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微生物学09110.docx

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微生物学09110

《微生物学》课程（09110）教学大纲

一、课程基本信息

课程中文名称:

微生物学

课程代码：

09110

学分与学时：

4学分，72学时（理论课3学分，48学时；实验课1学分，24学时）

课程性质：

专业必修课

授课对象：

生物工程本科

二、课程教学目标与任务

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与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宽厚的基础。

三、学时安排

课程容与学时分配表

章节

容

学时

第一章

绪论

第二章

纯培养和显微技术

第三章

微生物类群与形态

第四章

微生物营养

第五章

微生物代

第六章

微生物的生长繁殖及其控制

第七章

病毒

第八章

微生物遗传

第九章

微生物生态

第十章

微生物的进化、系统发育与分类

第十一章

感染与免疫

四、课程教学容与基本要求

教学要求和教学方法：

1.突出四性：

基础性、系统性、先进性、应用性

2.多种教学方式：

采用多媒体课件将授课容、图表、照片、结论式条文展示出来，把原本活生生的微生物还原其本来面貌，触发学习者的形象思维，加深对基本理论的认识和掌握；每章节重点、难点的提示、章后小结，少而精，使学习者能触类旁通，举一反三、思维活跃、知识丰收；

3.理论与实验、理论与实践紧密结合

教学容

第一章绪论

目的和要求：

本章主要引导学生了解什么是微生物，微生物学的建立和发展历史，微生物对人类生产实践活动以及其他学科的影响，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，激发学生对微生物学的浓厚兴趣，启迪学生，勤于思考，勇于实践，为科学发展做出奉献。

重点与难点：

要求掌握微生物学科发展历史中几位重要的奠基人物对微生物学的主要贡献；微生物的几大共性特征

主要容：

（宋体五号）

一、微生物与微生物学

1、什么是微生物

2、微生物所包括的类群

3、微生物在生物界中的地位

4、微生物学及主要分支学科

二、微生物的主要特征

1、与其它生物共有的属性

2、微生物特有的属性

三、微生物与人类的关系

1、微生物是人类的朋友

2、少数微生物是人类的敌人

四、微生物的发现和微生物学的建立与发展

（一）微生物的发现

1、发现前的广泛应用

2、微生物的发现

（二）微生物学奠基人

1、巴斯德

2、柯赫

（三）微生物学发展过程中的重大事件

（四）微生物学在生命科学发展中的重要作用与地位

1、微生物作实验材料,其研究成果促进了许多生物学重论的突破与发展

2、微生物学对现代生物技术的贡献

3、微生物与“人类基因组计划”

4、我国微生物学的成就和发展

五、21世纪微生物学展望

第二章微生物的纯培养和显微技术

目的要求：

本章主要使学生了解分离纯化技术是微生物学研究的基础，而无菌技术是其关键。

熟练掌握无菌技术、纯种分离技术、培养技术是研究和利用微生物的基本功。

本章学习后，学生基本掌握了研究微生物学的基本方法和手段，为今后学习微生物学相关知识打下基础。

重点和难点：

要求掌握微生物学实验操作的最基本的无菌技术，分离技术及纯种获得的方法。

教学容：

第一节微生物的纯种分离和纯培养

一、用营养琼脂平板分离纯种

1、微生物纯种分离的原理和方法

2、纯种平板分离的不同方法

二、用液体培养基分离纯培养

三、单细胞（孢子）分离

四、选择培养分离

1、利用选择培养基直接分离目的微生物

2、富集培养

五、二元培养物

六、无菌技术

1、所用物品的灭菌技术

2、无菌操作

第三章微生物细胞的形态、结构与功能

目的要求：

本章主要使学生学习并掌握原核微生物包括真细菌、古生菌和真核微生物包括霉菌、酵母菌、蕈菌的细胞形态、基本结构特征及其功能、生活特性等等，认识微生物的多样性。

重点和难点：

将原核微生物、真核微生物的类群、细胞结构和功能作为重点章节讲授。

突出原核微生物细胞结构和功能，要求掌握G+和G-细胞壁的结构和组成的异同点；G-细胞壁脂多糖的组成及功能；革兰氏染色的机理与步骤；细菌芽孢的构造和功能；古生菌细胞壁和细胞膜的特点；细菌和真菌鞭毛结构、运动方式及能量来源的区别。

对真核微生物则重点介绍酵母菌和丝状真菌特有的结构和功能；

教学容：

第一节原核微生物——真细菌的形态、细胞结构与功能

一、普通细菌一般形态与大小

（一）个体形态与空间排列

1、球状

2、杆状

3、螺旋状

4、其它形状

5、正常形态与异常形态

（二）个体大小

（三）菌落的形态特征

二、细菌细胞的结构与功能

（一）细胞壁

1、证实细胞壁存在的方法：

2、细胞壁的功能

3、革兰氏染色与细胞壁

4、G+细菌的细胞壁

5、G-细菌的细胞壁

6、周质空间

7、革兰氏染色的基本原理

8、特殊细胞壁的细菌

9、细胞壁缺陷细菌

（二）细胞膜

1.细胞膜的结构模型

2.细胞膜的化学组成

3.细胞膜的生理功能

4.间体

（三）细胞质和含物

1.颗粒状贮藏物

2.含物

（四）核区

（五）特殊的休眠构造——芽孢

（六）细菌细胞壁以外的构造———糖被

（七）细菌细胞壁以外的构造---鞭毛

（八）细菌细胞壁以外的构造---菌毛

（九）细菌细胞壁以外的构造---性毛

三、放线菌

（一）形态与结构

（二）生长与繁殖

（三）菌落形态

（四）分布特点及与人类的关系

四、支原体、立克次氏体和衣原体

（一）支原体

（二）立克次氏体

（三）衣原体

五、粘细菌

六、蛭弧菌

七、蓝细菌

第二节原核微生物—古生菌的形态、细胞结构与功能

一、细胞形态

二、细胞结构

（一）细胞壁

（二）细胞膜

三、古生菌研究的重大意义

第三节真核微生物

一、酵母菌

（一）形态

（二）细胞结构

1、细胞壁

2、细胞膜

3、细胞核

4、细胞质及含主要细胞器与含物

5、主要细胞器

（三）繁殖

（四）菌落特征

（五）分布及与人类的关系

二、霉菌

（一）菌丝功能分化

（二）菌丝的特化

（三）菌落

（四）霉菌繁殖方式

（五）细胞结构

1、细胞壁

2、特殊的含体

3、真核微生物鞭毛和纤毛

（六）分布特点及与人类的关系

第四章微生物的营养

目的要求：

本章主要使学生掌握微生物的六大生长要素，微生物营养类型的划分及其特点，从而认识到微生物营养类型的多样性。

根据不同微生物的营养要求，配制相应的、适于微生物生长的培养基，为今后进行研究和利用微生物打下理论基础。

重点和难点：

营养类型的分类依据，微生物的营养类型特有的营养类型，培养基配制原则及培养基类型，营养物质运输的四种方式及特点。

教学容：

第一节微生物的营养要求

一、微生物细胞的化学组成

二、营养物质及其生理功能

1、碳源

2、氮源

3、能源

4、无机盐

5、生长因子

6、水

三、微生物的营养类型

1、光能无机自养型

2、光能有机异养型

3、化能无机自养型

4、化能有机异养型

5、营养缺陷型

第二节微生物培养基

一、制备培养基的原则

二、培养基类型

第三节微生物营养物质跨膜运输方式

一、扩散

二、促进扩散

三、主动运输

1、初级主动运输

2、次级主动运输

3、基团转位

四、膜泡运输

第五章微生物的代

目的要求：

主要使学生掌握微生物代类型的特点及多样性，代调控的原理，了解主要发酵途径和产能方式。

重点和难点：

微生物特有的无氧呼吸、无机能源物质氧化磷酸化、放氧和非放氧型光合磷酸化产能方式以及自养的代过程，微生物特有的次生代和固氮合成代。

教学容：

第一节微生物产能代

一、化能异养型微生物产能方式

1、有机物作能源，三种产能方式

2、三种产能方式的比较

（1）发酵

（2）有氧呼吸

（3）无氧呼吸

3、微生物无氧条件下发酵产能与发酵产物

二、化能无机自养型微生物ATP和还原力形成

1．硝化细菌

2．硫化细菌

3．铁氧化细菌

4、氢氧化细菌

三、光能营养型微生物ATP和还原力形成

第二节微生物耗能反应

一、自养型微生物CO2同化

1、异养型微生物CO2同化

2、专性自养菌和严格厌氧菌断裂的TCA循环

第三节微生物特有的代

一、微生物固氮

1、固氮微生物

2、固氮生化过程

第六章微生物的生长繁殖及其控制

目的要求：

本章主要使学生掌握微生物生长繁殖的规律，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。

重点和难点：

单细胞生物典型生长曲线的特征，控制有害生物生长的方法，依据氧气、生长温度可将微生物分成的种类类型

教学容：

第一节细菌的个体生长与群体生长规律

一、细菌个体生长

1、细菌染色体双向复制

2、细胞壁扩增

3、细菌的生长与分裂调节

二、细菌群体生长规律

（一）细菌群体生长曲线

（二）细菌群体生长的数学表示式

三、连续培养

四、同步培养

第二节真菌的生长与繁殖

一、丝状真菌的生长繁殖

1、菌丝断裂繁殖

2、无性孢子繁殖

3、有性孢子繁殖

4、丝状真菌的生活史

二、酵母菌的生长繁殖

第三节环境对生长的影响及生长的测定

一、环境因子对微生物生长的影响

1、营养因子对生长的影响

2、水活性对生长的影响

3、温度对生长的影响

4、pH对生长的影响

5、氧对生长的影响

二、微生物生长测定

1、个体计数法

2、重量法

3、生理指标法

第四节微生物生长繁殖的控制

一、控制微生物的化学物质

1、抗微生物剂

2、抗代物

3、抗生素

4、细菌对抗生素的耐药性

二、控制微生物的物理因素

第七章病毒

目的要求：

本章主要使学生了解病毒粒子的形态、结构和化学组成，掌握噬菌体、动物病毒的复制周期及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，掌握病毒的非增殖性感染的三种感染类型及烈性噬菌体、温和噬菌体、溶源性、溶源菌等基本概念。

通过病毒与宿主的相互作用，认识病毒在生物学、医学、经济上的重要意义。

重点和难点：

要求重点掌握病毒复制的五个阶段，病毒非增殖性感染，溶源化现象，病毒一步生长曲线的原理。

教学容：

第一节病毒粒子（毒粒）的性质

一、病毒的形态和结构

1、腺病毒（Adenovirus）

2、烟草花叶病毒（TMV）

3、E.coliT4噬菌体

4、有包膜的病毒

二、病毒的化学组成

1、病毒的核酸

2、病毒的蛋白质

3、脂类与少量糖类

第二节噬菌体的复制

一、T4噬菌体的复制过程

二、噬菌体的整合非增殖感染

1、烈性噬菌体

2、温和噬菌体

3、λ噬菌体裂解途径和溶源化途径转录调控

4、溶源性细菌的性质

三、病毒的一步生长曲线

第三节动物病毒的复制

一、细菌细胞和动物细胞结构差异对病毒增殖的影响

二、无包膜DNA病毒—Adenovirus复制

三、有包膜DNA病毒—Herpessimplexvirus复制

四、无包膜+ssRNA病毒—Poliovirus复制

五、有被膜—ssRNA病毒—Rabiesvirus复制

六、反转录病毒（Retrovirus）复制

七、动物病毒感染细胞可能产生的效应

八、包涵体

第四节病毒的非增殖感染

一、非增殖感染的原因

二、缺损病毒

1、干扰缺损病毒

2、亚病毒

3、整合的病毒基因组

第五节亚病毒因子

一、卫星RNA（satRNA）

二、类病毒（Viroid）

三、朊病毒（Vivino）

第八章微生物遗传与微生物基因表达调控

目的要求：

本章主要使学生了解微生物遗传变异的物质基础，掌握微生物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。

重点和难点：

微生物基因重组的几种方式，基因突变的机制。

教学容：

第一节微生物的遗传因素

一、微生物染色体基因组结构

1．E.coli基因组结构

2．Saccharomycescerevisiae基因组结构

3．Methancoccusjannaschii基因组结构

二、plasmid

第二节微生物基因突变

一、基因突变类型及其分离

二、基因突变的分子机制与突变修复

三、基因突变的特性

第三节细菌的基因转移和重组

一、细菌的接合作用

二、细菌的转导（transduction）

1．转导的发现

2．普遍性转导与局限性转导

3．双重溶源化细胞与高频局限性转导

三、细菌的遗传转化

1．感受态细胞

2．自然遗传转化模型

第四节真菌的遗传学特性

一、酵母菌的接合型遗传

二、酵母菌的2μm质粒

三、丝状真菌的准性生殖

第九章微生物生态

目的要求：

本章主要使学生了解微生物的生态分布及在环境保护中的应用，掌握微生物与环境的相互关系，不同生态环境中微生物的组成和生态功能，及微生物在自然界物质循环中的重要作用。

重点和难点：

微生物所参与的生物地球化学循环，包括碳素、氮素、硫素循环，微生物在环境保护中的作用，包括微生物有机体、生理机能、遗传基因处理污染介质、修复污染环境、监测环境污染等。

教学容：

第一节微生物在生态系统中的作用

一、微生物在生态系统中的重要角色

二、微生物在地球化学循环中的重要作用

1．碳素循环

2．氮素循环

3．硫素循环

第二节生态环境中的微生物

一、自然界中的微生物

二、微生物群落

三、群落中微生物种群间的相互作用

四、不同生境中的微生物

五、极端环境中的微生物

六、动物体表、体的微生物

七、植物体表、体的微生物

八、人体微生物

第三节微生物与环境保护

一、微生物对环境污染物的降解和转化

1．生物降解

2．降解质粒

3．重金属转化

二、微生物与污水处理

1．微生物处理污水的原理

2．好氧处理系统—活性污泥曝气池法

3．厌氧处理系统

4．环境污染的微生物监测（Ames试验）

第十章微生物进化、系统发育与分类鉴定

目的要求：

本章主要使学生掌握微生物分类学的基本概念和分类鉴定特征，了解微生物是生物进化中的先锋种类；掌握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原理；了解微生物多样性的特点。

重点和难点：

微生物分类的基本原理和技术，现代分子生物学分类方法，特别是16SrRNA作为微生物系统发育研究对象的原因。

教学容：

第一节微生物是地球生物演化中的先锋种类

一、最早的生命形式—原始生物

二、原始生物向原核生物进化

三、原核生物向真核生物进化

第二节生物进化的测量指征

一、能标示生物进化的指征分子

二、作为进化标尺的生物大分子的选择原则

三、16SrRNA是最佳的生物进化的指征分子

四、16SrRNA序列的顺序和进化

五、特征序列或寡核苷酸印迹

六、三界域生物主要特征比较

第三节细菌分类

一、微生物分类的三项任务

二、微生物分类单元与等级

1．特有的种以下分类等级

2．属种亚种的命名

三、分类单元命名

四、细菌分类和伯杰氏手册

1．伯杰氏鉴定细菌学手册

2．伯杰氏系统细菌学手册

第四节真细菌、古生菌和真核生物多样性及系统发育总观

一、真细菌的多样性及系统发育总观

二、古生菌的多样性及系统发育总观

三、真核生物的多样性及系统发育总观

第十一章感染和免疫

目的要求：

本章主要使学生掌握人体免疫系统，包括非特异性免疫及特异性免疫的原理和特点，了解感染与免疫的关系，掌握相关免疫学基本知识和常用的免疫技术，熟悉如何运用免疫学原理进行免疫预防和免疫检测。

重点和难点：

病原微生物的感染及机体的抗传染免疫，包括病原微生物致病因素中的侵袭力和毒素，介导特异性免疫、传递抗原特异性免疫信息的mIg、TCR和MHC三类相关分子的结构和功能，

教学容：

第一节病原微生物对机体的感染

一、细菌的致病性——毒力

1．侵袭力

2．毒素

二、病毒的致病性

三、真菌的致病性

第二节机体的非特异性免疫

一、生理屏帐

二、细胞因素

三、体液因素

第三节机体的特异性免疫

一、抗原（Antigen）

1．抗原分子必须具备的性质

2．抗原决定簇

3．微生物的抗原结构

二、抗体（Antibody）

1．IgG的分子结构及功能

2．Ig的种类及功能

三、B细胞介导的特异性体液免疫

1．不依赖TH的体液免疫

2．依赖TH的体液免疫

四、T细胞介导的特异性细胞免疫

1．T细胞表面特异性抗原受体（TCR）的性质

2．抗原的加工与与呈递细胞的功能

3．TC细胞介导的杀细胞效应

4．TD细胞介导的免疫炎症

五、课程教学方式与考核方式

1.教学方式以课堂讲授为主，辅以实验教学。

2.考核方式闭卷考试

六、参考教材及教学参考资料

参考教材：

萍，微生物学（第二版），高等教育，2006

参考资料：

[1]周德庆，微生物学教程（第二版），高等教育，2002

七、实验教学容与要求

一、实验教学目的和要求

1.注重微生物学基础实验技能的掌握与提高，克服盲目追求新颖而忽视基础的倾向；

2.实验课前要预习，明确每次实验的目的与基本步骤；

3.在试验中要有严谨的科学态度，尊重事实与实验结果，要善于发现新现象；

4.树立密切合作的作风，包括学生与老师、班与班、组与组、组长与组员之间的密切配合。

二、实验容与基本要求

（一）实验项目一览

序号

实验项目名称

学时

实验类型

实验

类别

每组

人数

实验室

环境中微生物的检测及灭菌器皿的准备

演示型

必做

B409

无菌操作技术

验证型

选做

B409

细菌简单染色及个体形态的观察

综合型

必做

B409

革兰氏染色

验证型

必做

B409

培养基的配制

演示型

必做

B409

微生物计数的测定

演示型

必做

B409

微生物的分离与纯化技术

设计型

必做

B409

水中细菌总数和总大肠杆菌群的测定

演示型

必做

B409

微生物菌落形态的观察

验证型

选做

B409

大分子物质的水解试验

验证型

选做

B409

合计

（二）实验容及要求

实验一环境中微生物的检测及灭菌器皿的准备

一、实验目的和要求

1.证实实验室与人体表面存在微生物；

2.体会无菌操作的重要性；

二、仪器设备

操作台，无菌操作台，培养箱，灭菌锅，灭菌棉签，试管架，酒精灯，记号笔和废物缸等。

三、实验材料

肉膏蛋白胨琼脂平板，无菌水。

四、教学方法

讲解为主，演示。

五、实验容提要

1.标记；

2.人体表面微生物的检查

3.环境微生物的检查；

4.培养；

5.实验报告

六、注意事项与安全要求

实验二无菌操作技术

一、实验目的和要求

1.熟练掌握从固体培养物和液体培养物中转接微生物的无菌操作技术；

2.体会无菌操作的重要性；

二、仪器设备

接种环，无菌玻璃吸管及吸气器，无菌操作台，培养箱，灭菌锅，灭菌棉签，试管架，酒精灯，记号笔和废物缸等。

三、实验材料

大肠杆菌营养琼脂斜面和液体培养物，肉汤营养琼脂斜面和肉汤液体培养基，无菌水。

四、教学方法

演示。

五、实验容提要

1.用接种环接种；

2.用吸管转接菌液；

3.培养；

4.实验报告

六、注意事项与安全要求

实验三细菌简单染色及个体形态的观察

一、实验目的和要求

1.熟练掌握微生物的制片及简单染色技术；

2.巩固显微操作机无菌操作技术；

二、仪器设备

酒精灯，载玻片，盖玻片，显微镜，双层瓶（装香柏油和二甲苯），擦镜纸，接种铲，接种环，镊子，载玻片夹子，载玻片支架，玻璃纸，平皿，U型管，滴管，无菌操作台，培养箱，灭菌锅，试管架，记号笔和废物缸等。

三、实验材料

生理盐水，50%乙醇，20%甘油，高氏一号培养基，马铃薯琼脂薄层平板等。

四、教学方法

演示。

五、实验容提要

1.涂片；

2.干燥；

3.固定；

4.染色

5.水洗；

6.干燥；

7.镜检；

8.实验报告

六、注意事项与安全要求

实验四革兰氏染色

一、实验目的和要求

1.学习掌握革兰氏染色法；

2.了解革兰氏染色原理；

3.固定显微镜操作技术及无菌操作技术；

二、仪器设备

三、实验材料

大肠杆菌营养琼脂斜面，金黄色葡萄糖球菌培养物，革兰氏染色液，草酸铵结晶紫染液，卢氏碘液，95%乙醇，番红复染液。

四、教学方法

演示。

五、实验容提要

1.制片；

2.初染；

3.媒染；

4.脱色；

5.复染；

6.镜检；

7.实验报告

六、注意事项与安全要求

实验五培养基的配制

一、实验目的和要求

1.学习掌握培养基的配制原理；

2.掌握配制培养基的一般方法和步骤；

二、仪器设备

试管，三角瓶，烧杯，量筒，培养基分装器，天平，PH试纸，棉花，牛皮纸，麻绳，纱布，载玻片支架，灭菌锅，试管架，记号笔和废物缸等。

三、实验材料

牛肉膏，蛋白胨，氯化钠，可溶性淀粉，硝酸钾，磷酸氢二钾，硫酸镁，硫酸亚铁，磷酸二氢钾，葡萄糖，孟加拉红，链霉素，氢氧化钠，氯化氢。

四、教学方法

演示。

五、实验容提要

1.称量；

2.溶化；

3.调pH；

4.过滤；

5.分装；

6.加塞；

7.包扎；

8.灭菌；

9.搁置斜面；

10.无菌检查；

11.实验报告

六、注意事项与安全要求

实验六微生物计数的测定

一、实验目的和要求

学习掌握使用血球技术板测定微生物细胞或孢子数量的方法；

二、仪器设备

普通光学显微镜，血球计数板，凹载玻片，盖玻片，擦镜纸，软布，接种环，酒精灯等。

三、实验材料

香柏油，二甲苯，生理盐水，凡士林，酿酒酵母，米曲霉。

四、教学方法

讲解，演示。

五、实验容提要

1.菌悬液制备；

2.检查血球计数板；

3.加样品；

4.显微镜技术；

5.清洗；

6.实验报告；

六、注意事项与安全要求

实验七微生物的分离与纯化技术

一、实验目的和要求

1.了解学习分离、纯化的概念；

2.学习掌握划线和稀释分离微生物技术。

二、仪器设备

接种环，酒精灯，超净工作台等用具。

。

三、实验材料

牛肉膏蛋白胨平板、高氏1号平板（含1%酚液5~6滴/L），土豆蔗糖平板（含80%红酸1mL/L）各二套，土壤样品一份，无菌水一瓶。

四、教学方法

讲解，演示。

五、实验容提要

1.取样；

2.划线分离；

3.注意事项；

4.实验报告；

六、注意事项与安全要求

实验八水中细菌总数和总大肠杆菌群的测定

一、实验目的和要求

1.学习水样的取样方法、检测水中细菌总数和大肠杆菌群的方法；

2.了解检测水中细菌总数和大肠杆菌群的方法的原理及微生物学卫生标准。

二、仪器设备

显微镜，载玻片，灭菌三角瓶，灭菌代玻璃塞的空瓶，灭菌培养皿，灭菌吸管，无菌过滤器，镊子，夹钳，真空泵，滤膜，烧杯等。

三、实验材料

革兰氏染色液，微生物检测试剂纸，无菌水，牛肉膏蛋白胨培养基，乳糖蛋白

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