微生物学原理与应用

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丛书名：国家级精品资源共享课立项项目南开大学教材资助立项项目

• 作者：李明春, 刁虎欣主编
• 出版时间：2018/5/1
• ISBN：9787030571038
• 出 版 社：科学出版社

适用读者:理、工、农、林、医等各类普通高校和师范院校生命科学相关领域本科生，其他生物科技工作者

• 中图法分类：Q93 
• 开本：大16
• 字数：(单位：千字)

内容简介

本教材是一部注重基础性、强调科学性和应用性的新编教材，着力培养学生的创新意识，提高学生的创新思维能力。全书分为三篇21章，*篇为微生物学理论基础篇，包括微生物细胞的结构和功能及微生物的营养与代谢、生长繁殖与控制、遗传与变异、基因表达与调控，以及微生物的生态、进化和分类鉴定、感染与免疫；第二篇为现代微生物学技术篇，包括微生物基本技术、基因工程技术和发酵工程技术；第三篇为微生物资源应用篇，包括微生物在农业、生物化工、医药、食品、可再生能源、矿藏开采和环境保护等方面的应用。每章均附有知识点回顾、关键词、自测题，以便于学生复习和掌握。同时每章开始都有与本章内容相关的事例，并在正文中穿插一些小故事，以引起读者的兴趣和思考。

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目 录

目录
第一篇 微生物学理论基础篇
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
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
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