微生物学
| 作 者 | 邓子新、陈峰、陈向东 |
|---|---|
| 单 位 | 上海交通大学、武汉大学 |
| 内容提要 | 微生物学是生命科学领域中一个十分活跃的分支科学科，是生物类专业本科生的必修专业基础课程。本教材是生物科学“101计划”教材建设项目之一，本书着重阐述微生物学的基本概念和知识，在教授微生物学的经典、基础的观点、理论、概念的同时，向读者介绍本领域中的最新前沿进展。本教材分为19章，包括微生物的纯培养和显微技术、原核生物的结构与功能、真核微生物的结构与功能、病毒、微生物的营养与培养基、微生物的代谢、微生物的生长繁殖及其控制、微生物的遗传与育种、微生物基因表达调控、微生物与基因工程、微生物的系统发育与分类鉴定等。本书可作为各类高等院校生物科学类专业本科生的课程教材，也可供相关专业的研究生和科研人员参考使用。 |
微生物是所有个体微小、肉眼难以看清的单细胞，或个体结构较为简单的多细胞，甚至没有细胞结构的生命形式的总称，通常需要借助显微镜才能观察，它们包括病毒、细菌、古菌、真菌、藻类和原生动物等。微生物是地球上最古老的生命形式，是地球生物圈得以持续维持存在的底层支撑。微生物的世界是一个充满神奇与奥秘的领域，在生物圈中无处不在，占地球生物质总量的60%以上。所有地球生态系统都受到微生物活动的极大影响，微生物的代谢活动可以在化学上和物理上改变其生境，这些变化也会影响其他生物。微生物与生物圈中的生物与非生物因子广泛互作，形成了丰富多样的时空分布和代谢生态特征，进而维持着生物圈能量流动和物质循环。
微生物在人类的生活和生产中扮演着重要角色，对健康、医药、农业、食品与工业等多个领域产生着深远的影响。自人类在20世纪中期进入抗生素时代、分子生物学时代以来，微生物为生物科学、生物技术和生物工程的发展发挥了重要作用。进入21 世纪以来，高通量测序、宏基因组学等新兴生物技术的不断创新，以及生物信息处理技术的蓬勃发展，为我们深入了解微生物的生态、进化和生物化学特性提供了前所未有的机会。基因编辑及合成生物学技术赋予了科学家设计和创造生命的能力，推动药物、化学品等微生物产品生产效率的提升。微生物感知技术的出现将实现对环境变化和污染的实时监测，推动环境监测和生态系统管理的进一步改进。总体而言，微生物学将在农业、食品、工业发酵、医药等多个领域发挥关键作用，为相关领域带来新的可能性和解决方案，为人类带来更加可持续、健康和创新的未来，是解决21世纪人类社会从能源、传染病到农业等领域面临的许多难题的关键钥匙之一。
本教材汇集了生物科学“101计划”近30所参与高校的微生物学科研与教学一线的老师，经统一规划、集中编写而成。教材以“世界水平、中国特色”为目标，将微生物学的前沿发展融入基础理论的讲述之中，遵循由浅入深、循序渐进的教学原则，注重以问题为导向的教学法则，力求在文字简洁精练与内容翔实之间达到平衡，实现基础性与创新性结合、简洁性与系统性结合、内容深度与广度的有机统一。
微生物学是生物科学类、生物工程类本科专业学生的必修专业基础课程，本教材主要面向生物科学拔尖人才培养体系的生物科学专业本科生，同时也可用于生物技术、生物工程、生物制药、合成生物学、生物信息学等专业的本科教学。书中难免存在不尽妥善和疏漏之处，恳请专家、老师、学生与广大读者给予批评指正，以使本教材获得进一步的改进和完善。
1 绪论
1.1 微生物与微生物学
1.2 微生物学的发展历程
1.3 微生物学的未来
2 微生物的显微观察与纯培养
2.1 显微镜和显微技术
2.2 微生物的分离培养与保藏
3 原核生物的结构与功能
3.1 原核生物的细胞结构概述
3.2 细胞壁
3.3 细胞膜
3.4 拟核与质粒
3.5 细胞表面结构
3.6 细胞质与内含物
4 真核微生物的结构与功能
4.1 真核微生物细胞的结构与功能
4.2 真核微生物的分化
4.3 真核微生物的起源与分类
5 病毒
5.1 病毒与病毒粒
5.2 病毒的复制
5.3 病毒感染
5.4 亚病毒因子
5.5 病毒举例
5.6 病毒学研究方法
6 微生物的营养与培养基
6.1 微生物细胞的化学组成
6.2 微生物的营养物质
6.3 微生物的营养类型
6.4 营养物进入细胞的方式
6.5 培养基
7 微生物的代谢
7.1 微生物代谢概论
7.2 微生物的能量代谢
7.3 微生物的合成代谢
7.4 初级代谢
7.5 次级代谢
8 微生物的生长繁殖及其控制
8.1 微生物的个体生长与繁殖
8.2 微生物生长的测定
8.3 微生物的群体生长
8.4 理化因素对微生物生长的影响
8.5 微生物生长繁殖的控制
9 微生物的遗传与育种
9.1 微生物的遗传物质与基因组
9.2 突变及修复
9.3 质粒
9.4 转座因子
9.5 原核微生物的基因水平转移与重组
9.6 微生物遗传育种
10 微生物基因表达调控
10.1 原核基因表达调控总论
10.2 乳糖操纵子的基因表达调控
10.3 负控阻遏系统
10.4 细菌的其他操纵子
10.5 转录水平上的其他调控方式
10.6 转录后水平的基因表达调控
10.7 噬菌体基因表达调控
10.8 群体感应：细胞密度依赖的基因表达调控
11 微生物与基因工程
11.1 基因工程概述
11.2 微生物的基因工程技术
11.3 从天然微生物到工程菌株
11.4 组学在基因工程中的应用
11.5 基因工程技术在微生物改造中的作用
11.6 微生物基因工程涉及的伦理问题
12 微生物的系统发育与分类鉴定
12.1 通用的生物分类单元
12.2 微生物的系统发育学
12.3 原核生物的分类
12.4 真菌的分类
12.5 微生物系统学的研究内容与方法
12.6 微生物的快速鉴定与分析技术
13 微生物的生态
13.1 微生物生态学基础
13.2 不同生境中的微生物
13.3 微生物与生物地球化学循环
13.4 环境污染物的微生物降解与修复
13.5 微生物的生态学研究方法
14 微生物物种多样性
14.1 细菌多样性
14.2 古菌多样性
14.3 真核微生物的多样性
15 感染与免疫
15.1 感染的一般概念
15.2 微生物的致病性和感染特征
15.3 天然免疫：宿主的非特异性防御机制
15.4 适应性免疫：宿主的特异性防御机制
15.5 免疫学的应用
15.6 人类疾病相关的病原微生物
15.7 抗微生物药物
16 合成生物学
16.1 合成生物学概述
16.2 组装 DNA 片段
16.3 合成噬菌体与病毒
16.4 合成细菌基因组
16.5 合成酿酒酵母基因组
16.6 合成生物学的应用
17 农业微生物学
17.1 农业微生物群落结构与功能
17.2 微生物肥料
17.3 微生物农药
17.4 微生物饲料
17.5 农田污染治理微生物制剂
18 食品微生物学
18.1 微生物与食品制造
18.2 微生物与食品腐败
18.3 食品腐败控制与保藏
18.4 食源性致病微生物的检测与追溯
19 工业微生物学
19.1 工业微生物学概述
19.2 工业发酵
19.3 微生物与现代发酵工业
19.4 微生物与医药
19.5 微生物与生物能源
