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微生物學(xué)(第三版,中譯本) 版權(quán)信息
- ISBN:9787030280572
- 條形碼:9787030280572 ; 978-7-03-028057-2
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
微生物學(xué)(第三版,中譯本) 內(nèi)容簡介
“精要速覽系列(InstantNotesSeries)”叢書是國外教材“BestSeller”榜的上榜教材。該系列結(jié)構(gòu)新穎,視角獨特;重點明確,脈絡(luò)分明;圖表簡明清晰;英文自然易懂,被國內(nèi)多所重點院校選用作為雙語教材。第三版保持了第二版的編寫特色,著重微生物的分子概念,對細(xì)菌生物學(xué)部分進(jìn)行重新編寫。對微生物系統(tǒng)、生長、代謝以及分子生物學(xué)等內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)整,新增人體細(xì)菌感染部分,刪除、合并了真核微生物和病毒等內(nèi)容。本書適合普通高等院校生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等相關(guān)專業(yè)使用,也可作為雙語教學(xué)參考教材使用。
微生物學(xué)(第三版,中譯本) 目錄
譯者前言
A 微生物世界 1
A1 微生物世界 1
B 系統(tǒng)學(xué) 4
B1 原核生物的系統(tǒng)學(xué) 4
B2 細(xì)菌的鑒定 6
B3 基于rRNA基因序列的系統(tǒng)發(fā)育推理 8
C 微生物學(xué) 11
C1 發(fā)現(xiàn)和歷史 11
C2 原核生物的多樣性 13
C3 細(xì)菌的實驗室培養(yǎng) 16
C4 微生物計數(shù) 19
C5 微生物觀察 23
C6 原核生物的主要類群 29
C7 典型原核細(xì)胞的組成 37
C8 細(xì)菌的細(xì)胞壁 42
C9 細(xì)胞分裂 47
C10 細(xì)菌的鞭毛及其運(yùn)動 50
C11 原核生物及其環(huán)境 52
D 微生物的生長 56
D1 微生物生長的測量 56
D2 實驗室中的分批培養(yǎng) 62
D3 大規(guī)模培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng) 64
E 微生物的代謝 68
E1 酶學(xué) 68
E2 異養(yǎng)微生物代謝途徑 73
E3 電子傳遞、氧化磷酸化和脂肪酸β氧化 80
E4 自養(yǎng)微生物代謝 85
E5 生物合成途徑 90
F 原核生物的DNA和RNA代謝 9d
F1 DNA初級信息大分子 94
F2 基因組 97
F3 核酸的結(jié)構(gòu) 101
F4 雜交 105
F5 DNA復(fù)制 109
F6 轉(zhuǎn)錄 114
F7 RNA和遺傳密碼 122
F8 翻譯 126
F9 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和環(huán)境感應(yīng) 129
F10 突變 132
F11 DNA修復(fù) 137
F12 細(xì)胞間DNA的轉(zhuǎn)移 140
F13 重組 143
F11 噬菌體 137
F15 質(zhì)粒 151
F16 細(xì)胞DNA和RNA的操作 153
G 原核生物在工業(yè)中的應(yīng)用 161
G1 原核生物在工業(yè)巾的應(yīng)用 161
H 細(xì)菌感染 164
H1 人類的細(xì)菌感染 164
H2 細(xì)菌感染:類型、侵入部位、傳播方式、細(xì)菌感染出現(xiàn)/擴(kuò)散的誘發(fā)因素及其共同特征 173
H3 細(xì)菌感染的發(fā)病機(jī)制及毒力 177
H4 細(xì)菌毒素 180
H5 一種模式細(xì)菌病原體——大腸桿菌 184
H6 人類的防御機(jī)制 190
H7 細(xì)菌對免疫系統(tǒng)的逃避 194
H8 細(xì)菌感染的控制 197
H9 細(xì)菌生物武器 200
I 真核微生物概述 203
I1 分類學(xué) 203
I2 真核細(xì)胞結(jié)構(gòu) 205
I3 細(xì)胞分裂與倍增 210
J 真菌及其相關(guān)門類 215
J1 真菌的結(jié)構(gòu)與生長 210
J2 真菌的營養(yǎng) 219
J3 真菌的繁殖 221
J4 有益影響 227
J5 有害影響 230
K 綠藻門和原生生物 231
K1 分類學(xué)與結(jié)構(gòu) 231
K2 營養(yǎng)與代謝 238
K3 生活史 243
K4 有益影響 249
K5 有害影響 251
K6 寄生性原生生物 253
L 病毒 267
L1 病毒的結(jié)構(gòu) 267
L2 病毒的分類學(xué) 271
L3 病毒的蛋白質(zhì) 275
L4 病毒的核酸 281
L5 細(xì)胞培養(yǎng)與病毒的生長 287
L6 病毒的檢測 290
L7 病毒的復(fù)制 294
L8 病毒感染 300
L9 病毒與免疫系統(tǒng) 305
L10 病毒疫苗 308
L11 抗病毒的化學(xué)療法 311
L12 植物病毒 315
L13 朊病毒和傳染性海綿狀腦病 319
進(jìn)一步閱讀書目 321
索引 327
微生物學(xué)(第三版,中譯本) 節(jié)選
A 微生物世界 A1 微生物世界 要點 微生物橫跨生物界中的3個主要域:細(xì)菌域、古生菌域和真核生物域。細(xì)胞核的存在是真核生物的重要標(biāo)志,由于細(xì)菌和古生菌都不具有細(xì)胞核忻被稱為原核生物。除細(xì)胞核外,原核生物和真核生物在生理生化性質(zhì)方面還存在著許多差異。 何謂微生物 微生物(microbe)是一群形態(tài)結(jié)構(gòu)多樣的生物體,包括病毒、單細(xì)胞類群(古生菌、細(xì)菌、原生生物以及一些真菌和綠藻)和一小部分具有簡單得多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物體(大型真菌和綠藻)。這些大型微生物通常呈絲狀、片狀或薄壁狀,這些形狀并不是它們的真實組織。在不借助顯微鏡的情況下,多數(shù)微生物均不為人的肉眼可見。 微生物學(xué) 微生物學(xué)(microbiology)是指以微生物為研究對象的一門學(xué)科。目前,微生物學(xué)除研究傳統(tǒng)的微生物結(jié)構(gòu)和生理學(xué)之外,還包括微生物分子生物學(xué)和微生物功能生態(tài)學(xué)。微生物學(xué)于17世紀(jì)后期出現(xiàn),其標(biāo)志是安東 范 列文虎克(Autonie van Leeuwenhoek)利用簡單的顯微鏡從混合自然培養(yǎng)物中發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌。但是,直到19世紀(jì)五六十年代路易斯 巴斯德(Louis Pasteur)才用簡單的滅菌生肉湯實驗推翻了爭論已久的微生物自然發(fā)生說(spontaneous generation)。使微生物學(xué)成為主流科學(xué)。 早期,微生物學(xué)的研究對象主要包括土壤和沉積物環(huán)境中的微生物、自然發(fā)酵產(chǎn)物以及具有傳染能力的微生物。直到1 9世紀(jì)后期,羅伯特 柯赫(Robert Koch)建立的微生物純培養(yǎng)技術(shù)才使微生物學(xué)研究進(jìn)入到簡約化(reductionist)階段,此時微生物在實驗窒獲得了分離并進(jìn)行了表征。 20世紀(jì),微生物學(xué)家的研究重點主要集中在發(fā)現(xiàn)和表征大量不同的微生物上,包括發(fā)現(xiàn)并建立了一個新的生物界——古生菌界,發(fā)現(xiàn)了新的細(xì)菌病原體軍團(tuán)菌(Legio-nella)和抗二甲氧基苯青霉素金黃色葡萄球菌(methicillin resistant Staphylococcus au-reus,MRSA),以及含有人體免疫缺陷病毒(human immune deficiencv virus,HIV)的復(fù)合真菌病原體,如肺孢子蟲(pneumocystis)。生活在極端環(huán)境中的具有耐高溫脫氧核糖核酸(deoxvribonucleic acid,DNA)聚合酶的微生物群落的發(fā)現(xiàn),使微生物學(xué)開辟了一個新的研究領(lǐng)域——分子生物學(xué)(molecular biology)。 分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使微生物學(xué)的研究又回到了自然環(huán)境中。像變性梯度凝膠電泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和單鏈構(gòu)象多態(tài)性(single stran-ded conformation polymorphism,SCCP)、DNA芯片和原位雜交等技術(shù)成為我們在分子水平上研究微生物生態(tài)學(xué)的工具。微生物學(xué)研究又回到了它的根源。 細(xì)菌、古生菌和真核生物 微生物界包括由同一個祖先進(jìn)化而來的3個細(xì)胞譜系(圖A.1)。這些譜系稱為域(do-main),域的劃分依據(jù)是所有生物的基因組成中具有共有的DNA序列(參見B3)。這3個域分別是細(xì)菌域(以前稱為真細(xì)菌)、古生菌域(以前稱為古細(xì)菌)和真核生物域。與古生菌和細(xì)菌相比,真核生物(eukarya)本質(zhì)是含有細(xì)胞核。通常將不含有細(xì)胞核的細(xì)胞譜系(細(xì)菌和古生菌)稱為原核生物。除極少數(shù)外(參見C6),原核生物都是微生物,但是真核生物域不僅包括屬于微生物的真菌、綠藻和原生生物(參見I),還包括動植物等高等生物。 原核生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的*大特點是沒有細(xì)胞核,但同時它也缺少產(chǎn)生能量的細(xì)胞器,如線粒體和葉綠體。原核微生物能量的產(chǎn)生是通過跨膜的細(xì)胞質(zhì)底物水平磷酸化和氧化磷酸化實現(xiàn)的(參見E'3)。除這些主要的區(qū)別之外,原核生物和真核生物在生理生化性質(zhì)方向也存在著許多差異,卡要的差異見表A.1。細(xì)菌和古生菌之間的差異(參見C6)將在其他章節(jié)詳細(xì)論述。 圖A.1 由共同祖先進(jìn)化而來的3個細(xì)胞譜系 表A.1 原核生物和真核生物的主要區(qū)別 本卷所涉及主題的綜述 系統(tǒng)學(xué) 細(xì)菌系統(tǒng)學(xué)(bacterial systematics)使微生物學(xué)家可以合理地命名、分類和鑒定(identification)細(xì)菌和古生菌。分子生物學(xué)在微生物學(xué)中的重要性表現(xiàn)在16S rRNA[核糖體核糖核酸(ribosomal ribonucleic acid)]序列在微生物系統(tǒng)發(fā)育中的突出地位。普通微生物學(xué)(general microbiology)微生物學(xué)作為一門科學(xué)經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程,但我們也僅僅是剛開始在微生物的生態(tài)、生化和基因多樣性方面對其進(jìn)行研究,F(xiàn)在已經(jīng)建立了許多在實驗室中測定微生物生長的精確方法。我們對微生物的認(rèn)識已經(jīng)取得了進(jìn)展,完全可以對原核生物的精細(xì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,不再簡單地認(rèn)為它只是一個裝有酶的幾袋。對微生物分裂和運(yùn)動的認(rèn)識也使我們在真核生物生物學(xué)方而取得了重大突破。盡管在病原微生物學(xué)方面的研究比較深人,但我們也逐漸認(rèn)識到微生物在地球生物化學(xué)循環(huán)中所擔(dān)當(dāng)?shù)闹匾巧?微生物生長 在實驗室條件下,限制大多數(shù)原核生物在分批或連續(xù)培養(yǎng)過程中的分裂增殖的因素可以用數(shù)學(xué)模型考察。從這些模型可以看出在設(shè)計任何發(fā)酵罐之前都要對罐中培養(yǎng)物的需氧量進(jìn)行優(yōu)化。 分子生物學(xué) 遺傳學(xué)的研究促進(jìn)了微生物學(xué)的發(fā)展,DNA的新陳代謝、體內(nèi)和體外的遺傳操作貫穿整個生物學(xué)。DNA復(fù)制法則、mR-NA轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯都首先在大腸桿菌(Escherichia coli)中進(jìn)行了表征。結(jié)合我們對轉(zhuǎn)錄調(diào)控和細(xì)胞問DNA轉(zhuǎn)移機(jī)制的詳細(xì)了解,現(xiàn)在我們已經(jīng)使細(xì)菌成為一種DNA重組技術(shù)的強(qiáng)大工具。 真核微生物 大量真核微生物的類群已經(jīng)被基于網(wǎng)絡(luò)生命樹的分類系統(tǒng)所確認(rèn)。普通細(xì)胞生物學(xué)和真核微生物的細(xì)胞分裂已經(jīng)進(jìn)行了闡述,隨后在獨立的章節(jié)中將詳細(xì)介紹真菌、光合和非光合原生生物的結(jié)構(gòu)、生理和繁殖。同時闡述各個類群微生物對其環(huán)境的有益及有害影響,對原生生物寄生蟲的分類及致病性也將進(jìn)行比較深入的論述。 B 系統(tǒng)學(xué) B1 原核生物的系統(tǒng)學(xué) 要點 分類和分類學(xué) 分類是組織信息的一種方法。雖然可以根據(jù)微生物的生長特征進(jìn)行分類(如化能自養(yǎng)細(xì)菌、反硝化細(xì)菌),但正規(guī)的還是根據(jù)林奈系統(tǒng)對其進(jìn)行分類。微生物分類的全部內(nèi)容稱為微生物分類學(xué)。每一種微生物都町以用它們獨特的種名和屬名加以區(qū)分。 原核生物的鑒定 鑒定的目的是確認(rèn)新分離微生物的分類地位,通常要確定它們的種屬地位。然而,在原核生物中種的定義一直沒有高等真核生物那樣明確。 原核生物的系統(tǒng)發(fā)育 微生物類群之間的進(jìn)化關(guān)系稱為微生物的系統(tǒng)發(fā)育。根據(jù)微生物的DNA序列確定它們的進(jìn)化關(guān)系即系統(tǒng)發(fā)生學(xué)。細(xì)菌和古生菌的分類學(xué)在很大程度上反映了它們的系統(tǒng)發(fā)育歷程。 相關(guān)主題 細(xì)菌的鑒定(B2) 基于rRNA基因序列的系統(tǒng)發(fā)育分析(B3) 原核生物的多樣性(C2) 原核生物及其環(huán)境(C11) 分類和分類學(xué) 隨著分子生物學(xué)方法的出現(xiàn),鑒定、分類和進(jìn)化關(guān)系的差別已經(jīng)變得模糊。在細(xì)菌生物學(xué)中分類(classification)只是一種組織信息的簡單方法。這種組織方法可能只有潛在的含義或者根本沒有任何含義。我們可以根據(jù)細(xì)菌在瓊脂平板上生長時所形成的菌落顏色對其進(jìn)行分類,通過這種分類方法我們可以給出黃色和紅色細(xì)菌的明顯差別。然而,大部分細(xì)菌將被門到具有乳白色菌落的糞群。早期,我們常根據(jù)微生物細(xì)胞的形狀對其進(jìn)行分類,按照這種分類方法桿狀細(xì)菌(現(xiàn)在也稱為棒狀細(xì)菌)形成數(shù)量*大的一個類群,而球狀、絲狀及其他形狀的細(xì)菌則形成數(shù)量較小的類群。必須強(qiáng)調(diào)的是這種分類方法比較武斷,但至今仍在一定程度上應(yīng)用,F(xiàn)在,微生物學(xué)家通常根據(jù)微生物的生長特征(厭氧生物、化能無機(jī)營養(yǎng)生物、甲基營養(yǎng)生物等,參見C2和D1)對其進(jìn)行分類。 微生物學(xué)分類的基本方法是林奈分類系統(tǒng)(Linnaean system),通常也要考慮其他生物學(xué)信息。林奈系統(tǒng)是一個等級分類系統(tǒng),各主要分類群都被依次劃分到*低級的種分類水平(圖B.1)。 圖B.1 完整的林奈分類系統(tǒng) 大腸桿菌的完整分類是原核生物域、細(xì)菌界、變形菌門、λ變形菌綱、腸桿菌口、腸桿菌科、埃希氏菌屬、大腸桿菌種。每個分類等級都稱為一個分類單元(taxon,復(fù)數(shù)taxa)。這種分類系統(tǒng)使生物學(xué)家可以將鑒定的任何一種獨特的微生物僅僅根據(jù)合適的種屬地位將其歸到更高的域和界分類單元中。大腸桿菌的全稱就代表了它的分類地位,林奈系統(tǒng)是一種分類系統(tǒng)。 在這本書中,古生菌和細(xì)菌(原核生物)以及個別的界都用正確的域名和界名表示。少數(shù)較早的分類糸統(tǒng)用真細(xì)菌和古細(xì)菌等界名表示,但在本書中很少使用這些界名表示。 原核生物的鑒定 通過對原核生物進(jìn)行適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)分類,現(xiàn)在微生物學(xué)家開始將生物體劃歸到該分類框架內(nèi),并用系統(tǒng)分類來描述和鑒定這些物種。在實驗室中,當(dāng)一個生物被首次純化后,通常稱為分離物(isolate),并給其一個編號,用以同其他生物進(jìn)行區(qū)分。在不同時問或不同地點分離得到的不同分離物可能具有相同的遺傳學(xué)性質(zhì)。 通常將一個新分離的細(xì)菌劃歸到適當(dāng)?shù)膶俨淮嬖谑裁礌幾h,可以將新分離的微生物用屬名加編號表示,如Paracoccus(副球菌屬)strain NCIMB 8944。與動物界相比,由于存在著非常大的遺傳多樣性,因此我們很難將種(species)的概念應(yīng)用到細(xì)菌和古生菌中。所以,通常用亞種(subspccics)米區(qū)分那些屬于同一個種但又存在微小差異[通常是指菌株(strain)]的生物變種(biovar)。例如,引起鼠疫的鼠疫耶爾森氏茵(Yersiniapestis)又被分為包括東部亞種和中部亞種在內(nèi)的不同生物變種。同一個種中的不同菌株有時用亞種表示;植物病原菌胡蘿卜軟腐歐文氏菌(Erwinia carotovora)包括黑腐亞種和軟腐亞種等。在這種情況下,不同亞種的成員表示引起植物病的病理不同。在微生物學(xué)研究中,定義種的意義在于在記錄一個生物時可以很好地反映其原始分離編碼,便于在不同的實驗室中對其歷史進(jìn)行追蹤。 盡管微生物學(xué)家對將每個細(xì)菌和古生菌的分類單元定義到屬水平意見比較統(tǒng)一,但是否將種作為生物多樣性的*基本單位仍有待討論。屬中一個種(即DNA同源性低于一定的數(shù)值)的定義并不適用于另一個種,這個問題在人類病原菌中更為突出(參見B2)。如果我們不能正確并一致地定義種,那么將生物鑒定到種的水平似乎存在問題。原核微生物的鑒定方法,即將我們新的分離物進(jìn)行分類,將在B2節(jié)中詳細(xì)淪述。 原核生物的系統(tǒng)發(fā)育 系統(tǒng)發(fā)育(phylogeny)是指對各分類單元之間進(jìn)化關(guān)系的描述。在微生物學(xué)中更傾向于利用DNA序列而不是形態(tài)特征(就像動植物的形態(tài))作為系統(tǒng)發(fā)育的依據(jù)。因此,通常將其稱為系統(tǒng)發(fā)生學(xué)(phylogenetics)。就我們目前所知,多數(shù)細(xì)菌和古生菌的分類都反映了它們的系統(tǒng)發(fā)育。當(dāng)然,任何分類系統(tǒng)都存在著爭論,許多種屬確切的系統(tǒng)發(fā)育學(xué)和分類學(xué)地位仍在不斷地討論中。 B2 細(xì)菌的鑒定 要點 細(xì)菌的鑒定 在微生物實驗室中,新分離細(xì)菌的鑒定多數(shù)是根據(jù)它們的生化性質(zhì),基因序列通常作為它們后續(xù)分類的指標(biāo)之一。 基于生長特性的鑒定 新分離細(xì)菌在選擇、鑒別(診斷)培養(yǎng)基上的生長情況町以為其鑒定提供幫助。數(shù)值分類是根據(jù)細(xì)菌存不同糖培養(yǎng)基上的生長能力和它們擁有的關(guān)鍵酶進(jìn)行的。通過參考商業(yè)化數(shù)據(jù)庫或伯杰氏系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊,利用數(shù)值分類可以塒細(xì)菌進(jìn)行鑒定。 其他鑒定方法 我們還可以通過分析細(xì)菌在特定條件下產(chǎn)生的脂肪酸(FAME脂
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