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绪论 1

一、什么是微生物 1

二、人类对微生物世界的认识过程 1

(一)一个难以认识的微生物世界 1

(二)人类揭开微生物世界奥秘的历史 2

三、微生物学的发展促进了人类的进步 5

(一)在医疗保健战线上的六大“战役” 5

(二)微生物在工业发展过程中的六个里程碑 6

(三)微生物学促进了农业的进步 7

(四)微生物与生态和环境保护的关系 8

(五)微生物学对生物学基础理论研究的贡献 8

四、微生物学及其分科 9

(一)按研究微生物的基本生命活动规律为目的来分 9

(二)按微生物的应用领域来分 9

(三)按所研究的微生物的对象来分 9

(四)按微生物所在的生态环境来分 9

(五)按实验技术操作来分 9

(六)按微生物学与其他学科间的交叉情况来分 10

第一章 微生物的五大共性 11

第一节 体积小，面积大 11

第二节 吸收多，转化快 12

第三节 生长旺，繁殖快 12

第四节 适应强，易变异 13

一、适应性 13

二、变异性 14

第五节 分布广，种类多 15

一、分布广 15

二、种类多 15

第二章 微生物的形态和构造(一)原核微生物 18

第一节 细菌 18

一、细胞的形态构造及其功能 18

(一)形态和染色 18

(二)构造 20

二、细菌群体(菌落)的形态 38

第二节 放线菌 39

一、放线菌的形态构造 40

二、放线菌的繁殖 41

三、放线菌的菌落特征 41

第三节 蓝细菌 42

第四节 支原体、立克次氏体和衣原体 44

一、支原体 44

二、立克次氏体 44

三、衣原体 45

第三章 微生物的形态和构造(二)真核微生物 49

第一节 酵母菌 50

一、细胞的形态构造 51

(一)细胞壁 51

(二)细胞膜 51

(三)细胞核 52

(四)其他细胞构造 53

二、酵母菌的繁殖方式和生活 53

(一)无性繁殖 54

(二)有性繁殖 54

(三)生活史的三类型 54

三、酵母菌的菌落 56

第二节 丝状真菌--霉菌 56

一、菌丝 57

二、菌丝体及其各种分化形式 58

(一)营养菌丝体的特化形态 59

(二)气生菌丝体的特化形态 59

三、真菌的孢子 62

四、霉菌的菌落 63

第四章 微生物的形态和构造(三)非细胞型生物 65

第一节 病毒 66

一、病毒的形态构造和化学组分 67

(一)病毒的大小 67

(二)形态 67

(三)三类典型形态的病毒 70

(四)病毒的核酸 72

二、各类病毒及其繁殖方式 73

(一)原核生物的病毒--噬菌体 73

(二)植物病毒 82

(三)脊椎动物病毒 84

(四)昆虫病毒 87

第二节 亚病毒 89

一、类病毒 89

二、拟病毒 90

三、朊病毒 91

第三节 病毒与实践 93

一、噬菌体与发酵工业 93

二、人类和脊椎动物病毒病的防治 94

三、植物病毒病的防治 94

四、昆虫病毒用于生物防治 94

五、病毒在基因工程中的应用 96

(一)噬菌体可作为原核生物基因工程的载体 96

(二)动物DNA病毒作为动物基因工程的载体 96

(三)植物病毒作为植物基因工程的载体 97

(四)昆虫DNA病毒作为真核生物基因工程的载体 97

第五章 微生物的营养和培养基 99

第一节 微生物的六种营养要素 99

一、碳源 100

二、氮源 101

三、能源 102

四、生长因子 102

五、无机盐 104

六、水 106

第二节 微生物的营养类型 106

第三节 营养物质进入细胞的方式 108

一、单纯扩散 108

二、促进扩散 108

三、主动运送 109

四、基团移位 109

第四节 培养基 111

一、选用和设计培养基的原则和方法 111

(一)四个原则 111

(二)四种方法 116

二、培养基的种类 117

(一)按对培养基成分的了解来分 117

(二)按培养基外观的物理状态来分 118

(三)按培养基的功能来分 119

第六章 微生物的代谢和发酵 124

第一节 微生物的能量代谢 124

一、化能异养微生物的生物氧化和产能 125

(一)底物脱氢的四条主要途径 125

(二)递氢和受氢 135

二、自养微生物的生物氧化、产能和CO2固定 147

(一)生物氧化和产能 148

(二)自养微生物的CO2固定 153

第二节 分解代谢和合成代谢间的群系 156

一、兼用代谢途径 157

二、代谢物回补顺序 157

(一)合成草酰乙酸(OA)的回补顺序 157

(二)合成磷酸烯醇丙酮酸(PEP)的回补顺序 158

第三节 微生物独特合成代谢途径举例 160

一、生物固氮 161

(一)固氮微生物的种类 161

(二)固氮的生化机制 162

(三)好氧性固氮菌固氮酶的抗氧机制 164

二、微生物结构大分子--肽聚糖的合成 166

(一)在细胞质中的合成 166

(二)在细胞膜中的合成 167

(三)在细胞膜外的合成 168

第四节 微生物的代谢调控与发酵生产 169

一、酶活性的调节 170

(一)反馈抑制的类型 170

(二)反馈抑制的机制 173

二、酶合成的调节 174

(一)酶合成调节的类型 174

(二)酶合成调节的机制 175

三、代谢调控在发酵工业中的应用 177

(一)应用营养缺陷型菌株以解除正常的反馈调节 177

(二)应用抗反馈调节的突变株解除反馈调节 178

(三)控制细胞膜的渗透性 179

第七章 微生物的生长及其控制 183

第一节 测定生长繁殖的方法 183

一、测生长量 183

(一)直接法 183

(二)间接法 184

二、计繁殖数 184

(一)直接法 184

(二)间接法 184

第二节 微生物的生长规律 186

一、细菌的个体生长和同步生长 186

二、典型生长曲线 186

(一)延滞期 187

(二)指数期 188

(三)稳定期 190

(四)衰亡期 190

三、微生物的连续培养 191

第三节 影响微生物生长的主要因素 193

一、温度 193

二、氧气 194

三、pH 198

第四节 微生物培养法 199

一、实验室培养法 200

(一)固体培养 200

(二)液体培养 202

二、生产实践中的微生物培养装置 202

(一)固体培养 202

(二)液体培养 203

第五节 有害微生物的控制 204

一、几个基本概念 204

(一)灭菌 204

(二)消毒 205

(三)防腐 205

(四)化疗 205

二、物理杀菌因素的代表--高温 206

(一)高温杀菌作用的种类 206

(二)影响加压蒸汽灭菌效果的因素 208

(三)高温对培养基成分的有害影响及其防止 209

三、化学杀菌剂或制菌剂 210

(一)表面消毒剂 210

(二)抗代谢药物的代表--磺胺类药物 212

(三)抗生素 214

第八章 微生物的遗传变异和育种 220

第一节 遗传变异的物质基础 221

一、三个经典实验 221

(一)经典转化实验 221

(二)噬菌体感染实验 222

(三)植物病毒的重建实验 222

二、遗传物质在细胞内的存在部位和方式 223

(一)七个水平 223

(二)原核生物的质粒 227

第二节 基因突变和诱变育种 229

一、基因突变 229

(一)突变类型 229

(二)突变率 230

(三)突变的特点 230

(四)基因突变的自发性和不对应性的证明 231

(五)基因突变的机制 234

(六)紫外线对DNA的损伤及其修复 241

二、突变与育种 242

(一)自发突变与育种 242

(二)诱变育种 244

第三节 基因重组 254

一、原核微生物的基因重组 255

(一)转化 255

(二)转导 257

(三)接合 260

(四)原生质体融合 263

二、真核微生物的基因重组 264

(一)有性杂交 264

(二)准性杂交 265

第四节 基因工程 267

一、基因工程的基本操作 268

二、基因工程的应用和发展前景 269

第五节 菌种的衰退、复壮和保藏 271

一、菌种的衰退和复壮 271

(一)衰退的防止 271

(二)菌种的复壮 272

二、菌种的保藏 273

第九章 微生物的生态 278

第一节 微生物在自然界中的分布与菌种资源的开发 278

一、微生物在自然界中的分布 278

(一)生物体内外的正常菌群 278

(二)土壤中的微生物 281

(三)水中的微生物 282

(四)空气中的微生物 283

(五)工农业产品上的微生物 285

(六)极端环境下的微生物 288

二、菌种资源的开发 290

(一)采集菌样 291

(二)富集培养 291

(三)纯种分离 292

(四)性能测定 292

第二节 微生物与生物环境间的相互关系 292

一、互生 292

(一)微生物间的互生关系 293

(二)人体肠道正常菌群 293

(三)混菌培养与生产实践 294

二、共生 294

(一)微生物间的共生关系 295

(二)微生物与植物间的共生关系 295

(三)微生物与动物间的共生关系 295

三、寄生 297

(一)微生物间的寄生关系 297

(二)微生物与植物间的寄生关系 298

(三)微生物与动物间的寄生关系 298

四、拮抗 298

五、捕食 298

第三节 微生物在自然界物质循环中的作用 299

一、碳素循环 301

二、氮素循环 301

三、硫素循环与金属的细菌沥滤 304

四、磷的循环 305

五、铁的循环 306

第四节 污水处理的微生物学原理 306

一、污水处理中的特殊微生物 307

二、微生物处理污水的原理 307

三、污水处理的主要装置 308

(一)节能型污水处理装置 309

(二)耗能型污水处理装置 309

(三)产能型污水处理装置--厌氧消化器 311

第五节 沼气发酵与环境保护 311

一、沼气发酵的三个阶段 311

二、甲烷形成的生化机制 314

三、产甲烷菌的CO2同化途径 316

第十章 传染与免疫 319

第一节 传染 319

一、传染与传染病 319

二、决定传染结局的三个因素 320

(一)病原菌 320

(二)宿主的免疫力 324

(三)环境因素 325

三、传染的三种可能结局 325

(一)隐性传染 325

(二)带菌状态 325

(三)显性传染 325

第二节 非特异性免疫 326

一、屏障结构 326

(一)皮肤与粘膜 326

(二)屏障结构 326

二、吞噬细胞及其吞噬作用 327

(一)嗜中性粒细胞的吞噬功能 328

(二)巨噬细胞及其功能 329

三、炎症反应 329

四、正常体液或组织中的抗菌物质 330

(一)补体 330

(二)干扰素 330

第三节 特异性免疫 332

一、免疫器官 334

(一)中枢免疫器官 334

(二)外周免疫器官 335

二、免疫细胞及其在细胞免疫中的作用 335

(一)T细胞 336

(二)B细胞 339

(三)其他淋巴细胞 340

三、免疫分子及其在体液免疫中的作用 340

(一)抗原 340

(二)抗体 344

第四节 免疫学方法及其应用 355

一、抗原抗体反应的一般规律 355

二、主要的抗原抗体反应 356

(一)凝集反应 356

(二)沉淀反应 356

(三)补体结合试验 357

(四)中和试验 358

三、现代免疫标记技术 358

(一)免疫荧光技术 358

(二)酰免疫测定 359

(三)放射免疫测定法 360

(四)免疫电镜技术 360

(五)发光免疫测定法 360

第五节 生物制品及其应用 361

一、人工自动免疫生物制品 361

(一)常规疫苗 362

(二)新型疫苗 362

二、人工被动免疫生物制品 362

(一)特异性免疫治疗剂--抗血清、抗体iRNA 362

(二)非特异性的免疫治疗剂--免疫调节剂 363

第十一章 微生物的分类和鉴定 367

第一节 通用分类单元 367

一、种以上的系统分类单元 367

(一)七级分类单元 367

(二)种的概念 368

(三)种的分类地位举例 369

二、学名 370

三、亚种以下的分类单元 371

(一)亚种 371

(二)变种 371

(三)型 372

(四)类群 372

(五)菌株 372

(六)小种 373

(七)相 373

(八)态 373

第二节 微生物在生物界的地位 373

一、生物的界级分类学说 373

(一)二界系统 373

(二)三界系统 374

(三)四界系统 374

(四)五界系统 374

(五)六界系统 375

(六)三总界五界系统 375

(七)三原界系统 375

二、微生物的进化 377

(一)原始地球的条件 377

(二)化学进化阶段 378

(三)生物进化阶段 378

第三节 各大类微生物的分类系统纲要 380

一、原核生物分类系统纲要 380

(一)“伯杰氏手册”(1984)中的高级分类单元 380

(二)“伯杰氏手册”(1984)所包括的主要科属 381

(三)若干重要原核微生物类群简介 388

二、真菌的分类系统纲要 390

(一)真菌界及其有代表性的分类系统 390

(二)Ainsworth(1973)的真菌分类系统纲要 391

第四节 微生物的鉴定 394

一、经典分类鉴定方法 394

二、现代分类鉴定方法 395

(一)微生物遗传型的鉴定 395

(二)细胞化学成分的鉴定 399

(三)数值分类法 401

结束语 405