微生物學(xué)是研究微生物的生命活動規(guī)律及其應(yīng)用的一門學(xué)科。本教材是河南省“十四五”普通高等教育規(guī)劃教材,系統(tǒng)介紹了微生物的形態(tài)構(gòu)造、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生理代謝、遺傳發(fā)育、生態(tài)環(huán)境、分類進(jìn)化,以及微生物在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、能源和環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用等。在編寫過程中,力求突出教材的系統(tǒng)性、創(chuàng)新性和實(shí)用性,精簡內(nèi)容,盡可能減少與其他課程如生物學(xué)、生物化學(xué)和遺傳學(xué)等的內(nèi)容重復(fù),將基礎(chǔ)知識與學(xué)科發(fā)展前沿相結(jié)合,理論與科研生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合、與社會生活實(shí)際相結(jié)合。
本教材可用作高等學(xué)校生物類相關(guān)專業(yè)的教材或參考書,也可供從事微生物領(lǐng)域的科研、生產(chǎn)、技術(shù)和管理人員參考。
王明道,河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院教授。主要承擔(dān)生命科學(xué)學(xué)院的生物工程專業(yè)、生物技術(shù)專業(yè)、生物科學(xué)專業(yè)的微生物學(xué)課程,還有食品科學(xué)學(xué)院的食品微生物學(xué),植保學(xué)院的農(nóng)業(yè)微生物學(xué)等課程教學(xué)工作。
科研主要進(jìn)行酶工程及農(nóng)業(yè)生物技術(shù)方面的研究。發(fā)表微生物方面的相關(guān)研究論文30多篇。
第一章 緒論 001
一、什么是微生物 001
二、微生物在生物界的地位 002
三、微生物學(xué)的范疇 004
四、微生物學(xué)的發(fā)展簡史 004
五、微生物的特點(diǎn) 009
六、微生物與我們 012
本章小結(jié) 014
思考題 014
第二章 原核微生物 016
第一節(jié) 細(xì)菌的結(jié)構(gòu)與功能 016
一、細(xì)胞的形態(tài)、排列和大小 017
二、細(xì)胞的構(gòu)造 019
三、細(xì)菌的繁殖 039
四、細(xì)菌的群體形態(tài) 041
五、細(xì)菌與疾病 042
第二節(jié) 放線菌 043
一、放線菌的形態(tài)結(jié)構(gòu) 044
二、放線菌的繁殖 046
三、放線菌的菌落特征 046
第三節(jié) 藍(lán)細(xì)菌 047
一、藍(lán)細(xì)菌的形態(tài)結(jié)構(gòu) 047
二、藍(lán)細(xì)菌的繁殖 049
第四節(jié) 其他原核微生物 049
一、支原體 049
二、立克次氏體 050
三、衣原體 051
四、螺旋體 052
五、黏細(xì)菌 053
第五節(jié) 古菌 053
一、古菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu) 054
二、古菌的主要類群 055
三、古菌與細(xì)菌和真核生物的特征比較 059
本章小結(jié) 060
思考題 060
參考文獻(xiàn) 061
第三章 真核微生物 062
第一節(jié) 真核微生物的細(xì)胞構(gòu)造 062
一、真菌的細(xì)胞構(gòu)造 063
二、真核微生物與原核微生物的比較 066
第二節(jié) 酵母菌 067
一、酵母菌的形態(tài)和大小 068
二、酵母菌的細(xì)胞構(gòu)造 069
三、酵母菌的繁殖方式 070
第三節(jié) 霉菌 078
一、霉菌的菌絲 079
二、霉菌的繁殖方式 082
三、霉菌的菌落特征 084
四、常見的霉菌 085
第四節(jié) 蕈菌 092
一、菌體結(jié)構(gòu) 092
二、形態(tài)特征 093
第五節(jié) 黏菌 094
一、概述 094
二、黏菌的生活史 094
三、黏菌的形態(tài)特征 095
四、黏菌的主要類群及其代表種類 095
本章小結(jié) 096
思考題 097
參考文獻(xiàn) 097
第四章 病毒與亞病毒 098
第一節(jié) 病毒 099
一、病毒的形態(tài)、構(gòu)造和化學(xué)成分 099
二、病毒的分類 109
三、細(xì)菌的病毒——噬菌體 109
四、植物病毒 120
五、人類和脊椎動物病毒 120
六、昆蟲病毒 126
第二節(jié) 亞病毒 127
一、類病毒 127
二、擬病毒 128
三、朊病毒 130
四、研究進(jìn)展 131
本章小結(jié) 133
思考題 133
參考文獻(xiàn) 134
第五章 微生物的營養(yǎng) 135
第一節(jié) 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成和所需營養(yǎng)物質(zhì) 136
一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成 136
二、營養(yǎng)物質(zhì)及其功能 137
三、微生物的營養(yǎng)類型 140
第二節(jié) 營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式 143
一、吞噬作用 144
二、滲透吸收作用 144
第三節(jié) 培養(yǎng)基 146
一、配制培養(yǎng)基的原則 146
二、培養(yǎng)基的種類及應(yīng)用 148
本章小結(jié) 152
思考題 152
參考文獻(xiàn) 152
第六章 微生物的新陳代謝 153
第一節(jié) 能量代謝 153
一、ATP的結(jié)構(gòu) 154
二、ATP產(chǎn)生方式 154
三、生物氧化 167
四、能量利用和貯存 170
第二節(jié) 分解代謝 171
一、葡萄糖的分解及丙酮酸的生成 172
二、丙酮酸代謝的多樣性 175
三、其他有機(jī)物的分解 182
第三節(jié) 合成代謝 186
一、自養(yǎng)微生物CO2的固定 186
二、生物固氮 190
三、肽聚糖的生物合成 194
四、微生物次級代謝產(chǎn)物的合成 197
本章小結(jié) 201
思考題 201
參考文獻(xiàn) 202
第七章 微生物的生長及其控制 203
第一節(jié) 測定生長繁殖和獲得純培養(yǎng)的方法 204
一、微生物生長的測定 204
二、純培養(yǎng)的定義及分離方法 208
第二節(jié) 微生物生長所需的環(huán)境條件 210
一、營養(yǎng)物質(zhì) 210
二、溫度 210
三、氧氣和氧化還原電位 213
四、氫離子濃度(pH) 215
五、水分和滲透壓 217
第三節(jié) 微生物的生長 218
一、微生物的個(gè)體生長 218
二、細(xì)菌的群體生長 220
三、絲狀真菌的群體生長 223
四、細(xì)菌的二次生長、同步生長 225
五、細(xì)菌的連續(xù)培養(yǎng)和高密度培養(yǎng) 227
第四節(jié) 微生物培養(yǎng)法概論 229
一、好氧培養(yǎng)方法 230
二、厭氧菌的培養(yǎng) 232
第五節(jié) 微生物生長的控制 235
一、控制微生物的物理方法 235
二、控制微生物的化學(xué)方法 241
本章小結(jié) 249
思考題 250
參考文獻(xiàn) 250
第八章 微生物遺傳 251
第一節(jié) 遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ) 252
一、3個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn) 252
二、遺傳物質(zhì)在微生物細(xì)胞內(nèi)存在的部位和方式 255
三、DNA的結(jié)構(gòu) 257
四、遺傳信息的傳遞過程 259
第二節(jié) 基因突變和誘變育種 266
一、基因突變 266
二、突變與育種 273
第三節(jié) 基因重組和雜交育種 281
一、原核生物的基因重組 282
二、真菌的基因重組 290
第四節(jié) 重組DNA技術(shù) 294
一、目的基因的克隆 294
二、重組體的篩選 295
三、DNA的人工合成和擴(kuò)增 296
四、基因的定位誘變 297
第五節(jié) 菌種的衰退、復(fù)壯和保藏 298
一、菌種的衰退與復(fù)壯 298
二、菌種的保藏 300
本章小結(jié) 301
思考題 303
參考文獻(xiàn) 303
第九章 微生物的分類和鑒定 304
第一節(jié) 微生物的分類單元和命名 304
一、微生物的分類單元 304
二、微生物的命名 305
第二節(jié) 微生物的分類鑒定方法 307
一、形態(tài)特征 307
二、生理生化反應(yīng) 308
三、血清學(xué)反應(yīng) 309
四、噬菌體分型 309
五、細(xì)胞化學(xué)成分組成 310
六、核酸的堿基組成和分子雜交 310
七、各種分類方法聯(lián)合應(yīng)用 313
第三節(jié) 微生物分類系統(tǒng)介紹 316
一、細(xì)菌分類和伯杰氏手冊 316
二、安·貝氏真菌學(xué)詞典 318
本章小結(jié) 319
思考題 319
參考文獻(xiàn) 320
第十章 微生物生態(tài) 321
第一節(jié) 生態(tài)、微生物生態(tài)與生態(tài)文明建設(shè) 321
一、生態(tài)文明建設(shè) 321
二、生態(tài) 321
三、微生物生態(tài) 322
第二節(jié) 微生物與生物環(huán)境間的相互關(guān)系 323
一、微生物生態(tài)學(xué)研究內(nèi)容 323
二、微生物與微生物間的相互關(guān)系 325
三、微生物與高等動植物間的相互關(guān)系 331
第三節(jié) 土壤微生物學(xué)與生物地球化學(xué)循環(huán) 338
一、土壤微生物 338
二、生物地球化學(xué)循環(huán) 340
本章小結(jié) 346
思考題 346
參考文獻(xiàn) 346
第十一章 傳染與免疫 348
第一節(jié) 傳染 349
一、微生物侵染宿主 349
二、微生物的病原特性 350
第二節(jié) 非特異性免疫 353
一、表皮和屏障結(jié)構(gòu) 354
二、嗜菌作用 354
三、炎癥反應(yīng) 355
四、抗菌物質(zhì) 355
第三節(jié) 特異性免疫 356
一、抗原和抗體 357
二、細(xì)胞介導(dǎo)的免疫 363
三、免疫學(xué)的實(shí)際應(yīng)用 365
本章小結(jié) 368
思考題 369
參考文獻(xiàn) 370
第十二章 應(yīng)用微生物 371
第一節(jié) 食品微生物 371
一、微生物與食品腐敗及食品保藏 372
二、利用微生物生產(chǎn)食品 379
第二節(jié) 工業(yè)發(fā)酵微生物 385
一、發(fā)酵技術(shù) 385
二、主要發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)品 390
第三節(jié) 農(nóng)業(yè)微生物 395
一、微生物肥料 396
二、微生物農(nóng)藥 400
三、微生物飼料 402
四、食用菌 404
第四節(jié) 微生物在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 407
一、生理活性物質(zhì) 407
二、微生物與能源開發(fā) 409
三、微生物冶金 411
四、微生物與環(huán)境保護(hù) 412
本章小結(jié) 413
思考題 414
參考文獻(xiàn) 414
第十三章 微生物學(xué)基本實(shí)驗(yàn) 417
實(shí)驗(yàn)1 環(huán)境中微生物的檢測 417
一、器材和用品 417
二、方法和步驟 417
三、作業(yè) 418
實(shí)驗(yàn)2 顯微鏡的使用 418
一、普通光學(xué)顯微鏡的使用 419
二、暗視野顯微鏡的使用 423
三、相差顯微鏡的使用 425
實(shí)驗(yàn)3 常用細(xì)菌染色法與形態(tài)觀察 427
一、細(xì)菌的簡單染色 427
二、細(xì)菌的革蘭氏染色法 428
實(shí)驗(yàn)4 細(xì)菌的特殊染色法 430
一、細(xì)菌芽孢的染色 430
二、細(xì)菌莢膜的染色 431
三、細(xì)菌鞭毛的染色 432
四、微生物的細(xì)胞核染色 434
五、微生物細(xì)胞壁的染色 436
實(shí)驗(yàn)5 藍(lán)細(xì)菌形態(tài)的觀察 436
一、器材和用品 436
二、方法和步驟 437
實(shí)驗(yàn)6 放線菌形態(tài)及菌落特征的觀察 437
一、器材和用品 437
二、方法和步驟 437
三、注意事項(xiàng) 438
四、作業(yè) 438
實(shí)驗(yàn)7 真菌形態(tài)的觀察 438
一、霉菌的制片與觀察 438
二、霉菌接合孢子的培養(yǎng)與觀察 440
三、酵母菌的制片與觀察 440
實(shí)驗(yàn)8 病毒形態(tài)的觀察 441
一、昆蟲病毒多角體的染色觀察 441
二、噬菌斑的培養(yǎng)和觀察 442
實(shí)驗(yàn)9 微生物細(xì)胞的大小測定 444
一、器材和用品 444
二、方法和步驟 444
三、作業(yè) 445
實(shí)驗(yàn)10 培養(yǎng)基制備 446
一、牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的制備 446
二、馬鈴薯蔗糖瓊脂培養(yǎng)基的制備 446
三、高氏1號培養(yǎng)基的制備 447
實(shí)驗(yàn)11 滅菌與消毒 451
一、加熱滅菌 452
二、紫外線殺菌 457
三、化學(xué)藥劑殺菌或抑菌 457
四、過濾除菌 458
實(shí)驗(yàn)12 微生物接種技術(shù) 460
一、接種前的準(zhǔn)備工作 460
二、接種方法 461
三、作業(yè) 464
實(shí)驗(yàn)13 環(huán)境條件對微生物生長的影響 464
一、營養(yǎng)元素對微生物生長的影響 464
二、溫度對微生物生長的影響 465
三、氫離子濃度(pH值)對微生物生長的影響 466
四、紫外線對微生物的作用 467
五、化學(xué)藥劑對微生物的作用 468
實(shí)驗(yàn)14 微生物的分離純化與培養(yǎng) 470
一、器材和用品 470
二、方法和步驟 470
三、作業(yè) 472
實(shí)驗(yàn)15 微生物的計(jì)數(shù) 473
一、微生物細(xì)胞數(shù)量的顯微鏡直接計(jì)數(shù)法 473
二、微生物細(xì)胞數(shù)量的涂片染色計(jì)數(shù)(4cm2計(jì)數(shù)法) 474
三、稀釋平板計(jì)數(shù)法 475
實(shí)驗(yàn)16 細(xì)菌生長曲線的測定 477
一、器材和用品 477
二、方法和步驟 477
三、作業(yè) 478
實(shí)驗(yàn)17 細(xì)菌鑒定中常用的生化反應(yīng)試驗(yàn) 478
一、器材和用品 478
二、方法和步驟 479
實(shí)驗(yàn)18 微生物誘變育種 480
一、殺菌曲線的制作 480
二、化學(xué)誘變大腸桿菌篩選營養(yǎng)缺陷型 482
三、紫外線誘變大腸桿菌篩選營養(yǎng)缺陷型 484
四、酵母菌的原生質(zhì)體融合 485
實(shí)驗(yàn)19 菌種的鑒定 487
一、細(xì)菌鑒定實(shí)例——芽孢桿菌屬的鑒定 488
二、真菌鑒定實(shí)例——毛霉科常見種的鑒定 491
實(shí)驗(yàn)20 菌種的保藏 493
一、器材和用品 494
二、方法和步驟 494
三、作業(yè) 495
第十四章 微生物學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 496
實(shí)驗(yàn)21 食品中細(xì)菌總數(shù)測定 496
一、器材和用品 496
二、方法和步驟 496
三、作業(yè) 498
實(shí)驗(yàn)22 食品中大腸菌群測定 498
一、器材和用品 498
二、方法和步驟 499
三、作業(yè) 502
實(shí)驗(yàn)23 動物食品中蛋白質(zhì)分解菌的檢查與計(jì)數(shù) 503
一、器材和用品 504
二、方法和步驟 504
三、作業(yè) 504
實(shí)驗(yàn)24 食品中淀粉分解菌的檢查 505
一、器材和用品 505
二、方法和步驟 505
三、作業(yè) 505
實(shí)驗(yàn)25 酸乳的制作及乳酸菌的分離 506
一、器材和用品 506
二、方法和步驟 506
三、作業(yè) 508
實(shí)驗(yàn)26 食醋的釀制及醋酸菌的分離 508
一、器材和用品 508
二、方法和步驟 509
三、作業(yè) 509
實(shí)驗(yàn)27 微生物的酒精發(fā)酵 509
一、器材和用品 510
二、方法和步驟 510
三、作業(yè) 511
實(shí)驗(yàn)28 甜米酒的制作 511
一、器材和用品 511
二、方法和步驟 511
三、作業(yè) 512
實(shí)驗(yàn)29 泡菜的制作 512
一、器材和用品 512
二、方法和步驟 513
三、作業(yè) 514
實(shí)驗(yàn)30 醬油釀造 514
一、器材與用品 514
二、方法與步驟 515
三、作業(yè) 515
實(shí)驗(yàn)31 微生物對果膠質(zhì)的分解 516
一、器材和用品 516
二、方法和步驟 516
三、作業(yè) 516
實(shí)驗(yàn)32 糖化酶活力的測定 517
一、器材和用品 517
二、方法和步驟 518
三、作業(yè) 519
實(shí)驗(yàn)33 蛋白酶活力的測定 519
一、器材和用品 519
二、方法和步驟 520
三、作業(yè) 522
實(shí)驗(yàn)34 微生物的耐鹽性試驗(yàn) 522
一、器材和用品 522
二、方法和步驟 523
三、作業(yè) 523
實(shí)驗(yàn)35 微生物的耐糖性試驗(yàn) 523
一、器材和用品 523
二、方法和步驟 523
三、作業(yè) 524
實(shí)驗(yàn)36 微生物D值的測定 524
一、器材和用品 524
二、方法和步驟 524
三、作業(yè) 525
實(shí)驗(yàn)37 水分活性試驗(yàn) 525
一、器材和用品 525
二、方法和步驟 525
三、作業(yè) 526
實(shí)驗(yàn)38 微生物致死溫度的測定 527
一、器材和用品 527
二、方法和步驟 527
三、作業(yè) 527
實(shí)驗(yàn)39 廢水中溶解氧的測定 527
一、器材和用品 528
二、方法和步驟 528
三、作業(yè) 529
實(shí)驗(yàn)40 廢水中化學(xué)需氧量的測定 529
一、器材和用品 529
二、方法和步驟 530
三、作業(yè) 531
實(shí)驗(yàn)41 廢水中生化需氧量的測定 531
一、試劑和用品 531
二、實(shí)驗(yàn)步驟 532
三、結(jié)果計(jì)算 532
四、作業(yè) 533
實(shí)驗(yàn)42 食品中黃曲霉毒素B1的測定 533
一、試劑和用品 533
二、實(shí)驗(yàn)步驟 534
三、結(jié)果計(jì)算 535
四、注意事項(xiàng) 535
五、作業(yè) 536
實(shí)驗(yàn)43 纖維素酶活性的測定 536
一、試劑和用品 536
二、實(shí)驗(yàn)原理與步驟 537
三、結(jié)果計(jì)算 537
四、作業(yè) 537
實(shí)驗(yàn)44 土壤中蛋白酶活性的測定 538
一、試劑和用品 538
二、實(shí)驗(yàn)步驟 538
三、結(jié)果計(jì)算 539
四、作業(yè) 539
實(shí)驗(yàn)45 土壤中脲酶活性的測定 539
一、試劑和用品 540
二、方法和步驟 540
三、注意事項(xiàng) 541
四、結(jié)果計(jì)算 541
五、作業(yè) 541
實(shí)驗(yàn)46 土壤中磷酸酶活性的測定 541
一、試劑和用品 542
二、方法和步驟 542
三、結(jié)果計(jì)算 542
四、注意事項(xiàng) 543
五、作業(yè) 543
實(shí)驗(yàn)47 土壤中微生物生物量的測定 543
一、試劑和用品 543
二、實(shí)驗(yàn)步驟 544
三、結(jié)果計(jì)算 545
四、作業(yè) 545