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《微生物学》教学大纲

学时数：81学时学分：4学分适用专业：生命科学（本科）

一、本课程的目的性质及任务

本课程为供本校生命科学专业本科生的必修课（考试）。

通过学习微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定以及微生物及其他生物的相互关系及其多样性，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，使学生掌握微生物学的基本理论和基础知识，微生物的基本特性及其生命活动规律，从而具备扎实微生物学基本理论知识和基本实验技术。

二、课程教学的基本要求

2.1 “了解”微生物学的基本概念、名词术语；微生物学的主要科学事实；病毒、细菌、酵母、霉菌、放线菌的形态结构、分类及多样性、主要的分类原则、常用分类系统；免疫学基本概念。

2.2 “理解”微生物学科的成就，学科及生命科学发展推动力；病毒的复制、遗传及效价；细菌的致病性；微生物的遗传及基因表达的调控；基因工程；感染及免疫、特异性免疫及单克隆抗体技术，免疫技术。

2.3 “掌握”微生物纯培养及光学显微技术；微生物的营养；代谢；生长繁殖及控制；微生物及环境的关系及生物修复。

三、课程教学内容

第1章绪论

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，引导学生走进微生物世界，了解微生物是什么？做什么？以及它们及人类的特殊关系；明确微生物学作为一门独立学科在生命科学发展中的重要作用和地位；展望未来，激发学生的学习兴趣和明确肩负的重任。

重点：微生物及微生物学；

难点：微生物学及其及现代生命科学的沿革及推动。

〖教学内容〗

1 大纲及本学期的教学安排

2 “微生物学”

2.1 微生物的研究对象

2.2 微生物的特点

2.3 微生物在生物界中的地位

3 微生物及我们

4 微生物的发现和微生物学的建立及发展4.1 我国古代的微生物研究4.2 微生物的发现和微生物学的发展

4.3 发展简史

4.4 微生物学先驱及其贡献

4.5 工业微生物学的发展简史

5 微生物的类群及特点

6 微生物学在生命科学中的重要地位

6.1 促进了生命科学中许多重大理论问题的突破

6.2 发展了生命科学中许多研究和生物工程技术

6.3 提示生命本质的重要途径

6.4 微生物及诺贝尔奖

第2章纯培养和显微技术

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，向学生介绍进行微生物学研究的基本技术，即无菌技术、纯种分离技术、培养技术和显微技术，使他们了解微生物学的基本研究方法和研究手段，为后面介绍其他微生物学相关知识打下基础。

重点：无菌技术，分离纯化技术，光学显微技术。

难点：显微技术。

〖教学内容〗

1 微生物的分离和纯培养

1.1 无菌技术

1.2 用固体培养基分离纯培养

1.3 用液体培养基分离纯培养

1.4 单细胞（孢子）分离

1.5 选择培养分离

1.6 二元培养物

1.7 微生物保存技术

2 显微镜和显微技术

2.1 显微镜的种类及原理

2.2 显微观察样品的制备

第3章微生物类群及形态结构

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，学习各种微生物，包括细菌、古生菌和真核微生物的基本结构特点和生活特性，了解微生物的多样性。

重点：细菌的细胞结构，酵母及其它真菌细胞结构。

难点：细菌细胞壁、古细菌。

〖教学内容〗

1原核微生物

1.1 一般形态及细胞结构

1.2 放线菌

1.3 其它原核微生物

1.4 蓝细菌

1.5 古生菌

2 真核微生物

2.1 霉菌

2.2 酵母菌

第4章微生物的营养

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，使学生了解微生物营养类型的特点及多样性，以及根据不同微生物各自的营养要求，配制相应的培养基对微生物培养的理论知识，为今后对微生物的研究及利用打下基础。

重点：微生物营养特点及培养基的配制。

难点：四大类微生物的培养分离。〖教学内容〗

1 微生物的营养要求

1.1 微生物细胞的化学组成

1.2 营养物质及其生理功能

1.2.1 碳源

1.2.2 氮源

1.2.3 无机盐

1.2.4 生长因子

1.3 微生物的营养类型

1.3.1 营养类型

1.3.2 营养类型

2 培养基

2.1 选用和设计培养基的原则和方法

2.1.1 选择适宜的营养物质

2.1.2 浓度及配比

2.1.3 pH条件的控制

2.1.4 氧还电位的选择

2.1.5 原料来源及优化

2.1.6 灭菌

2.2 培养基的类型及应用

2.2.1 按成分不同划分

2.2.2 按物理状态划分

2.2.3 按用途划分

3 营养物质进入细胞

3.1 扩散

3.2 促进扩散

3.3 主动运输

3.4 膜泡运输

第5章微生物的代谢

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，使学生了解微生物代谢类型的特点及多样性。

重点：细菌的代谢途径、多样性及其调节。

难点：发酵，代谢调节。

〖教学内容〗

1 代谢概论

2 生物产能代谢

2.1 生物氧化

2.2 异养微生物的生物氧化

2.2.1 发酵

2.2.2 呼吸作用

2.3 自养微生物的生物氧化

2.3.1 氨的氧化

2.3.2 硫的氧化

2.3.3 铁的氧化

2.3.4 氢的氧化

2.4 能量转换

2.4.1 底物水平磷酸化

2.4.2 氧化磷酸化

2.4.3 光合磷酸化

3 代谢的调节

3.1 酶活性调节

3.1.1 变构调节

3.1.2 修饰调节

3.2 分支合成途径的调节

3.2.1 同工酶

3.2.2 协同反馈抑制

3.2.3 累积反馈抑制

3.2.4 顺序反馈抑制

4 微生物次级代谢及次级代谢产物

4.1 次级代谢及次级代谢产物

4.2 次级代谢的调节

4.2.1 初级代谢对次级代谢的调节

4.2.2 碳、氮代谢的调节作用

4.2.3 诱导作用及其产物的反馈抑制

第6章微生物的生长繁殖及其控制

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，使学生了解微生物生长繁殖的规律，掌握微生物生长的测定方法，及各种物理、化学因素对微生物生长的影响。

重点：微生物生长繁殖规律，微生物生长的影响因子及控制技术。

难点：生长测定。

〖教学内容〗

1 生物生长的测定

1.1 以数量变化对微生物生长情况进行测定

1.2 以生物量为指标测定微生物的生长

2 细菌的群体生长繁殖

2.1 细菌群体生长规律

2.1.1 迟缓期

2.1.2 对数期

2.1.3 稳定生长期

2.1.4 衰亡期

2.2 同步培养

2.2.1 机械方法

2.2.2 环境条件控制技术

2.3 连续培养

3 环境对生长的影响及生长的测定

3.1 环境对微生物生长的影响

3.1.1 营养物质

3.1.2 水的活性

3.1.3 温度

3.1.4 pH

3.1.5 氧

3.2 微生物的生长的测定

3.2.1 计数法

3.2.2 重量法

3.2.3 生理指标法

4 生长繁殖的控制

4.1控制微生物的化学物质

4.1.1 抗微生物剂

4.1.2 抗代谢物

4.1.3 抗生素

4.2 控制微生物的物理因素

4.2.1 高温

4.2.2 辐射

4.2.3 过滤

4.2.4 高渗

4.2.5 干燥

4.2.6 超声波

第七章病毒

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，使学生了解病毒，包括噬菌体、动植物病毒等的生活周期，掌握反映病毒生长繁殖规律的一步生长曲线的原理和实验方法，及有关病毒非增殖性感染特别是噬菌体溶原性反应的基本概念。

重点：病毒的二十面体结构、病毒的核酸及病毒的分类、溶源性。

难点：病毒的核酸及病毒分类、效价测定。

〖教学内容〗

1 概述

1.1 病毒的发现和研究历史

1.1.1 病毒的特点和定义

1.1.2 病毒的宿主范围

1.1.3 病毒的培养和纯化

2 病毒学研究的基本方法

2.1 病毒的分离及纯化

2.1.1 分离

2.1.2 纯化

2.2 病毒的测定

2.2.1 物理颗粒

2.2.2 感染性测定

2.2.3 终点法

2.3 病毒的鉴定

3 毒粒的性质

3.1 毒粒的形态结构

3.1.1 大小及形状

3.1.2 壳体结构

3.1.3 包膜结构

3.1.4 结构类型

3.2 毒粒的化学组成

3.2.1 核酸3.2.2 蛋白质

3.2.3 脂类

3.2.4 糖类

3.2.5 其他

4 病毒的复制

4.1 病毒的复制周期

4.1.1 一步增长曲线

4.1.2 隐蔽期

4.1.3 制周期

4.2 病毒感染的起始

4.2.1 吸附

4.2.2 侵入

4.2.3 脱壳

4.3 病毒大分子的合成

4.3.1 噬菌体

4.3.2 动物病毒

4.3.3 植物病毒

4.4 病毒的装配及释放

4.4.1 噬菌体

4.4.2 动物病毒

4.4.3 植物病毒

5 病毒的非增殖性感染

5.1 非增殖性感染类型

5.1.1 流产感染

5.1.2 限制性感染

5.1.3 潜伏感染

5.2 温和噬菌体的溶源性反应。

6 亚病毒因子

第8章微生物遗传

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，使学生了解细菌的染色体基因组及染色体外的遗传因子（质粒和转座子）的结构和基本特点，掌握微生物基因突变、遗传的基本规律，并在此基础上了解微生物菌种保藏的基本理论和实验方法。

重点：微生物学经典的几大实验，细菌基因组及病毒基因组的组成及遗传变异的

分子基础；

难点：病毒的遗传，基因重组及修复，基因定位及基因组测序。

〖教学内容〗

1 遗传的物质基础

1.1 DNA作为遗传物质

1.1.1 Griffith的转化实验

1.1.2 DNA作为遗传物质的第一个证据

1.2 RNA作为遗传物质

1.3 朊病毒的发现及思考

2 微生物的基因组结构

3 质粒和转座因子

3.1 质粒的分子结构

3.2 质粒的主要类型

3.2 1F因子

3.2.2 R因子

3.2.3 Col质粒

3.2.4 毒性质粒

3.2.5 代谢质粒

3.2.6 隐秘质粒

3.3 质粒的不亲和性

3.4 转座因子的类型及分子结构

4 基因突变及修复

4.1 基因突变的特点

4.2 几种常见的微生物突变类型

4.2.1 碱基变化及遗传信息

4.2.2 表型变化

4.3 基因突变的分子基础

4.3.1 自发突变

4.3.2 诱变

4.4 诱变剂及致癌物质——Ames试验

5 微生物基因转移和重组

5.1 细菌的接合作用

5.1.1 实验证据

5.1.2 高频重组菌株的杂交

5.2 细菌的转导

5.2.1 普遍性转导

5.2.2 局限性转导5.3 细菌的遗传转化

5.3.1 自然遗传转化

5.3.2 人工转化

5.4 基因定位和基因组测序

5.4.1 中断杂交技术

5.4.2 基因连锁

5.4.3 遗传图谱

5.4.4 基因组测序

5.4.5 基因组的注释及意义

5.5 丝状真菌的准性生殖

6 菌种保藏

6.1 菌种的衰退及复壮

6.2 防止衰退的措施

6.3 菌种保藏

第9章微生物及基因工程

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，使学生了解微生物学在基因工程技术的建立及发展中的重要意义，了解并掌握基因工程的基本过程和基本技术。

重点：基因工程，基因工程的技术基础；微生物在基因工程中的作用，PCR技术。

难点：基因工程，PCR，定向诱变。〖教学内容〗

1 基因工程概述

1.1 基因工程的基本过程

1.2 基因工程的发展历史

1.3 微生物学及基因工程的关系

2 微生物及基因工程工具酶

2.1 质粒克隆载体

2.1.1 质粒克隆载体的基本特

2.1.2 pBR322

2.1.3 其它质粒载体

2.2 其它载体

2.1.1 λ噬菌体

2.1.2 柯斯质粒

2.1.3 M13噬菌体

2.1.4 噬菌体质粒载体

2.1.5 酵母质粒

2.1.6 真核生物病毒载体

2.1.7 人工染色体（酵母）

2.3 限制性核酸内切酶

2.3.1 命名及分类

2.3.2 基本特性

2.4 DNA连接酶

2.5 其它工具酶

3 微生物作为克隆载体的宿主

3.1 宿主的基本要求及性质

3.2 常用的基因工程宿主

3.2.1 原核生物

3.2.2 真核生物

3.3 基因文库及cDNA文库的构建

3.3.1 基因文库

3.3.2 cDNA文库

5 基因工程的常用技术和方法

5.1 PCR的原理和应用

5.1.1 基本原理

5.1.2发展及应用

5.2 基因工程技术应用举例

5.2.1 基因药物

5.2.2 转基因生物

5.2.3 基因治疗

5.2.4 在微生物研究中的应用

5.2.5 展望

第10章微生物的进化、系统发育和分类鉴定（选讲）

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，使学生了解利用现代分子生物学技术建立的有关生物进化和系统发育的理论，掌握微生物分类的基本原理和技术。

重点：进化及系统发育，微生物作为模式生物，伍斯的三域学说，伯杰氏手册。

难点：分类鉴定。

〖教学内容〗

1 进化的测量指征1.1 进化指征的选择

1.2 RNA 作为进化的指征

1.3 rRNA 和系统发育树

2 细菌分类

2.1 分类单元及其等级

2.2 微生物的命名

2.2.1 分类单元的命名

2.2.2 命名模式及其指定

2.2.3 新名称的发表

3 细菌分类鉴定的特征和技术

3.1 形态学特征及生理生化特征

3.1.1 形态学特征

3.1.2 生理生化特征

3.2 核酸的碱基组成和分子杂交

3.3 其它

4 伯杰氏手册

4.1 第一版

4.2 第二版

第11章微生物的生态

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，使学生了解微生物在自然分布的特点及及人类生活的密切关系，掌握微生物及其生活在一起的其它生物之间的相互关系，及微生物在自然界物质循环中的重要作用。

重点：微生物在水体及土壤中的分布，微生物在C、N循环中的作用，微生物之间的相互关系，生态。

难点：微生物在C、N循环中的重要作用及生物修复。

〖教学内容〗

1 自然界中的微生物

1.1 空气中的微生物

1.2 水体中的微生物

1.3 土壤中的微生物

1.3.1 数量及分布

1.3.2 土著微生物

1.4 工农业产品上的微生物

1.4.1 植物体

1.4.2 动物体

1.4.3 微生物

1.4.4 工农业产品上微生物的控制

1.5 极端环境下的微生物

1.5.1 嗜热

1.5.2 嗜冷

1.5.3 嗜酸或碱

1.5.4 嗜盐

1.5.5 嗜压

1.6 不可培养的微生物

2 微生物及生物环境间的相互关系

2.1 互生

2.2 共生

2.3 寄生

2.4 拮抗

2.5 竞争

2.6 捕食

3 微生物在生态系统中的作用

3.1 对污染物的降解及转化

3.1.1 生物降解

3.1.2 降解性质粒

3.1.3 降解反应和生物降解性

3.2 重金属转化

3.3 污染介质的微生物转化

3.3.1 污水处理

3.3.2 固体废弃物的处理及资源化技术

3.4 污染环境的生物修复

3.5 污染环境监测

第12章感染及免疫

〖目的要求〗

通过本章的课堂教学，使学生了解人体的免疫系统及病原微生物之间的相互关系，掌握有关免疫学的基本知识和基本概念。

重点：免疫及免疫系统，非特异免疫及特异免疫，免疫应答，变态反应，免疫学技术。

难点：补体系统，免疫应答。〖教学内容〗

1 感染的一般概念

1.1 感染的途径及方式

1.1.1 呼吸道

1.1.2 消化道

1.1.3 创伤

1.1.4 接触

1.1.5 垂直传播

1.2 微生物的致病性

1.2.1 细菌

1.2.2 病毒

1.2.3 立克次氏体

1.2.4 真菌

1.2.5 寄生虫

1.3 传染

1.3.1 类型

1.3.2 结果

2 宿主的非特异免疫

2.1 生理屏障

2.1.1 表面屏障

2.1.2 局部屏障

2.1.3 共生菌群

2.2 细胞因素

2.2.1 呑噬细胞

2.2.2 自然杀伤细胞

2.3 体液因素

2.3.1 补体系统

2.3.2 干扰素

2.3.3 溶菌酶

2.4 炎症

3 宿主的特异性免疫

3.1 特异性免疫的一般概念

3.1.1 特异性免疫的类型

3.1.2 免疫系统

3.2 抗原和抗体

3.2.1 抗原

3.3免疫应答

3.3.1 B细胞介导体液免疫应答3.3.2 T细胞介导的细胞免疫

3.3.3 联系抗感染免疫

3.4 免疫的克隆选择及免疫耐受性

4 免疫学的实际应用

4.1 抗体的制备及应用

4.1.1 血清抗体

4.1.2 单克隆抗体

4.1.3 基因工程抗体

4.1.4 免疫球蛋白

4.2 免疫学技术

4.2.1 血清学技术

4.2.2 免疫标记技术

4.2.3 免疫预防

四、课内实践教学要求

1）课内实验总学时数：24学时（8×3）。以形态观察、微生物的分离纯化、以及生理学的基本实验为主。着重训练学生微生物学实验的基本操作和技能。根据情况，选做免疫学以及及当前生产实践应用有关的技术。学生必须做好实验预习，认真完成实验并按时完成实验报告，于下次实验时准时交验。

2）作业

说明：

（1）作业题量按学时计算。

（2）主要题型及核算为：填空（每20题1学时）、选择（每30题1学时）、判断（每20

细菌的群体生长繁殖

概述

毒粒的性质

病毒的复制

基因突变及修复

感染的一般概念

宿主的非特异免疫

宿主的特异性免疫

五、考核方式

5.1 考核内容：平时测试2－3次；课程论文一篇；期末实验考试；期末理论考试（闭卷）。

5.2 试卷：试卷主要题型：名词解释，填空，判断正误，选择（单项、多项），填图，简答，问答（或论述题）；期末考试A\B两套（任选1套为试卷；试卷内容包括实验）；

5.3成绩评定：总评成绩由三部分组成，平时成绩（10%）、实验成绩（20%）、期末考查成绩（70%）；其中平时成绩包括除期末试卷成绩外的其它考评成绩；实验成绩由两部分组成报告（70%）、实验考试（30%）。

六、学时分配

七、本课程及其它课程的关系

先修课程：植物学，动物学，生物化学；

后续课程：遗传学，分子生物学，生态学。

八、建议教材及教学参考书

8.1 教材

《微生物学》（第二版），沈萍，高等教育出版社，2006.

《微生物学教程》（第三版），周德庆，高等教育出版社，2007.

8.2 参考书及多媒体辅助课件

（1）《微生物学教程》，周德庆，高等教育出版社，1993

（2）《微生物学》（第二版），黄秀梨，高等教育出版社，2003.7

（3）“Microbiology : An Introduction : Chemistry of Life : Bacteria ID CD-ROM, and Student Tutorial CD-ROM”，Gerard J. Tortora Berdell R. Funke Christine L. Case，Addison Wesley Longman, Inc.，1999.

（4）“Brock's Biology of Microorganism 9TH”，Michael T. Madigan John M. Martinko Jack Parker，Prentice Hall，1999.

（5）“Microbiology”, Lansing M. Prescott, Donald Klein, John Harley, McGraw-Hill Higher Education，2002及其中译本“微生物学”，沈萍、彭珍荣主译，高等教育出版社，2003. （6）“Microbe Zoo”CD-ROM, the Michigan State University Board of Trustees, 1998.

制定：遗传微生物教研室

执笔人：黎勇

审定人：