南開大學微生物教學大綱

微生物詳細授課大綱:第一章緒論（2學時）目的要求：本章主要引導學生了解什么是微生物，微生物學的建立和發(fā)展歷史，微生物對人類生產(chǎn)實踐活動以及其他學科的影響，明確微生物學作為一門獨立學科在生命科學發(fā)展中的重要作用和地位，激發(fā)學生對微生物學的濃厚興趣，啟迪學生，勤于思考，勇于實踐，為科學發(fā)展做出奉獻重點和難點：要求掌握微生物學科發(fā)展歷史中幾位重要的奠基人物對微生物學的主要貢獻；微生物的幾大共性特征教學內(nèi)容：一、微生物與微生物學1、什么是微生物2、微生物所包括的類群3、微生物在生物界中的地位4、微生物學及主要分支學科二、微生物的主要特征1、與其它生物共有的屬性2、微生物特有的屬性三、微生物與人類的關系1、微生物是人類的朋友2、少數(shù)微生物是人類的敵人四、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學的建立與發(fā)展（一）微生物的發(fā)現(xiàn)1、發(fā)現(xiàn)前的廣泛應用2、微生物的發(fā)現(xiàn)（二）微生物學奠基人1、巴斯德2、柯赫（三）微生物學發(fā)展過程中的重大事件（四）微生物學在生命科學發(fā)展中的重要作用與地位1、微生物作實驗材料,其研究成果促進了許多生物學重大理論的突破與發(fā)展2、微生物學對現(xiàn)代生物技術的貢獻3、微生物與“人類基因組計劃”4、我國微生物學的成就和發(fā)展五、21世紀微生物學展望思考題：1、微生物包括哪些類群？2、微生物有哪些特殊的屬性？3、舉例說明微生物在生命科學發(fā)展中的重大貢獻？第二章微生物的純培養(yǎng)和顯微技術（2學時）目的要求：

本章主要使學生了解分離純化技術是微生物學研究的基礎，而無菌技術是其關鍵，顯微鏡是微生物學研究的工具。熟練掌握無菌技術、純種分離技術、培養(yǎng)技術和顯微技術是研究和利用微生物的基本功。本章學習后，學生基本掌握了研究微生物學的基本方法和手段，為今后學習微生物學相關知識打下基礎。重點和難點：要求掌握微生物學實驗操作的最基本的無菌技術，分離技術及純種獲得的方法。教學內(nèi)容：第一節(jié)微生物的純種分離和純培養(yǎng)一、用營養(yǎng)瓊脂平板分離純種1、微生物純種分離的原理和方法2、純種平板分離的不同方法二、用液體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)三、單細胞（孢子）分離四、選擇培養(yǎng)分離1、利用選擇培養(yǎng)基直接分離目的微生物2、富集培養(yǎng)五、二元培養(yǎng)物六、無菌技術1、所用物品的滅菌技術2、無菌操作第二節(jié)顯微鏡和顯微技術一、光學顯微鏡的種類及原理1、普通光學顯微鏡2、

特殊功能的光學顯微鏡二、電子顯微鏡的種類及原理1、透射電鏡2、

掃描電鏡三、顯微鏡觀察樣品的制備思考題：1、利用選擇培養(yǎng)基如何篩選：（1）抗鏈霉素（str）細菌？（2）降解利用尿素的細菌？（3）分解利用纖維素的細菌？2、利用富集培養(yǎng)和選擇培養(yǎng)如何分離：（1）如何從土壤中分離篩選高溫（70℃（2）如何從污染廢水中分離篩選苯胺降解細菌？微生物細胞的形態(tài)、結構與功能（8學時）目的要求：本章主要使學生學習并掌握原核微生物包括真細菌、古生菌和真核微生物包括霉菌、酵母菌、蕈菌的細胞形態(tài)、基本結構特征及其功能、生活特性等等，認識微生物的多樣性。重點和難點：將原核微生物、真核微生物的類群、細胞結構和功能作為重點章節(jié)講授。突出原核微生物細胞結構和功能，要求掌握G+和G-細胞壁的結構和組成的異同點；G-細胞壁脂多糖的組成及功能；革蘭氏染色的機理與步驟；細菌芽孢的構造和功能；古生菌細胞壁和細胞膜的特點；細菌和真菌鞭毛結構、運動方式及能量來源的區(qū)別。對真核微生物則重點介紹酵母菌和絲狀真菌特有的結構和功能；教學內(nèi)容：第一節(jié)原核微生物——真細菌的形態(tài)、細胞結構與功能一、普通細菌一般形態(tài)與大?。ㄒ唬﹤€體形態(tài)與空間排列1、球狀2、桿狀3、螺旋狀4、其它形狀5、正常形態(tài)與異常形態(tài)（二）個體大?。ㄈ┚涞男螒B(tài)特征二、細菌細胞的結構與功能（一）細胞壁1、證實細胞壁存在的方法：2、細胞壁的功能3、革蘭氏染色與細胞壁4、G+細菌的細胞壁5、G-細菌的細胞壁6、周質(zhì)空間7、革蘭氏染色的基本原理8、特殊細胞壁的細菌9、細胞壁缺陷細菌（二）細胞膜1.細胞膜的結構模型2.細胞膜的化學組成3.細胞膜的生理功能4.間體(三)細胞質(zhì)和內(nèi)含物1.顆粒狀貯藏物2.內(nèi)含物(四)核區(qū)(五)特殊的休眠構造——芽孢(六)細菌細胞壁以外的構造———糖被(七)細菌細胞壁以外的構造---鞭毛(八)細菌細胞壁以外的構造---菌毛(九)細菌細胞壁以外的構造---性毛三、放線菌（一）形態(tài)與結構（二）生長與繁殖（三）菌落形態(tài)（四）分布特點及與人類的關系四、支原體、立克次氏體和衣原體（一）支原體（二）立克次氏體（三）衣原體五、粘細菌六、蛭弧菌七、藍細菌第二節(jié)原核微生物—古生菌的形態(tài)、細胞結構與功能一、細胞形態(tài)二、細胞結構（一）細胞壁（二）細胞膜三、古生菌研究的重大意義第三節(jié)真核微生物一、酵母菌（一）形態(tài)（二）細胞結構1、細胞壁2、細胞膜3、細胞核4、細胞質(zhì)及內(nèi)含主要細胞器與內(nèi)含物5、主要細胞器（三）繁殖（四）菌落特征（五）分布及與人類的關系二、霉菌（一）菌絲功能分化（二）菌絲的特化（三）菌落（四）霉菌繁殖方式（五）細胞結構1、細胞壁2、特殊的內(nèi)含體3、真核微生物鞭毛和纖毛（六）分布特點及與人類的關系三、蕈菌（一）菌絲的分化（二）鎖狀聯(lián)合（三）蕈菌的特征思考題：1、試根據(jù)細菌細胞結構的特點，分析并舉例說明為什么它們能在自然界中分布廣泛。2、原核微生物（真細菌、古生菌）和真菌（霉菌、酵母、蕈菌）細胞形態(tài)、結構和功能的比較。3、真核微生物（低等水生真菌）的游動孢子的鞭毛結構與功能。第四章微生物的營養(yǎng)（2學時）目的要求：本章主要使學生掌握微生物的六大生長要素，微生物營養(yǎng)類型的劃分及其特點，從而認識到微生物營養(yǎng)類型的多樣性。根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)要求，配制相應的、適于微生物生長的培養(yǎng)基，為今后進行研究和利用微生物打下理論基礎。重點和難點：營養(yǎng)類型的分類依據(jù)，微生物的營養(yǎng)類型特有的營養(yǎng)類型，培養(yǎng)基配制原則及培養(yǎng)基類型，營養(yǎng)物質(zhì)運輸?shù)乃姆N方式及特點。教學內(nèi)容：第一節(jié)微生物的營養(yǎng)要求一、微生物細胞的化學組成二、營養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能1、碳源2、氮源3、能源4、無機鹽5、生長因子6、水三、微生物的營養(yǎng)類型1、光能無機自養(yǎng)型2、光能有機異養(yǎng)型3、化能無機自養(yǎng)型4、化能有機異養(yǎng)型5、營養(yǎng)缺陷型第二節(jié)微生物培養(yǎng)基一、制備培養(yǎng)基的原則二、培養(yǎng)基類型第三節(jié)微生物營養(yǎng)物質(zhì)跨膜運輸方式一、擴散二、促進擴散三、主動運輸1、初級主動運輸2、次級主動運輸3、基團轉位四、膜泡運輸思考題：以紫色非硫細菌為例，解釋微生物的營養(yǎng)類型可變性及對環(huán)境條件變化適應能力的靈活性。試比較營養(yǎng)物質(zhì)進入微生物細胞的幾種方式的特點。第五章微生物的代謝（6學時）目的要求：本章作為重點章節(jié)講授。主要使學生掌握微生物代謝類型的特點及多樣性，代謝調(diào)控的原理，了解主要發(fā)酵途徑和產(chǎn)能方式。重點和難點：微生物特有的無氧呼吸、無機能源物質(zhì)氧化磷酸化、放氧和非放氧型光合磷酸化產(chǎn)能方式以及自養(yǎng)的代謝過程，微生物特有的次生代謝和固氮合成代謝。教學內(nèi)容：第一節(jié)微生物產(chǎn)能代謝一、化能異養(yǎng)型微生物產(chǎn)能方式1、有機物作能源，三種產(chǎn)能方式2、三種產(chǎn)能方式的比較（1）發(fā)酵（2）有氧呼吸（3）無氧呼吸3、微生物無氧條件下發(fā)酵產(chǎn)能與發(fā)酵產(chǎn)物4．微生物與氧的關系及產(chǎn)能方式二、化能無機自養(yǎng)型微生物ATP和還原力形成1．硝化細菌2．硫化細菌3．鐵氧化細菌4、氫氧化細菌三、光能營養(yǎng)型微生物ATP和還原力形成1、光能營養(yǎng)型微生物和生態(tài)2、光合細菌光合磷酸化系統(tǒng)（光合裝置）3、光合細菌環(huán)式光合磷酸化（厭氧條件下）4、綠色細菌非環(huán)式光合磷酸化(厭氧條件下)5、藻類、藍細菌非環(huán)式光合磷酸化（有氧條件下）6、嗜鹽菌紫膜的光合磷酸化產(chǎn)生ATP第二節(jié)微生物耗能反應一、自養(yǎng)型微生物CO2同化1、Calvin循環(huán)2、還原性TCA循環(huán)同化CO23、異養(yǎng)型微生物CO2同化4、專性自養(yǎng)菌和嚴格厭氧菌斷裂的TCA循環(huán)二、微生物細胞物質(zhì)合成第三節(jié)微生物特有的代謝一、微生物固氮1、固氮微生物2、固氮生化過程二、真細菌肽聚糖合成三、次級代謝物－青霉素生物合成思考題：微生物營養(yǎng)與動、植物相比，碳源和氮源譜非常廣泛，為什么說微生物的能源譜也非常廣泛？什么是自養(yǎng)微生物、光能營養(yǎng)微生物、化能營養(yǎng)微生物？養(yǎng)殖水體中NH4+富營養(yǎng)化，應用哪幾類不同生理類群的細菌來降低其濃度？第六章微生物的生長繁殖及其控制（2學時）目的要求：本章主要使學生掌握微生物生長繁殖的規(guī)律，微生物生長的測定方法，及各種物理、化學因素對微生物生長的影響。重點和難點：單細胞生物典型生長曲線的特征，控制有害生物生長的方法，依據(jù)氧氣、生長溫度可將微生物分成的種類類型教學內(nèi)容：第一節(jié)細菌的個體生長與群體生長規(guī)律一、細菌個體生長1、細菌染色體雙向復制2、細胞壁擴增3、細菌的生長與分裂調(diào)節(jié)二、細菌群體生長規(guī)律（一）細菌群體生長曲線（二）細菌群體生長的數(shù)學表示式三、連續(xù)培養(yǎng)四、同步培養(yǎng)第二節(jié)真菌的生長與繁殖一、絲狀真菌的生長繁殖1、菌絲斷裂繁殖2、無性孢子繁殖3、有性孢子繁殖4、絲狀真菌的生活史二、酵母菌的生長繁殖第三節(jié)環(huán)境對生長的影響及生長的測定一、環(huán)境因子對微生物生長的影響1、營養(yǎng)因子對生長的影響2、水活性對生長的影響3、溫度對生長的影響4、pH對生長的影響5、氧對生長的影響二、微生物生長測定1、個體計數(shù)法2、重量法3、生理指標法第四節(jié)微生物生長繁殖的控制一、控制微生物的化學物質(zhì)1、抗微生物劑2、抗代謝物3、抗生素4、細菌對抗生素的耐藥性二、控制微生物的物理因素思考題：1、細菌的生長繁殖與高等動植物的有哪些異同？其典型生長曲線可分幾期，其劃分依據(jù)是什么？2、影響微生物生長的因素有哪些？第七章病毒（6學時）目的要求：

本章主要使學生了解病毒粒子的形態(tài)、結構和化學組成，掌握噬菌體、動物病毒的復制周期及反映病毒生長繁殖規(guī)律的一步生長曲線的原理和實驗方法，掌握病毒的非增殖性感染的三種感染類型及烈性噬菌體、溫和噬菌體、溶源性、溶源菌等基本概念。通過病毒與宿主的相互作用，認識病毒在生物學、醫(yī)學、經(jīng)濟上的重要意義。重點和難點：要求重點掌握病毒復制的五個階段，病毒非增殖性感染，溶源化現(xiàn)象，病毒一步生長曲線的原理。教學內(nèi)容：病毒粒子（毒粒）的性質(zhì)一、病毒的形態(tài)和結構1、腺病毒（Adenovirus）2、煙草花葉病毒（TMV）3、E.coliT4噬菌體4、有包膜的病毒二、病毒的化學組成1、病毒的核酸2、病毒的蛋白質(zhì)3、脂類與少量糖類第二節(jié)噬菌體的復制一、T4噬菌體的復制過程二、MS2噬菌體的復制三、ΦX174噬菌體的復制四、fd噬菌體非殺細胞增殖感染五、噬菌體的整合非增殖感染1、烈性噬菌體2、溫和噬菌體3、λ噬菌體裂解途徑和溶源化途徑轉錄調(diào)控4、溶源性細菌的性質(zhì)六、病毒的一步生長曲線第三節(jié)動物病毒的復制一、細菌細胞和動物細胞結構差異對病毒增殖的影響二、無包膜DNA病毒—Adenovirus復制三、有包膜DNA病毒—Herpessimplexvirus復制四、無包膜+ssRNA病毒—Poliovirus復制五、有被膜—ssRNA病毒—Rabiesvirus復制六、反轉錄病毒（Retrovirus）復制七、動物病毒感染細胞可能產(chǎn)生的效應八、包涵體第四節(jié)病毒的非增殖感染一、非增殖感染的原因二、缺損病毒1、干擾缺損病毒2、亞病毒3、整合的病毒基因組第五節(jié)亞病毒因子一、衛(wèi)星RNA（satRNA）二、類病毒（Viroid）三、朊病毒（Vivino）思考題病毒區(qū)別于其他生物的特點是什么？病毒學研究的基本方法有哪些，其基本原理是什么？3、在發(fā)酵生產(chǎn)過程中，防止因噬菌體感染引起的“倒罐”的措施有哪些？第八章微生物遺傳與微生物基因表達調(diào)控（8學時）目的要求：

本章主要使學生了解微生物遺傳變異的物質(zhì)基礎，掌握微生物染色體基因組及染色體外的遺傳因子（質(zhì)粒和轉座子）的結構和基本特點，微生物基因重組的方式，微生物基因突變的類型及突變的規(guī)律，在此基礎上掌握誘變育種的方法和營養(yǎng)缺陷型的篩選，原生質(zhì)體融合等基本技術，同時了解微生物基因表達與調(diào)控的基本內(nèi)容，掌握原核生物在轉錄水平和轉錄后水平調(diào)節(jié)基因表達，為以后進行基因工程操作奠定基礎。重點和難點：微生物基因重組的幾種方式，基因突變的機制，突變與定向育種原理與方法，操縱子轉錄調(diào)控模式，轉錄后調(diào)控的類型。教學內(nèi)容：第一節(jié)微生物的遺傳因素一、微生物染色體基因組結構1．E.coli基因組結構2．Saccharomycescerevisiae基因組結構3．Methancoccusjannaschii基因組結構二、plasmid三、轉座因子（transposableelement）第二節(jié)微生物基因突變一、基因突變類型及其分離二、基因突變的分子機制與突變修復三、基因突變的特性第三節(jié)細菌的基因轉移和重組一、細菌的接合作用二、細菌的轉導（transduction）1．轉導的發(fā)現(xiàn)2．普遍性轉導與局限性轉導3．雙重溶源化細胞與高頻局限性轉導三、細菌的遺傳轉化1．感受態(tài)細胞2．自然遺傳轉化模型3．人工轉化4．電擊轉化第四節(jié)真菌的遺傳學特性一、酵母菌的接合型遺傳二、酵母菌的2μm質(zhì)粒三、絲狀真菌的準性生殖第五節(jié)微生物育種一、誘變育種1．U.V和5-BU誘變方法2.產(chǎn)量性狀正變菌株篩選3．代謝控制發(fā)酵菌種選育二、體內(nèi)基因重組育種1．原生質(zhì)體融合2．酵母菌雜交育種第六節(jié)微生物基因工程（遺傳學重點講授）一、微生物的研究成果與技術為基因工程誕生奠定了重要基礎二、質(zhì)粒和噬菌體克隆載體必須具備的主要生物學特性三、表達載體構建策略和必須具備的元件第七節(jié)微生物基因表達與調(diào)控一、在轉錄水平上的基因表達調(diào)控1．細菌的應急反應2．信號傳導和二組分調(diào)節(jié)系統(tǒng)3．通過σ因子更換的調(diào)節(jié)二、轉錄后調(diào)控1．翻譯起始的調(diào)控2．稀有密碼子和重疊基因調(diào)控3．反義RNA調(diào)控4．細菌蛋白質(zhì)的分泌調(diào)控思考題1．證明核酸是遺傳物質(zhì)基礎的3個經(jīng)典實驗的內(nèi)容是什么？為什么均選用微生物為研究對象？2．基因突變及特點有哪些？3．如何獲得一個營養(yǎng)缺陷型突變株？4．比較負控誘導和正控誘導兩種操縱子轉錄調(diào)控的差異。第九章微生物生態(tài)（2學時）目的要求：

本章主要使學生了解微生物的生態(tài)分布及在環(huán)境保護中的應用，掌握微生物與環(huán)境的相互關系，不同生態(tài)環(huán)境中微生物的組成和生態(tài)功能，及微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的重要作用。重點和難點：微生物所參與的生物地球化學循環(huán)，包括碳素、氮素、硫素循環(huán)，微生物在環(huán)境保護中的作用，包括微生物有機體、生理機能、遺傳基因處理污染介質(zhì)、修復污染環(huán)境、監(jiān)測環(huán)境污染等。教學內(nèi)容：第一節(jié)微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用一、微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的重要角色二、微生物在地球化學循環(huán)中的重要作用1．碳素循環(huán)2．氮素循環(huán)3．硫素循環(huán)第二節(jié)生態(tài)環(huán)境中的微生物一、自然界中的微生物二、微生物群落三、群落中微生物種群間的相互作用四、不同生境中的微生物五、極端環(huán)境中的微生物六、動物體表、體內(nèi)的微生物七、植物體表、體內(nèi)的微生物八、人體微生物第三節(jié)微生物與環(huán)境保護一、微生物對環(huán)境污染物的降解和轉化1．生物降解2．降解質(zhì)粒3．重金屬轉化二、微生物與污水處理1．微生物處理污水的原理2．好氧處理系統(tǒng)—活性污泥曝氣池法3．厭氧處理系統(tǒng)4．環(huán)境污染的微生物監(jiān)測（Ames試驗）思考題1．微生物的分布比動植物更為廣泛，其生態(tài)學意義為何？2．為什么說在治理污水中，最根本、最有效的手段是微生物處理法？第十章微生物進化、系統(tǒng)發(fā)育與分類鑒定（2學時）目的要求：

本章主要使學生掌握微生物分類學的基本概念和分類鑒定特征，了解微生物是生物進化中的先鋒種類；掌握利用現(xiàn)代分子生物學技術建立的有關生物進化和系統(tǒng)發(fā)育的原理；了解微生物多樣性的特點。重點和難點：微生物分類的基本原理和技術，現(xiàn)代分子生物學分類方法，特別是16SrRNA作為微生物系統(tǒng)發(fā)育研究對象的原因。教學內(nèi)容：第一節(jié)微生物是地球生物演化中的先鋒種類一、最早的生命形式—原始生物二、原始生物向原核生物進化三、原核生物向真核生物進化第二節(jié)生物進化的測量指征一、能標示生物進化的指征分子二、作為進化標尺的生物大分子的選擇原則三、16SrRNA是最佳的生物進化的指征分子四、16SrRNA序列的順序和進化五、特征序列或寡核苷酸印跡六、三界域生物主要特征比較第三節(jié)細菌分類一、微生物分類的三項任務二、微生物分類單元與等級1．特有的種以下分類等級2．屬種亞種的命名三、分類單元命名四、細菌分類和伯杰氏手冊1．伯杰氏鑒定細菌學手冊2．伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊第四節(jié)微生物分類鑒定特征和新技術一、分類鑒定特征1．表型特征2．系統(tǒng)進化相關性特征二、微生物快速鑒定和自動化分析技術1．微量多項試驗鑒定系統(tǒng)2．微生物細胞組分和代謝產(chǎn)物儀器分析3．現(xiàn)代分子生物學和免疫學技術4．計算機技術第五節(jié)真細菌、古生菌和真核生物多樣性及系統(tǒng)發(fā)育總觀一、真細菌的多樣性及系統(tǒng)發(fā)育總觀二、古生菌的多樣性及系統(tǒng)發(fā)育總觀三、真核生物的多樣性及系統(tǒng)發(fā)育總觀思考題請你鑒定一種細菌培養(yǎng)物，如何將其鑒定到種？現(xiàn)代微生物鑒定技術的發(fā)展趨勢如何？試舉例說明。第十一章感染和免疫（4學時）目的要求：

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