Bacterial and Bacteriophage Genetics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Birge, Edward A.

出品人:

页数:600

译者:

出版时间:2005-10

价格:$ 129.95

装帧:HRD

isbn号码:9780387239194

丛书系列:

图书标签:

• 细菌遗传学
• 噬菌体遗传学
• 基因工程
• 分子生物学
• 微生物学
• 遗传变异
• 基因组学
• 进化生物学
• 生物技术
• 病毒学

书名：《微生物的隐秘世界：从细菌到噬菌体的深度探索》 简介： 本书旨在为读者呈现一个广阔而深刻的微生物学图景，重点聚焦于构成我们星球生物多样性基石的细菌及其特有的病毒——噬菌体。不同于传统的遗传学教科书侧重于机制的罗列，《微生物的隐秘世界》致力于构建一个动态的、基于生态学和进化论视角的理解框架，探究这些微小生命体如何在地球上生存、适应和相互作用。 全书分为四大核心部分，层层递进，从宏观的生态学角色深入到微观的分子机制。 --- 第一部分：看不见的王国——细菌的生态学角色与多样性 本部分首先建立起对细菌世界的整体认知。我们不再将细菌仅仅视为“病原体”或“实验室工具”，而是将其视为地球生态系统不可或缺的驱动力。 1.1 生物圈的工程师：物质循环中的核心角色 我们将详细探讨细菌在碳、氮、硫等关键元素循环中的不可替代作用。例如，深入解析固氮菌如何将大气中惰性的氮气转化为生物可利用的形式，这是所有生命存在的基础。内容将涵盖硝化作用、反硝化作用的微生物生理机制，以及厌氧菌在沉积物中降解有机物过程中的关键作用。我们将考察特定菌群（如产甲烷菌）在极端环境（如深海热泉、沼泽地）中如何维持生态平衡。 1.2 栖息地的拓扑结构：从宏观到微观的定殖 这一章节将剖析细菌如何在各种环境中定殖。我们将超越培养皿，关注自然界中细菌的真实生存状态。重点内容包括： 生物膜的复杂性： 详细描述生物膜的形成过程、结构（如EPS基质的化学组成）以及生物膜内不同功能菌株的空间排布和协同作用。生物膜如何赋予细菌对环境压力（如抗生素、宿主免疫系统）的巨大抵抗力将被深入分析。 土壤微生物组的垂直分层： 探讨土壤不同深度和不同颗粒物表面上细菌群落的结构差异，以及这些差异如何影响土壤肥力、水分保持和污染物降解。 极端环境的适应性： 考察嗜热菌、嗜盐菌、嗜酸菌和深层地下生物圈中的微生物，分析它们为适应极端物理化学条件所演化出的独特代谢途径和细胞结构（如特殊的膜脂、DNA修复机制）。 1.3 细菌的社会生活：群体感应与合作/竞争 本部分将重点探讨细菌如何实现“社会行为”。群体感应（Quorum Sensing, QS）系统被视为细菌社会学的核心。我们将详细介绍不同QS分子（如AI-1, AI-2）的合成、释放和信号接收机制，以及它们如何调控群体行为，例如毒力因子表达、生物膜的成熟和共生关系的建立。同时，也会讨论细菌群体内部的竞争策略，如次级代谢产物的生产和资源垄断。 --- 第二部分：噬菌体——病毒学的进化驱动力 本部分将聚焦于噬菌体（Bacteriophage），这些专门感染细菌的病毒，它们是地球上数量最庞大、遗传物质最多样的生命实体之一。本书将噬菌体置于进化和生态的中心舞台。 2.1 噬菌体的生命周期与溶解-溶原转换 我们将深入解析噬菌体感染的两个核心策略：裂解性生命周期和溶原性生命周期。 裂解性循环的分子机器： 详细描述噬菌体如何利用宿主细胞的资源快速复制、组装，并通过酶促降解（如溶菌酶）释放下一代病毒颗粒的过程。 溶原性的智慧： 探讨整合酶如何将噬菌体基因组整合到细菌染色体中，形成前噬菌体。重点分析溶原菌如何利用“阻遏蛋白”维持休眠状态，以及何种环境胁迫（如紫外线、DNA损伤）触发“裂解诱导”，实现从潜伏到爆发的精确切换。 2.2 基因转移的超级载体：水平基因转移的引擎 噬菌体在细菌进化中扮演了“送货员”的角色。本章将系统梳理三种主要的水平基因转移（HGT）机制，并强调噬菌体介导的“转导”作用： 普适性转导（Generalized Transduction）： 解释在裂解过程中，噬菌体包装错误地包裹了宿主DNA片段，从而将这些基因转移到新的宿主细胞。 限制性转导（Specialized Transduction）： 分析溶原性噬菌体在脱离宿主基因组时，会携带紧邻的宿主基因片段的现象，以及其在特定基因转移中的重要性。 2.3 噬菌体的多样性与结构 噬菌体的形态和基因组复杂性远超传统想象。我们将基于分类学，介绍不同家族（如 Myoviridae, Siphoviridae, Podoviridae）的结构特点（如尾部结构、收缩机制），以及它们的基因组组织方式，包括单链、双链DNA/RNA，线性或环状的基因组特征。 --- 第三部分：军备竞赛——宿主与噬菌体的动态攻防 本部分是本书的精髓，探讨了在微生物世界中持续了数十亿年的“军备竞赛”，即细菌防御系统与噬菌体逃逸机制之间的协同进化。 3.1 细菌的古老防线：限制-修饰系统（R-M Systems） 详细解析限制性内切酶如何识别并切割外源DNA（噬菌体DNA），以及宿主细胞如何通过甲基化保护自身的DNA不被切割。我们将区分I型、II型和III型R-M系统的分子运作差异。 3.2 基因组剪刀手：CRISPR-Cas系统的分子生物学 CRISPR-Cas系统被视为细菌的“适应性免疫系统”。本书将深入剖析其三个核心阶段： 1. 间隔（Spacer）获取： 细菌如何捕获噬菌体DNA片段并将其整合到CRISPR阵列中。 2. 前体RNA（pre-crRNA）处理： 描述Cas基因如何转录并加工成长成熟的crRNA。 3. 靶向切割： 重点阐述不同Cas蛋白（如Cas9, Cas12）如何与crRNA结合，在sgRNA的引导下，精确识别并摧毁入侵的噬菌体DNA。 3.3 噬菌体的反制策略：反CRISPR蛋白（Anti-CRISPRs, Acr） 为了应对CRISPR的威胁，噬菌体也进化出了特异性的抑制因子。我们将介绍Acr蛋白如何通过直接结合Cas蛋白、干扰gRNA的形成或阻止DNA的定位，来有效“瘫痪”细菌的免疫反应，从而确保自身的成功复制。 --- 第四部分：应用前沿——微生物与噬菌体的未来展望 最后一部分将视角转向实际应用，展示对细菌和噬菌体遗传学深刻理解所带来的巨大潜力。 4.1 噬菌体疗法：抗生素耐药性的新希望 面对全球日益严峻的耐药菌危机，噬菌体疗法（Phage Therapy）正重新焕发生机。本章将讨论临床应用的关键挑战和机遇： 噬菌体的选择与组合： 如何根据临床分离的细菌菌株精确选择有效的“鸡尾酒”噬菌体。 安全性与免疫原性： 评估内毒素水平、转导风险以及宿主免疫反应对疗效的影响。 工程化噬菌体： 利用基因编辑技术（如不使用CRISPR讨论）改造噬菌体，增强其杀菌效率或消除潜在的毒力基因。 4.2 基因工程的强大工具 利用噬菌体介导的转导或直接利用CRISPR-Cas系统作为基因编辑工具，是现代分子生物学的核心技术。我们将探讨如何利用这些天然机制，实现对细菌基因组的精确修饰、合成生物学回路的构建，以及在环境微生物中进行功能基因的靶向敲除或增强。 4.3 微生物组与噬菌体组的相互作用 我们将讨论人类肠道、植物根际等复杂微生物组中的噬菌体组（Phageome）构成，并研究噬菌体活动如何塑造和稳定（或破坏）有益的微生物群落结构。了解噬菌体对特定共生菌株的“捕食压力”，是理解宿主健康与疾病的关键。 --- 总结： 《微生物的隐秘世界》超越了对单个基因或蛋白的孤立研究，力求描绘出一幅宏大而精密的图景：细菌作为生态系统的基石，噬菌体作为进化熔炉的催化剂，二者之间持续不断的“军备竞赛”正是驱动生命适应性和多样性的根本动力。本书适合所有对生命科学、微生物生态学、进化生物学及生物技术应用感兴趣的进阶学生和研究人员。

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