五節(jié) 免疫病理 163
一、超敏反應 164
二、器官移植免疫 164
三、免疫缺陷病 164
第六節(jié) 臨床免疫診斷技術與免疫預防 165
一、血清學試驗 165
二、免疫診斷技術 165
三、感染性疾病的預防 167
第二篇 現代微生物學技術篇
第十二章 微生物基本技術 173
第一節(jié) 微生物培養(yǎng)基制備與滅菌及無菌操作技術 174
一、培養(yǎng)基的制備技術 174
二、滅菌技術 175
三、無菌操作技術 176
第二節(jié) 微生物純培養(yǎng)與純種分離及菌種保藏技術 178
一、微生物培養(yǎng)技術 178
二、微生物純種分離技術 179
三、微生物保藏技術 180
第三節(jié) 微生物顯微技術 181
一、微生物形態(tài)與結構觀察 181
二、微生物測微技術及計數 184
三、微生物生長測定 185
第十三章 微生物基因工程技術 189
第一節(jié) 微生物基因工程的工具酶 190
一、限制性內切核酸酶 190
二、DNA連接酶 190
三、DNA聚合酶 191
四、修飾酶 191
第二節(jié) 微生物基因工程克隆載體 191
一、質粒載體 192
二、噬菌體載體 192
三、酵母質粒載體 193
四、人工染色體 193
第三節(jié) 目的基因的獲得 194
一、目的基因的化學合成 194
二、目的基因的體外PCR擴增 194
三、構建文庫篩選目的基因 195
四、利用定點突變獲得突變基因 196
第四節(jié) 克隆目的基因并導入宿主細胞 196
一、目的基因片段與載體的連接 196
二、重組DNA導入宿主細胞 197
三、重組體的篩選與鑒定 197
第五節(jié) 外源基因在微生物中的表達 198
一、表達載體 198
二、外源基因在細菌中的表達 198
三、外源基因在酵母菌中的表達 200
四、微生物基因工程產品簡介 200
第十四章 微生物發(fā)酵工程技術 203
第一節(jié) 發(fā)酵工程的基本概念及其發(fā)展趨勢 204
一、發(fā)酵工程概念 204
二、發(fā)酵工程產品的種類 204
三、發(fā)酵工程的特點 204
四、發(fā)酵工程產品簡介 205
五、發(fā)酵工程的發(fā)展方向 205
第二節(jié) 微生物發(fā)酵工程的類別及其特征 206
一、微生物發(fā)酵菌種必須滿足的條件 206
二、發(fā)酵工程的類別及其特征 206
第三節(jié) 微生物發(fā)酵工程的設備（生物反應器） 211
一、通用式機械攪拌發(fā)酵罐 211
二、固態(tài)發(fā)酵設備 211
第四節(jié) 微生物發(fā)酵工程的下游工藝過程 212
一、下游工藝過程的基本知識 212
二、下游工藝技術的步驟和特點 213
三、發(fā)酵工程產品分離純化方法必須滿足的條件 214
第三篇 微生物資源應用篇
第十五章 微生物與農業(yè) 221
第一節(jié) 微生物農藥 222
一、微生物殺蟲劑 222
二、微生物殺菌劑 226
三、微生物除草劑 227
四、微生物源植物激素 228
第二節(jié) 微生物肥料與飼料 228
一、微生物肥料 228
二、微生物飼料 231
第十六章 微生物與生物化工 234
第一節(jié) 微生物發(fā)酵生產有機溶劑 235
一、微生物發(fā)酵生產丙三醇 235
二、微生物發(fā)酵生產丙酮丁醇 235
三、微生物發(fā)酵生產2, 3-丁二醇 236
第二節(jié) 微生物發(fā)酵生產有機酸 236
一、微生物發(fā)酵生產檸檬酸 236
二、微生物發(fā)酵生產蘋果酸 237
三、微生物發(fā)酵生產乳酸 237
第三節(jié) 微生物發(fā)酵生產胞外多糖 238
一、微生物發(fā)酵生產黃原膠 238
二、微生物發(fā)酵生產結冷膠 240
第四節(jié) 微生物發(fā)酵生產酶制劑 241
一、淀粉酶的發(fā)酵生產 241
二、蛋白酶的發(fā)酵生產 241
三、淀粉酶、蛋白酶制劑的分離純化 242
四、淀粉酶、蛋白酶的酶學特性及應用 242
第五節(jié) 微生物發(fā)酵法研制生物降解高分子聚合物 242
一、γ-聚谷氨酸 243
二、聚羥基脂肪酸酯 243
第十七章 微生物與醫(yī)藥 247
第一節(jié) 經典微生物發(fā)酵藥物 248
一、抗生素 248
二、維生素 251
三、類固醇激素 252
第二節(jié) 微生物產生的其他生物活性物質 253
一、酶抑制劑 253
二、免疫調節(jié)劑 254
三、受體拮抗劑 254
第三節(jié) 基因工程技術生產藥物和疫苗 255
一、基因工程蛋白類藥物和疫苗 255
二、基因工程菌生產抗生素 257
第四節(jié) 食藥微生物 257
一、微生態(tài)制劑 257
二、食藥兩用微生物 257
第第十八章 微生物與食品 261
第一節(jié) 微生物與傳統(tǒng)發(fā)酵食品 262
一、微生物在醬油釀造中的應用 262
二、微生物在釀酒中的應用 263
三、微生物在食醋釀造中的應用 264
四、微生物在發(fā)酵乳制品中的應用 264
第二節(jié) 食用氨基酸的代謝控制發(fā)酵 265
一、谷氨酸的代謝控制發(fā)酵 265
二、賴氨酸的代謝控制發(fā)酵 267
第三節(jié) 微生物食品添加劑 268
一、微生物多糖的特性及其在食品生產中的應用 268
二、微生物來源食用色素的種類及應用 268
三、微生物來源防腐劑的種類及應用 270
第四節(jié) 微生物類新食品開發(fā) 271
一、食用單細胞蛋白的開發(fā)應用 271
二、大型食用真菌的開發(fā)利用 271
第十九章 微生物與可再生能源 275
第一節(jié) 微生物生產燃料乙醇 276
一、淀粉質或糖質原料發(fā)酵生產燃料乙醇 276
二、以木質纖維素為原料發(fā)酵生產燃料乙醇 277
三、用固定化微生物技術將玉米秸稈轉化為燃料乙醇 278
四、高纖維素酶活性或利用戊糖發(fā)酵產生乙醇工程菌的研究與探索 278
第二節(jié) 微生物發(fā)酵生產沼氣 279
一、沼氣發(fā)酵應用現狀 279
二、生物性有機物發(fā)酵生產沼氣的
三個階段與相關微生物生理類群 279
三、產甲烷細菌的生物化學特性 281
第三節(jié) 微生物產氫 282
一、固氮類產氫微生物 283
二、發(fā)酵性產氫細菌 283
三、微藻光解水產氫 284
第四節(jié) 微生物發(fā)電 284
一、微生物燃料電池的結構及工作原理 284
二、胞外產電菌 285
第二十章 微生物與礦藏開采 288
第一節(jié) 油氣微生物勘探技術 289
一、油氣微生物勘探技術 289
二、油氣微生物勘探的理論基礎 289
三、油氣微生物勘探方法 289
四、油氣微生物勘探應用實例 290
第二節(jié) 微生物多糖與鉆井泥漿 291
一、黃原膠用于鉆井的優(yōu)良性能 291
二、黃原膠在油田鉆井中的應用 292
第三節(jié) 微生物提高石油采收率技術 292
一、微生物采油技術的基本概念 293
二、微生物地上采油技術 293
三、微生物地下采油技術 294
第四節(jié) 燃料油的生物脫硫技術 297
一、燃料油生物脫硫技術 297
二、燃料油生物脫硫工藝的探索 298
三、燃料油生物脫硫的應用和展望 298
第五節(jié) 微生物濕法冶金技術 299
一、微生物濕法冶金的基本概念 299
二、微生物濕法冶金的技術原理 299
三、微生物濕法浸礦工藝 300
四、微生物濕法冶金的實際應用 300
第二十一章 微生物與環(huán)境保護 303
第一節(jié) 微生物對生物外源性有機污染物的降解 304
一、生物外源性有機污染物的來源和種類 304
二、生物外源性有機污染物的微生物降解 304
三、降解質粒和降解性轉座子 306
第二節(jié) 微生物對重金屬污染物的轉化和脫毒 306
一、重金屬污染的危害 306
二、微生物對重金屬的抗性、吸附和轉化 307
三、微生物在處理重金屬污染中的應用 307
第三節(jié) 廢水的微生物處理 308
一、廢水的好氧生物處理 308
二、廢水的厭氧生物處理 308
三、廢水的生物脫氮和除磷 309
第四節(jié) 生物修復技術 309
一、土壤污染的生物修復 310
二、地下水污染的生物修復 310
三、海洋石油污染的生物修復 310
第五節(jié) 固體廢物的微生物處理和資源化 311
一、固體廢物的種類和危害 311
二、固體廢物的微生物處理 311
三、固體廢物的資源化 312
主要參考文獻 315
常見微生物學名詞索引 317