微生物学是生命科学领域的前沿学科。《分子微生物学前沿》一书的内容聚焦在细菌分类、命名和鉴定领域的新进展；微生物抗不利环境的分子基础；微生物的基因水平转移与适应性进化；病原体相关分子模式与机体的模式识别；微生物群落与宿主相互作用；细菌的免疫系统、分泌系统、毒力系统、生物钟系统、生物波系统、纳管系统、膜囊泡系统等的构成及其意义；微生物菌群体感应系统和群体行为；病毒工厂和病毒与宿主相互作用的分子基础等方面。
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自序
前言
第一章 细菌分类、命名与鉴定的研究进展 1
第一节 细菌分类的研究历史 1
第二节 细菌分类的依据和方法 5
一、细菌的分类原则与层次 5
二、细菌分类和鉴定的依据 6
第三节 细菌的分类系统 12
第四节 细菌的命名 15
一、细菌的命名法 15
二、参考菌株及其保藏 16
三、细菌新名称的发表 16
第五节 细菌的鉴定 18
一、细菌的鉴定步骤与方案 18
二、同一种内不同菌株的鉴定 19
三、常用细菌鉴定方法的分辨率 21
主要参考文献 22
第二章 新的细菌毒力因子的发现与鉴定 23
第一节 细菌转座子随机突变技术 23
一、高通量筛选与某种功能有关的基因 24
二、细菌突变株库的建立 26
第二节 标签标记的突变技术 28
第三节 基于毒力基因表达调控特点的筛选技术 30
一、体内表达技术 30
二、差异荧光诱导技术 31
三、体内诱导抗原鉴定技术 32
主要参考文献 33
第三章 微生物抗不利环境的分子基础 34
第一节 微生物耐受低温的分子机制 34
一、通过调整细胞膜脂类的组成来适应低温环境 34
二、低温微生物的蛋白质和低温酶 35
三、低温微生物通过产生冷激蛋白适应低温环境 35
四、热激蛋白的作用 35
五、RNA阵解体的作用 35
六、冷冻保护剂的作用 36
七、形成活的非可培养细胞 36
人、交叉适应反应 36
九、抗冻蛋白的作用 36
第二节 微生物耐受高温的分子机制 37
一、细胞膜 37
二、呼吸链蛋白质 38
三、tRNA 38
四、多聚胺 38
五、细胞质中存在保护剂 39
六、蛋白质 39
第三节 微生物抗酸的分子机制 39
一、存在重金属离子 39
二、含有特殊化学成分 40
三、含有抗酸水解的蛋白质 40
四、pH稳态和膜电荷 40
五、嗜酸细菌抗SO2-4的原因 40
六、代谢响应 40
七、脱羧酶反应 40
第四节 嗜盐微生物抗高浓度NaCl的分子机制 41
一、杜氏藻 41
二、嗜盐杆菌 41
三、中度嗜盐菌 42
四、海洋酵母菌 43
第五节 低营养环境中的微生物生命机制 43
第六节 嗜压微生物的分子生物学 43
第七节 微生物抗辐射的分子机制 44
一、微生物细胞本身具有许多保护机制来防止辐射对细胞的损害 44
二、DNA修复机理 44
三、修复由电离辐射引起的DNA损伤 45
四、耐辐射异常球菌修复酶 46
五、耐辐射异常球菌保护酶 46
第八节 微生物抗重金属的机制 47
一、生物吸附作用 47
二、细胞外的沉淀作用和结品作用 47
三、与细胞运输有关的抗性机制 48
四、细胞内的隔离作用和解毒作用 48
五、金属的转化作用 48
六、形态变化 48
主要参考文献 49
第四章 微生物群体感应系统 50
第一节 群体感应的研究历史 50
第二节 群体感应的分子机制 50
一、革兰阴性菌的群体感应系统 51
二、革兰阳性菌的群体感应系统 53
三、不同细菌之间的群体感应系统 55
第三节 群体感应的生物效应 56
一、调控细菌毒力 56
二、对宿主的侵袭和定植 57
三、调控生物被膜形成 57
四、细菌群集运动 58
第四节 群体感应的应用 58
一、病原菌的诊断 58
二、新的抗菌策略 59
三、防治生物活染 59
四、为合成生物学提供调控摸块 60
主要参考文献 60
第五章 细菌的免瘟系统 61
第一节 R-M系统 61
一、R-M系统的发现 61
二、R-M系统的作用方式 61
三、民M系统的分型 62
第二节 T-A系统 64
一、T-A系统的发现 65
二、T-A系统的结构特点 65
三、T-A系统的基因家族 65
四、T-A系统的类型及其在细菌免疫方面的作用方式 66
五、T-A系统预测分析工具 67
第三节 Abi系统 67
一、Abi系统概述 67
二、大肠埃希菌的Abi系统 67
三、乳酸乳球菌的Abi系统 69
第四节 CRISPR-Cas系统 69
一、CRISPR-Cas系统的发现 69
二、CRISPR-Cas系统的结构特点 70
三、CRISPR-Cas系统的分型 70
四、CRISPR-Cas系统的作用方式 72
五、CRISPR-Cas系统的检测与分析工具 73
主要参考文献 74
第六章 病原体相关分子模式与机体的模式识别 75
一、病原体相关分子模式 76
二、机体的模式识别受体 76
三、PAMP在病原体致病中的意义 81
主要参考文献 83
第七章 细菌的分泌系统 85
第一节 I型分泌系统 86
一、T1SS的组成及功能 86
二、T1SS分泌蛋白的特征 87
三、T1SS的分泌信号 87
四、T1SS的应用 88
第二节 II型分泌系统 88
一、T2SS的组成及功能 88
二、T2SS的分泌途径和机制 89
三、T2SS的分泌信号 89
四、T2SS的研究现状 90
第三节 III型分泌系统 90
一、T3SS的组成及功能 90
二、T3SS的分泌机制 93
三、T3SS的应用与展望 93
第四节 IV型分泌系统 94
一、T4SS的结构和组成 94
二、T4SS的分描信号与效应分子 97
三、T4SS与感染性疾病 98
第五节 V型分泌系统 99
一、自转运分泌系统 100
二、双伴侣分也系统 101
三、Vc型分泌系统 101
四、T5SS的应用与展望 102
第六节 VI型分泌系统 102
一、T6SS的发现 102
二、T6SS的结构和组成 103
三、T6SS的分泌机制 104
四、小结与展望 105
第七节 VII型分泌系统 105
一、T7SS的发现 105
二、T7SS的组成和分泌蛋白 106
三、T7SS的分泌机制 107
四、T7SS的功能 108
五、其他革兰阳性菌的T7SS 109
六、小结与展望 109
主要参考文献 110
第八章 微生物水平基因转移 111
第一节 细菌的可移动遗传元件 111
一、质粒 111
二、噬菌体与噬菌体样的基因转移元件 112
三、转座因子 115
四、整合子 122
五、基因组岛 129
第三节 水平基因转移的方式与机制 145
一、水平基因转移的方式 145
二、水平基因转移的一般步骤 152
三、水平基因转移的特点 152
第二节 水平基因转移在生物进化中的作用 155
一、加快基因组的进化速度 155
二、促进细菌表型进化 157
三、水平基因转移与趋同进化、趋异进化及返祖遗传 158
第四节 水平基因转移的研究方法 159
一、序列同源性统计 159
二、碱基组成分析 159
三、核苷酸编码偏嗜性分析 160
四、特殊序列鉴定法 160
五、选择压力分析法 161
六、种系发生分析 161
七、共线性排布分析 162
第五节 水平基因转移的障碍 163
一、限制修饰障碍 163
二、表面排斥 164
三、启动子识别障碍 164
四、复制障碍 164
五、复杂性假说 164
六、毒性基因 165
七、展望 165
第六节 水平基因转移与转基因生物的安全性及生物修复 165
一、水平基因转移与基因工程 166
二、水平基因转移与污染物降解/修复 166
三、生物被膜中水平基因转移及其促成的生物强化作用 170
主要参考文献 171
第九章 细菌膜囊泡 173
一、革兰阴性菌的细胞壁复合体 173
二、细菌膜囊泡的产生和组成 173
三、人体内感染过程中细菌膜囊泡 176
四、膜囊泡功能 177
五、实验室膜囊植的制备 180
主要参考文献 182
第十章 细菌的纳管系统 183
一、纳管的发现 183
二、纳管的生物学特征 184
三、纳管的形成 187
四、纳管的功能 187
五、纳管通道与其他细菌交流方式的比较 189
六、纳管的生物学意义 190
七、未解之谜 191
主要参考文献 191
第十一章 微生物生物钟系统 193
一、生物钟系统 193
二、粗糙脉孢菌是生物钟研究的极佳模式生物 194
三、粗糙脉孢菌生物钟系统运行的分子机制 195
四、核心振荡器的保守性及研究展望 197
主要参考文献 200
第十二章 微生物生物波及其调控机制 201
一、微生物生物被发现过程及其概念 201
二、奇异变形杆菌波动生成的现象及其机制初探 203
三、波动生长现象的普遍性 209
主要参考文献 210
第十三章 微生物群落与宿主相互作用 211
一、人体各部位的微生物群落特征 211
二、微生物群落和人体代谢 214
三、微生物群落与免疫系统 217
四、前瞻 218
主要参考文献 219
第十四章 病毒与宿主细胞相互作用的分子基础 221
第一节 病毒受体研究进展 221
一、病毒受体的本质与特点 222
二、病毒吸附蛋白及其与受体的相互作用 223
第二节 整合素在病毒感染宿主细胞过程中的作用 223
一、病毒利用整合素进入宿主细胞 224
二、病毒对宿主细胞整合素表达的影响 225
第三节 病毒感染与细胞凋亡 226
一、病毒与宿主细胞凋亡的关系 226
二、细胞凋亡在病毒致病机理中的作用 227
第四节 病毒感染过程中miRNA的调控作用 228
一、猴泡沫病毒 228
二、禽流感病毒 229
三、水泡性口炎病毒 229
四、人免疫缺陷病毒 230
五、丙型肝炎病毒 230
第五节 宿主细胞泛素系统与病毒的相互作用 231
一、宿主细胞泛素系统在抗病毒感染中的作用 231
二、泛素系统与肿瘤病毒 231
三、泛素系统在病毒出芽中的作用 232
第六节 Toll样受体介导的抗病毒天然免疫 233
一、TLR的分子特征 234
二、TLR对病毒的识别 234
三、TLR介导的抗病毒免疫信号转导 236
第七节 干扰素的抗病毒作用 236
一、干扰素的产生 236
二、干扰素的性质 237
三、干扰素的抗病毒活性 237
主要参考文献 238
第十五章 病毒工厂的构成及其功能 239
一、正链RNA病毒 239
二、负链RNA病毒 246
三、DNA病毒 247
主要参考文献 253
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