高級微生物學(普通高等教育“十三五”規劃教材)

高級微生物學(普通高等教育“十三五”規劃教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

何培新 編
圖書標籤:
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齣版社: 中國輕工業齣版社
ISBN:9787518415267
版次:1
商品編碼:12188225
包裝:平裝
開本:16開
齣版時間:2017-08-01
用紙:膠版紙

具體描述

內容簡介

主要介紹瞭細菌、古生菌等原核生物,酵母菌、黴菌、蕈菌等真核微生物,以及無細胞結構生物病毒的係統進化和主要類群,敘述瞭微生物的代謝、遺傳育種、生態和分類鑒定等的最近研究成果,並介紹瞭微生物在食品、醫藥、環保、能源和農業等領域中的應用,反映瞭組學時代微生物學研究與應用的新進展。在本科普通微生物學的基礎上,進一步就微生物學基礎理論、研究技術等方麵進行強化和拓展。本書有20個專題,既有比較基礎的顯微技術、古生菌等,也有組學技術應用、噬病毒體、病毒生態學、細菌物種形成等較新內容,微生物在煙草工業中的應用等內容為國內首先成為專題。

作者簡介

何培新,男,鄭州輕工業學院係主任,教授。主要作品《香菇標準化生産》《茶薪菇高效栽培技術》《食用菌栽培學》。

目錄

1 緒論

1.1技術創新直接促進瞭微生物學的發展與進步

1.2 微生物學研究技術

1.3 “組學”時代的微生物學

2 原核生物

2.1原核生物的分類與係統學

2.2 細菌

2.3 古生菌

2.4 極端微生物

3 真核微生物

3.1真核微生物的分類與係統發育

3.2 酵母菌

3.3 黴菌

3.4 蕈菌

4無細胞結構生物——病毒

4.1概述

4.2噬病毒體

4.3病毒生態學

4.4 新生病毒

5微生物的代謝

5.1 微生物的代謝體係

5.2 代謝途徑的調控

5.3 代謝流分析

6 微生物的遺傳與育種

6.1 微生物基因組學

6.2 分子定嚮進化育種

6.3 基因組定點編輯技術

7 現代微生物生態學

7.1現代微生物生態學的研究方法

7.2微生物的多樣性與微生物資源利用

7.3微生物與生物地球化學循環

7.4組學時代的微生物生態學

8 微生物的分類與鑒定

8.1 細菌種與物種形成

8.2 微生物分子鑒定技術

8.3 細菌鑒定實例

8.4放綫菌鑒定實例

8.5酵母菌鑒定實例

8.6真菌的分類與鑒定

9 微生物與食品

9.1 微生物與傳統發酵食品

9.2 食品微生物快速檢測技術

9.3組學技術在食品安全中的應用

9.4宏基因組學在食品工業中的應用

10 微生物與醫藥

10.1 抗生素

10.2萜類化閤物

10.3甾體類化閤物

10.4 微生物多糖

10.5黃酮類化閤物

10.6生物活性肽

10.7微生物産生的酶及酶抑製劑

11 微生物與環境保護

11.1環境微生物監測技術

11.2微生物與水汙染

11.3微生物與大氣汙染

11.4微生物對環境汙染物的降解

11.5微生物修復技術

12 微生物與能源

12.1生物質預處理及水解微生物

12.2 微生物與燃料乙醇

12.3 微生物與生物柴油

12.4 微生物與沼氣發酵

12.5 微生物與生物製氫

12.6 微生物燃料電池

13 微生物與農業

13.1 微生物農藥

13.2 微生物肥料

13.3 微生物飼料

精彩書摘

1.3 “組學”時代的微生物學

1.3.1 微生物“組學”研究概述

微生物“組學”包括基因組學、宏基因組學、轉錄組學、元轉錄組學、蛋白質組學、元蛋白質組學、代謝組學、糖組學、脂質組學和人體微生物組學等。

1.3.1.1 微生物基因組學與宏基因組學

近年來,已經完成瞭數百種模式菌、特殊分布微生物、主要病原微生物、特殊功能微生物等的全基因組測序。微生物基因組學(genomics)研究的重點已由結構基因組學(structural genomics)嚮功能基因組學(functional genomics)轉移。微生物功能基因組學研究不僅要闡明微生物基因組內每個基因的作用或功能,還要研究基因的調節及錶達譜,進而從整個基因組及其全套蛋白質産物的結構、功能、機理的高度去瞭解微生物生命活動的全貌,揭示微生物世界的各種前所未知的規律,並使之為人類和社會服務。全麵深入的基因組學研究促進瞭對微生物的起源和進化、適應性等生物學機製的理解。例如,微生物移動基因組(mobilome,包括質粒、噬菌體和轉座子等的DNA序列)研究揭示瞭生物之間橫嚮基因轉移的普遍性,發現移動遺傳因子(特彆是病毒)不僅顯著影響瞭微生物群落的多樣性和進化,而且有力驅動瞭細胞型宿主適應極端環境的潛力。移動遺傳因子在疾病感染、抗生素抗性、細菌共生和外源化學物的生物轉化等方麵都具有重要作用。

宏基因組學(Metagenomics)又稱元基因組學、環境基因組學、群落基因組學。宏基因組是指環境中全部微生物基因的總和,包含瞭可培養的和不可培養的微生物的總基因。宏基因組學基於非傳統培養方法,通過基因篩選和序列分析等手段,來研究環境微生物的功能活性、多樣性、種群結構、進化關係,以及它們與環境之間的關係,獲得新的酶及生物活性物質,可極大地拓展微生物基因資源的利用空間,研究其功能和彼此之間的關係和相互作用,並揭示其內在規律。宏基因組學研究已滲透到各個研究領域,包括食品科學、微生物活性篩選、新基因挖掘、醫藥領域、替代能源、環境修復、生物降解、農業、生物防禦、海洋、土壤、熱泉、人體口腔及胃腸道等,顯示瞭重要的應用價值。運用宏基因組學可分析微生物分類圖譜,深入瞭解微生物的多樣性,有可能挖掘和利用 99%以上的不可培養微生物,為功能微生物資源開發利用提供瞭豐富的研究資源,不僅可用於新藥的研發,而且在新的工業用酶、食品微生物研究、食品快速檢測及生物活性物質的篩選等方麵均都具有廣闊的應用前景。

1.3.1.2 轉錄組學與元轉錄組學

轉錄組(Transcriptome)是特定時間和條件下細胞內所有基因轉錄的 RNA總稱,包括 mRNA和非編碼 RNA。轉錄水平的調控是微生物基因錶達調控的重要方式。轉錄組學(Transcriptomics)采用基於雜交的技術(DNA微陣列、DNA宏陣列)、基於標簽的技術(基因錶達係列分析、大規模平行信號測序係統)和高通量測序技術,從RNA水平研究基因錶達及其調控規律。其研究內容包括非編碼區域功能研究(Noncoding RNA研究、microRNA 前體研究等)、轉錄本結構研究(UTR鑒定、Intron邊界鑒定、可變剪切研究、起始密碼子鑒定等)、基因轉錄水平研究和全新轉錄區域研究等。通過轉錄組分析,能夠高通量地獲得基因錶達的 RNA信息,並揭示基因錶達與某些生命現象之間的內在聯係。

元轉錄組學(Metatranscriptomics)又稱宏轉錄組學,是一門在整體水平上研究某一特定環境、特定時期群體生物全基因組轉錄情況以及轉錄調控規律的學科。它以特定環境中所有微生物的轉錄産物作為研究對象,通過分析 mRNA信息得到微生物群落中基因錶達與環境之間的關係,已廣泛應用於海洋生態係統中物質循環、微生物物質代謝、土壤等復雜係統中微生物群落的結構和功能研究,並在發現新基因、微生物群落分析、微生物和環境的相互作用、氮素等物質循環的研究中逐漸成為熱點。

1.3.1.3 蛋白質組學與元蛋白質組學

蛋白質組(Proteome)是指一個組織或細胞中由基因組錶達的全部蛋白質。蛋白質組學(Proteomics)是從整體動力學角度分析細胞內蛋白質的修飾狀態、錶達水平來瞭解蛋白質之間的相互作用,從而揭示細胞的活動規律及蛋白質功能。蛋白質組學基於蛋白質分離和質譜鑒定,從細胞、組織或生物體整體角度來研究蛋白質組成及變化。蛋白質組學研究不僅彌補瞭傳統方法對單個蛋白質研究的局限性,而且其研究結果是對基因組學、轉錄組學的補充和驗證。它比基因組學和轉錄組學更能夠代錶生物體真實的生命活動規律。根據研究目的和手段的不同,蛋白質組學可分為組成性蛋白組學、比較蛋白組學和相互作用蛋白質組學。組成性蛋白質組學是針對有關基因組或轉錄組數據庫的生物體或組織細胞,建立其蛋白質組或亞蛋白質組及其蛋白質組連鎖群。比較蛋白質組學是以重要生命過程或人類重大疾病為對象,進行重要生理病理體係或過程的局部蛋白質組分析。相互作用蛋白質組學又稱為“細胞圖譜”蛋白質組學,?是通過多種先進技術研究蛋白質之間的相互作用,繪製某個體係的蛋白質。蛋白質組學在微生物基因組注釋、新藥物開發、工業微生物 代謝途徑與調控機製、食品微生物安全評估與檢測、汙染物微生物降解等方麵,具有廣闊的應用前景。

元蛋白質組(Metaproteome)是指特定時間點內環境微生物所有蛋白質的總和。元蛋白質組學(Metaproteomics)是近年來齣現的一種基於蛋白質組學對微生物群落進行研究的新技術,它對特定環境的所有微生物蛋白質進行即時的、大規模的分析。應用元蛋白質組學技術可大規模研究原位微生物群落的蛋白質錶達,分析生態係統中微生物的功能,尋找新的功能基因和代謝通路,為微生物群體的基因和功能多樣性研究提供數據。

1.3.1.4 糖組學與脂質組學

生物體或細胞內的所有糖鏈稱為糖組(glycome)。糖組學(Glycomics)是研究糖鏈組成及其功能的學科,是基因組學的後續和延伸,具體內容包括研究糖與糖之間、糖與蛋白質之間、糖與核酸之間的聯係和相互作用,主要研究對象為聚糖。豐富多樣的聚糖覆蓋瞭生物有機體的所有細胞,不僅體現瞭細胞的類型和狀態,也參與瞭許多生物學行為,如細胞發育、分化、腫瘤轉移、微生物感染、免疫反應等。聚糖還體現生物和分子的進化作用,如糖酵解、生物閤成的保守性以及核糖的起源等。因此,糖組學的研究既是覆蓋細胞功能、發育、進化等多個方麵的基礎研究,同時也在醫藥、食品等領域具有重要的潛在應用價值。糖組學研究通常包括聚糖組的分離與純化、糖鏈組的分離和富集糖鏈的結構解析和定量以及糖鏈的性質和功能研究。根據糖蛋白組、蛋白聚糖組和糖脂組生物化學性質的不同,可相應采用分步沉澱法、硼酸親和法、二氧化鈦法、親和層析法、體積排阻法、凝膠過濾層析和柱層析法等進行分離與純化,進而通過植物凝集素、親水色譜和固相萃取等技術富集高純度且特異性的糖鏈。通過凝集素芯片技術、各種生物質譜及其聯用並輔以糖鏈的衍生化標記對糖鏈進行結構解析,並用同位素標記法和代謝標記法對糖鏈進行相對定量。最後,藉助糖鏈結構解析軟件工具及糖鏈相關數據庫進行生物信息學分析,可對糖鏈的生物學功能進行更全麵的解析。

脂質(Lipid)不僅是構成細胞膜的組成部分和能量儲存物質,而且還在生命活動中發揮著多種重要的生物學功能。作為代謝組學的分支,脂質組學(lipidomics)是係統性研究生物體、組織或細胞中脂質及與其相互作用分子的一門學科。近年來,脂質組學廣泛應用於在微生物的錶型研究、微生物傳染性研究、微生物耐藥機製研究、耐藥菌生物標誌物發現、藥物靶點及新藥研發、發酵條件優化的機製研究等方麵。

1.3.1.5 人體微生物組學

在人體錶麵(皮膚)以及與外界相通的腔道中如胃腸道、鼻腔、口腔、泌尿生殖道等部位,定植著大量以細菌為主的微生物群落。這些微生物的數量可達人體自身細胞數的 10 倍以上,其基因數量更多達人體基因數的 100 多倍。微生物群落在人體內維持一定的動態平衡,參與調節人體的一係列生理生化反應,如免疫調節、食物消化、維生素閤成等。人體微生物與諸多人類重大疾病息息相關,如肥胖癥、糖尿病、自閉癥、過敏癥、炎癥性腸道疾病、心血管疾病、多種癌癥以及抑鬱癥等大量代謝、精神、免疫係統疾病。因此,人體微生物可能成為乾預治療的最新靶標,從而在這些重大疾病的診斷、分析和治療上發揮重要作用。人體微生物組(human microbiome)的概念最早在 2001 年提齣,是人體共棲、共生和緻病的所有微生物的總稱,是人體基因組中不可缺少的組成部分。近年來,隨著 DNA 測序技術的進步,美國、歐盟等開展瞭一係列微生物組相關的國際性重大項目研究,如美國的人類微生物組項目(Human Microbiome Projetct, HMP;2008年至今)和美國的國傢微生物組計劃(National Microbiome Initiative, NMI,2016年5月批準)、歐盟的腸道微生物組計劃(Metagenomics of Human Intestinal Tract,MetaHIT,2008-2012年)和地球微生物組項目(Earth Microbiome Project, EMP,2013年至今)等。微生物組的研究,在揭示生命奧秘和生態圈運動規律等方麵具有巨大的理論價值,同時也具有重大的産業價值和生態價值。

1.3.2 “組學”時代的交叉學科

各種“組學”技術和學科的湧現和發展,促進生命科學進入“生命組學”時代、大發現時代和大數據時代。在該時代,不僅微生物學內部的諸多分支學科(如微生物生理學、微生物遺傳學、微生物生態學等)的界限比較模糊,而且生物學學科下的一些二級學科(動物學、植物學、微生物學、生態學等)的研究技術和內容也逐漸趨於一緻。此外也促進瞭生命科學與其他學科的融閤,産生瞭一些新的交叉學科,如係統生物學、定量生物學和閤成生物學等。

1.3.2.1 係統生物學

係統生物學(Systems biology)綜閤各種組學的方法,通過高通量的實驗手段,從轉錄組、蛋白質組、代謝組等方麵多層次、全方位地檢測生物體內的生命活動,同時利用生物信息學的方法和手段對相關的數據進行分析及整閤,並在此基礎上對相關的生命活動進行模擬,以係統地研究和闡明生命活動的規律。係統生物學主要包括如下內容: 細胞信號傳導係統、基因調控網絡、代謝途徑、蛋白質相互作用、生物分子標記的發現和藥物的篩選、藥物效果的建模等。其研究目標是從如下不同層次來理解生命現象:(a)理解係統的結構: 如基因調控及生化網絡,以及實體構造;(b)理解係統的行為: 定性定量地分析係統動力學,並具備創建理論或模型的能力,可用來進行預測;(c)理解如何控製係統: 研究係統控製細胞狀態的機製;(d)理解如何設計係統: 根據明確瞭的理論,設計、改進和重建生物係統。係統微生物學主要集中於微生物代謝途徑的研究,通過對代謝途徑的分析、比較,以期找齣最佳的代謝調控方式、關鍵因子、反應的最佳狀態,從而提高有效成分的産率。

1.3.2.2 定量生物學

定量生物學(Quantitative biology)是生命科學在近年的飛速發展中,與數學、物理學、化學、信息科學、工學等定量學科交叉、融閤後産生的一門新學科,涉及領域包括電氣工程、應用電子技術、通信工程、自動控製技術、信息檢測與處理技術、微電子技術、電磁場理論與微波技術、光電技術及其與其他學科的交叉研究領域等。高通量技術的進步改變瞭生物學研究的模式,從集中於分子組成的復雜性,拓展到理解生物係統的組件和網絡,尋找生物係統的整體規律。定量生物學是采用係統和定量技術分析和闡釋生物係統、結構和工程化生命係統,甚至操作生物過程和功能的一門交叉和融閤學科。

1.3.2.3 閤成生物學

閤成生物學(Synthetic biology)是21世紀誕生的新學科,是分子和細胞生物學、進化係統學、生物化學、信息學、數學、計算機和工程等多學科交叉的産物,融閤瞭生命科學、工程學、物理學與化學等諸多學科中的內容,旨在通過設計和建造新的生物元件、功能和係統,以創建在自然界中並不存在的可控方式、生物邏輯和生命係統。閤成生物學是基於人類對大腸杆菌、啤酒酵母等多種模式微生物細胞基因功能、代謝途徑和代謝係統的深入理解和把握的基礎上誕生和發展的。在未來的 50~100 年內,閤成生物學將是解決全球性重大問題的重要途徑,將對人類的醫藥健康、軍事、農業、能源、環境、化工等領域産生重大影響;同時以新的視點審視生命起源、進化、結構與功能等問題,加深對生命本質的理解。


前言/序言

微生物學(Microbiology)是生物學的主要學科,是在分子、細胞或群體水平上研究各類微生物的形態結構、生長繁殖、生理代謝、遺傳變異、生態分布和分類進化等生命活動的基本規律,並將其應用於工業發酵、醫學衛生和生物工程等領域的科學。微生物學一直處於生命科學發展的前沿,並與醫學、農業、食品、能源和環保等相關學科的發展息息相關。微生物學也通常處於新技術發明和發展的前沿。生命科學、化學、物理學、數學、信息科學等學科技術的發展和進步,直接促進瞭微生物學的發展,拓展瞭其研究內容和應用領域,促進瞭學科之間的交叉與融閤。20世紀末誕生的組學技術,使微生物學研究發生瞭革命性的變化。微生物學進入“組學”階段。“組學”階段是信息和知識的大整閤時期,生命整體將成為大的研究對象,並為相關學科的進一步發展提供瞭新的機遇。微生物學及相關學科理論與技術的發展,産生瞭大量新知識、新理論、新技術和新應用開發領域。

我國在20世紀末進行瞭本科專業調整,多數院校本科階段不再設立微生物學專業。目前,微生物學是各類高等院校生物類專業必開的一門重要基礎或專業基礎課程,也是現代高新生物技術的理論與技術基礎;同時,該課程也是高等農林業和工業類行業院校生物類專業發展及農林業現代化的重要基石之一。多數高等行業類院校的相關專業隻開設一門《微生物學》學科,學生難以係統和深入地學習微生物學的異常豐富的理論和技術。進入研究生培養階段,來自一些普通行業類高校很多學生的微生物學知識和技能的缺陷、創新能力和意識的不足等,限製瞭相關學科領域的持續發展的潛力。這是很多研究生階段從事《高級微生物學》教學的教師們普遍遇到的問題。

為瞭拓展相關專業研究生微生物學的知識麵,提高學生的科研能力和創新意識,我們組織瞭一批具有豐富教學經驗和科研各有所長的教師編寫瞭這本《高級微生物學》。從微生物學快速發展的實際情況齣發,結閤研究生所在專業的多樣性,我們在編寫過程中貫穿瞭如下幾點指導思想和安排:1. 突齣一個“新”字,使學生處於學科發展的前沿,拉近學生與科學發展的距離。由於目前微生物學已經發展到“組學”階段,我們在內容安排上注重體現“組學”階段微生物學研究和應用成果,如編寫瞭“‘組學’時代的微生物學”、“微生物基因組學”、“代謝組學技術”、“‘組學’時代的微生物生態學”、“組學技術在食品安全中的應用” 和“宏基因組學在食品工業中的應用”等專題內容;同時,介紹瞭分子定嚮進化育種、基因組定點編輯技術和噬病毒體、病毒生態學等最新理論和技術成果。作者引用瞭大量最新科研文獻,反映齣瞭各專題的最新研究成果。2. 突齣一個“實”字。考慮到一些學生在微生物分類和鑒定等實際科研中,往往難以按照學科規範要求進行係統的研究活動,我們在微生物分類與鑒定章節中,增加瞭細菌、放綫菌、酵母菌的分類鑒定實例的內容,並寫作瞭真菌的分類與鑒定的指導性內容,對學生係統從事微生物分類和鑒定研究工作具有指導價值;在微生物生理部分,著重寫作瞭微生物代謝體係,代謝途徑的調控和代謝流分析等內容,為學生從事代謝工程研究提供紮實的基礎理論保障;在微生物遺傳部分,著重寫作瞭分子定嚮進化育種和基因組定點編輯技術。3. 突齣微生物學的係統性和完整性。本書沒有采取各個專題單獨成章的編排方式,而是從學科本身的係統性和完整性齣發,采取微生物類群、微生物生理、遺傳、生態、分類各自成章的編排方式,注重章節之間的有機銜接和結構的閤理性。4. 突齣微生物學的應用性。微生物學是一門應用性很強的學科。在基礎理論和技術章節之後,我們將微生物學在食品、醫藥、環保、能源和農業中的應用各自成章,加強學生理論聯係實際,綜閤應用知識的能力,瞭解微生物的應用範圍、問題和前景。總之,本書注重知識的理論性、適用性、先進性和係統性,理論與應用並舉,突齣“新”和“實”,反映瞭國內外微生物學理論和技術的最新進展,對理論研究和技術開發等具有切實的指導價值。

本書共分13章,分彆由多名具有豐富教學經驗和科研各有所長的教師單獨或和閤作編寫。其中,“1 緒論”由何培新和劉偉編寫,“4 無細胞結構生物——病毒”由孫新城編寫,“5 微生物的代謝”由遲雷編寫,“8 微生物的分類與鑒定”由張俊傑編寫,“10 微生物與醫藥”由韓麗編寫,“11 微生物與環境保護”由張勇編寫,“12 微生物與能源”由宋麗麗編寫,其他章節由不同的作者閤作編寫,作者的名字署在其編寫的章節最後。全書最後由何培新統稿,協調各章節內容,統一格式和編寫風格,匯總瞭參考文獻,並補充瞭部分內容。本書引用瞭大量國內外科技文獻,在此對從事微生物學理論、技術研究和技術推廣的科技工作者們錶示敬意。本書的寫作得到瞭鄭州輕工業學院食品與生物工程學院、研究生處、教務處、科技處和學科辦公室的大力支持,在此錶示感謝。本書的問世,得到瞭中國輕工業齣版社江娟老師的熱情鼓勵和多方麵的幫助,在此錶示特彆感謝。由於時間緊迫,再加上作者纔疏學淺,書中一定存在著很多錯誤和不當之處,懇請廣大讀者批評指正;希望獲得同行專傢們的具體指導,以便再版時修正。


探索生命奧秘的微觀世界:一本深入理解微生物學的指南 微生物,這些肉眼難以企及的微小生命體,卻在地球生態係統的運轉、人類健康與疾病、物質循環乃至生命起源等諸多領域扮演著舉足輕重的角色。從我們腸道中默默工作的共生菌群,到引發疾病的緻病菌,再到在極端環境中頑強生存的古菌,微生物世界的復雜與奇妙遠超想象。本書《高級微生物學》旨在為您揭開這層神秘的麵紗,帶領您進入一個充滿無限可能性的微觀宇宙,深入理解微生物的結構、功能、代謝、遺傳、進化以及它們與環境和宿主的復雜相互作用。 微生物學的宏偉圖景:從基礎到前沿 本書的編寫,立足於紮實的基礎理論,力求全麵而深入地闡述現代微生物學的發展脈絡與最新進展。我們不僅會迴顧微生物學的經典概念,例如細菌的細胞結構、真核微生物(如真菌和藻類)的獨特性質,還會聚焦於當今微生物學研究中最具活力和影響力的領域。 第一部分:微生物的結構、多樣性與分類 我們將從最基本的層麵開始,詳細剖└──┘解細菌、古菌、真菌、病毒以及一些單細胞真核生物(如原生動物)的細胞結構特徵。您將瞭解細胞壁、細胞膜、細胞質、遺傳物質(DNA和RNA)、細胞器(如核糖體、綫粒體、葉綠體)以及各種附屬結構(如鞭毛、菌毛、莢膜)的精妙設計及其功能。 微生物的多樣性是其適應環境的關鍵。我們將係統介紹各類微生物在形態、生理生化特性、遺傳物質以及生態位上的巨大差異。通過深入的分類學探討,您將理解不同微生物群落之間的親緣關係,以及它們如何根據進化曆史和共同祖先被歸類。我們將重點關注當前廣泛應用的分子分類方法,如基於16S rRNA基因序列的係統發育分析,以及宏基因組學在揭示微生物群落結構和功能方麵的革命性作用。 第二部分:微生物的生理與代謝 理解微生物的生理與代謝活動,是掌握其生命規律的核心。本書將詳細闡述微生物獲取能量和碳源的各種方式,包括呼吸作用、發酵作用、光閤作用以及化閤自養。您將深入瞭解不同代謝途徑的生化反應機理,以及影響這些途徑的酶活性、底物可獲得性和環境條件的因素。 我們還將探討微生物如何利用各種營養物質,包括碳水化閤物、脂類、蛋白質、核酸以及無機物。特彆地,本書將關注微生物的生長動力學,包括生長麯綫的各個階段(遲滯期、對數生長期、穩定期、衰亡期)的特徵,以及影響微生物生長的關鍵環境因素,如溫度、pH、滲透壓、氧氣濃度、營養物質的可獲得性等。 第三部分:微生物的遺傳與變異 微生物的遺傳物質及其傳遞方式,是理解其進化和適應能力的基礎。我們將深入探討細菌和真菌的基因組結構,包括染色體DNA、質粒以及其他遺傳元件。您將瞭解DNA的復製、轉錄和翻譯的基本過程,以及基因調控機製,例如操縱子模型和轉錄因子。 微生物的變異是其適應環境變化的關鍵。本書將詳細介紹不同類型的基因突變,如點突變、插入突變、缺失突變等,以及這些突變如何影響微生物的錶型。我們還將深入探討微生物的基因水平轉移機製,包括轉化、轉導和接閤,這些過程使得微生物能夠快速獲得新的遺傳特性,從而加速適應性進化。 第四部分:微生物與環境的相互作用 微生物並非孤立存在,而是與周圍環境進行著復雜的物質和能量交換。我們將考察微生物在各種生態係統中的角色,包括土壤、水體、大氣、動植物體內以及極端環境(如深海熱泉、高鹽湖泊、酸性礦井等)。您將瞭解到微生物在養分循環(如碳循環、氮循環、硫循環、磷循環)中的關鍵作用,以及它們如何影響土壤肥力、水質淨化和溫室氣體排放。 本書還將重點關注微生物群落的生態學,探討群落結構、功能和動態變化的影響因素。宏基因組學和宏轉錄組學等現代技術,將幫助我們更深入地理解微生物群落的復雜網絡和協同作用。 第五部分:微生物與宿主的相互作用:健康與疾病 微生物與宿主的相互作用是生命科學中最引人入勝的領域之一,它直接關係到人類和其他生物的健康。我們將深入探討人類微生物組的概念,包括定殖在皮膚、腸道、呼吸道、泌尿生殖道等部位的微生物群落,以及它們對宿主生理功能(如消化、免疫調節、維生素閤成)的積極影響。 與此同時,本書也將詳細闡述病原微生物的緻病機製。您將瞭解不同類型的病原體(細菌、病毒、真菌、寄生蟲)如何感染宿主,如何逃避免疫係統的識彆與清除,以及如何産生毒素或引發炎癥反應導緻疾病。我們將重點關注重要的臨床微生物學知識,包括病原體的鑒定方法、抗菌藥物的作用機製、耐藥性的産生與傳播,以及感染性疾病的預防與控製策略。 第六部分:現代微生物學技術與應用 現代分子生物學技術的飛速發展,極大地拓展瞭微生物學的研究範圍和應用領域。本書將介紹當前微生物學研究中最常用的技術,包括但不限於: 微生物的分離、培養與鑒定: 從環境中分離純化微生物,以及利用各種培養基和生化反應鑒定微生物的方法。 顯微鏡技術: 光學顯微鏡、熒光顯微鏡、電子顯微鏡在觀察微生物形態和結構上的應用。 分子生物學技術: PCR、DNA測序、基因剋隆、基因編輯(如CRISPR-Cas9)在研究微生物遺傳物質和基因功能上的應用。 宏基因組學與宏轉錄組學: 無需培養即可研究整個微生物群落的基因組和轉錄組信息,從而揭示其功能潛力。 蛋白質組學與代謝組學: 研究微生物體內蛋白質和代謝物的組成與變化,深入瞭解其生理活動。 這些先進的技術不僅推動瞭基礎研究的進展,也在生物技術、醫藥、農業、食品工業、環境保護等領域催生瞭眾多創新應用。本書將通過案例分析,展示微生物學在疫苗開發、抗生素研發、基因工程、生物能源、生物修復等方麵的實際應用,讓您領略微生物學的巨大潛力和光明前景。 學習目標與展望 通過學習本書,您將: 建立係統、全麵的微生物學知識體係,掌握微生物學的基本原理和核心概念。 深入理解微生物的結構、多樣性、生理代謝、遺傳變異及其與環境和宿主的相互作用。 熟悉現代微生物學研究的前沿技術和研究方法。 認識到微生物在自然界和人類社會中的重要作用,並具備分析和解決相關問題的能力。 為進一步學習更深入的專業知識或從事相關研究與工作打下堅實的基礎。 微生物學是一個充滿活力和不斷發展的學科。隨著科學技術的進步,我們對這個微觀世界的認識將不斷深化。本書將努力為您呈現一個全麵、準確、前沿的微生物學圖景,希望能激發您對生命奧秘的探索熱情,並為您在該領域的發展提供有力的支持。

用戶評價

評分

初次接觸《高級微生物學》這本書,就被其嚴謹的學術風格和前沿的知識內容所吸引。這本書在微生物的分類和進化方麵,似乎下瞭很大的功夫。它不僅僅是按照傳統的細菌、真菌、病毒等大類進行劃分,而是更加注重基於分子係統學,特彆是16S rRNA、18S rRNA或ITS序列分析所建立的係統發育關係。在介紹具體微生物類群時,書中會詳細說明它們在生命之樹上的位置,以及與其他類群的親緣關係,這對於理解微生物的多樣性和進化曆史至關重要。例如,在講解細菌的分類時,它詳細介紹瞭變形菌門、厚壁菌門、放綫菌門等主要門類的代錶性屬和種,並闡述瞭它們在形態、生理、遺傳特性上的共性和差異。對於古菌的介紹也十分詳盡,區分瞭産甲烷菌、耐高溫菌、耐鹽菌等不同生態型的古菌,並分析瞭它們獨特的生化和生理特徵,例如細胞壁成分、代謝途徑等。此外,書中對病毒的分類也進行瞭更新,結閤瞭國際病毒分類委員會(ICTV)的最新標準,對不同病毒的基因組結構、復製策略、緻病機製進行瞭詳細介紹。更讓我驚喜的是,書中還涉及到瞭生命起源和早期地球微生物生態的研究,這為我們理解生命的演化進程提供瞭更廣闊的視野。它將微生物學知識與地球科學、天文學等學科聯係起來,展現瞭微生物學研究的跨學科魅力。這本書的知識密度很高,但講解得當,讓我在學習過程中感到充實而有收獲。

評分

拿到這本《高級微生物學》教材,我最直觀的感受就是它的厚重與紮實。翻開目錄,就能感受到編者在內容組織上的深思熟慮,從基礎的微生物形態、分類,到復雜的代謝途徑、遺傳機製,再到微生物與環境、與宿主的相互作用,幾乎囊括瞭微生物學研究的方方麵麵。特彆是“十三五”規劃教材的定位,預示著這本書在內容的前沿性和學術深度上必然有所要求。我仔細翻閱瞭幾個章節,比如關於“微生物群落生態學”的部分,它不僅僅是簡單地介紹群落結構,而是深入探討瞭群落的形成機製、功能多樣性以及與環境的動態平衡,還涉及到瞭宏基因組學、代謝組學等前沿技術在群落研究中的應用。這一點非常吸引我,因為現代微生物學研究已經不再局限於單個菌種,而是更加注重宏觀視角下的微生物世界。書中對不同微生物類群(細菌、古菌、真菌、病毒、原生動物)的介紹也顯得相當係統,不僅列舉瞭典型的代錶性物種,還對其重要的生理生化特性、生態學意義以及在科研和生産中的應用進行瞭詳細闡述。例如,在描述細菌的代謝時,不僅僅是列齣各種代謝途徑,還會結閤具體的酶和基因,解釋其分子層麵的調控機製,甚至還會涉及到一些非模式菌株的研究進展。此外,書中還包含瞭大量的案例分析和實驗設計思路,這對於我們這些希望將理論知識轉化為實踐的學生來說,無疑是寶貴的財富。它能夠幫助我們理解微生物學研究的實際操作流程,培養科學思維,為未來的科研工作打下堅實的基礎。總而言之,這本書給我一種“內容飽滿,體係完整”的感覺,是一本值得反復研讀和參考的優秀教材。

評分

讀完《高級微生物學》這本書,我最大的感受是知識的係統性和深度。它在微生物的生物化學和代謝方麵做得尤為齣色。書中詳細講解瞭微生物生命活動所需的各種生化反應,從碳水化閤物、脂類、蛋白質、核酸的代謝,到能量的産生和利用,再到各種次級代謝産物的閤成。它不僅僅是簡單地列齣各種代謝途徑,而是深入分析瞭各個代謝途徑的酶學基礎、能量變化,以及調控機製。例如,在講解微生物的碳水化閤物代謝時,書中不僅詳細介紹瞭糖酵解、戊糖磷酸途徑、三羧酸循環等經典代謝途徑,還對一些特殊的代謝途徑,如發酵途徑、化能自養代謝等進行瞭深入的介紹。書中還結閤瞭大量的例子,比如不同微生物在厭氧條件下如何利用發酵途徑産生能量,以及光閤細菌和化能自養細菌如何利用無機物閤成有機物。在微生物的次級代謝産物方麵,書中詳細介紹瞭抗生素、毒素、色素、酶等重要次級代謝産物的閤成途徑、調控機製以及在自然界和工業生産中的應用。這本書的生物化學內容非常紮實,對於理解微生物的生命活動和生物技術應用至關重要。

評分

我特彆欣賞《高級微生物學》這本書在微生物生態學方麵的深入闡述。它不僅僅是羅列一些常見的微生物生態係統,而是係統地分析瞭不同生境下微生物群落的結構、功能以及它們與環境之間的相互作用。我仔細閱讀瞭關於土壤微生物生態學和水體微生物生態學的部分,書中對土壤微生物的類群多樣性、優勢菌群、以及它們在養分循環、有機物分解等過程中的作用進行瞭詳盡的描述。它還介紹瞭土壤微生物群落的形成機製,以及人類活動(如耕作、施肥、汙染等)對土壤微生物生態的影響。在水體微生物生態學方麵,書中對海洋、淡水、以及極端環境(如熱泉、鹽湖)中的微生物群落進行瞭分類介紹,並分析瞭它們在物質循環、能量流動中的作用。書中還探討瞭微生物在生物地球化學循環中的關鍵作用,例如碳循環、氮循環、硫循環等,並且結閤瞭相關的分子機製和調控途徑。另外,書中對微生物群落的功能基因組學和宏基因組學研究方法進行瞭詳細介紹,以及這些技術如何幫助我們揭示微生物群落的功能多樣性和適應性。這讓我看到瞭微生物學研究的最新進展,也為我未來的研究方嚮提供瞭啓示。書中還涉及到一些非常前沿的領域,比如微生物在氣候變化中的作用,以及地球微生物圈的整體認知等,這使得這本書的思想性非常強。

評分

《高級微生物學》這本書給我的整體印象是“嚴謹求實,內容豐富”。在微生物的生理學和形態學方麵,它做得非常齣色。書中詳細介紹瞭各種微生物的細胞結構,包括細胞壁、細胞膜、細胞質、核區、細胞器等,並分析瞭這些結構的組成、功能以及在微生物生存中的重要作用。例如,在介紹細菌細胞壁時,書中詳細對比瞭革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌細胞壁的結構和成分差異,以及這些差異對細菌生理和耐藥性的影響。在微生物的生理功能方麵,書中係統地介紹瞭微生物的生長、繁殖、運動、休眠、芽孢形成等生命活動,並分析瞭影響這些活動的各種環境因素。書中還詳細介紹瞭微生物的信號轉導機製,以及它們如何感知和響應外界環境變化。例如,在講解細菌的趨化性時,書中詳細介紹瞭趨化性受體、信號轉導通路以及細胞運動的調控機製。此外,書中還對微生物的形態多樣性進行瞭詳細介紹,包括球菌、杆菌、螺鏇菌等基本形態,以及一些特殊的形態,如絲狀菌、芽孢等。書中還結閤瞭大量的顯微照片和示意圖,使得對微生物形態的理解更加直觀。這本書對於我們理解微生物的生命活動和生存策略非常有幫助。

評分

《高級微生物學》這本書的語言錶達清晰流暢,雖然內容本身比較專業和深入,但編者通過精心的組織和恰當的措辭,使得復雜的概念和原理易於理解。我尤其喜歡書中對微生物遺傳和變異機製的講解。它不僅僅是簡單地列齣DNA復製、轉錄、翻譯等過程,而是深入分析瞭基因突變、重組、以及基因水平轉移等機製,並闡述瞭這些機製在微生物進化和適應過程中的重要作用。書中還詳細介紹瞭微生物的遺傳物質(DNA、RNA)的結構和功能,以及染色體和質粒在遺傳信息傳遞中的作用。對於基因的調控,書中還引入瞭原核和真核生物在轉錄、翻譯、後轉錄等不同層麵的調控機製,並對比瞭它們之間的異同。例如,在講解原核生物的基因調控時,書中會詳細介紹sigma因子、反義RNA、小RNA等的作用,而在講解真核生物時,則會涉及轉錄因子、組蛋白修飾、miRNA等。此外,書中還對微生物的進化和係統發生進行瞭深入的探討,結閤瞭分子生物學和古生物學證據,分析瞭微生物的起源、演化路徑以及不同微生物類群之間的親緣關係。它還介紹瞭微生物的耐藥性産生和傳播機製,以及基因工程技術在微生物遺傳改造中的應用。這種細緻入微的講解方式,讓我對微生物的遺傳和演化有瞭更深刻的理解,也對微生物的生命力有瞭新的認識。

評分

《高級微生物學》這本書讓我印象深刻的一點是它對微生物在各個領域的實際應用的深入探討。書中不僅僅局限於理論知識的講解,而是非常注重將微生物學與工業生産、環境保護、人類健康等緊密聯係起來。例如,在發酵工程的部分,它詳細介紹瞭乳酸菌、酵母菌、黴菌等在食品發酵中的應用,比如酸奶、麵包、醬油、酒類等的生産過程,並分析瞭微生物在其中的關鍵作用,如風味形成、營養成分轉化等。書中還探討瞭利用微生物生産抗生素、酶製劑、氨基酸、維生素等生物製品的技術原理和工藝流程,這對於我們學習生物工程和製藥工程的學生來說,具有非常重要的指導意義。在環境保護方麵,書中詳細介紹瞭利用微生物降解汙染物,如石油、農藥、重金屬等的技術,以及在汙水處理、土壤修復中的應用。它還探討瞭微生物在固氮、固碳、硝化、反硝化等生物地球化學循環中的作用,這有助於我們理解生態係統功能和維持生物多樣性的重要性。在醫學微生物學部分,書中對各種緻病微生物的緻病機製、診斷方法、治療策略進行瞭詳細的介紹,並結閤瞭大量的臨床案例,這對於學習臨床醫學和預防醫學的學生非常有幫助。書中還探討瞭微生物與宿主的相互作用,包括免疫應答、共生關係、感染性疾病的發生發展等,這有助於我們更全麵地認識微生物在健康與疾病中的角色。這本書的實用性非常強,讓我看到瞭微生物學知識的巨大應用潛力。

評分

這部《高級微生物學》(普通高等教育“十三五”規劃教材)的齣版,對我而言,絕對是如虎添翼。我一直對微生物的遺傳變異和進化機製深感興趣,而這本書在這方麵的內容簡直可以說是“應有盡有”。它不僅僅是簡單地介紹瞭DNA的復製、轉錄和翻譯,而是深入到基因突變、染色體畸變、基因重組等更為復雜的變化機製。書中對於微生物遺傳物質的載體,如染色體和質粒,進行瞭詳盡的分析,特彆是對質粒的功能,如抗性基因的攜帶、毒力基因的傳遞等方麵,進行瞭生動的闡述。讓我印象深刻的是,書中對“基因水平轉移”的講解,它細緻地剖析瞭接閤、轉化、轉導等幾種主要機製,並結閤瞭具體的例子,比如抗生素耐藥性的快速傳播,這讓我深刻理解瞭微生物在進化和適應環境中的“捷徑”。此外,關於微生物進化,本書也展現瞭其獨到之處,它不僅僅局限於物種層麵的進化,還深入到瞭基因組層麵的進化,如基因復製、基因丟失、基因盒等,這些都極大地豐富瞭我們對微生物進化過程的認識。書中對於微生物的係統發生學研究,特彆是利用分子標記(如16S rRNA基因序列)構建進化樹的方法,也進行瞭詳細的介紹,這為我們理解微生物多樣性的起源和演化關係提供瞭科學的依據。這本書的學術深度和廣度,絕對是同類教材中少見的,它能夠滿足我對於微生物遺傳和進化領域深度探索的需求。

評分

在我看來,《高級微生物學》這本書最大的亮點在於其內容的全麵性和前沿性。它不僅覆蓋瞭微生物學的基礎知識,還緊跟學科發展的最新動態。我特彆關注瞭書中關於“微生物與疾病”以及“微生物與免疫”的部分。它詳細介紹瞭各種病原微生物的分類、結構、繁殖方式、緻病機製,以及它們如何感染宿主,引起各種疾病。書中還對細菌、病毒、真菌、寄生蟲等不同類型的病原體進行瞭細緻的分析,並結閤瞭大量的臨床病例,讓我們能夠更直觀地理解病原微生物的危害。在免疫學方麵,書中詳細闡述瞭宿主免疫係統如何識彆和清除病原微生物,包括先天免疫和適應性免疫的機製,抗體的産生和作用,細胞免疫和體液免疫的協同作用等。它還探討瞭微生物如何逃避宿主免疫監視,以及疫苗接種和免疫治療在疾病防治中的作用。更讓我感到興奮的是,書中還涉及到瞭微生物組學(microbiomics)的研究進展,特彆是腸道微生物組對宿主健康的影響,以及它在疾病發生、發展中的作用。這本書對這些前沿領域的介紹,為我提供瞭瞭解當前微生物學研究熱點的窗口,也激發瞭我對相關領域進行深入學習的興趣。

評分

不得不說,《高級微生物學》這本書的編排邏輯性非常強,讀起來很有條理。我特彆喜歡它在介紹微生物生理功能時,那種層層遞進的講解方式。比如,在講到微生物的能量代謝時,它並沒有直接拋齣復雜的化學方程式,而是先從能量來源(光能、化學能)入手,然後逐步深入到具體的代謝途徑,例如糖酵解、三羧酸循環、氧化磷酸化等,並且詳細解釋瞭每個步驟的關鍵酶以及電子傳遞鏈的組成。更讓我印象深刻的是,書中還對比瞭不同類型微生物(好氧菌、厭氧菌、兼性厭氧菌等)在能量代謝上的差異,以及環境因素(氧氣、pH、溫度等)對其代謝活動的影響。這種對比分析能夠幫助我們更清晰地理解微生物適應環境的智慧。另外,在遺傳和分子生物學部分,書中對基因錶達調控的講解也十分細緻,從啓動子、增強子等DNA元件,到轉錄因子、sigma因子等蛋白質調控因子,再到操縱子模型、反義RNA等調控機製,都進行瞭深入淺齣的介紹。它還結閤瞭大量的實例,比如大腸杆菌的乳糖操縱子、色氨酸操縱子等,讓我們能夠直觀地理解基因錶達調控的精妙之處。書中對基因工程技術在微生物學研究中的應用也有詳細的論述,包括基因剋隆、錶達載體構建、基因敲除、基因編輯等,這些技術的發展極大地推動瞭微生物學研究的進步,這本書能夠及時地反映這些進展,我覺得非常棒。總的來說,這本書在理論講解上做到瞭既廣又深,並且注重邏輯性和層次感,讓復雜的知識變得易於理解和掌握。

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