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第一章 微生物生理学的介绍1

第一节 研究微生物生理所使用的细胞、培养基和生长状态2

1.微生物细胞2

2.培养基3

3.生长状态3

第二节 微生物的生长与细胞分裂3

1.微生物的细胞分裂4

微生物生理作用的效率与细胞大小4

微生物的细胞分裂理论4

2.微生物细胞的生长测量5

直接细胞计数6

活菌测量6

细胞质量的测量7

细胞乾重及有机物乾重的测量7

蛋白质测量8

DNA测量8

第三节 细胞的组成、生物合成与能量产生9

1.微生物细胞的化学组成9

2.生长中原生质成分形成的动力观12

3.氧化还原与發酵作用14

4.能量产生15

5.氮之併入16

6.简介细菌细胞的结构组织16

第四节 微生物的生长需求18

1.营养18

2.氧气20

3.二氧化碳21

4.温度21

5.氢离子浓度21

第二章 微生物细胞的构造与功能23

第一节 细胞核与类核24

1.真核细胞的细胞核24

2.细菌基因体24

3.细菌的类核25

4.真核细胞的Nucleosomes和原核细菌的似Nucleosome结构26

5.细菌的似Histone蛋白质26

6.质体28

第二节 细胞质里的构造28

1.细胞液28

2.核糖体29

3.粒线体和叶绿体30

4.气泡32

5.细胞包涵体33

第三节 细菌外套35

第四节 细胞浆膜35

1.细胞浆膜的性质36

2.古细菌的细胞浆膜37

3.细胞浆膜的功能与通透性38

4.细胞浆膜的合成39

5.其他的细胞膜构造39

第五节 细菌的细胞壁40

1.细菌肽聚醣的结构40

2.胞壁酸与Teichuronic Acids45

3.革兰氏阴性细菌的细胞外套48

革兰氏阴性细菌的细胞外膜48

脂质多醣50

安定细胞外膜的壁质脂蛋白质、OmpA和内外膜之连接处52

Porins53

肠内细菌的共同表面抗原54

4.细胞週质间隙54

5.Acid-Fast细胞壁55

6.古细菌细胞壁55

7.Autolysins56

第六节 细菌细胞的外表层57

1.荚膜或Glycocalyx57

2.黏液层62

3.菌鞘63

4.结晶式表面层或蛋白质外衣或SLay-ers或RS Layers63

5.真核细胞的表面64

第七节 细菌细胞的附肢64

1.细菌鞭毛64

2.细菌线毛与针刺66

3.线毛的变异68

第八节 内孢子69

第三章 微生物的输送与运动71

第一节 细胞膜的选择性通透理论72

第二节 营养输送的形式与细胞外套的特性73

1.输送形式73

2.蛋白质媒介输送的性质73

3.革兰氏阴性细菌壁质囊的结构与输送75

细胞週质间隙75

细胞澎压76

4.研究细胞膜输送作用使用的Ionophores77

第三节 细胞膜的扩散作用78

1.简单扩散或被动扩散作用78

2.促进式扩散作用78

第四节 细胞膜的次级主动输送与Group Translocation79

1.化学渗透压推动的次级主动输送79

2.渗透压休克敏感的输送系统81

一些traffic ATPase输送系统的例子82

3.Group Translocation85

4.受质摄取的结论88

第五节 真核生物与原核生物的鞭毛构造与作用89

1.真核生物的鞭毛构造与作用89

2.细菌鞭毛的构造90

3.细菌鞭毛的机械运动91

第六节 细菌鞭毛基因的调节与变异92

1.细菌鞭毛Regulon的调节92

2.鞭毛的PhaseVariation93

第七节 群体移动的现象95

第八节 其他形式的运动96

1.鞭毛运动的一些变异96

2.螺旋体运动97

3.滑行运动98

第九节 趋性100

1.化学趋性100

2.其他趋性104

第四章 微生物的碳水化合物代谢与能量产生105

第一节 生物巨分子建材的合成105

1.基本生物合成途径105

2.生物合成的需求108

3.氮、硫与磷的细胞併合109

氮的併合109

硫的併合110

磷的併合111

4.多元营养及在丰富营养里的适应111

第二节 基礎生物能量学112

1.Entropy与自由能113

2.ATP之更新及其能量储藏角色114

3.生物的还原氧化反应114

第三节 燃料途径115

1.葡萄糖的糖解代谢途径118

Embden-Meyerhof-Parnas Pathway118

Oxidative Pentose Phosphate Pathway120

Phosphoketolase Pathway120

Entner-Duodoroff Pathway122

2.受质阶级磷酸化作用123

第四节 發酵作用126

第五节 碳元素之流通-TCA和Glyoxy-late循环127

1.Triarboxylic Acod Cycle127

2.Glyoxylate Cycle130

第六节 在中央燃料途径的前驱代谢物补充反应132

第七节 呼吸作用134

1.电子传递系统134

2.质子动力与ATP形成136

3.电子携带分子138

NADH Dehydrogenase138

辅助酵素 Nicotinamide Adenine Di-nucleotide139

Flavoproteins139

Coenzyme Q139

Nonheme Iron Proteins，Fe-S140

Cytochromes142

4.原核生物与真核生物呼吸作用的比较143

5.质子动力的测量143

6.有氧呼吸作用的平衡计算144

第八节 替代性的能量产生模式与无氧呼吸作用145

1.替代性的能量产生145

2.无气呼吸作用146

第九节 其他糖类的代谢147

1.乳糖和半乳糖的使用147

2.麦芽糖的利用148

3.Mannitol等糖醇的利用149

4.Fucose和Rhamnose的利用150

5.Mellibiose、Raffinose、Stachyose和Guar Gum的代谢152

6.Pectin的分解和Aldohexuronate途径153

7.纎维素的分解155

8.澱粉、肝醣和相关化合物的利用157

第五章 發酵作用161

第一节 發酵的定义161

第二节 细菌多元的Pyruvate代谢163

第三节 發酵平衡164

第四节 酵母菌發酵的其他面观165

1.加入Sodium Sulfite对酵母菌發酵的影响165

2.碱性条件对酵母菌發酵的影响165

3.加入Pi对酵母菌發酵的影响166

4.加入氧气对酵母菌發酵的影响166

5.酵母菌酒精發酵使用了四种Alcohol Dehydrogenase Isozymes166

第五节 乳酸發酵168

1.乳酸發酵168

2.乳酸产生菌在氧气下的反应171

3.不同碳水化合物受质的乳酸發酵173

第六节 产生Butyric Acid和溶剂的發酵174

第七节 混合酸發酵179

第八节 Ptopionic Acid發酵183

第九节 醋酸發酵185

第十节 非糖受质之發酵187

第六章 微生物的自营营养189

第一节 自营营养的介绍189

第二节 光能的吸收191

第三节 产氧气光合作用195

第四节 非产氧气光合作用198

1.紫色非硫细菌198

2.紫色硫细菌200

3.绿色硫细菌201

4.绿色非硫细菌202

第五节 盐杆菌产生ATP的紫色膜203

第六节 固定二氧化碳的暗反应204

1.Calvin-Benson循环205

2.还原性TCA循环206

3.Hydroxypropionate途径207

4.C4途径207

第七节 利用氢气的细菌208

1.嗜温化学无机物与有机物异营营养的氢气氧化细菌209

2.Carboxydotophic CO-Oxidizng Bac-teria210

3.醋酸产生菌210

4.嗜热氢气细菌211

5.混合营养氢气细菌212

6.甲烷产生菌212

7.其他利用氢气的自营细菌213

第八节 硝化细菌214

1.氨氧化菌214

2.亚硝酸氧化菌215

第九节 硫细菌216

1.硫杆菌217

2.其他硫氧化自营菌219

第十节 铁氧化细菌220

1.酸性环境的亚铁氧化220

2.中性环境的亚铁氧化221

3.黄铁矿的氧化222

4.金属的渗滤作用222

第十一节 自营者之前驱代谢物的形成223

附錄 甲基营养菌223

1.甲烷营养菌224

2.其他甲基营养细菌和酵母菌226

第七章 生物合成作用与生物巨分子的聚合作用（一）DNA合成227

第一节 新陈代谢的概述227

第二节 DNA巨分子的结构特性230

1.DNA的基本结构230

2.其他DNA形式232

第三节 DNA的聚合作用232

1.大肠杆菌的DNA Polymerases及其聚合作用233

DNA Polymerasea及其聚合作用233

DNA Polymerases的校正功能235

2.大肠杆菌染色体DNA的复制原点235

3.细菌染色体DNA的合成启动237

从oriC启动复制的调节237

Prepriming241

發动DNA合成241

4.启动後之延长合成244

DNA PolymeraseⅢ以双体形式作用247

5.复制终止247

6.复制的速度249

7.当复制叉遇见蛋白质时249

第四节 线形Replicon的复制问题250

第五节 其他Replicon DNA复制系统的例子251

1.φX174251

2.T7噬菌体253

3.λ噬菌体254

4.T4噬菌体254

5.真核细胞粒线体256

6.分离酵母菌Replicon的复制原点257

第八章 生物巨分子的聚合作用（二）RNA与蛋白质的聚合259

第一节 从基因表现至蛋白质的合成259

1.遗传讯息码260

第二节 DNA的合成261

1.转錄作用的啟动和转錄装置261

RNA Polymerase的组成与功能262

RNA Polymerase的最小转錄单位264

不同转錄时期中的RNA Polymerase形态改变265

RNA Polymerase Holoenzyme寻找及结合起动子的解释模型266

起动子单位266

起动子序的突变分析269

RNA Polymerase接觸起动子地点的分析270

以不同的Sigme（σ）因子管制转錄启动271

RNA Polymerase与其他蛋白质的交互作用273

负超螺旋形式起动子对於启动转錄的效应273

转錄程序的启动274

2.转錄的延长合成275

3.转錄终止的二种信号与转錄终止作用276

独立於Rho的转錄终止278

依靠Rho的转錄终止279

Rho因子的作用机制280

核糖体转译作用与转錄终止的关係281

mRNA在转錄後之Polyadenylylation处理282

4.安定性的合成速率282

5.RNA的转錄後处理282

安定性RNA的转錄後处理282

参与安定性RNA转录後处理的酵素和核苷序284

6.RNA的更新285

7.16SrRNA核苷序当作遗传分类的标记285

第三节 蛋白质的合成286

1.转译作用的成员286

形成Aminoacyl-tRNA287

2.转译程序288

启动转译288

延长聚合的循环289

胜肽键的转位作用与胜肽键的形成291

转译终止291

从无意义讯息码转变为有意义时292

转译作用的校正及核糖体编辑292

3.原核细胞与真核细胞在蛋白质合成的一些差异293

4.蛋白质的正确摺叠与Chaperones294

5.不正常蛋白质与正常蛋白质的分解295

第九章 细胞结构的形成299

第一节 类核的结构与形成300

1.DNA结合蛋白质300

2.Repetitive Extragenic Palindromes序302

3.类核的形成303

第二节 细胞Polysome的组合304

1.rRNA的处理305

2.核糖体次单位的组合305

第三节 细胞液的组合306

第四节 细胞外套的组合与细胞週质308

1.细胞浆膜的合成309

脂质的插入309

细胞膜蛋白质的併入细胞膜310

输出蛋白质的交通310

细胞膜的成长315

2.细胞週质318

第五节 细胞壁的组合318

1.细菌的细胞壁合成319

第一时期319

第二时期320

第三时期321

第四时期322

2.盘尼西林结合蛋白质322

3.革兰氏阳性细菌的壁质组合323

细胞壁的维持323

革兰氏阳性球菌细胞壁的成长323

胞壁酸的生物合成324

第六节 革兰氏阴性细菌细胞外膜的形成324

1.脂质多醣的生物合成与组合325

外膜磷酸脂质的组合326

LPS合成的缺陷突变株326

2.外膜蛋白质的组合326

脂蛋白质的组合327

3.外膜的自我组合327

第七节 细菌鞭毛的组合328

第八节 线毛的组合330

第九节 荚膜的组成331

1.荚膜聚合物的形成331

2.Dinucleotide前驱物的重要性332

3.胞外多醣形成的调节332

第十章 细菌细胞生长和族群增殖335

第一节 细胞培养与增殖335

1.单批培养336

迟缓期336

指数期与无限制生长337

平衡生长338

营养浓度对於生长速率的影响339

从对数生长期到静止期339

死亡期340

2.添加式单批培养340

3.连续培养341

生长的产量344

维持能量345

平衡生长的应用346

4.同步培养346

第二节 相关於生长的放射性化学测量348

1.放射性标识物的选择348

2.稳定状态的放射性标识349

3.短时间放射性标识350

4.mRNA的放射性标识动力351

第十一章 细菌的基因体与质体以及可转位遗传元素353

第一节 细菌基因体的一般特性354

1.细菌基因的安排形式355

第二节 质体—一种遗传的附属成员358

1.质体的多元性与分类359

接合性与非接合性质体359

单一备份与多备份质体360

质体的不相容群360

广与窄宿主域的质体361

2.质体讯息的功能362

Resistance（R）质体363

3.质体复制的调控364

4.质体的保留与维持质体存在的多元系统366

质体的分离系统367

毒瘾系统367

第三节 可转位的遗传元素368

1.可转位遗传元素的种类368

Insertion sequences368

Transposons368

2.转位作用370

转位遗传元素的转位形式371

3.转位作用的机制373

转位作用开始的共同中间物373

经相互融合的复制式转位作用374

非复制式转位作用375

4.转位的结果376

5.Transposons的例子378

Tn10378

TnA379

6.可反转遗传元素381

7.接合式转位作用381

8.演化上的思考382

第十二章 细菌的突变与DNA修补383

第一节 突变产生383

1.表型突变384

2.基因型突变384

第二节 突变的形式385

1.碱基序脱失385

2.碱基序二倍复制385

3.碱基序反转386

4.碱基序移位388

5.碱基序取代388

6.压制性突变389

7.读格移换突变389

第三节 自發性的突变390

1.自發性突变的产生390

2.自發性突变是否在不良环境增加的争议390

第四节 突变剂392

1.物理性突变剂392

2.化学性突变剂393

3.生物性突变剂394

第五节 DNA的修补系统395

1.光再活化作用396

2.剪除修补396

核苷剪除修补396

碱基剪除修补399

3错误配对修补400

错误配对修补对於新与旧链的分别400

4.耐受系统401

复制後DNA链交换修补或可再取系统401

耐受系统402

5.反应於Methylating和Ethylating Ag-ents的适应性反应403

6.由RecA發动的SOS可诱导的修补404

7.Weigle氏噬菌体再活化和Weigle氏突变形成作用407

第六节 真核细胞的DNA修补系统407

第十三章 细菌遗传物质的传送409

第一节 转形作用410

1.革兰氏阳性细菌的转形作用410

链球菌的转形作用410

芽孢杆菌的转形作用413

2.革兰氏阴性细菌的转形作用414

嗜血杆菌的转形作用414

奈氏球菌的转形作用415

3.人工的转形作用415

第二节 转导作用416

1一般性转导作用417

2.特殊性转导作用419

3.Lysogenic Conversion421

第三节 接合作用422

1.大肠杆菌F质体的接合作用424

F因子424

接合作用的程序425

接合作用的障碍428

性传送抑制428

Hfr的形成429

F′的形成431

Cis-Trans互补测验431

2.革兰氏阳性细菌的接合作用432

肠内球菌的接合作用432

链黴菌的接合作用433

革兰氏阳性细菌藉接合式Transpo-sons主导之接合传送433

第四节 Exogenotes进入细胞後的命运436

第十四章 细菌DNA的併合重组和核酸的限制与修饰系统439

第一节 遗传的併合重组440

1.同质DNA併合重组440

在chi序切断产生必要的单股3?末端441

RecA蛋白质参与的单股併合442

单股侵入未找到同质区前可能复制443

单股入侵前其赠予偶合和接收偶合都需解螺旋形成单股区443

由主导形成异偶合交会中间物444

异偶合交会中间物的分枝迁移444

解释一般性併合重组的模型445

Holliday Junction的形成、迁移与解开445

2.DNA併合重组作用的遗传448

3.地点专一的併合重组449

λ噬菌体的地点专一性DNA併合重组449

第二节 细菌核酸的限制与修饰酵素系统452

1.限制与修饰系统的分型与作用454

2.第一型限制与修饰酵素系统455

3.第二型限制与修饰酵素系统457

4.第三型限制与修饰酵素系统459

5.其他的修饰系统459

第十五章 新陈代谢反应的调和461

第一节 各独立途径相调和的证据461

第二节 二种调节模式-酵素活性和酵素数量463

第三节 酵素活性的调节465

1.Allosteric交互作用465

2.以反饋抑制调控生物合成途径466

3.中央燃料反应和生物合成途径的调节468

以Adentlates作用为Alosteric Effec-tors470

Pyridinge Nucleotides的调节472

4.以共价键形式修饰酵素473

第十六章 各别操作组基因表现的调控477

第一节 转錄作用启动的调控478

1.起动子之核苷序与基因活化479

正面与负面调控的分别480

2.DNA结合蛋白质482

3.正面调节起动子的四种模式483

4.负面调节起动子的例子484

5.自我调节的例子485

第二节 提前转錄终止的调控485

第三节 转译作用的调控487

第四节 多元调控机制的演化490

第五节 Lac操作组的调控描述491

1.操作组模型的历史背景491

2.操作组的结构493

操作组的一些构造基因被集合一起调节表现494

3.由突变發觉操作组和调节基因的成员及操作组功能的遗传分析495

4.Lac压制因子的分离与作用498

Lac压制因子的分离499

Lac压制因子的结构500

Lac压制因子作用的专一性501

5.由CAP参与的代谢物调控502

由Cyclic AMP活化CAP调节因子503

CAP活化的三种模式505

6.其他的参与者507

7.以操作组为范例508

第六节 糖类受质Galactose和Arabinose操作组的调节508

1.Galactose操作组508

2.Arabinose操作组509

第七节 Tryptophan操作组的调控描述511

1.背景511

2.Tryptophan的压制作用512

3.Trptophan操作组的Attenuation调节514

4.Attenuation作用514

5.支持的许多证据517

6.Attenuation与生长生理518

第八节 未参与核糖体抛锚的Attenuation调节作用519

1.PyrBI操作组与RNA Polymerase暂停的调控策略519

2.PyrC操作组参与Shine-Delgarno序隐藏的调控策略520

第九节 细胞膜媒介的Put系统调控521

第十节 以RMA为调节因子调控基因表现522

1.由反义RNA阻止转译的效应523

2.处理适当的RNA二次结构於产生有功能的mRNA523

3.原核或真核生物都需要切割RNA先驱分子再释放有功能的rRNAs524

第十七章 多基因与全盘性调控系统525

第一节 各别操作组的共同调节525

第二节 调控网路名称的命名：Regu-lon、Modulom和Stimulon等526

第三节 多基因调节网路的介绍528

第四节 二个主要的多基因系统531

1.燃料基因的代谢物压制作用531

2.Stringent调节网路534

第五节 多基因系统的讯号传递540

1.双件组的磷酸化调节系统541

2.大肠杆菌的双件组调节系统544

第六节 其他的多基因调控网路545

1.磷酸网路545

2.氮网路547

3.Arginine Regulon551

4.呼吸途径的调控网路551

有氧呼吸电子传递链的终端酵素552

无氧呼吸电子传递链的终端酵素553

呼吸酵素基因表现的调控554

5.渗透压调节与Porin的表现557

6.热休克反应559

7.氧化作用的压抑561

第七节 经磷酸化作用使双件组反应得以越界调节563

1.以PHO Stimulon为例描述越界调节563

2.其他的越界调节证据565

3.越界调节的可能化学基礎566

第八节 识别多基因系统的方法567

第十八章 细菌的细胞週期与细胞分裂571

第一节 研究细菌细胞週期的一些策略571

1.观察单一细胞的成长572

2.用非同步无干扰生长的细胞研究572

放射性标识细胞与自我显像572

使用电子颗粒分析仪或电子显微镜测量573

使用flom Cytometry法573

依细菌年纪取样的离心法573

3.细胞分裂的同步化573

4.用“Baby Machine”依年纪取样574

第二节 细菌的细胞週期574

1.细菌细胞週期的定义575

2.细菌复制啟动的调节577

第三节 细菌染色体的分配作用579

1.染色体的物理性分离579

Par突变株581

2.细菌相当於真核细胞Mitosis的分配结构与作为581

细菌染色体是否有一个固定连於细胞膜如著丝点的相当构造？582

染色体分配结构是在细胞膜还是细胞壁上？583

分配系统是否保留於整个细胞週期中？585

第四节 细胞分裂586

1.细胞分裂的遗传研究587

FtsZ蛋白质589

mra操作组591

2.细胞分裂的地点591

3.微染色体的复制593

4.细胞分裂的时机593

5.细胞分裂与质体复制594

第五节 革兰氏阳性细菌的细胞分裂594

1.革兰氏阳性杆菌594

2.革兰氏阳性球菌596

第十九章 细菌生长的调节599

第一节 生长速率的调控599

1.生长速率变化和巨分子合成率的关系600

2.生长速率变化与巨分子组成比例的关系601

3.变换於二个恒定状态生长的状况602

4.生长率对於合成的调节603

5.The Helmstetter-Cooper实验603

生长率对於核糖体合成的调控605

7.生长率对於核糖体蛋白质合成的调控605

8.rRNA和tRNA合成的调控607

9.生长率对於细胞大小的调整609

10.生长率对於其他蛋白质合成机器成员的调控610

第二节 解释生长的被动调控模式611

第二十章 细菌的分化613

第一节 解决营养问题的一些策略615

1.黏黴菌615

2.黏球菌：一种捕食者615

3.根瘤菌：一种营养寄生者及固氮者617

4.蓝绿菌：自由生活的固氮者619

第二节 柄生杆菌的地点佔领620

第三节 对於环境攻击的抵抗622

1.内孢子的形成622

内抱子形成的分期623

内孢子形成的生理与遗传625

内孢子形成作用的發动627

从StageⅡ至StageⅢ的转变629

前身抱子的演發630

内抱子形成的最後时期631

细菌内抱子的活化、萌發和向外成长632

2.链黴菌635

3.静止生长期636

细胞形体缩小的适应636

细胞表面改变的适应637

染色体DNA的地形改变637

剥夺碳与氮源後的适应637

第四节 其他的原核生物分化例子640

参考资料641