本书分为导论、遗传学篇、发育生物学篇三部分。遗传学篇涵盖遗传基础和中心法则、遗传变异和重组、基因调控与表达、群体遗传选择和进化、人类遗传学和疾病、遗传筛选和模式生物、表型分析和突变分析、修饰基因遗传筛选、反向遗传学；发育生物学篇包括胚胎发育和形态发生、器官发育、神经发育、生殖细胞和性发育、植物发育、细胞命运分化和死亡、尺寸与生长调控、干细胞和再生、发育和衰老、发育和进化等。全书以生命科学研究案例导入知识点，简明扼要地介绍基本概念，重在遗传和发育的思路分析，凸显科学研究的源起和经历。本书还系统介绍了遗传学和发育生物学的研究进展，重点展示中国科学家的贡献。本书可作为各类高等院校生物科学类专业本科生的课程教材，也可供相关专业的研究生、科研人员和生物学爱好者参考使用。

前辅文
第一章 导论
  第一节 遗传与变异的基本规律
   一、孟德尔的豌豆杂交实验与遗传学的诞生
   二、摩尔根的基因论与基因概念的发展
  第二节 遗传与发育的关系
   一、遗传物质是发育的基础
   二、胚胎发育相关基因的大规模筛选
  第三节 遗传分析
   一、大肠杆菌DNA聚合酶的鉴定
   二、酵母细胞分裂的分子机制
   三、Ras信号转导通路与线虫发育
  第四节 遗传学和发育生物学的应用
   一、基因工程技术是生物科技的开端
   二、基因组学研究推动生命科学快速发展
   三、遗传学和发育生物学研究中的科技伦理
第二章 遗传基础和基因组学
  第一节 遗传基础
   一、染色体和基因的提出
   二、DNA是遗传物质
   三、DNA的分子结构
   四、DNA的复制
   五、中心法则
  第二节 细胞质遗传
   一、 细胞质遗传的概念和类型
   二、细胞质遗传的特征
   三、细胞核遗传与细胞质遗传之间的关系
   四、细胞质遗传的机制
  第三节 基因组学
   一、基因组学概述
   二、基因组的结构与功能
   三、基因组研究技术
   四、基因组学的应用
第三章 遗传变异和重组
  第一节 基因的连锁与重组
   一、遗传的染色体学说与基因连锁
   二、连锁交换与遗传学第三定律
  第二节 突变的类型与机制
   一、基因突变
   二、染色体畸变
  第三节 重组的分子机制
   一、重组的分子基础
   二、突变在个体和基因组中的分布与规律
第四章 表观遗传与基因表达调控
  第一节 表观遗传学基本概念
   一、表观遗传学研究的开端
   二、表观遗传学研究中的重要概念
   三、表观遗传信息的遗传
  第二节 DNA甲基化
   一、DNA甲基化中的基本概念
   二、DNA甲基化酶
   三、DNA去甲基化
   四、DNA甲基化的作用与功能
   五、DNA甲基化与肿瘤
   六、DNA甲基化与其他疾病
  第三节 组蛋白修饰
   一、组蛋白研究的历史
   二、组蛋白修饰：组蛋白乙酰化
   三、组蛋白甲基化
   四、组蛋白其他修饰
   五、组蛋白修饰的识别与信号传递
   六、染色质三维结构
  第四节 非编码RNA
   一、非编码RNA的基本概念
   二、小RNA
   三、长链非编码RNA
   四、组成型非编码RNA
  第五节 基因表达调控与转录后的调控
   一、转录调控基本概念
   二、转录后的调控——可变剪接
   三、转录后的调控——RNA修饰
   四、蛋白质翻译后修饰
第五章 群体遗传、选择和进化
  第一节 群体遗传结构
   一、群体遗传结构的概念
   二、群体遗传结构的分析方法
   三、大规模人群基因组研究揭示世界人群遗传结构多样性
  第二节 连锁不平衡
   一、连锁不平衡的概念和计算方法
   二、遗传重组与单体型多样性
   三、国际单体型图谱计划
  第三节 遗传漂变
   一、遗传漂变与有效群体大小
   二、东亚人群的遗传分化
   三、遗传漂变影响隔离人群的表型特征与疾病风险
  第四节 基因交流
   一、遗传混合的基本概念与统计推断
   二、现代人群的基因交流
  第五节 自然选择与适应性进化
   一、自然选择的概念
   二、自然选择的类型和检测方法
   三、人类适应性进化的驱动因素
   四、人类中经典的适应性进化案例
第六章 人类遗传学与疾病
  第一节 人类性状的遗传模式
   一、孟德尔式系谱
   二、基本孟德尔式系谱中的复杂情况
   三、多基因性状与阈值理论
  第二节 鉴定单基因病的致病基因
   一、功能克隆
   二、连锁分析和定位克隆
  第三节 复杂疾病易感基因的鉴定与风险评估
   一、确定复杂疾病的病因中是否存在遗传因素
   二、采用连锁分析研究复杂疾病
   三、关联研究
   四、全基因组关联研究（GWAS）
  第四节 遗传检测与遗传咨询
   一、临床诊断性检测
   二、群体筛查
   三、药物遗传学和个性化用药
   四、DNA检测在法医学中的应用：个体身份识别和关系鉴定
  第五节 遗传治疗方法
   一、遗传治疗方法概述
   二、基因治疗
   三、基因组编辑疗法
   四、其他治疗或预防疾病的遗传方法
第七章 遗传筛选和模式生物
  第一节 遗传筛选
   一、遗传筛选的基本步骤
   二、遗传筛选的设计与实施
   三、分析突变、研究机制
  第二节 模式生物
   一、酵母
   二、线虫
   三、果蝇
   四、斑马鱼
   五、小鼠
   六、拟南芥
第八章 突变分析和表型分析
  第一节 寻找突变的基因
   一、互补测验
   二、基因定位
  第二节 表型分析
   一、遗传背景对表型分析的影响
   二、基因多效性对表型分析的影响
  第三节 突变对基因功能的改变
   一、Ras信号对线虫阴门发育的调控
   二、正确区分不同类型的基因突变
第九章 修饰基因和双突变分析
  第一节 修饰基因
   一、修饰基因的概念
   二、双突变分析
   三、累加效应
   四、上位效应
   五、抑制效应
   六、增强效应
  第二节 上位分析
   一、上位分析的概念
   二、生物合成通路的上位分析
   三、信号转导通路的上位分析
  第三节 正、负调控相互作用
   一、信号转导通路的调控作用
   二、正调控作用
   三、负调控作用
   四、正、负调控作用的功能
  第四节 合成致死
   一、合成致死的概念
   二、遗传冗余
   三、合成致死基因解析遗传冗余机制
   四、合成致死在理解癌症机制及治疗中的应用
第十章 反向遗传学
  第一节 转基因技术
   一、转化和转染
   二、电穿孔
   三、基因枪
   四、显微注射
   五、病毒感染
   六、转座因子
   七、农杆菌介导转基因
  第二节 转基因表达
   一、全身性表达系统
   二、组织特异性表达系统
   三、诱导表达系统
   四、转基因表达检测
  第三节 转基因技术在遗传学研究中的应用
   一、通过转基因分析基因功能
   二、利用转基因探索作用机制
   三、转基因研究的局限
  第四节 基因靶向诱变
   一、基因打靶
   二、基因编辑
   三、基因靶向诱变的局限
  第五节 插入诱变
   一、用于插入诱变的载体
   二、用于插入诱变的序列组件
  第六节 反向遗传学研究的价值
第十一章 动物胚胎早期发育及其遗传调控
  第一节 发育生物学概述
  第二节 胚胎的早期发育
   一、卵裂与囊胚形成
   二、原肠作用与形态发生
  第三节 胚胎早期发育的遗传调控机制
   一、母源因子决定果蝇体轴
   二、合子基因组激活与母源mRNA降解的遗传调控机制
   三、脊椎动物背部组织者与背腹轴和头尾轴形成的遗传调控机制
   四、脊椎动物胚层诱导与分化的遗传调控机制
   五、脊椎动物左右不对称性的遗传调控机制
第十二章 器官发育
  第一节 器官发育概要
   一、器官发育的来源
   二、器官发育的关键阶段
  第二节 器官发育的遗传控制
   一、器官发育遗传控制概述
   二、器官发育的主控基因
  第三节 心脏的发育
   一、心脏的形态学发育
   二、细胞外信号诱导心脏前体细胞特化
   三、转录因子调控心脏前体细胞命运
   四、心脏前体细胞对心脏的贡献
   五、生心中胚层的不同心区
   六、心室的发育
   七、出生后心脏的成熟
   八、心脏发育研究的新技术
  第四节 肾脏的发育
   一、肾脏的基本结构
   二、后肾的发育
   三、肾脏类器官
  第五节 器官再生
   一、水螅的再生——无与伦比的生命力
   二、涡虫的再生——扁形动物的神奇能力
   三、蝾螈肢的再生——脊椎动物的再生典范
   四、哺乳动物肝脏的补偿性再生——生命的奇迹
   五、对再生医学的启示——自然的礼物与未来的希望
第十三章 神经系统发育
  第一节 神经系统的解剖结构和神经发育研究的模式生物
  第二节 神经诱导
   一、神经诱导的发现
   二、神经诱导的具体过程
   三、BMP分子调控神经诱导
   四、调控神经诱导的信号通路及转录因子
   五、神经诱导过程的物种间保守性
  第三节 神经外胚层的模式化
   一、神经系统的区域性结构
   二、A/P轴模式的建立需要依赖形态发生素
   三、A/P轴模式中的基因和信号转导通路
   四、神经管背腹轴的形成
   五、神经管模式化的分子机制
  第四节 神经发生
   一、果蝇中的神经发生
   二、脊椎动物中的神经发生
   三、神经祖细胞的增殖及分裂方式
   四、神经发生的时序调控
  第五节 神经元的迁移
   一、主要迁移模式
   二、细胞迁移过程
   三、放射迁移和切向迁移
  第六节 神经元分化与轴突导向
   一、神经元的极化
   二、导航工具（上）：生长锥
   三、导航工具（下）：外部诱因
   四、导航图的建立
   五、同样的诱因，不同的受体
  第七节 神经突触的结构
第十四章 生殖细胞与性发育
  第一节 生殖细胞发育与遗传
   一、生殖细胞的减数分裂
   二、精子发生
   三、卵子发生
   四、精子、卵子发生的遗传学意义
   五、生殖细胞发育的表观遗传调控
  第二节 性发育与遗传
   一、性别决定
   二、性腺发育的遗传学特征
   三、性发育异常
第十五章 植物发育
  第一节 植物遗传发育体系的特点
   一、被子植物的世代交替
   二、玉米胚乳是研究遗传规律的有力工具
   三、植物的反向遗传学与水平基因转移
   四、植物遗传发育与作物育种
  第二节 植物发育的特点
   一、植物以胚后发育为主
   二、地上部分器官发生的特点
   三、根发育的特点
  第三节 可变环境下的植物发育可塑性
   一、植物光形态建成
   二、植物温度形态建成
   三、植物机械压力接触形态建成
第十六章 细胞死亡的分子机制
  第一节 基因编程的细胞死亡机制
   一、细胞凋亡
   二、程序性坏死
   三、细胞焦亡
   四、胞葬对清除死亡细胞的重要作用
   五、细胞凋亡和坏死中的细胞膜破裂
   六、三种基因编程调控的细胞死亡通路异同之处
  第二节 破坏细胞稳态而导致的被动性细胞死亡
   一、自噬和溶酶体细胞死亡
   二、细胞侵入式死亡
   三、铁死亡和脂质过氧化
   四、兴奋性毒性
   五、有丝分裂灾变
  第三节 细胞死亡和人类疾病
   一、抗凋亡Bcl-2家族蛋白质和癌症
   二、RIPK1调节的细胞死亡和神经退行性疾病
   三、人类疾病中RIPK1和caspase介导的促炎症机制
   四、破坏细胞稳态和人类疾病
第十七章 生物个体及器官尺寸大小调控
  第一节 大脑尺寸与身体比例
  第二节 个体尺寸调控的机制
   一、身体尺寸调控机制
   二、器官尺寸调控的机制
  第三节 影响器官大小的重要信号通路
   一、Hippo信号通路
   二、mTOR信号通路
   三、Hippo信号通路与mTOR信号通路之间的交叉通讯
  第四节 细胞间通讯调控生长与增殖
  第五节 器官组织中心调控发育及器官大小
第十八章 干细胞
  第一节 胚胎干细胞
   一、胚胎干细胞概述
   二、胚胎干细胞的特性
  第二节 全能性干细胞
   一、全能性
   二、全能性干细胞研究
   三、早期胚胎发育的遗传学过程
   四、全能性的特征
  第三节 诱导多能性干细胞
   一、概述
   二、什么是重编程
   三、什么是诱导多能性干细胞
   四、化学重编程
   五、诱导多能性干细胞的遗传稳定性
   六、诱导多能性干细胞的基因调控
   七、诱导多能性干细胞的表观遗传
   八、诱导多能性干细胞与再生医学
  第四节 成体干细胞
   一、概述
   二、神经干细胞
   三、造血干细胞
第十九章 衰老
  第一节 衰老研究的历史与遗传学模型
   一、衰老研究的历史
   二、衰老研究的遗传学模型
  第二节 遗传与衰老
   一、胰岛素/胰岛素样生长因子信号通路
   二、mTOR信号通路
   三、Sirtuin信号通路
   四、长寿物种的遗传学特征
  第三节 衰老的特征
   一、衰老的遗传学特征
   二、衰老的其他特征
  第四节 器官衰老的特征
   一、脑衰老与认知功能受损
   二、心脏衰老与循环功能下降
   三、肺衰老与呼吸效率减退
   四、肝脏衰老与代谢紊乱
   五、肾脏衰老与肾功能衰退
   六、生殖器官衰老与生殖能力消退
   七、皮肤衰老与屏障功能减弱
   八、肌肉衰老与运动能力失调
  第五节 衰老相关疾病
   一、神经退行性疾病
   二、心血管疾病
   三、骨骼疾病
   四、肌少症
   五、代谢相关疾病
  第六节 衰老与长寿
   一、影响寿命的遗传因素
   二、影响寿命的非遗传因素
  第七节 衰老的度量
   一、使用衰老时钟度量衰老
   二、衰老时钟与衰老的特征
   三、衰老时钟的未来发展
  第八节 衰老的干预
   一、小分子及药物干预
   二、主动健康
   三、体内基因干预
   四、基因工程细胞干预
第二十章 进化和发育
  第一节 基本概念
  第二节 发展历史
  第三节 动物形体构型形成
   一、形体构型中的关键体轴
   二、动物形体构型的起源
   三、动物形体构型形成的进化发育机制
   四、动物其他特殊的形体构型
  第四节 动物器官和重大表型进化的遗传基础
   一、动物新器官的起源
   二、动物重大进化事件的遗传基础
  第五节 植物的进化发育研究
   一、世代交替
   二、分生组织
   三、叶的进化发育
   四、花的进化发育
索引

本书是生物科学“101计划”系列教材之一，在循序渐进地讲述微生物学的基本知识和基本理论的同时，注重融入本领域的前沿发展。本书内容分为19章，包括绪论、微生物的显微观察与纯培养、原核生物的结构与功能、真核微生物的结构与功能、病毒、微生物的营养与培养基、微生物的代谢、微生物的生长繁殖及其控制、微生物的遗传与育种、微生物基因表达调控、微生物与基因工程、微生物的系统发育与分类鉴定、微生物的生态、微生物物种多样性、感染与免疫、合成生物学、农业微生物学、食品微生物学、工业微生物学。本书主要作为生物科学、生物技术专业本科生教材，也可用于生物工程、生物制药、合成生物学、生物信息学等专业的本科教学。

前辅文
1 绪论
  1.1 微生物与微生物学
   1.1.1 微生物是地球上最具影响力的“小巨人”
   1.1.2 地球生命简史
   1.1.3 微生物的特点
   1.1.4 微生物亦敌亦友
  1.2 微生物学的发展历程
   1.2.1 微生物学及其研究内容
   1.2.2 微生物的发现
   1.2.3 巴斯德与微生物学奠基
   1.2.4 科赫与微生物学奠基
   1.2.5 20世纪微生物学的快速发展
  1.3 微生物学的未来
   1.3.1 微生物多样性与微生物组学研究
   1.3.2 基因工程菌的构建与应用
   1.3.3 合成生物学的发展与未来
   1.3.4 利用微生物治理环境污染
   1.3.5 新型传染病的防治
2 微生物的显微观察与纯培养
  2.1 显微镜和显微技术
   2.1.1 光学显微镜的工作原理及样本制备
   2.1.2 电子显微镜的工作原理及样本制备
  2.2 微生物的分离培养与保藏
   2.2.1 无菌技术
   2.2.2 微生物的分离培养
   2.2.3 微生物的保藏
3 原核生物的结构与功能
  3.1 原核生物的细胞结构概述
   3.1.1 原核生物的显微形态
   3.1.2 原核细胞的功能
   3.1.3 原核细胞的基本结构
  3.2 细胞壁
   3.2.1 细菌细胞壁的结构
   3.2.2 古菌细胞壁的结构
   3.2.3 缺壁的细菌与古菌
  3.3 细胞膜
   3.3.1 细菌细胞膜的结构
   3.3.2 古菌细胞膜的结构
   3.3.3 细胞膜的功能
  3.4 拟核与质粒
   3.4.1 拟核
   3.4.2 质粒
  3.5 细胞表面结构
   3.5.1 鞭毛
   3.5.2 菌毛与性菌毛
   3.5.3 糖被结构
   3.5.4 菌鞘
   3.5.5 菌柄
  3.6 细胞质与内含物
   3.6.1 核糖体
   3.6.2 内生芽孢
   3.6.3 颗粒状内含物
   3.6.4 气泡
   3.6.5 羧酶体
4 真核微生物的结构与功能
  4.1 真核微生物细胞的结构与功能
   4.1.1 细胞壁
   4.1.2 细胞膜
   4.1.3 细胞核
   4.1.4 细胞质和细胞器
   4.1.5 细胞表面附属物
  4.2 真核微生物的分化
   4.2.1 真菌的营养体和繁殖体
   4.2.2 其他真核微生物
  4.3 真核微生物的起源与分类
   4.3.1 真核微生物的起源
   4.3.2 真核微生物的主要类群
5 病毒
  5.1 病毒与病毒粒
   5.1.1 病毒的特性
   5.1.2 病毒粒的结构
   5.1.3 病毒粒的化学组成
   5.1.4 病毒的分类与命名
  5.2 病毒的复制
   5.2.1 病毒的复制周期
   5.2.2 病毒入侵细胞
   5.2.3 病毒大分子合成
   5.2.4 病毒组装、成熟和释放
  5.3 病毒感染
   5.3.1 病毒感染类型
   5.3.2 病毒与宿主的相互作用
   5.3.3 病毒与肿瘤
  5.4 亚病毒因子
   5.4.1 卫星病毒
   5.4.2 卫星核酸
   5.4.3 类病毒
   5.4.4 朊病毒
  5.5 病毒举例
   5.5.1 噬菌体和古菌病毒
   5.5.2 植物病毒
   5.5.3 昆虫病毒
   5.5.4 动物与医学病毒
  5.6 病毒学研究方法
   5.6.1 病毒的培养与纯化
   5.6.2 病毒的定量
   5.6.3 病毒的检测
   5.6.4 病毒的分离
6 微生物的营养与培养基
  6.1 微生物细胞的化学组成
  6.2 微生物的营养物质
   6.2.1 碳源
   6.2.2 氮源
   6.2.3 能源
   6.2.4 无机盐
   6.2.5 生长因子
   6.2.6 水
  6.3 微生物的营养类型
   6.3.1 自养型
   6.3.2 异养型
  6.4 营养物质进入细胞的方式
   6.4.1 单纯扩散
   6.4.2 促进扩散
   6.4.3 主动运输
   6.4.4 基团转位
   6.4.5 膜泡运输
  6.5 培养基
   6.5.1 培养基的配制原则与方法
   6.5.2 培养基的类型
   6.5.3 未培养微生物的研究
7 微生物的代谢
  7.1 微生物代谢概论
   7.1.1 基本代谢类型
   7.1.2 生物能学基本原理
   7.1.3 氧化还原反应的电子供体与受体
   7.1.4 电子载体与电子传递链
   7.1.5 催化与酶
   7.1.6 酶活力调节机制
  7.2 微生物的能量代谢
   7.2.1 能量转化方式
   7.2.2 化能有机营养
   7.2.3 化能无机营养
   7.2.4 光能营养
  7.3 微生物的合成代谢
   7.3.1 同化CO2/CO2固定途径
   7.3.2 糖异生和多糖合成
   7.3.3 生物固氮
   7.3.4 氨基酸合成
   7.3.5 核苷酸合成
   7.3.6 脂肪酸和脂肪合成
  7.4 初级代谢
   7.4.1 乙醇发酵
   7.4.2 乳酸发酵
   7.4.3 醋酸发酵
   7.4.4 柠檬酸发酵
  7.5 次级代谢
   7.5.1 次级代谢的特点
   7.5.2 次级代谢产物的种类
   7.5.3 次级代谢的意义
   7.5.4 次级代谢的调节
8 微生物的生长繁殖及其控制
  8.1 微生物的个体生长与繁殖
   8.1.1 原核微生物的生长与繁殖
   8.1.2 酵母菌的个体生长与繁殖
   8.1.3 丝状真菌的个体生长与繁殖
  8.2 微生物生长的测定
   8.2.1 微生物计数
   8.2.2 微生物细胞质量测定
   8.2.3 微生物生理指标测定
  8.3 微生物的群体生长
   8.3.1 同步生长与同步培养技术
   8.3.2 微生物分批培养的生长曲线
   8.3.3 连续培养与连续发酵
  8.4 理化因素对微生物生长的影响
   8.4.1 营养物质
   8.4.2 水活度
   8.4.3 温度
   8.4.4 酸碱度（pH）
   8.4.5 氧气
  8.5 微生物生长繁殖的控制
   8.5.1 控制微生物生长繁殖的物理方法
   8.5.2 控制微生物生长繁殖的化学方法
9 微生物的遗传与育种
  9.1 微生物的遗传物质与基因组
   9.1.1 遗传物质的鉴定
   9.1.2 细菌基因组
   9.1.3 古菌基因组
   9.1.4 真核微生物基因组
   9.1.5 泛基因组
   9.1.6 宏基因组
  9.2 突变及修复
   9.2.1 突变的类型
   9.2.2 表型变化及分离
   9.2.3 突变的机制
   9.2.4 突变的回复
   9.2.5 DNA损伤修复
  9.3 质粒
   9.3.1 质粒的结构
   9.3.2 质粒的复制
   9.3.3 质粒的性质
   9.3.4 质粒的主要类型
  9.4 转座因子
   9.4.1 转座因子的结构与类型
   9.4.2 转座的方式
   9.4.3 转座的效应
  9.5 原核微生物的基因水平转移与重组
   9.5.1 转化
   9.5.2 接合作用
   9.5.3 转导
  9.6 微生物遗传育种
   9.6.1 诱变育种
   9.6.2 基因重组育种
   9.6.3 代谢工程育种
10 微生物基因表达调控
  10.1 原核基因表达调控总论
   10.1.1 原核基因表达调控分类
   10.1.2 原核基因表达调控的主要特点
   10.1.3 操纵子学说
  10.2 乳糖操纵子的基因表达调控
   10.2.1 lac操纵子的结构及其调节因子
   10.2.2 lac操纵子上的调控区
   10.2.3 乳糖操纵子的负控诱导调节
   10.2.4 乳糖操纵子的正控激活调节
   10.2.5 lac操纵子与基因克隆
  10.3 负控阻遏系统
   10.3.1 trp操纵子的阻遏系统
   10.3.2 前导肽与trp操纵子的弱化作用
  10.4 细菌的其他操纵子
   10.4.1 双启动子结构与半乳糖操纵子
   10.4.2 AraC与阿拉伯糖操纵子的正负调控作用
   10.4.3 阻遏蛋白LexA与细菌的SOS反应
   10.4.4 核糖体RNA及核糖体蛋白的多启动子调控
  10.5 转录水平上的其他调控方式
   10.5.1 通过替换σ因子进行的调控
   10.5.2 H-NS蛋白的调节作用
   10.5.3 特异性转录调控因子的作用
   10.5.4 转录终止层面的调控
   10.5.5 信号转导、双组分系统和第二信使
  10.6 转录后水平的基因表达调控
   10.6.1 核糖开关控制的基因表达
   10.6.2 CsrAB调节系统与mRNA稳定性
   10.6.3 反义RNA的调节作用
   10.6.4 ppGpp等警报素对翻译的影响
  10.7 噬菌体基因表达调控
   10.7.1 λ噬菌体溶原化和裂解途径的基因表达调控
   10.7.2 λ阻遏蛋白
   10.7.3 Cro蛋白
   10.7.4 激活因子CⅡ的调控作用
   10.7.5 λ噬菌体转录的抗终止作用
  10.8 群体感应：细胞密度依赖的基因表达调控
   10.8.1 群体感应信号分子
   10.8.2 酰基高丝氨酸内酯AHL介导的群体感应调节
   10.8.3 AIP介导的群体感应调节
   10.8.4 AI-2介导的群体感应调节
11 微生物与基因工程
  11.1 基因工程概述
   11.1.1 基因工程的定义
   11.1.2 微生物与基因工程
  11.2 微生物的基因工程技术
   11.2.1 基因敲除技术
   11.2.2 基因敲减技术
   11.2.3 基因编辑技术
   11.2.4 基因过表达技术
  11.3 从天然微生物到工程菌株
   11.3.1 微生物表达系统的主要类别与特点
   11.3.2 目的基因的获取
   11.3.3 外源基因导入宿主细胞
   11.3.4 目标菌株的筛选与鉴定
  11.4 组学在基因工程中的应用
   11.4.1 基因组学
   11.4.2 转录组学
   11.4.3 蛋白质组学
   11.4.4 代谢组学
  11.5 基因工程技术在微生物改造中的作用
   11.5.1 新兴微生物基因工程技术的发展
   11.5.2 基因工程改造细菌的应用
   11.5.3 基因工程改造真菌的应用
   11.5.4 微生物病原体的基因工程应用
  11.6 微生物基因工程涉及的伦理问题
12 微生物的系统发育与分类鉴定
  12.1 通用的生物分类单元
   12.1.1 分类单元及等级
   12.1.2 生物种的概念
   12.1.3 分类单元的命名
  12.2 微生物的系统发育学
   12.2.1 演化计时器的选择
   12.2.2 核糖体RNA基因作为生物演化的计时器
   12.2.3 系统发育分析
   12.2.4 生物的界级分类学说
   12.2.5 三域理论及其发展
  12.3 原核生物的分类
   12.3.1 原核生物分类的主要依据
   12.3.2 原核生物分类系统和伯杰氏手册
  12.4 真菌的分类
   12.4.1 真菌分类的主要依据
   12.4.2 真菌主要分类系统
  12.5 微生物系统学的研究内容与方法
   12.5.1 形态学特征
   12.5.2 生理生化特征
   12.5.3 细胞化学特征
   12.5.4 分子生物学特征
   12.5.5 基因组相似性分析
  12.6 微生物的快速鉴定与分析技术
   12.6.1 生理生化鉴定系统
   12.6.2 快速、自动化的微生物检测仪器与设备
   12.6.3 生物信息学在微生物系统学中的应用
13 微生物的生态
  13.1 微生物生态学基础
   13.1.1 微生物生态学范畴
   13.1.2 微生物生态的演化学基础
   13.1.3 生态位理论
   13.1.4 互作
   13.1.5 生境的斑块化与扩散
   13.1.6 空间分布与多样性
  13.2 不同生境中的微生物
   13.2.1 陆地环境中的微生物
   13.2.2 海洋环境中的微生物
   13.2.3 淡水中的微生物
   13.2.4 大气中的微生物
   13.2.5 极端环境下的微生物
   13.2.6 与其他生物互作的微生物
  13.3 微生物与生物地球化学循环
   13.3.1 碳循环
   13.3.2 氮循环
   13.3.3 硫循环
   13.3.4 磷循环
   13.3.5 铁循环
   13.3.6 其他元素的循环
  13.4 环境污染物的微生物降解与修复
   13.4.1 难降解有机污染物的生物降解
   13.4.2 污水生物处理
   13.4.3 污染环境的生物修复
  13.5 微生物生态学研究方法
   13.5.1 微生物群系学
   13.5.2 培养组学
   13.5.3 自然界微生物活动的检测
14 微生物物种多样性
  14.1 细菌多样性
   14.1.1 假单胞菌门
   14.1.2 芽孢杆菌门、支原体门和放线菌门
   14.1.3 拟杆菌门
   14.1.4 衣原体门、浮霉菌门和疣微菌门
   14.1.5 热袍菌门、热脱硫杆菌门和产液菌门
   14.1.6 奇异球菌门、酸杆菌门和硝化螺菌门
   14.1.7 梭杆菌门、丝状杆菌门和互养菌门
   14.1.8 脱铁杆菌门和产金菌门
  14.2 古菌多样性
   14.2.1 广古菌门
   14.2.2 TACK超门
   14.2.3 DPANN超门
   14.2.4 阿斯加德古菌类群
  14.3 真核微生物的多样性
   14.3.1 真核微生物的细胞器与系统发育
   14.3.2 原生生物
   14.3.3 真菌多样性
   14.3.4 原始色素体生物
15 感染与免疫
  15.1 感染的一般概念
   15.1.1 人体的正常微生物组与病原微生物
   15.1.2 感染性疾病的病因学
   15.1.3 感染性疾病的分类
   15.1.4 感染性疾病的疾病模式
   15.1.5 感染性疾病的传播与传染
  15.2 微生物的致病性和感染特征
   15.2.1 病原微生物感染的入侵门户
   15.2.2 细菌的毒力因子和致病特性
   15.2.3 病毒的致病特性
   15.2.4 真菌和原生生物的感染特性
  15.3 天然免疫：宿主的非特异性防御机制
   15.3.1 生理屏障
   15.3.2 炎症
   15.3.3 体液中的抗微生物物质
   15.3.4 参与天然免疫的细胞
   15.3.5 模式识别受体
   15.3.6 吞噬作用对胞外入侵者的清除
   15.3.7 胞内病原体的清除
  15.4 适应性免疫：宿主的特异性防御机制
   15.4.1 适应性免疫依赖于对抗原的识别与记忆
   15.4.2 T细胞介导的免疫
   15.4.3 B细胞介导的体液免疫
  15.5 免疫学的应用
   15.5.1 疫苗
   15.5.2 免疫治疗
   15.5.3 免疫学技术的其他应用
  15.6 人类疾病相关的病原微生物
   15.6.1 感染神经系统的病原微生物
   15.6.2 感染呼吸系统的病原微生物
   15.6.3 感染循环系统的病原微生物
   15.6.4 感染消化系统的病原微生物
   15.6.5 感染泌尿和生殖系统的病原微生物
   15.6.6 病原微生物感染的临床检测
  15.7 抗微生物药物
   15.7.1 抗微生物药物的发展历史
   15.7.2 抗微生物药物的主要作用机制
   15.7.3 微生物耐药性的产生机制
16 合成生物学
  16.1 合成生物学概述
   16.1.1 生物系统的层级结构
   16.1.2 生物元件
   16.1.3 遗传回路
  16.2 组装DNA片段
   16.2.1 标准化组装
   16.2.2 聚合酶循环组装
   16.2.3 Gibson组装
   16.2.4 Red/ET重组组装
   16.2.5 细胞内组装
  16.3 合成噬菌体与病毒
   16.3.1 合成噬菌体
   16.3.2 合成脊髓灰质炎病毒
   16.3.3 合成新型冠状病毒
  16.4 合成细菌基因组
   16.4.1 合成支原体基因组
   16.4.2 合成支原体
   16.4.3 合成大肠杆菌
  16.5 合成酿酒酵母基因组
   16.5.1 合成酵母基因组计划
   16.5.2 合成型酿酒酵母基因组的设计
   16.5.3 合成型酵母染色体的合成与组装
   16.5.4 合成型酵母染色体的转移
   16.5.5 酵母染色体的融合
  16.6 合成生物学的应用
   16.6.1 微生物细胞工厂
   16.6.2 活体微生物药物
   16.6.3 物理信息存储
17 农业微生物学
  17.1 农业微生物群落结构与功能
   17.1.1 农田植物微生物群落
   17.1.2 养殖动物肠道微生物群落
   17.1.3 农田污染生境微生物群落结构与功能
  17.2 微生物肥料
   17.2.1 固氮菌肥料
   17.2.2 解磷菌肥料
   17.2.3 解钾菌肥料
   17.2.4 菌根菌肥料
   17.2.5 铁载体产生菌肥料
  17.3 微生物农药
   17.3.1 农业常见病害与病原体
   17.3.2 微生物杀虫剂
   17.3.3 微生物杀菌剂
   17.3.4 微生物除草剂
  17.4 微生物饲料
   17.4.1 单细胞蛋白饲料
   17.4.2 青贮饲料
   17.4.3 其他发酵饲料
   17.4.4 动物肠道微生态制剂
  17.5 农田污染治理微生物制剂
   17.5.1 农田重金属污染治理
   17.5.2 农田有机污染物治理
18 食品微生物学
  18.1 微生物与食品制造
   18.1.1 食品微生物的分类与作用
   18.1.2 传统发酵食品及其生产工艺
   18.1.3 食用菌及其生产
   18.1.4 益生菌食品
   18.1.5 微生物酶制剂在食品中的应用
   18.1.6 新型食品的微生物制造
  18.2 微生物与食品腐败
   18.2.1 食品中常见的微生物污染
   18.2.2 食品微生物腐败特征
   18.2.3 细菌性食物中毒
   18.2.4 真菌毒素中毒
   18.2.5 病毒性食物中毒
  18.3 食品腐败控制与保藏
   18.3.1 影响微生物生长的食品内外因素
   18.3.2 微生物与食品保藏原理
   18.3.3 基于微生物防控的食品保藏方法
   18.3.4 食品保藏新技术
   18.3.5 新型食品的微生物控制
   18.3.6 栅栏理论在食品防腐保鲜上的应用
   18.3.7 预测食品微生物学
  18.4 食源性致病微生物的检测与追溯
   18.4.1 食品安全的微生物指标与指示菌
   18.4.2 食源性致病微生物的常规检测项目
   18.4.3 食源性致病微生物的快速检测方法
   18.4.4 食品安全HACCP体系与微生物防控
   18.4.5 基于多组学的食源性微生物溯源与风险评估
19 工业微生物学
  19.1 工业微生物学概述
   19.1.1 工业微生物学的发展
   19.1.2 工业微生物的常见种类
  19.2 工业发酵
   19.2.1 生物反应过程与发酵工程
   19.2.2 发酵方法分类
   19.2.3 发酵过程的主要单元操作
   19.2.4 生物反应器
  19.3 微生物与现代发酵工业
   19.3.1 微生物生产有机酸
   19.3.2 微生物生产氨基酸
   19.3.3 微生物生产酶制剂
  19.4 微生物与医药
   19.4.1 微生物生产抗生素
   19.4.2 微生物生产甾体类药物
  19.5 微生物与生物能源
   19.5.1 燃料乙醇
   19.5.2 生物制氢
   19.5.3 沼气发酵
   19.5.4 微生物燃料电池
名词索引
微生物中文名索引
微生物学名索引

生物信息学作为新兴交叉学科领域，已经在生命科学研究中扮演着越来越重要的角色，目前已然深入生命科学的方方面面。本教材是生命科学“101计划”核心教材之一，涵盖6大模块13章内容，第1章、第4章奠定生物信息学基础与资源；第2章、第3章引入生物统计与人工智能；第5章、第9章（部分内容）、第11章阐释序列、结构与功能的理论基础；第6~10章深入组学分析；第12章展示应用与前沿；第13章夯实生物信息学实验基础。教材从基础资源到统计与人工智能，从序列结构功能理论到组学分析，再到应用前沿与实验基础，内容全面，紧扣时代需求。 本教材可作为生命科学和生物信息学等相关专业本科生的教材，也可作为从事生物信息学相关研究人员的参考用书。

本书分为“细胞生理学”“器官和系统生理学”和“生理活动的整合调控”3篇，以重要生理学原理串联知识内容，突出生理功能研究中的数理分析、定量研究和计算建模，注意回顾重要生理学事件发现的历史及启示，介绍中国科学家在生理学领域的重要原创性贡献，展示一些分子和进化水平上的最新科研成果及重大生理学问题等，以体现生理学的前沿发展和创新思路。本书在正文旁设计了适时出现的提问，引导读者深入思考；章末配有小结、思考题和推荐阅读，有助于读者复习及拓展；配套数字资源包含拓展阅读、教学课件等丰富内容。

本书作者均为活跃在生理学教学和科研一线的学者，在编写中充分考虑到新时代研究型人才培养的要求，体现了生理学的传统性与先进性有机融合的特点，同时兼顾不同类型高校的实际教学需求，重点突出，纲举目张。本书适合作为综合性研究型高校生物类专业生理学课程教材。

前辅文
绪论
  一、认识生理学的学科内涵
  二、了解生理学的发展历程
  三、把握生理学的基本概念
  四、学习生理学的研究思路
第一篇 细胞生理学
  第一章 体液、血液与血细胞功能
   第一节 体液与机体内环境
   第二节 血液
  第二章 生物膜对物质的通透和转运
   第一节 溶质与水的跨膜扩散
   第二节 主动转运
   第三节 离子的跨膜流动与细胞膜电位
  第三章 细胞的兴奋
   第一节 刺激与动作电位的发生
   第二节 兴奋的离子机制
   第三节 兴奋在神经纤维上的传导
  第四章 细胞间的信息传递
   第一节 缝隙连接与电传递
   第二节 化学突触传递
   第三节 离子通道型受体介导的突触传递
   第四节 介导突触传递的G蛋白耦联受体
  第五章 肌细胞的收缩功能
   第一节 肌细胞收缩的结构与分子基础
   第二节 兴奋收缩耦联
   第三节 肌细胞收缩的生物力学
第二篇 器官和系统生理学
  第六章 血液循环
   第一节 循环系统的进化
   第二节 心脏生理
   第三节 血管生理
   第四节 心血管活动的调节
  第七章 呼吸
   第一节 动物呼吸系统的进化、结构与功能
   第二节 肺通气
   第三节 肺换气和组织换气
   第四节 呼吸气体在血液中的运输
   第五节 呼吸运动的调节
   第六节 内呼吸和能量代谢
  第八章 消化与吸收
   第一节 消化系统的组成和一般功能
   第二节 口腔内消化和吞咽
   第三节 胃内消化
   第四节 小肠内消化
   第五节 大肠的功能
   第六节 吸收
  第九章 渗透调节与排泄
   第一节 水、电解质及渗透压调节
   第二节 肾的形态结构与血流灌注
   第三节 肾小球的滤过
   第四节 肾小管与集合管的重吸收和分泌
   第五节 尿液的浓缩和稀释
   第六节 尿生成的调节
  第十章 生殖
   第一节 性腺的形成与调控
   第二节 卵巢与雌性生殖
   第三节 雄性生殖系统
第三篇 生理活动的整合调控
  第十一章 生理功能的内分泌调控
   第一节 内分泌系统与激素概论
   第二节 下丘脑-垂体的内分泌功能
   第三节 甲状腺
   第四节 胰岛
   第五节 肾上腺皮质
   第六节 肾上腺髓质
  第十二章 神经系统的感觉功能与感觉器官
   第一节 感觉过程的一般原理
   第二节 化学感觉
   第三节 机械感觉
   第四节 听觉
   第五节 视觉
   第六节 温度觉与痛觉、痒觉
  第十三章 神经系统的运动功能
   第一节 躯体运动系统的组构和控制模型
   第二节 反射运动和节律运动
   第三节 随意运动的发起和控制
   第四节 内脏运动系统对内脏活动和免疫功能的调节
  第十四章 神经系统的高级功能与行为调控
   第一节 本能行为
   第二节 行为的动机和决策
   第三节 学习与记忆
   第四节 大脑皮层的认知功能
  第十五章 生理学研究策略与技术
   第一节 生理学研究策略
   第二节 生理学研究技术实例
索引

本书共分为四部分：第一部分生物科学人才培养战略发展研究报告：对国内外生物科学本科教育教学的现状进行调研，较为系统地整理了国内外生物科学学科布局、人才培养模式、人才需求和课程体系方面的现状，并进行了对比分析。第二部分拔尖创新人才培养典型案例：汇集33所拔尖高校（国家生物科学拔尖学生培养基地32所高校和西湖大学）在生物科学专业人才培养模式、专业建设、课程建设、教材建设、实践环节的案例。第三部分高等学校生物科学类专业核心课程体系：全面介绍了生物科学“101计划”重点建设的11门核心课程的知识体系，对每门课程的教学内容、教学目标和教学安排进行了介绍。第四部分高等学校生物科学类专业人才培养方案：汇集33所生物科学本科专业的培养方案和教学计划，旨在促进33所参与高校之间的信息交流，以及可供其他相关院校的教师和学生提供有力参考。

前辅文
第一部分 高等学校生物科学类专业