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第1章 导论：微生物学和细胞生物学概述1

1.1微生物细胞4

1.2细胞内的分子活动过程7

1.3生长、突变与进化9

1.4细胞结构11

1.5生命有机体间的进化关系13

1.6种群、群落和生态系统16

1.7微生物的实验室培养18

1.8微生物对人类的影响21

1.9微生物学简史24

第2章 细胞化学36

2.1原子37

2.2分子和化学键合39

2.3水是一种生物溶剂44

2.4小分子：单体44

2.5糖类和多糖45

2.6脂肪酸和脂类47

2.7核苷酸和核酸50

2.8氨基酸和蛋白质54

2.9立体异构58

第3章 细胞生物学63

3.1显微镜和显微镜镜检技术65

3.2细胞结构概述：原核生物和真核生物71

3.3细胞质膜：结构77

3.4细胞质膜：功能81

3.5原核生物的细胞壁：肽聚糖和相关的分子87

3.6革兰氏阴性细菌的外膜94

3.7细胞壁合成与细胞分裂97

3.8原核生物中DNA的排列100

3.9鞭毛与运动性103

3.10细菌的行为：趋化性、趋光性和其他趋性108

3.11细菌细胞的表面结构和细胞内含物112

3.12气泡117

3.13内生孢子119

3.14细胞核：真核生物细胞器124

3.15细胞器：线粒体与叶绿体127

3.16原核细胞与真核细胞的比较130

第4章 微生物的营养和代谢134

4.1代谢概述136

4.2微生物的营养137

4.3培养基142

4.4能学144

4.5酶及催化反应146

4.6氧化-还原作用149

4.7电子载体152

4.8高能化合物154

4.9发酵及底物水平磷酸化156

4.10糖酵解EM途径157

4.11呼吸160

4.12电子传递系统161

4.13从电子传递中得到能量储存164

4.14碳源流动：柠檬酸循环168

4.15有氧呼吸和能量储存的平衡关系169

4.16能量产生的转换形式概述171

4.17生物合成途径：合成代谢173

4.18糖代谢174

4.19氨基酸的生物合成176

4.20嘌呤和嘧啶的合成178

4.21脂肪酸生物合成179

第5章 微生物生长185

5.1细胞生长概述187

5.2群体生长188

5.3群体细胞生长周期191

5.4生长的测定193

5.5连续培养198

5.6环境因素对微生物生长的影响200

5.7温度对微生物生长的影响201

5.8在极端温度下微生物的生长203

5.9酸碱度（pH）208

5.10水的利用率209

5.11氧213

第6章 大分子和分子遗传学221

6.1大分子和遗传信息223

6.2 DNA结构225

6.3遗传因子241

6.4 DNA的限制性和修饰性245

6.5 DNA复制248

6.6转录258

6.7 RNA的加工和核酶264

6.8转运RNA268

6.9翻译：蛋白质的合成271

6.10遗传密码277

第7章 基因表达调控285

7.1酶活性的调控287

7.2 DNA结合蛋白290

7.3转录调控：诱导和阻遏293

7.4转录调控：正调控296

7.5弱化作用298

7.6全局控制301

7.7信号转导和双组分调控系统305

7.8在基因表达方面，原核生物与真核生物的比较308

第8章 病毒312

8.1病毒的一般性质314

8.2病毒粒子的特性315

8.3病毒的宿主321

8.4病毒的定量321

8.5病毒复制的一般特点324

8.6病毒增殖的步骤325

8.7细菌病毒概述330

8.8 RNA噬菌体331

8.9二十面体单链DNA噬菌体334

8.10丝状单链DNA噬菌体336

8.11双链DNA噬菌体：烈性噬菌体337

8.12温和噬菌体：溶原化和λ343

8.13可转座的噬菌体：噬菌体Mu350

8.14动物病毒概述352

8.15正链RNA动物病毒356

8.16负链RNA病毒358

8.17双链RNA病毒：呼肠病毒362

8.18动物DNA病毒的复制364

8.19疱疹病毒366

8.20痘病毒368

8.21腺病毒369

8.22反转录病毒371

8.23类病毒和朊病毒375

第9章 微生物遗传学380

9.1突变及突变型382

9.2突变的分子基础385

9.3诱变剂388

9.4诱变及致癌作用检测：埃姆斯测验法393

9.5遗传重组395

9.6遗传转化401

9.7转导406

9.8质粒410

9.9接合及染色体移动416

9.10转座子和插入序列423

9.11细菌遗传图总述429

9.12真核微生物的遗传学433

9.13酵母的遗传学435

9.14线粒体遗传438

第10章 基因工程和生物技术445

10.1分子克隆447

10.2质粒作为克隆载体448

10.3 λ噬菌体载体450

10.4其他载体452

10.5克隆载体的宿主456

10.6寻找目的克隆457

10.7表达载体460

10.8合成DNA463

10.9扩增DNA：聚合酶链式反应464

10.10哺乳动物基因在细菌中的克隆及表达468

10.11体外定点诱变472

10.12 基因工程的实际应用475

10.13利用基因工程菌生产哺乳动物蛋白和疫苗476

10.14植物基因工程482

10.15 基因工程在动物及人类遗传学中的应用486

10.16基因工程作为研究微生物的工具488

10.17对基因工程基本原理的总结488

第11章 微生物生长的控制492

11.1加热灭菌494

11.2辐射灭菌498

11.3过滤灭菌501

11.4化学物质对生长的控制503

11.5消毒剂与防腐剂505

11.6食品工业中微生物生长的控制507

11.7生长因子类似物511

11.8抗生素514

11.9 β-内酰胺类抗生素：青霉素和头孢菌素516

11.10由原核生物产生的抗生素518

11.11病毒的控制520

11.12真菌的控制522

11.13抗生素抗性524

第12章 工业微生物学533

12.1工业微生物及其产物535

12.2工业过程中的生长和产物形成537

12.3大规模发酵的特点540

12.4发酵规模化542

12.5抗生素：分离和特性544

12.6抗生素：工业生产548

12.7维生素和氨基酸553

12.8微生物的生物转化556

12.9酶557

12.10醋561

12.11柠檬酸和其他有机化合物563

12.12酵母565

12.13酒精和酒精饮料567

12.14微生物食品574

12.15污水和废水微生物学577

第13章 微生物代谢的多样性585

13.1产能代谢587

13.2光合作用589

13.3叶绿素和细菌叶绿素在光合作用中的作用590

13.4不产氧光合作用593

13.5产氧光合作用599

13.6光合作用光反应的辅助色素：类胡萝卜素和藻胆素602

13.7自养生物的CO2固定：卡尔文循环604

13.8化能无机营养：能量来自于无机电子供体的氧化607

13.9氢氧化细菌608

13.10硫细菌609

13.11铁氧化细菌612

13.12氨和亚硝酸盐氧化细菌615

13.13化能自养菌的自养过程和ATP合成过程概述618

13.14厌氧呼吸620

13.15硝酸盐还原和反硝化过程622

13.16硫酸盐的还原625

13.17 CO2作为电子受体：产甲烷作用和乙酸形成629

13.18厌氧呼吸的其他电子受体631

13.19发酵：能量和氧化还原的重要性633

13.20发酵：多样性、互养共栖及在无氧分解中的作用636

13.21己糖、戊糖和多糖的利用641

13.22有机酸代谢644

13.23脂类作为微生物的营养物646

13.24氧分子（O2）在生化反应中作为反应物649

13.25碳氢化合物的转变649

13.26氮素代谢652

13.27固氮作用653

第14章 微生物生态学662

14.1自然界中的微生物665

14.2微生物生态学方法669

14.3富集和分离方法669

14.4鉴定和定量方法：核酸探针，荧光抗体和活菌计数674

14.5微生物活性测定方法：放射性同位素和微电极677

14.6微生物活性测定方法：稳定性同位素680

14.7水生生境683

14.8陆地环境685

14.9深海微生物学688

14.10热水流火山口691

14.11碳循环696

14.12产甲烷作用和互养共栖698

14.13瘤胃微生物生态系统703

14.14生物地球化学循环：氮708

14.15生物地球化学循环：硫711

14.16生物地球化学循环：铁714

14.17微生物沥滤717

14.18生物地球化学循环：微量金属和汞720

14.19石油生物降解723

14.20异生素的生物降解725

14.21植物与微生物的相互作用730

14.22农杆菌属与植物的相互作用：根癌与发根病734

14.23根瘤细菌与豆科植物共生738

第15章 微生物进化，系统学和分类学751

15.1地球的进化和最早的生命形式753

15.2原始生物和代谢策略756

15.3原始生物和分子编码760

15.4真核生物和细胞器762

15.5进化时钟765

15.6核糖体RNA序列与进化767

15.7由rRNA测序揭示的微生物系统发育771

15.8原始领域的特征774

15.9分类学、命名法和伯杰氏手册779

第16章 原核生物的多样性：细菌787

16.1紫细菌和绿细菌（不产氧光养型）791

16.2蓝细菌810

16.3原绿藻815

16.4化能无机营养生物：硝化细菌817

16.5化能无机营养生物：硫氧化和铁氧化细菌820

16.6化能无机营养生物：氢-氧化细菌824

16.7甲烷营养菌和甲基营养菌828

16.8硫酸盐还原菌及硫还原菌834

16.9同型产乙酸细菌839

16.10出芽的和有附属器的柄细菌842

16.11螺旋菌850

16.12螺旋体855

16.13滑行细菌860

16.14鞘细菌869

16.15假单胞菌871

16.16自由生活的需氧固氮菌875

16.17醋酸细菌878

16.18发酵单胞菌和色杆菌880

16.19弧菌属及相关属881

16.20兼性好氧的革兰氏阴性杆菌883

16.21奈瑟氏球菌属和其他革兰氏阴性球菌890

16.22立克次氏体891

16.23衣原体893

16.24革兰氏阳性细菌：球菌896

16.25乳酸细菌901

16.26形成内生芽孢的革兰氏阳性杆菌和球菌906

16.27枝原体914

16.28高GC革兰氏阳性细菌：“放线菌纲”918

16.29棒状细菌920

16.30丙酸细菌921

16.31分枝杆菌属923

16.32丝状放线菌纲926

第17章 原核生物的多样性：古生菌932

17.1极端嗜盐古生菌935

17.2产甲烷古生菌941

17.3超嗜热古生菌952

17.4热源体：一种无细胞壁的古生菌963

17.5微生物生存的温度极限965

17.6古生菌：地球早期的生命形式？967

第18章 真核生物：真核微生物969

18.1藻类971

18.2真菌974

18.3黏菌978

18.4原生动物981

第19章 寄生与寄生物的关系987

19.1微生物与高等生物间的相互作用989

19.2皮肤上的菌群991

19.3口腔中的菌群993

19.4胃肠道内的菌群997

19.5身体其他部位的菌群1001

19.6病原体侵入寄主体内1002

19.7定居和生长1006

19.8外毒素1009

19.9肠毒素1012

19.10内毒素1014

19.11毒力1016

19.12非特异性的寄主防御1018

19.13炎症和发烧1022

第20章 免疫学概论1025

20.1免疫系统的细胞和器官1028

20.2免疫原和抗原1032

20.3非特异性免疫：吞噬细胞和吞噬作用1033

20.4特异性免疫：淋巴细胞1036

20.5免疫球蛋白（抗体）1039

20.6 T细胞受体1043

20.7组织相容性蛋白1045

20.8细胞因子1048

20.9细胞介导的免疫1050

20.10克隆选择和免疫耐受1053

20.11免疫球蛋白形成的机制1056

20.12免疫球蛋白和T细胞受体的起源与进化1059

20.13补体系统1064

20.14多克隆和单克隆抗体1067

20.15抗原-抗体反应1071

20.16免疫疾病1076

20.17传染性疾病免疫1080

第21章 临床诊断微生物学及免疫学1088

21.1临床样品中病原体的分离1089

21.2生长依赖性鉴定方法1096

21.3抗生素敏感性试验1099

21.4免疫诊断1100

21.5凝集反应1104

21.6免疫电镜1106

21.7荧光抗体1107

21.8酶联免疫吸附试验和放射免疫1109

21.9免疫斑点试验1115

21.10核酸探针在临床诊断中的应用1117

21.11诊断病毒学1121

21.12临床实验室的安全问题1124

第22章 流行病学和公共健康微生物学1128

22.1流行病学1130

22.2流行病学术语1131

22.3疾病的栖居地1133

22.4 AIDS流行病学：流行病研究如何进行的一个例子1136

22.5传染病的传播1139

22.6宿主群落1141

22.7 医院获得性感染1144

22.8控制流行病的公共健康措施1146

22.9全球的健康考虑1150

22.10突发性和复发性传染病1152

第23章 主要的微生物疾病1162

23.1病原体的空气传播1163

23.2细菌性呼吸道传染1165

23.3分枝杆菌和结核病1172

23.4病毒性呼吸道感染1176

23.5为什么呼吸道传染病相当普遍？1183

23.6性传播的疾病1183

23.7获得性免疫缺陷综合征（AIDS）1191

23.8动物传播的疾病：狂犬病1197

23.9昆虫和蜱传播的疾病：立克次氏体病1201

23.10蜱传播的疾病——Lyme氏疏螺旋体病1203

23.11昆虫传播的疾病：疟疾1206

23.12昆虫传播的疾病：鼠疫1210

23.13食物传染的疾病1212

23.14水传播的疾病1219

23.15 公共健康和水的质量1223

23.16病原性真菌1225

附录1 微生物生物能学中的能量计算1230

附录2 微生物生长中的高等数学和恒化器控制1236

附录3 原核生物的伯杰氏分类1241