课程教学大纲-微生物学

《微生物学》课程教学大纲

（执笔人：审核人：教学院长：）

课程简介

（一）课程代码：

（二）课程名称（含英文名称）：

微生物学 Microbiology

（三）课程类别：

专业必修课

（四）修读对象：

生物技术专业本科学生

（五）总学时与学分：

45学时。其中理论45学时。2.5学分。

（六）相关课程：

先修课程：医学免疫学；后续课程：发酵工程

（七）内容提要（不超过200字）

本课程主要学习微生物细胞的结构与功能，微生物的营养与代谢、生长繁殖及控制，病毒的分离、鉴定、特性、感染及控制、微生物的基因组、遗传规律与特性、微生物的基因表达、调控及基因工程、微生物的生态、进化、系统发育、分类鉴定及物种多样性，微生物感染与免疫及微生物生物技术与产品。

二、教学目的和教学方法

学习微生物学在工、农、医等方面的应用，了解该学科的发展前沿、热点和问题，使学生牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识，了解微生物的基本特性及其生命活动规律，为学生今后的学习及工作实践打下坚实的基础。

教学方法采取多媒体教学与讨论相结合。

三、理论与实践教学学时分配

四、选用教材和主要教学参考书

教材：《微生物学》沈萍主编高等教育出版社2006 第二版

主要参考书：

1.《微生物学教程》周德庆编高等教育出版社200

2.5 第二版

2.《医学微生物学》戚中田主编高等教育出版社2009 第二版

3.《现代工业微生物学》杨汝德主编华南理工大学出版社 2001

五、理论教学内容

（一）第一章绪论

主要讲授内容：

1.微生物定义及其类群

2.微生物学的发展史：微生物与疾病间的关系；免疫学与微生物感染的关系微生物学的未来。

3．微生物学的发展对人类进步的贡献

4.微生物的五大共性

5.微生物学及其研究内容

教学时数：

2学时

重点与难点：

掌握微生物学的特点及微生物的发展历史。熟悉微生物学的目的。了解微生物学研究的主要范围。

思考题或练习题：

为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人?

（二）第二章微生物的纯培养和显微技术

主要讲授内容：

1.无菌技术

2.用固体培养基获得纯培养

3.用液体培养基获得纯培养稀释法

4.单细胞（孢子）分离

5.选择培养

6.微生物的保藏技术

教学时数：

4学时

重点与难点：

掌握微生物学研究的基本技术，即无菌技术、纯种分离技术、培养技术及显微镜技术。熟悉显微观察样品制备的一般流程和显微镜下的微生物形态（细菌和

真菌）。了解显微镜种类和原理、藻类、原生动物的形态。

思考题或练习题：

1．一般说来，严格的无菌操作是一切微生物工作的基本要求，但在分离与培养极端嗜盐菌时常在没有点酒精灯的普通实验台上倾倒培养平板、在日常环境中直接打开皿盖观察和挑取菌落，而其研究结果并没有因此受到影响，你知道这是为什么吗?

2．如果希望从环境中分离得到厌氧固氮菌，你该如何设计实验?

（三）第三章微生物细胞的构造和功能

主要讲授内容：

1.原核微生物细胞壁以内、以外的构造

2.真核微生物的细胞壁、鞭毛与纤毛、细胞质膜、细胞核、细胞质和细胞器

3.大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和结核分枝杆菌的三性两法。

教学时数：

6学时

重点与难点：

掌握细菌、放线菌的形态结构、特点、繁殖方式，重点掌握细菌、放线菌的形态结构。

思考题或练习题：

1．试用表解法对细菌的一般构造和特殊构造作一介绍。

2．请列表比较细菌的鞭毛、菌毛和性毛间的异同。

3．试用简图表示G+和G—细菌肽聚糖单体构造的差别，并作简要说明。

4．试列表比较G+与G—细菌间的10种主要差别。

5．试对G—细菌细胞壁的结构作一表解。

（四）第四章微生物的营养

主要讲授内容：

1.微生物的营养要求，包括微生物细胞的化学组成、营养物质及其生理功能

和微生物的营养类型

2.培养基配制的原则、类型及应用

3.营养物质通过扩散、促进扩散、主动运输和膜泡运输进入细胞

教学时数：

4学时

重点与难点：

掌握营养物质进入细胞的方式。熟悉微生物的营养要求和培养基制备和应用原则。

思考题或练习题：

1．为什么生长因子通常是维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶，而葡萄糖通常不是生长因子?

2．以紫色非硫细菌为例，解释微生物的营养类型可变性及对环境条件变化适应能力的灵活性。

3．如果要从环境中分离得到能利用苯作为碳源和能源的微生物纯培养物，你该如何设计实验?

4．以伊红美蓝(EMB)培养基为例，分析鉴别培养基的作用原理。

5．某学生利用酪素培养基平板筛选产胞外蛋白酶细菌，在酪素培养基平板上发现有几株菌的菌落周围有蛋白水解圈，是否能仅凭蛋白水解圈与菌落直径比大，就断定该菌株产胞外蛋白酶的能力就大，而将其选择为高产蛋白酶的菌种，为什么?

6．试分析在主动运输中，ATP结合盒式转运蛋白(ABC转运蛋白)系统和膜结合载体蛋白(透过酶)系统的运行机制及相互区别。

（五）第五章微生物的代谢

主要讲授内容：

1.微生物产能代谢，包括异养微生物的生物氧化、自养微生物的生物氧化和能量转换

2.耗能代谢，细胞物质的合成、运输、运动、生物发光

3.微生物代谢的调节包括酶活性调节和分支合成途径调节

4.微生物次级代谢与次级代谢产物

教学时数：

2学时

重点与难点：

掌握微生物产能代谢和耗能代谢的特点。熟悉微生物代谢的调节方式。了解微生物次级代谢及其调节。

思考题或练习题：

1．比较酵母菌和细菌的乙醇发酵。

2．试比较底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化中ATP的产生。

3．什么是无氧呼吸?比较无氧呼吸和有氧呼吸产生能量的多少，并说明原因。

4．比较光能营养微生物中光合作用的类型。

5：简述化能自养微生物的生物氧化作用。

6．说明革兰氏阳性细菌细胞肽聚糖合成过程以及青霉素的抑制机制。

7．如何利用营养缺陷突变株进行赖氨酸发酵工业化生产?

（六）第六章微生物生长繁殖及其控制

主要讲授内容：

1.细菌的个体生长，包括细菌DNA的复制分离，细胞壁的扩增，分裂调节；

2.细菌的群体生长，包括生长规律，生长模型，生长参数及培养方法；

3.真菌的生长繁殖，包括丝状真菌和酵母菌生长繁殖的介绍；

4.环境对微生物生长的影响及微生物生长的测定；

5.微生物生长繁殖的控制，包括物理控制因素和化学物质。

教学学时：

2学时

重点与难点：

掌握细菌个体生长和群体繁殖的规律；掌握环境对微生物生长的影响和生长测定方法；熟悉微生物生长的调控。

思考题或练习题：

试述单个细菌细胞的生长与细菌群体生长的区别。

（七）第七章病毒

主要讲授内容：

1.病毒的概述，主要介绍病毒的特点和定义、宿主范围和分类命名；

2.病毒学研究的基本方法，包括病毒的分离纯化、测得和鉴定；

3.毒粒的形态结构和化学组成；

4.病毒的复制；

5.病毒的非增殖性感染类型和缺损病毒；

6.病毒与宿主的相互作用，主要介绍噬菌体对原核细胞的影响、病毒感染对真核细胞的损失、机体的病毒感染；

7.亚病毒因子，包括卫星病毒和阮病毒；

8.病毒举例，主讲HIV、IFV、HBV。

重点与难点：

掌握病毒的结构特点、化学组成和复制周期。熟悉病毒学研究的基本方法；熟悉病毒与宿主的相互作用。了解亚病毒因子以及常见引起人类严重疾病感染的病毒的特征。

教学学时：

4学时

思考题或练习题：

1.试述逆转录病毒的复制周期。

2.病毒壳体结构有哪几种对称形式?毒粒的主要结构类型有哪些?

（八）第八章微生物遗传

主要讲授内容：

1.遗传的物质基础，讲解DNA、RNA作为遗传物质以及朊病毒的发现和思考

2.微生物的基因组结构，包括大肠杆菌的基因组、啤酒酵母的基因组和詹氏甲烷球菌的基因组

3.质粒和转座因子，讲解质粒的分子结构、质粒的主要类型、质粒的不亲和

性、转座因子的类型和分子结构、转座的遗传学效应

4.基因突变及修复，包括基因突变的类型及其分离、基因突变的分子基础和DNA损伤的修复

5.细菌基因转移和重组，包括细菌的接合作用、细菌的转导、细菌的遗传转化和基因定位和基因组测序

6.真核微生物的遗传学特性，包括酵母菌的接合型遗传、酵母菌的质粒、酵母菌的线粒体和丝状真菌的准性生殖

7.微生物育种，包括诱变育种、代谢工程育种、体内基因重组育种和DNA shuming技术

教学时数：

6学时

重点与难点：

掌握微生物遗传的物质基础、质粒和转座因子的特点；掌握细菌基因转移和重组的种类和特点。熟悉真菌的遗传学特征；熟悉微生物的基因组结构研究进展；熟悉微生物育种的常用技术方法。

思考题或练习题：

1．从遗传学角度谈谈你对朊病毒(Prion)的理解和看法。

2．在细菌细胞中，均以环状形式存在的染色体DNA和质粒DNA，在质粒提取过程中发生了什么变化?这种变化对质粒的检测和分离有什么利用价值?

3．根据突变的光复活修复作用、原理，你认为在进行紫外线诱变处理时，应注意什么?为了使被诱变的细胞能均匀地受到紫外线照射，你将如何做?

4．请设计实验来决定在一种特定的细菌中发生的遗传转移过程是转化、转导还是接合?说明每一种的预期结果。设想有下列条件和材料可以利用：(1)合适的突变株和选择培养基。(2)DNase(一种降解裸露DNA分子的酶)。(3)两种滤板：一种能够持留细菌和细菌病毒，但不能持留游离的DNA分子；另一种滤板只能持留细菌。(4)一种可以插入滤板使其分隔成两个空间的玻璃容器(如U型管)。

5．Hfr x F-和F+ x F-杂交得到的接合子都有性菌毛产生吗?它们是否都能被M13噬菌体感染呢?

6．为什么导致蛋白质表面氨基酸变化的突变一般不会引起表型的变化?而蛋白质内部氨基酸的替换则会引起表型变化?

（九）第九章微生物基因表达的调控

主要讲授内容：

1.转录水平的调控，讲解操纵子的转录调控、分解代谢物阻遇调控、细菌的应急反应、通过σ因子更换的调控、信号转导和二组分调节系统和入噬菌体溶源化和裂解途径的转录调控

2.转录后调控，包括翻译起始的调控、mRNA的稳定性、稀有密码子和重叠基因调控、反义RNA调控、翻译的阻遏调控、ppGpp对核糖体蛋白质合成的影响以及、细菌蛋白质的分泌调控

3.古生菌的转录及其调控，包括古生菌的基本转录装置和古生菌的转录调控教学时数：

3学时

重点与难点：

掌握微生物转录水平的调控方式。熟悉微生物转录后调控方式。了解古生菌的转录及其调控模式。

思考题或练习题：

1．简述负控诱导和正控诱导两种操纵子转录调控的差异。

2．为什么说乳糖操纵子的功能实际上是在正、负两个相互独立的调控体系作用下实现的?

3．为什么弱化作用只影响合成代谢，而阻遏作用既影响合成代谢途径也能影响分解代谢途径?

4．解释为什么无义密码的功能在蛋白质的合成中为终止位点，而在mRNA 的合成中就不能作为终止位点?

（十）第十章微生物与基因工程

主要讲授内容：

1．基因工程概述：历史回顾、基因工程的基本过程、微生物与基因工程的关系

2.基因的分离、合成和定位诱变：从基因文库或cDNA文库中分离目的基因、基因的化学合成、PCR扩增基因、基因的定位诱变

3.微生物与克隆载体：质粒载体、入噬菌体载体与黏粒载体、M13噬菌体载体与噬菌粒载体、真核生物的克隆载体、人工染色体

4.微生物与基因工程工具酶：限制性核酸内切酶、DNA连接酶

5.外源基因导人宿主细胞：外源基因与载体的体外连接、克隆载体对宿主的基本要求、外源基因导入宿主细胞、目的克隆的筛选与鉴定

6.外源基因在细菌中的表达：外源基因的转录、外源基因的翻译、外源基因的表达产物

7.基因工程的应用及展望：基因工程药物、基因工程在农业上的应用、基因治疗、基因工程研究展望

教学时数：

3学时

重点与难点：

掌握基因工程的基本过程和基本技术；了解微生物学在基因工程技术的建立和发展中的重要意义

思考题或练习题：

1．从基因工程的基本过程和基因工程的应用及展望两个方面来说明微生物与基因工程的关系。

2．为什么DNA文库可以直接用于原核生物的目的基因筛选，而不能用于真核生物的目的基因筛选?真核生物的目的基因筛选常用的方法是什么?

（十一）第十一章微生物的生态（教学时数3）

主要讲授内容：

1.微生物在生态系统中的地位与作用及微生物与地球化学循环；

2.环境中的微生物；

3.人体微生物及病原微生物的传播；

4.微生物与环境保护

重点与难点：

掌握微生物与自然界的关系以及微生物在自然界物质循环中的作用；熟悉微生物与其它生物之间以及微生物之间的关系。

教学学时：

3学时

思考题或练习题：

简述微生物作为重要成员在生态系统中所起到的重要作用。

（十二）第十二章微生物的进化、系统发育和分类鉴定

主要讲授内容：

1.进化的测量指征，包括进化的选择，rRNA的作用，系统发育树；

2.细菌分类，主要介绍分类单元等级、单元命名和伯杰氏手册；

3.微生物分类鉴定的特征和技术；

4.微生物的快速鉴定和自动化分析技术。

重点与难点：

掌握微生物鉴定分类的基本方法，熟悉微生物进化的测量指标，了解微生物的快速鉴定和自动化分析技术。

教学学时：

2学时

思考题或练习题：

为什么16S(18S)rRNA目前被挑选作为研究微生物进化的主要对象?

（十三）第十三章微生物物种的多样性

主要讲授内容：

1.真菌的多样性，包括真菌系统发育总观、真菌主要类型、放线菌类型；

2.古生菌的多样性；

3.真核微生物的多样性；

4.微生物资源的开发利用和保护。

重点与难点：

掌握真细菌和真菌多样性的表现形式，熟悉古细菌多样性的表现形式，了解微生物资源的开发利用和保护。

教学学时：

2学时

思考题或练习题：

举例阐述哪些是微生物可利用的资源?

（十四）第十四章感染与免疫

主要讲授内容：

1.感染的途径与方式，病毒及细菌的致病机制；

2.宿主的非特异免疫（固有免疫），包括生理屏障、体液因素、细胞因素、炎症；

3.抗感染免疫，包括病毒感染与免疫、细菌感染与免疫、联合抗感染免疫；

4.免疫学的实际应用。

重点与难点：

掌握细菌病毒的致病机制，掌握机体的抗感染机制，熟悉微生物感染的防治原则。

教学学时：

4学时

思考题或练习题：

简述一个细菌进入机体的遭遇。

（十五）第十五章微生物生物技术

主要讲授内容：

1.微生物工业发酵的菌种和发酵特征，包括生产菌种的来源和要求和大规模发酵的特征；

2.微生物工业发酵的方式，包括连续发酵、固定化酶和固定化细胞发酵、固态发酵、混合培养物发酵；

3.微生物工业的主要产品；

4.微生物生物技术的广泛应用。

重点与难点：

掌握微生物生物技术的主要产品，熟悉微生物生物技术的应用领域，熟悉微生物工业发酵的特点和方式。

教学学时：

3学时

思考题或练习题：

大规模工业微生物发酵生产与实验室微生物发酵试验有哪些异同?

六、考核方式及要求

考核方式及要求：

1、理论考核方式：期末考试（闭卷）

2、实验考核方式：提交实验报告

3、成绩评定

期末考试（闭卷）占总成绩的70%，实验成绩成绩占30%。