本書由上海交通大學(xué)家鄧子新院士牽頭國(guó)內(nèi)9所高校從事微生物學(xué)教學(xué)、科研工作的老師共同編寫而成,把握了微生物學(xué)近幾十年來迅猛發(fā)展的脈絡(luò),從微生物學(xué)的形態(tài)結(jié)構(gòu)入手,再論及微生物分子生物學(xué)和基因重組技術(shù),以及對(duì)微生物生態(tài)學(xué)、宏基因組學(xué)與微生物演化的闡述,反映了現(xiàn)代微生物學(xué)和微生物生物技術(shù)發(fā)展的主流。全書共分15章,內(nèi)容包括緒論、原核生物的結(jié)構(gòu)與功能、真核微生物的結(jié)構(gòu)與功能、病毒、微生物的營(yíng)養(yǎng)、微生物的生長(zhǎng)和控制、微生物代謝、微生物遺傳與育種、微生物系統(tǒng)發(fā)育與分類、微生物生態(tài)與環(huán)境微生物、病原微生物、傳染與免疫、微生物與食品、微生物與農(nóng)業(yè)、工業(yè)微生物。
微生物學(xué)科源遠(yuǎn)流長(zhǎng),博大精深,它是生命科學(xué)最早的學(xué)科門類之一,從民間到學(xué)界,從學(xué)界又到民間,傳頌了一個(gè)又一個(gè)人類與自然互動(dòng)的故事,銘刻了科學(xué)史上一次又一次激動(dòng)人心的傳奇。它的歷史、現(xiàn)在和將來,在不同時(shí)期科學(xué)家們著書立說中都可以找尋到由淺入深的發(fā)展蹤跡,早已形成了系統(tǒng)和科學(xué)的知識(shí)和理論體系,而且為生命科學(xué)的整體發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。光陰荏苒,時(shí)光如梭,今天的微生物學(xué)仍不失為當(dāng)今生命科學(xué)的前沿,因?yàn)樗?qū)動(dòng)并輻射戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展走向,培植生命學(xué)科的整體前行,引領(lǐng)生命科學(xué)理論發(fā)展和深度利用的魅力已經(jīng)再次顯現(xiàn)。疫苗、新型藥物、診斷試劑、極端酶類等各種生物產(chǎn)品會(huì)更多地以微生物為媒介進(jìn)行生產(chǎn),并更加廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥與人類健康、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、新能源、環(huán)境保護(hù)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面,以應(yīng)對(duì)日益增多的各種嚴(yán)峻挑戰(zhàn),最終改善人類的生活。現(xiàn)代生命科學(xué)的迅猛發(fā)展,生物工程和技術(shù)的日新月異,尤其是多學(xué)科的滲透,越來越離不開微生物學(xué)的深度研究而進(jìn)一步帶來技術(shù)與理念的革命性變革。因此這對(duì)我們編撰這本《微生物學(xué)》教材提出了更高的要求。
本教材采用統(tǒng)一規(guī)劃、集中編寫、整體協(xié)調(diào)的指導(dǎo)思想,教材內(nèi)容依據(jù)編者們對(duì)微生物學(xué)近幾十年來迅猛發(fā)展的脈絡(luò)的把握,以基礎(chǔ)微生物為引線向分子水平過渡,密切關(guān)注現(xiàn)代基因技術(shù)向各個(gè)微生物領(lǐng)域如微生物生理學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)、微生物進(jìn)化和發(fā)育科學(xué)的滲透,力求把握現(xiàn)代微生物學(xué)發(fā)展的主流,反映最新的學(xué)科進(jìn)展,符合和遵循由淺人深、循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)規(guī)律,注重各知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系,結(jié)合生產(chǎn)應(yīng)用與實(shí)踐案例,做到理論與實(shí)際相結(jié)合,形成基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、先進(jìn)性、啟發(fā)性、適用性和可讀性的有機(jī)統(tǒng)一。特別是,本書緊跟當(dāng)前學(xué)習(xí)方式的變化,創(chuàng)新性地推出“紙質(zhì)教材+數(shù)字課程”相結(jié)合的形式。紙質(zhì)教材提綱挈領(lǐng),強(qiáng)調(diào)內(nèi)容精煉,注重簡(jiǎn)潔與實(shí)用。數(shù)字課程包括可不斷新增和更新的發(fā)現(xiàn)之路、知識(shí)拓展、科技視野、技術(shù)應(yīng)用、視頻、動(dòng)畫、教學(xué)課件、自測(cè)題等資源。在教與學(xué)的過程中,可有選擇性、針對(duì)性地通過與紙質(zhì)版教材一體化設(shè)計(jì)的標(biāo)注、鏈接,在電腦或移動(dòng)終端瀏覽相關(guān)內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
本教材是生命科學(xué)類本科專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程教材,主要面向生物技術(shù)、生物工程、生物科學(xué)及生物信息學(xué)等專業(yè)的本科生。教材由上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、武漢大學(xué)、華中科技大學(xué)、吉林大學(xué)、四川大學(xué)、寧夏大學(xué)、鄭州大學(xué)和四川農(nóng)業(yè)大學(xué)的多位從事教學(xué)科研的一線教師共同完成。正是基于各自的教學(xué)和科研崗位上積累的豐富經(jīng)驗(yàn),以及在人才培養(yǎng)和科學(xué)普及方面所做的各種有益工作,編者們由衷地希望呈現(xiàn)給大家一部教學(xué)適用性和前沿性俱佳的教材,使讀者從中獲取廣泛的科學(xué)知識(shí)和技術(shù)營(yíng)養(yǎng),并順利打開通向神秘廣闊的微生物世界的大門。
書中不盡妥善和疏漏之處,懇請(qǐng)本領(lǐng)域的專家和廣大讀者給予批評(píng)與指正,以使本教材逐步完善。
1 緒論
1.1 微生物與微生物學(xué)
1.1.1 什么是微生物與微生物學(xué)
1.1.2 微生物的特點(diǎn)
1.1.3 微生物對(duì)人類的影響
1.2 微生物學(xué)的發(fā)展歷程
1.2.1 微生物的發(fā)現(xiàn)
1.2.2 巴斯德與微生物學(xué)奠基
1.2.3 科赫與微生物學(xué)奠基
1.2.4 20世紀(jì)微生物學(xué)的快速發(fā)展
1.3 微生物學(xué)的未來
1.3.1 微生物多樣性與微生物組學(xué)研究
1.3.2 基因工程菌的構(gòu)建與大規(guī)模應(yīng)用
1.3.3 利用微生物治理環(huán)境污染
1.3.4 新型傳染病的防治
1.4 如何學(xué)習(xí)微生物學(xué)
1.4.1 微生物學(xué)的學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.4.2 學(xué)習(xí)微生物學(xué)的方法與建議
2 原核生物的結(jié)構(gòu)與功能
2.1 原核生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)概述
2.1.1 原核生物的外部形態(tài)
2.1.2 原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)
2.2 細(xì)胞膜
2.2.1 細(xì)菌細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)
2.2.2 古茵細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)
2.2.3 細(xì)胞膜的功能
2.3 細(xì)胞壁
2.3.1 細(xì)菌的細(xì)胞壁
2.3.2 缺壁細(xì)菌
2.3.3 古菌的細(xì)胞壁
2.4 擬核與質(zhì)粒
2.4.1 擬核
2.4.2 質(zhì)粒
2.5 細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)與功能
2.5.1 細(xì)菌鞭毛與菌體運(yùn)動(dòng)
2.5.2 菌毛與性毛
2.5.3 糖被結(jié)構(gòu)
2.5.4 茵鞘
2.5.5 茵柄
2.6 細(xì)胞質(zhì)與內(nèi)含物結(jié)構(gòu)
2.6.1 70S核糖體
2.6.2 內(nèi)生芽胞
2.6.3 顆粒狀內(nèi)含物
2.6.4 氣泡
3 真核微生物的結(jié)構(gòu)與功能
3.1 真核微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能
3.1.1 細(xì)胞壁
3.1.2 細(xì)胞膜
3.1.3 細(xì)胞核
3.1.4 細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器
3.1.5 細(xì)胞表面附屬物
3.2 真核微生物的分化
3.2.1 真菌的營(yíng)養(yǎng)體和繁殖體
3.2.2 其他真核微生物的分化
3.3 真核微生物的起源、分類和分子演化
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