微生物學課程教學大綱

《微生物學》課程教學大綱課程編號：0231104課程名稱：微生物學總學時數：72實驗學時：30/24（單獨開課）先修課及后續(xù)課：先修課程：專業(yè)導論，基礎化學，生物化學，生物技術基礎實驗后續(xù)課程：細胞生物學，遺傳學，分子生物學，基因工程，細胞工程，免疫學等]一、說明部分.課程性質：《微生物學》是生物工程、生物技術等專業(yè)的專業(yè)基礎課，授課對象為生物工程專業(yè)、生物技術和環(huán)境工程專業(yè)本科學生。.教學目標及意義：本課程為生物相關專業(yè)的專業(yè)基礎課程，在教學過程中，應注意培養(yǎng)學生觀察、思考、分析、歸納的自學能力，并要求學生會捕捉新的信息，注意學科的進展與動向。使學生能夠運用微生物學原理，指導和解決今后學習及實際工作中遇到的有關理論問題；結合實驗教學，使學生熟知微生物學研究的常規(guī)方法和手段，能夠熟練進行微生物基本操作。為其他課程的學習奠定堅實的基礎。3.教學內容和要求本課程系統(tǒng)介紹微生物的形態(tài)構造與功能、營養(yǎng)需求、生理代謝、生長繁殖、遺傳變異、傳染與免疫等生命活動規(guī)律及其在科研和實踐方面的主要應用，要求學生在理解基本原理和概念的基礎上，會歸納解決常見問題所適用的方法與手段，知道微生物在生物學科中的地位和作用。.教學重點、難點,教學重點：微生物的構造與功能；微生物的營養(yǎng)；微生物的代謝；微生物的生長及控制；微生物的遺傳和變異教學難點：微生物的代謝；微生物的遺傳和變異.教學方法與手段以多媒體教學為主，采取講授、自學、課堂討論、專題講座等多種方式講授課程知識，并要求學生閱讀相關參考書籍，培養(yǎng)學生的自學能力，使學生掌握微生物學基本理論及基本操作技術。該課程教材及PPT為英語形式，旨在提高學生專業(yè)基礎知識的同時，提高學生對專業(yè)英語的掌握程度。6.教材及主要參考書教材：Microbiology Asystemsapproach,MarjorieKellyCowan,KathleenParkTalaro,McGrawHillHigherEducation,2006主要參考書：.AphotographyatlasfortheMicrobiologylaboratory才dEdition,MichaelJ.Leboffe;BurtonE.Pierce;MortonPublishingCompany,2005-.Microbiology,6/e,LansingMPrescott,JohnPHarley,DonaldAKlein,McGrawHillHigherEducation,2006.微生物學導論（第二版）影印版，2003,科學出版社..周德慶《微生物學教程》（第二版）2002，高等教育出版社..沈萍《微生物學》（第五版）（中文版）2003,高教出版社..郝素珍《實用醫(yī)學免疫學》，，高等教育出版社.二、正文部分Chapter1TheMainThemesinMicrobiology一.教學要求》要求學生熟練掌握微生物的特點了解人類對微生物的認識史及微生物的發(fā)展史，了解巴斯德、科赫在微生物學領域的重要地位和貢獻。了解微生物的發(fā)展與人類的關系。掌握微生物學的分類及微生物的命名規(guī)則掌握基本的專業(yè)詞匯二.教學內容知識要點TheMicrobialWorld;WhatisMicrobiologyWhyStudyMicrobesCharacteristicsMicroscopicOrganismsHistoricalAspectsTaxonomy三.本章學時數：4Chapter3ToolsoftheLaboratory:TheMethodsforStudyingMicroorganisms#一.教學要求要求學生熟練掌握光學顯微鏡的原理，不同顯微鏡的特點，影響顯微鏡成像的主要因素，各種顯微鏡的使用范圍。掌握電子顯微鏡的原理及與光學顯微鏡的異同點。對最新的掃描隧道顯微鏡，原子力顯微鏡有初步的了解。掌握染色技術的原理，染色類型，染色的作用、特點及應用等。掌握相關的專業(yè)詞匯二.教學內容…MicroscopeHistoryoftheMicroscopeImagesProducedByCompoundLightMicroscopeMeasurementsofLengthRelativeSizeofDifferentGroupsofMicrobesThreefactorsinobtaininganimageMagnificationResolution(orResolvingPower) ContrastImportantCharacteristicsoftheCompoundMicroscopeTypesofMicroscopyBright-fieldmicroscopyDark-fieldMicroscopyAComparisonofBright-fieldandDark-fieldMicroscopyPhase-ContrastMicroscopyFluorescenceMicroscopy]BasicsofElectronMicroscopyTransmissionElectronMicroscopy(TEM)ScanningElectronMicroscopy(SEM)ComparisonofTEMandSEMScanningTunnelingMicroscope(STM)andAtomicForceMicroscope(AFM)StainingPrinciplesofStainingTypesofStains*NegativestainsPositivestainsSimpleStainDifferentialstainsSpecial(structural)stains-stainsusedtohighlightspecificpartsofmicrobes三.本章學時數：5Chapter4CharacteristicsofProkaryoticCells.一.教學要求明確細菌是微生物學研究的主要對象。了解原核細胞的基本結構和特殊結構，掌握化學組成、結構與功能的關系。了解原核細胞的分裂方式和過程。知道有關微生物的常識如基本形態(tài)、大小范圍及測定方法、菌落的特征及在分類鑒定中的意義。明確G+菌、G-菌的細胞壁組成及異同點，肽聚糖的交聯(lián)方式。掌握革蘭氏染色法的原理和應用；明確細胞壁缺陷型細菌的形成原因、特點及其應用。知道放線菌結構的特點，尤其是抗生素生產方面具有重大的經濟價值。知道幾種常見代表屬及常見生產菌株和致病菌株。掌握藍細菌的主要生理功能是固氮作用和光合作用，了解藍細菌特有的光合色素一一藻膽色素。知道古生菌的意義及特點，了解立克次氏體、衣原體、支原體等特點。掌握一些關于原核微生物的常規(guī)和新的研究方法。掌握相關專業(yè)詞匯。二.教學內容SizeandMorphologysizeBacterialMorphologyBacterialshapesandarrangementStructureCellWall)CellwallofGram+CellwallofGram-Gram+andGram-CellWallsCellWallFunctionsVariationsincellwallPlasmaMembraneCapsuleProjectionsFromBacteria/flagella&fimbriae&piliCytoplasmRibosomesNucleoidCellInclusionsEndosporesStructureofEndosporeProcessesofSporeformers、Endospore,cyst,parasporalcrystalGroupsofBacteriacyanobacteria-blue-greenbacteriamycoplasmas-havenocellwallrickettsias-parasitcbacteriaoftentransmittedbyticksandfleas.chlamydias-“energyparasites”thatcannotsynthesizeATPArchaea:ProcaryotesnowplacedinadifferentDomainfromotherbacteriaHavenopeptidoglycanincellwallandfewerphospholipidsinplasmamembrane]4.Actinomycetes三.本章學時數：10Chapter5CharacteristicsofFungi一.教學要求了解真核細胞壁組成，清楚蝸牛酶對真核細胞壁的作用原理。掌握真核細胞無性和有性繁殖過程及其生活史，分辨真核細胞與原核細胞的區(qū)別所在。了解霉菌的形態(tài)、功能與分類，營養(yǎng)需求，生活史，應用及危害的防治《能夠比較四大類微生物菌落和細胞形態(tài)特征的異同點?；镜膶I(yè)詞匯的掌握。二.教學內容CharacteristicsofFungiThehistoryofEucaryotesStructureCellWallGlycocalyx]FlagellaMaingroupofEucaryoticmicroorganismYeasts&Molds&FleshyfungisTypesofHyphaeStructuralTypesFunctionaltypesSpecialformofVegetativehyphaeSpecialformofAerialhyphae*TypesofReproductioninFungiTypesofFungalSporesTypesofAsexualSporesStepsinProductionofSexualSporesTypesofSexualSporesMoldreproductionandlifecycleDivisionsoftheFungiFleshyfungi蕈菌/傘菌(BeneficialEffectsofFungiHarmfulEffectsofFungi三.本章學時數：7Chapter6Anintroductiontotheviruses一.教學要求明確非細胞形生物一一病毒的生物學特點，知道病毒分類的主要依據，了解病毒的形態(tài)、構造特點和組分。掌握病毒繁殖步驟特點，了解病毒的生物合成過程特別是逆轉病毒生物合成的特點與意義，明確病毒的常規(guī)培養(yǎng)方法。把握溫和噬菌體和裂性噬菌體侵染宿主的過程和結果。掌握噬菌體一步生長曲線各期特點及意義，深入理解溫和噬菌體的整合特性，溶源轉化的生物學特性及意義。知道噬菌體效價測定，溶源菌檢定的常用方法。明確原噬菌體、pfu、自外裂解、裂解量等概念，知道干擾素產生機理及其作用。|了解類病毒、衛(wèi)星病毒、衛(wèi)星RNA、骯病毒等亞病毒各自化學組成特點、寄生方式及致病性，明確其發(fā)現對于生物學基礎研究、病理學研究、分子生物學研究等方面的意義。特別注意骯病毒的發(fā)現的意義及其繁殖的特點。掌握相關專業(yè)詞匯二.教學內容ThehistoryofresearchthevirusesUniqueCharacteristicsofVirusesSizecomparisonofviruses—howbigaretheyViralcomponentsvirion-completevirusthatcaninfecthost~ViralcomponentsVirusparaticle(virion)Nakedviruses(nucleocapsids)EnvelopedvirusesMorphologicalGroupsofVirusesClassificationofViruses1Characteristicsusedtypeofnucleicacid?typeofhostmorphologyViralReplicationreplicativecircleViralReplicationAdsorption&Penetration&Uncoating&ViralReplication&Assembly&ReleaseCultivationofAnimalViruses.cellculturesIII.duckandchickembryos.livelabanimalsofViralInfectionsBacteriophageBacteriophagemorphologyBacteriophageReplicationonestepgrowthcurve(一一步生長曲線)TypesofBacteriophage》Lyticphage&Lysogenic(temperate)phageLysogenicconversionInfectiousnoncellularParticlesPrions&Viroids&Virusoid(viroid-like;satellite)三.本章學時數：10Chapter7日ementsofmicrobialnutrition,Ecology,andgrowth一.教學要求掌握微生物的營養(yǎng)需求，及根據營養(yǎng)代謝對微生物的分類。!掌握微生物營養(yǎng)物質的運送方式。掌握微生物培養(yǎng)基配制的要求和基本原則。明確純培養(yǎng)的意義，知道純培養(yǎng)裝置的要求，重點了解微生物的常規(guī)分離方法和純培養(yǎng)技術，掌握實驗室培養(yǎng)的常用方法和器皿，特別了解厭氧菌培養(yǎng)的除氧裝置和方法。知道大規(guī)模生產培養(yǎng)常用的培養(yǎng)器及配套裝置，了解微生物培養(yǎng)技術的發(fā)展特點和動向。掌握細菌純培養(yǎng)的群體生長規(guī)律，重點掌握生長曲線各期的特點及其對實際生產和研究中的指導作用。掌握連續(xù)培養(yǎng)的理論依據、意義、應用，明確生長限制因子、生長速率、常數R、代時G、產量常數等概念，知道連續(xù)培養(yǎng)器的常規(guī)裝置和類型。明確群體生長和繁殖的概念，清楚生長量和繁殖量的意義。重點了解測定微生物生長繁殖常用的生物量、生理指標、計數的原理及方法，特別是其適用范圍和優(yōu)缺點，重點掌握微生物的顯微鏡直接計數法、平板菌落計數法，微生物細胞干重法的測定。掌握影響微生物生長的因素。掌握微生物之間的相互關系。掌握專業(yè)詞匯?！?教學內容.GrowthRequirementsofmicrobeChemical日ementsofMicroorganismcellMinimalGrowthRequirementsCarbonsourceNitrogensourceEnergysourceInorganicsalt?GrowthfactorsWaterTransportmechanismsforNutrientabsorptionPassivediffusion擴散facilitateddiffusion促進擴散Activeactivetransport 主動運輸?grouptranslocation 基團轉位3MicrobiologicalMediaTypesofMediaBasedonphysicalstateTypesofMediaBasedonContentChemicallydefinedmedia(syntheticmedium):Chemicallyundefinedmedia(Complexmedia)TypesofMediaBasedonUseMinimummedium基礎培養(yǎng)基IIIAll-purposemedia完全培養(yǎng)基SelectivemediaDifferentialmediaPureCultureTechniquesThefiveI'sPureCultureTechniquesFactorsAffectingMicrobialGrowthTemperature$pHfreeoxygenosmoticpressureofenvironmentBacterialReproductionBinaryfissionGrowthofaBacterialPopulationPhasesofPopulationGrowthlagphase,logarithmicphase,stationaryphase,decline(death)phase[MeasurementofGrowthRelationshipsBetweenMicrobes7.1Symbioticrelationships7.2NonsymbioticrelationshipsTypesofSymbioticRelationshipsParasitism&Mutualism&CommensalismTypesofNonsymbioticRelationshipsSynergism&Antagonism#三.本章學時數：9Chapter8Microbialmetabolism一.教學要求通過本章的課堂教學，使學生掌握分解代謝和合成代謝的概念，掌握化能異樣微生物產能的幾種途徑，掌握脫氫、遞氫、受氫的過程，理解發(fā)酵、有氧呼吸、無氧呼吸作用。了解各發(fā)酵類型的出發(fā)點和最終產物，了解同(異)型酒精發(fā)酵和同(異)型乳酸發(fā)酵。掌握自養(yǎng)微生物的生物氧化形式、產能效率，了解硝化細菌、硫細菌的能量代謝和硝化作用。掌握光能自養(yǎng)微生物環(huán)式、非環(huán)式光合作用，了解嗜鹽桿菌紫膜的光合作用及意義。知道自養(yǎng)微生物固定CO2的方式能夠比較ATP的三種主要產生方式的特點、異同、產能效率。掌握相關專業(yè)詞匯。?二.教學內容ThemetabolismofmicrobesMetabolismBiologicaloxidationEnzymesThepursuitandutilizationofenergyEnergySourcesforMicrobesExternalenergysources?Oxidation-ReductionReactionsAdenosineTriphosphatePhosphorylationTypesofPhosphorylationSubstratephosphorylationOxidativephosphorylationPhotophosphorylationUseofOrganicMoleculesforEnergy。Respiration:breaksdownorganicmoleculesusinganETSFermentation:BreaksdownorganicmoleculeswithoutusinganETSFeaturesofETSChemiosmoticMechanismRespirationofGlucoseAnaerobicrespirationAnaerobicrespirationNitraterespiration&Denitrification反硝化作用)、PutrefactionSummaryforRespirationFermentationDefinition-oxidationoforganicmoleculesthatdoesnotuseanETSCharacteristicsoffermentationPatternsofFermentationSummaryofoxidationwithorganicmoleculesOxidationofInorganicMoleculesforEnergy(Nitrifyingbacteria ammonia-NH^oxidationsulfurbacteriaThiobacillus￡6=「00*14氧化亞鐵硫桿菌)OxidationofInorganicMoleculesSynthesizeorganicmoleculesbyCalvin-BensoncycleUseofSunlightAsEnergySourcephotophosphorylationPhotosynthesis\PhotosyntheticmicrobesReactionsofPhotosynthesisLightReactionTypesofPhotophosphorylationCyclicphotophosphorylation&NoncyclicphotophosphorylationHalophile(purplemembranephotosynthesis)DarkReaction三.本章學時數：9￥Chapter9Genetics一.教學要求深入理解原核生物質粒在遺傳、理論研究、生產實踐中重要意義，重點掌握原核質粒的分子結構與功能，了解幾種具有代表性細菌質粒的性質及應用，明確遺傳型、基因型、變異型、表型、誘變等概念。明確基因組概念和基因突變的類型及特點，掌握點突變與染色體畸變的機制，了解引起自發(fā)性突變的可能因素和常用誘變劑及其作用機理，掌握UV誘變機理及修復系統(tǒng)。了解營養(yǎng)缺陷型。了解原核細胞轉化、轉導、接合，明確各自發(fā)生的條件、媒介類型，重點掌握普遍轉導、局限轉導的異同點，明確其媒介類型、所攜外源DNA的特點及所得到重組子的特性。明確F+菌株、F-菌株、F/菌株和Hfr菌株的含義及相互間的轉換關系，掌握其在接合現象中所起的作用和結果，尤其是Hfr菌株在利用中斷雜交法繪制環(huán)狀染色體圖中的作用。明確轉化、轉染、轉導、接合、感受態(tài)、轉化子、轉導子、接合子、給體菌、受體菌、外源NA等概念及意義。(了解基因工程的基本原理和基本操作程序，明確給體、受體、載體、工具酶、工程菌的概念，知道基因工程的應用和發(fā)展前景。明確菌種衰退的原因與現象，掌握菌種復壯的原理和方法。明確保藏菌種的原理、目的和原則，重點掌握不同類型微生物常用的保種方法。二.教學內容BacterialGeneticsOperonComponentsstructuralgenes&promoter&operator®ulatorgeneTwoTypesofOperons]InducibleoperonsRepressibleoperonsDNATransferplasmidsThetypeofplasmidsFertilityfactor,Ffactor致育因子：plasmidwithgenescodingforsexpilusResistancefactor,Rfactor抗性因子Bacteriocinproductionplasmid（產細菌素的質粒）!virulenceplasmid（毒性質粒）Metabolicplasmid（代謝質粒）crypticplasmid（隱秘質粒）DNAtransferalwaysone-wayfromdonortorecipientPossibleResultsofDNATransferTypesofDNATransferConjugation&Transformation&TransductionGeneticEngineering…Definitionsgeneticengineering&RecombinantDNA&cloningvector&cloninghostKeyenzymes-restrictionendonucleasesActionofRestrictionEndonucleasesStepsinGeneticEngineeringMutationDefinitionsVariation&mutation&mutant&Prototroph&auxotroph&geneticcode（auxotroph&resistantmutant&conditionallethalmutant&morphologicalmutantGeneticCodeTypesofMutationsCauseofMutationTypesofMutagensAmesTest三.本章學時數：8Chapter11-12ControlofMicrobialGrowth!一.教學要求了解各種理化因素對微生物生長的影響機理、后果及其控制。明確滅菌、防腐、抑菌、消毒、最適生長溫度、最適pH等概念。掌握濕（干）熱滅菌法、連消法、巴氏消毒法、過濾除菌法等常規(guī)方法的規(guī)定指標和適用范圍。理解石碳酸系數的意義。知道實驗室、無菌室（箱）的常規(guī)消毒方法。明確化療與化學治療劑、抗生素、抗菌譜等概念，了解化學治療劑的特點、種類，掌握抗代謝物、抗生素影響微生物生長的作用機制及作用位點，了解微生物產生耐藥性的途徑及控制。二.教學內容ReasonsforcontrollinggrowthApproachestoControllingGrowth.Killingmicrobes-microbicidalagents（殺菌劑）.Preventingmicrobialgrowth-microbistaticagents抑菌劑U\.Removalofmicrobes.TerminologyofControlAntimicrobialagents/germicide抗菌劑/殺菌劑Sterilization滅菌Commercialsterilization商業(yè)滅菌Disinfection^消毒Disinfectant消毒劑UAntisepsis防腐 Antiseptic防腐劑Sanitization凈化Asepsis無菌PhysicalMethodsofControlTargetsofphysicalmethodsPhysicalMethodsUsedheat&filtration&colddesiccation&radiationChemicalMethodsofControl~AntimicrobialagentBacteriostaticagent抑菌劑&Bactericide