本书由上海交通大学家邓子新院士牵头国内9所高校从事微生物学教学、科研工作的老师共同编写而成,把握了微生物学近几十年来迅猛发展的脉络,从微生物学的形态结构入手,再论及微生物分子生物学和基因重组技术,以及对微生物生态学、宏基因组学与微生物演化的阐述,反映了现代微生物学和微生物生物技术发展的主流。全书共分15章,内容包括绪论、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、微生物的生长和控制、微生物代谢、微生物遗传与育种、微生物系统发育与分类、微生物生态与环境微生物、病原微生物、传染与免疫、微生物与食品、微生物与农业、工业微生物。
微生物学科源远流长,博大精深,它是生命科学最早的学科门类之一,从民间到学界,从学界又到民间,传颂了一个又一个人类与自然互动的故事,铭刻了科学史上一次又一次激动人心的传奇。它的历史、现在和将来,在不同时期科学家们著书立说中都可以找寻到由浅入深的发展踪迹,早已形成了系统和科学的知识和理论体系,而且为生命科学的整体发展做出了不可磨灭的贡献。光阴荏苒,时光如梭,今天的微生物学仍不失为当今生命科学的前沿,因为它驱动并辐射战略性新兴产业的发展走向,培植生命学科的整体前行,引领生命科学理论发展和深度利用的魅力已经再次显现。疫苗、新型药物、诊断试剂、极端酶类等各种生物产品会更多地以微生物为媒介进行生产,并更加广泛地应用于医药与人类健康、工农业生产、新能源、环境保护等国民经济的各个方面,以应对日益增多的各种严峻挑战,最终改善人类的生活。现代生命科学的迅猛发展,生物工程和技术的日新月异,尤其是多学科的渗透,越来越离不开微生物学的深度研究而进一步带来技术与理念的革命性变革。因此这对我们编撰这本《微生物学》教材提出了更高的要求。
本教材采用统一规划、集中编写、整体协调的指导思想,教材内容依据编者们对微生物学近几十年来迅猛发展的脉络的把握,以基础微生物为引线向分子水平过渡,密切关注现代基因技术向各个微生物领域如微生物生理学、微生物生态学、微生物进化和发育科学的渗透,力求把握现代微生物学发展的主流,反映最新的学科进展,符合和遵循由浅人深、循序渐进的学习规律,注重各知识之间的内在联系,结合生产应用与实践案例,做到理论与实际相结合,形成基础性、系统性、先进性、启发性、适用性和可读性的有机统一。特别是,本书紧跟当前学习方式的变化,创新性地推出“纸质教材+数字课程”相结合的形式。纸质教材提纲挈领,强调内容精炼,注重简洁与实用。数字课程包括可不断新增和更新的发现之路、知识拓展、科技视野、技术应用、视频、动画、教学课件、自测题等资源。在教与学的过程中,可有选择性、针对性地通过与纸质版教材一体化设计的标注、链接,在电脑或移动终端浏览相关内容,实现个性化的学习目标。
本教材是生命科学类本科专业学生的必修专业基础课程教材,主要面向生物技术、生物工程、生物科学及生物信息学等专业的本科生。教材由上海交通大学、浙江大学、武汉大学、华中科技大学、吉林大学、四川大学、宁夏大学、郑州大学和四川农业大学的多位从事教学科研的一线教师共同完成。正是基于各自的教学和科研岗位上积累的丰富经验,以及在人才培养和科学普及方面所做的各种有益工作,编者们由衷地希望呈现给大家一部教学适用性和前沿性俱佳的教材,使读者从中获取广泛的科学知识和技术营养,并顺利打开通向神秘广阔的微生物世界的大门。
书中不尽妥善和疏漏之处,恳请本领域的专家和广大读者给予批评与指正,以使本教材逐步完善。
1 绪论
1.1 微生物与微生物学
1.1.1 什么是微生物与微生物学
1.1.2 微生物的特点
1.1.3 微生物对人类的影响
1.2 微生物学的发展历程
1.2.1 微生物的发现
1.2.2 巴斯德与微生物学奠基
1.2.3 科赫与微生物学奠基
1.2.4 20世纪微生物学的快速发展
1.3 微生物学的未来
1.3.1 微生物多样性与微生物组学研究
1.3.2 基因工程菌的构建与大规模应用
1.3.3 利用微生物治理环境污染
1.3.4 新型传染病的防治
1.4 如何学习微生物学
1.4.1 微生物学的学习目标
1.4.2 学习微生物学的方法与建议
2 原核生物的结构与功能
2.1 原核生物的细胞结构概述
2.1.1 原核生物的外部形态
2.1.2 原核细胞的结构
2.2 细胞膜
2.2.1 细菌细胞膜的结构
2.2.2 古茵细胞膜的结构
2.2.3 细胞膜的功能
2.3 细胞壁
2.3.1 细菌的细胞壁
2.3.2 缺壁细菌
2.3.3 古菌的细胞壁
2.4 拟核与质粒
2.4.1 拟核
2.4.2 质粒
2.5 细胞表面结构与功能
2.5.1 细菌鞭毛与菌体运动
2.5.2 菌毛与性毛
2.5.3 糖被结构
2.5.4 茵鞘
2.5.5 茵柄
2.6 细胞质与内含物结构
2.6.1 70S核糖体
2.6.2 内生芽胞
2.6.3 颗粒状内含物
2.6.4 气泡
3 真核微生物的结构与功能
3.1 真核微生物细胞的结构与功能
3.1.1 细胞壁
3.1.2 细胞膜
3.1.3 细胞核
3.1.4 细胞质和细胞器
3.1.5 细胞表面附属物
3.2 真核微生物的分化
3.2.1 真菌的营养体和繁殖体
3.2.2 其他真核微生物的分化
3.3 真核微生物的起源、分类和分子演化
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