微生物學

本書系統介紹了微生物的形態構造、細胞結構、生理代謝、遺傳發育、生態環境、分類進化以及微生物在農業、工業、醫藥、能源和環境等領域的應用等。

微生物是地球上出現最早、種類最多、活性最強的羣體，與其他生物關係極其密切。動植物要依賴微生物進行食物和營養的消化、吸收和供應。與動植物相比，微生物種類多，能夠適應多種環境條件，能夠利用多種物質，包括動植物不能利用的N2、人和動物不能利用的CO2，以及幾乎所有的有機廢棄物，其生長繁殖快，合成蛋白質、氨基酸、維生素、各種酶等的能力比動物、植物高上百倍。 ^[1] 

微生物因其特點，有着廣闊的應用範圍。農業上，在依靠水土為中心的傳統農業將接近或達到承載能力臨界狀態的當今，新的出路將是“白色農業”或“微生物農業”，即是利用微生物資源，創建以微生物產業為中心的新型工業化農業；還可用微生物生產食品如食用菌、單細胞蛋白；用微生物生產肥料如菌肥、沼肥；用微生物生產生物農藥；用微生物生產能源如秸稈乙醇、沼氣等。另外，微生物在其他領域的應用，可生產抗生素、氨基酸、核苷酸、有機酸、發酵食品、能源、基因工程藥物、疫苗及抗體產品等，從多領域造福人類。然而，有少數微生物是病原，時刻威脅着人類和動植物的健康和生存，正如恩師喻子牛教授所説“最微小的生命，最悠久的歷史，最巨大的貢獻，最猖獗的危害。”因此，學習和掌握微生物學的知識和技術，對高等院校生物類各專業如生物科學、生物技術、生物工程和植物科技等，以及植物生產類各專業如農學、植保、園藝、資環等，工程類各專業如食品工程、環境工程、能源工程等，都是非常必要的，是這些專業重要的專業基礎課。 ^[1] 

同時，微生物學一直是生命科學研究中最為活躍的領域。微生物由於簡單而又具有完整的生命活動成為了生物學研究的模式生物。近年來，微生物在遺傳學、生理學、基因工程、代謝工程、發酵工程、基因組學、蛋白質組學等方面的突破和進步，深刻影響了生物學各個領域的發展。因此，在微生物學教科書中能夠及時反映這些最新成就，讓初學者在學習微生物學基礎知識的同時，為他們從更高、更新的角度來認識微生物的本質和規律，激發其強烈、持久的學習、探索微生物的興趣和發自心靈深處的動力源泉，是非常必要的。為此，本書在各章的開首和文中均用box形式，以簡短、有趣的語言介紹與正文基本理論、基本知識相關的軼聞趣事、最新科研動態及其在科研、生產和社會生活中的應用等。

本書的付梓問世，仰賴各位編者和出版社友仁的學識和辛勤勞動。參加本書編寫的有：邱立友教授（第一章），徐淑霞博士（第二章），張世敏博士（第三章），張勇法博士（第四章、第九章），吳小平教授（第五章），王風芹博士（第六章），王明道博士（第七章），戚元成博士（第八章），李自剛博士（第十章），潘志明博士（第十一章），劉新育博士（第十二章），李小六教授（附錄）。吳小平、徐淑霞、李自剛和王風芹對初稿進行了審讀，全書由邱立友和王明道統稿。 ^[1] 

在編寫過程中，參考了許多同仁的著作和論文，在此深表謝意。由於我們水平所限，錯誤和不足之處在所難免，誠懇希望讀者批評指正。

本書可用作普通高等院校相關專業的教材或參考書，也可供從事微生物領域的科研、生產、技術和管理人員參考。 ^[1] 

第一章緒論1

一、什麼是微生物1

二、微生物在生物界的地位1

三、微生物學的範疇4

四、微生物學的發展簡史4

五、微生物的特點9

六、微生物與我們11

本章小結13

思考題13

參考文獻14

第二章原核微生物15

第一節細菌的結構與功能15

一、細胞的形態、排列和大小15

二、細胞的構造17

三、細菌的繁殖35

四、細菌的羣體形態35

五、細菌與疾病36

第二節放線菌37

一、放線菌的形態結構38

二、放線菌的繁殖40

三、放線菌的菌落特徵40

第三節藍細菌40

一、藍細菌的形態結構41

二、藍細菌的繁殖42

第四節其他原核微生物42

一、支原體42

二、立克次體43

三、衣原體44

四、螺旋體45

五、黏細菌45

第五節古菌46

一、古菌的細胞結構46

二、古菌的主要類羣48

三、古菌與細菌和真核生物的特徵比較51

本章小結51

思考題52

參考文獻52

第三章真核微生物53

第一節真核微生物細胞的構造53

一、真菌的細胞構造53

二、真核微生物與原核微生物比較56

第二節酵母菌57

一、酵母菌的形態和大小57

二、酵母菌的細胞構造58

三、酵母菌的繁殖方式59

第三節黴菌67

一、黴菌的菌絲67

二、黴菌的繁殖方式70

三、黴菌的菌落特徵72

四、常見的黴菌73

第四節蕈菌78

一、菌體結構79

二、形態特徵79

第五節黏菌80

一、概述80

二、黏菌的生活史81

三、黏菌的形態特徵81

四、黏菌的主要類羣及其代表種類81

本章小結82

思考題83

參考文獻83

本章小結113

思考題113

參考文獻114

第五章微生物的營養 115

第一節微生物細胞的化學組成和所需營養物質115

一、微生物細胞的化學組成115

二、營養物質及其功能116

三、微生物的營養類型119

第二節營養物質進入細胞的方式122

一、吞噬作用122

二、滲透吸收作用122

第三節培養基124

一、配製培養基的原則124 ^[1] 

二、培養基的種類及應用125

本章小結129

思考題130

參考文獻130

第六章微生物的新陳代謝131

第一節能量代謝131

一、ATP的結構131

二、ATP產生方式132

三、生物氧化145

四、能量利用和儲存148

第二節分解代謝148

一、葡萄糖的分解及丙酮酸的生成149

二、丙酮酸代謝的多樣性151

三、其他有機物的分解159

第三節合成代謝162

一、自養微生物CO2的固定162

二、生物固氮166

三、肽聚糖的生物合成170

四、微生物次級代謝產物的合成172

本章小結176

思考題176

參考文獻177

第七章 微生物的生長及其控制178

第一節測定生長繁殖和獲得純培養的方法178

一、微生物生長的測定178

二、純培養的定義及分離方法182

第二節微生物生長所需的環境條件184

一、營養物質184

二、温度184

三、氧氣和氧化還原電位186

四、氫離子濃度188

五、水分和滲透壓190

第三節微生物的生長191

一、微生物的個體生長191

二、細菌的羣體生長192

三、絲狀真菌的羣體生長196

四、細菌的二次生長、同步生長和連續培養197

第四節微生物培養法概論200

一、好氧培養方法200

二、厭氧菌的培養202

第五節微生物生長的控制204

一、控制微生物的物理方法205

二、控制微生物的化學方法210

本章小結217

思考題218

參考文獻218

第八章微生物遺傳219

第一節遺傳變異的物質基礎219

一、3個經典實驗220

二、遺傳物質在微生物細胞內存在的部位和方式222

三、DNA的結構224

四、遺傳信息的傳遞過程226

第二節基因突變和誘變育種232

一、基因突變232

二、突變與育種239

第三節基因重組和雜交育種247

一、原核生物的基因重組247

二、真菌的基因重組255

第四節重組DNA技術258

一、目的基因的克隆259

二、重組體的篩選260

三、DNA的人工合成和擴增260

四、基因的定位誘變261

第五節菌種的衰退、復壯和保藏262

一、菌種的衰退與復壯262

二、菌種的保藏264

本章小結265

思考題266

參考文獻267

第九章微生物的分類和鑑定268

第一節微生物的分類單元和命名268

一、微生物的分類單元268

二、微生物的命名269

第二節微生物分類鑑定方法270

一、形態特徵270

二、生理生化反應271

三、血清學反應272

四、噬菌體分型272

五、細胞化學成分組成272

六、核酸的鹼基組成和分子雜交273

七、各種分類方法聯合應用276

第三節微生物分類系統介紹279

一、細菌分類和伯傑氏手冊279

二、安·貝氏真菌學詞典280

本章小結281

思考題282

參考文獻282

第十章微生物生態283

第一節微生物與生物環境間的相互關係283

一、微生物間的相互關係284

二、微生物與高等動植物間的相互關係289

第二節土壤微生物學與生物地球化學循環294

一、土壤微生物294

二、生物地球化學循環297

第三節水體微生物學與污水污物處理301

一、水體中的微生物301

二、污水污物的微生物處理304

本章小結308

思考題309

參考文獻309

第十一章傳染與免疫311

第一節傳染311

一、微生物侵染宿主312

二、微生物的病原特性313

第二節非特異性免疫315

一、表皮和屏障結構316

二、嗜菌作用316

三、炎症反應316

四、抗菌物質317

第三節特異性免疫318

一、抗原318

二、抗體322

三、細胞介導的免疫324

四、免疫學的實際應用326

本章小結329

思考題330

參考文獻330

第十二章應用微生物331

第一節食品微生物331

一、微生物與食品腐敗及食品保藏331

二、應用微生物生產食品337

第二節工業微生物343

一、發酵技術343

二、主要發酵工業產品347

第三節農業微生物352

一、微生物肥料352

二、微生物農藥355

三、微生物飼料357

四、食用菌359

第四節微生物在其他領域的應用361

一、生理活性物質361

二、微生物與能源開發363

三、微生物冶金364

四、微生物與環境保護365

本章小結366

思考題366

參考文獻366

附錄368

附錄1微生物學大事記368

附錄2微生物學研究獲得的諾貝爾獎369

附錄3常見微生物學名及其讀音370

一、微生物學名的發音370

二、常見微生物學名及讀音370

附錄4《伯傑氏系統細菌學手冊》第2版簡表370 ^[1]