微生物学教学大纲.docx
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微生物学教学大纲
课程编号：
《微生物学》教学大纲
学时数：
72讲课：
72
学制：
四年制本科
适合专业：
生物科学相关专业
一、本课程的性质和任务
（一）课程的性质
微生物学是生命科学中一门理论与实践性较强的重要基础课程，是一门对现代生命科学的发展发挥着不可替代的重大作用的学科，故本课程分为理论讲授和实践教学两大部分（实验部分另有教学大纲）。
理论课教学主要讲授微生物发展的历史、微生物的形态结构、营养和代谢特征、遗传规律、生态、传染与免疫和系统分类等内容。
（二）课程的任务：
本课程主要面对生物科学专业的本科学生授课，是专业必修课。
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。
二、本课程与其他课程的联系：
微生物学是一门专业基础课，与许多课程关系密切，应在生物化学、遗传学、生理学等课程的基础上进行学习，并为今后专业课，如遗传学、生物化学等课程的学习奠定基础。
三、教学内容
（一）第一章 绪论
一、本学期的教学安排
二、微生物和你
三、微生物学
四、微生物的发现和微生物学的发展
五、20世纪的微生物学
六、21世纪微生物学发展的特点和趋势
教学基本要求：
学习微生物学这门课程，必须首先了解什么是微生物、主要种类、特点、发展状况、研究意义等等。
本章要求学生在联系实际的情况下掌握微生物的概念、特点，并提起学生学习微生物的兴趣。
主要知识点与重点：
微生物的概念、类群及特点。
（二）第二章微生物的纯培养和显微技术
第一节微生物的分离和纯培养
一、无菌技术
二、用固体培养基获得纯培养
三、用液体培养基获得纯培养
四、单细胞（孢子）分离
五、选择培养分离
六、微生物的保藏技术
第二节显微镜和显微技术
一、显微镜的种类及原理
二、显微观察样品的制备
第三节显微镜下的微生物
一、细菌和古菌
二、真菌
三、藻类
四、原生动物
教学基本要求：
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。
主要知识点与重点：
无菌技术、获得纯培养的方法及其比较、菌种保藏技术以及各类显微镜的应用。
（三）第三章微生物细胞的结构和功能
第一节原核微生物
一、细胞壁
二、细胞壁以内的构造
三、细胞壁意外的构造
第二节真核微生物
一、细胞壁
二、鞭毛与纤毛
三、细胞质膜
四、细胞核
五、细胞质和细胞器
教学基本要求：
原核微生物是微生物中非常重要的一大类群。
这一类群与人类关系最为密切，数量最多，研究其基本的形态、特征是最基本的要求。
各种原核微生物细胞所具有的共同构造包括细胞壁（支原体例外）、细胞质膜、细胞质、核区和若干种内含物等；只有部分种类才具有的一些构造称作特殊构造，包括糖被（荚膜，粘液层）、鞭毛、菌毛和性菌毛等构造；少数种类还可形成芽孢、孢囊等具有抵御外界不良环境功能的特殊构造。
真核微生物细胞的共有构造是细胞膜、细胞质和各种细胞器，细胞壁仅为真菌和显微藻类所有，此外，在许多种类的细胞（包括性细胞）外还长有与原核生物鞭毛截然不同的细胞器——“９＋２”型结构的鞭毛或纤毛。
主要知识点与重点：
G+和G―细菌肽聚糖单体的比较、G―细菌细胞壁的脂多糖构造、4类缺壁细菌的比较、细菌内含物的种类和分布、芽孢的构造和各部分功能、原核生物鞭毛的构造、
（四）第四章微生物的营养
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
三、微生物的营养类型
第二节培养基
一、配置培养基的原则
二、培养基的类型及应用
第三节营养物质进入细胞
一、扩散
二、促进扩散
三、主动运输
四、膜泡运输
教学基本要求：
培养基的制备是培养观察微生物最基本的条件，因此本章内容要求掌握微生物的营养类型、营养物质运输的吸收、培养基的种类以及制备培养基的基本原则和方法。
主要知识点与重点：
微生物的营养类型、营养物质的生理作用、速效氮源和迟效氮源的区别、营养物质进入细胞的影响因素、营养物质运输方式及特点、初级主动运输与次级主动运输的区别、培养基的种类以及制备培养基的基本原则和方法。
（五）第五章微生物的代谢
第一节微生物产能代谢
一、异养微生物的生物氧化
二、自养微生物的生物氧化
三、能量转换
第二节耗能代谢
一、细胞物质的合成
二、其他耗能反应：
运输、运动和生物发光
第三节微生物代谢的调节
一、酶活性调节
二、分支合成途径调节
第四节微生物的次级代谢与次级代谢产物
一、次级代谢与次级代谢产物
二、次级代谢的调节
教学基本要求：
要求学生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。
主要知识点与重点：
代谢的概念、发酵作用及产能方式、呼吸作用及产能方式、自养微生物生物氧化类型、次级代谢的特点。
（六）第六章微生物的生长繁殖及其控制
第一节细菌的个体生长
一、染色体DNA的复制分离
二、细胞壁扩增
三、细菌的分裂与调节
第二节微生物生长的测定
一、计数法
二、重量法
三、生理指标法
第三节细菌的群体生长繁殖
一、生长的规律
二、生长的数学模型
三、连续培养
第四节真菌的生长繁殖
一、丝状真菌的生长繁殖
二、酵母菌的生长繁殖
第五节环境对微生物生长的影响
一、营养物质
二、水活度
三、温度
四、pH
五、氧
第六节微生物生长繁殖的控制
一、控制微生物的化学物质
二、控制微生物的物理因素
教学基本要求：
微生物个体非常小，容易受到外界环境细微条件变化的影响。
研究微生物的生长曲线及影响因子能够了解微生物生长的特性，从而为微生物的快速培养及控制提供理论基础。
本章要求掌握微生物生长的曲线、相关概念、抑制微生物生长的因素和微生物生长控制的方法。
主要知识点与重点：
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；微生物生长的曲线及相关概念；抑制微生物生长的因素和微生物生长控制的方法。
（七）第七章病毒
第一节概述
一、病毒的特点和定义
二、病毒的宿主范围
三、病毒的分类与命名
第二节病毒学研究的基本方法
一、病毒的分离与纯化
二、病毒的测定
三、病毒的鉴定
第三节毒粒的性质
一、毒粒的形态结构
二、毒粒的化学组成
第四节病毒的复制
一、病毒的复制周期
二、病毒感染的起始
三、病毒大分子的合成
四、病毒的装配与释放
第五节病毒的非增殖性感染
一、非增殖性感染的类型
二、缺损病毒
第六节病毒与宿主的相互作用
一、噬菌体感染对原核细胞的影响
二、病毒感染对真核细胞的影响
三、机体的病毒感染
第七节亚病毒因子
一、类病毒
二、卫星病毒
三、卫星核酸
四、阮病毒
第八节病毒举例
一、人免疫缺陷病毒
二、SARS冠状病毒
三、禽流感病毒
四、肝炎病毒
教学基本要求：
病毒是一种非常特殊的非细胞生物，能够引起各种生物的疾病，掌握病毒的特性很有必要。
本章内容为本门课程的重点内容，要求熟练掌握病毒的形态、大小、特点、分类，并了解生物疫苗和生物制品的简单制备过程。
主要知识点与重点：
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。
（八）第八章微生物遗传
第一节遗传的物质基础
一、DNA作为遗传物质
二、RNA作为遗传物质
三、朊病毒的发现与思考
第二节微生物的基因组结构
一、大肠杆菌的基因组
二、酿酒酵母的基因组
三、詹氏甲烷球菌的基因组
四、泛基因组
五、宏基因组及宏基因组学
第三节质粒和转座因子
一、质粒的分子结构
二、质粒的主要类型
三、质粒的不亲和性
四、转座因子的类型和分子结构
五、转座的遗传学效应
第四节基因突变及修复
一、基因突变的类型及其分离
二、基因突变的分子基础
三、DNA损伤的修复
第五节细菌基因转移和重组
一、细菌的接合作用
二、细菌的转导
三、细菌的遗传转化
四、基因组测序
第六节真核微生物的遗传学特性
一、酵母菌的接合型遗传
二、酵母菌的质粒
三、酵母菌的线粒体
四、丝状真菌的准性生殖
第七节微生物育种
一、诱变育种
二、代谢工程育种
三、体内基因重组育种
四、DNAShuffling技术
教学基本要求：
基因是所有生物中编码蛋白质（经mRNA）、rRNA或tRNA的DNA片段或序列，是控制某种性状或功能的遗传单位。
原核生物的基因一般不含内含子。
基因组是指存在于细胞或病毒中的所有基因以及非基因的DNA序列组成的总称。
微生物基因组一般比较小，最小的只含3个基因。
真核生物、真细菌和古生菌基因组有明显的不同，但古生菌既具有前二者的某些特征，又具有自己独特的特征。
质粒和转座因子都是细胞中除染色体以外的另外两类遗传因子，前者是一种独立于染色体外，能进行自主复制的细胞质遗传因子，通常以共价闭合环状（CCC）的超螺旋双链DNA分子存在于细胞中。
基因突变分自发突变和诱发突变，后者只提高突变频率，并不改变突变的本质。
突变率与修复系统密切相关并有自身的规律性。
细菌以接合、转导和转化三种主要的途径进行水平基因转移，并且是基因定位（或作图）的重要手段。
近年来实验证明转化可以在自然环境中发生。
主要知识点与重点：
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。
（九）第九章微生物基因表达的调控
第一节转录水平的调控
一、操纵子的转录调控
二、分解代谢物阻遏调控
三、细菌的应急反应
四、通过σ因子更换的调控
五、信号转导和二组分调节系统
六、λ噬菌体溶原化和裂解途径的转录调控
第二节转录后调控
一、翻译起始的调控
二、mRNA的稳定性
三、稀有密码子和重叠基因调控
四、反义RNA调控
五、翻译的阻遏调控
六、ppGpp对核糖体蛋白质合成的影响
七、细菌蛋白质的分泌调控
第三节古菌的转录及其调控
一、古菌的基本转录装置
二、古菌的转录调控
第四节细菌的群体感应调节
教学基本要求：
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。
了解古菌的转录及其调控模式。
主要知识点与重点：
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。
了解古菌的转录及其调控模式。
（十）第十章微生物与基因工程
第一节基因工程概述
一、历史回顾
二、基因工程的基本操作
三、微生物与基因工程的关系
第二节基因的分离、合成和诱变
一、从基因文库或cDNA文库分离基因
二、基因的化学合成
三、PCR扩增基因及定位诱变
第三节微生物与克隆载体
一、原核生物克隆载体
二、真核生物克隆载体
三、人工染色体
第四节基因克隆操作
一、微生物与基因工程工具酶
二、外源基因与载体的体外连接
三、克隆载体的宿主
第五节外源基因导入及目的基因筛选鉴定
一、外源基因导人宿主细胞
二、目的基因克隆的筛选与鉴定
第六节克隆基因在细菌中的表达
一、克隆基因的转录调节
二、克隆基因的翻译调节
三、克隆基因的表达产物
第七节基因工程的应用及展望
一、基因工程药物
二、基因治疗
三、转基因植物
四、转基因动物
五、基因工程研究展望
教学基本要求：
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
主要知识点与重点：
掌握基因工程的基本过程和基本技术、掌握微生物与基因工程的关系；基因的分离、合成与改造；微生物与基因克隆载体；微生物与基因工程工具酶；基因克隆和表达的宿主；外源DNA导入微生物宿主细胞；重组体的筛选与鉴定。
（十一）第十一章微生物的生态
第一节生态环境中的微生物
一、微生物生命系统的层次
二、生境中微生物的基本特点
三、陆生生境的微生物
四、水生生境的微生物
五、大气生境的微生物
六、污染环境下的微生物
七、极端环境下的微生物
八、动物体中的微生物
九、植物体中的微生物
十、工农业产品上的微生物及生物性霉腐的控制
十一、基础研究方法
第二节微生物在生态系统中的地位与作用
一、生态系统中微生物的角色
二、微生物与生物地球化学循环
三、微生物的生物修复
第三节人体微生物及病原微生物的传播
一、人体微生物
二、病原微生物通过水体的传播
三、病原微生物通过食物的传播
四、病原微生物通过土壤的传播
五、病原微生物通过空气的传播
第四节微生物分子生态学
一、新的研究平台
二、新的研究技术
三、新的理论框架
四、新的研究成果及应用
第五节微生物与环境保护
一、微生物对污染物的降解和转化
二、重金属的转化
三、污染介质的微生物处理
四、污染环境的生物修复
五、环境污染的微生物监测
六、退化生态系统的生物修复
教学基本要求：
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。
主要知识点与重点：
掌握微生物在生态系统中的作用。
（十二）第十二章微生物的进化、系统发育与分类鉴定
第一节生物进化计时器
一、进化计时器的选择
二、rRNA基因作为生物进化的计时器
三、rRNA基因序列与生物进化
四、系统发育树
五、三域生物的主要特征
第二节原核生物的分类
一、分类单元及其等级
二、原核生物种的概念
三、分类单元的命名
四、细菌分类和伯杰氏手册
第三节真菌的分类
第四节微生物系统学的研究内容与方法
一、多相分类学
二、表型特征
三、化学组分分析
四、DNA/RNA分子
五、遗传重组
第五节微生物的快速鉴定与分析技术
一、生理生化鉴定系统
二、快速、自动化的微生物检测仪器与设备
三、现代分子生物学和免疫学技术的应用
四、生物信息学在微生物系统学中的应用
教学基本要求：
掌握有关微生物分类学发展和基本概念，了解分类学目前的整体发展水平及其与其他学科的联系；认识生物大分子被用作系统发育研究的原理，尤其是16SrRNA（18SrRNA）基因选作为研究对象的原因；掌握分类命名的基本常识，认识分类鉴定特征的分类学意义；了解“伯杰氏系统细菌学手册”的分类概况，重点学习从中获取有用的信息,应用包括“手册”在内的分类学资料，选择适当的特征测定方法进行微生物的分类与鉴定。
主要知识点与重点：
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。
（十三）第十三章微生物物种的多样性
第一节细菌的多样性
一、细菌系统发育总观
二、革兰氏阴性菌
三、革兰氏阳性菌
四、放线菌
五、光合细菌
六、化能无机营养细菌
七、有附属物、无附属物芽殖和非芽殖的细菌
八、鞘细菌、滑行细菌和黏细菌
九、趋磁细菌
第二节古菌的多样性
一、古菌系统发育总观
二、极端嗜盐古菌
三、产甲烷古菌
四、无细胞壁的古菌
五、还原硫酸盐古菌
六、超嗜热古菌
七、微生物生存的温度极限
八、古菌是地球早期的生命形式吗？
第三节真核微生物的多样性
一、真核微生物系统发育总观
二、单细胞藻类
三、真菌
四、黏菌
五、原生生物
第四节微生物资源的开发利用和保护
一、生物多样性的国际公约
二、微生物资源的特点
三、微生物资源的开发利用和保护
教学基本要求：
掌握细菌和真菌多样性的表现形式，熟悉古菌多样性的表现形式，了解微生物资源的开发利用和保护。
主要知识点与重点：
掌握真细菌和真菌的多样性。
（十四）第十四章感染与免疫
第一节感染的一般概念
一、感染的途径与方式
二、微生物的致病性
第二节宿主的非特异性免疫
一、生理屏障
二、体液因素
三、细胞因素
四、炎症
第三节宿主的特异性免疫
一、特异性免疫的一般概念
二、抗原和抗体
三、B细胞介导的体液免疫
四、T细胞介导的细胞免疫
五、克隆选择和免疫耐受性
第四节抗感染免疫
一、病毒感染与免疫
二、细菌感染与免疫
三、联合抗感染免疫
第五节免疫病理
一、超敏反应
二、自身免疫病
三、移植免疫
四、免疫缺陷
五、肿瘤免疫
第六节免疫学的实际应用
一、抗体的制备及应用
二、免疫学技术
三、免疫预防
教学基本要求：
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。
主要知识点与重点：
掌握非特异性免疫和特异性免疫。
（十五）第十五章微生物生物技术
第一节微生物产业的菌种和发酵特征
一、生产菌种的要求和来源
二、大规模发酵的特征
第二节微生物产业的发酵方式
一、连续发酵
二、固定化酶和固定化细胞发酵
三、固态发酵
四、混合培养物发酵
第三节微生物产业的主要产品
一、微生物生产的食品和饮料
二、微生物生产的医药产品
三、微生物制造的生物基化工、轻纺产品
四、微生物生产的环保产品
五、微生物生产的农业、林业产品
第四节微生物生物技术的广泛应用
一、微生物能源
二、微生物冶金
三、石油工业中的微生物生物技术
四、微生物传感器和DNA芯片
五、微生物塑料、功能材料和生物计算机
六、海洋和宇宙中微生物生物技术的应用
第五节微生物生物技术的安全性风险评价和管理
教学基本要求：
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。
主要知识点与重点：
掌握微生物生物技术的主要产品。
四、作业（略）
《微生物学》教学大纲说明
一、本课程的重难点和广度
（一）课程的重点：
细菌和真菌的形态结构、繁殖方式、代表属（种），病毒的结构、特性，微生物营养物质吸收机制及代谢，微生物的生长曲线，微生物的纯培养，微生物的遗传和生态，感染与免疫等相关知识均为本课程的重点内容。
（二）课程的难点：
微生物基因表达的调控、基因工程、遗传变异、进化和系统发育等内容为本课程的难点，因此，在授课时可根据学生的掌握情况，适度增加课时数。
（三）课程的广度：
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。
以现代观点审视和重新组织教学内容，使课程的内容和结构、概念的提法、名词的解释和语言运用等都适合现代生物学迅速发展的要求，建立新的、优化的微生物学课堂教学体系。
二、考核办法：
1、期末考试（卷面）：
55％；
2、平时成绩：
20％，包括课后作业、学习笔记、参与教学活动等；
3、微生物学相关知识PPT的制作、展示、演讲与答辩：
25％（学生3－4人自由分组、分工协作，根据课堂所学知识进行相关PPT的制作，答辩委员会由学生自己组成）。
三、学时分配：
总学时：
72讲课：
66
课程内容
课时分配
讲课
第一章绪论
4
4
第二章微生物的纯培养和显微技术
4
4
第三章微生物细胞的结构与功能
10
10
第四章微生物的营养
4
4
第五章微生物的代谢
6
6
第六章微生物的生长繁殖及其控制
4
4
第七章病毒
6
6
第八章微生物遗传
6
6
第九章微生物基因表达的调控
2
2
第十章微生物与基因工程
2
2
第十一章微生物的生态
4
4
第十二章微生物的进化、系统发育和分类鉴定
4
4
第十三章微生物物种的多样性
4
4
第十四章感染与免疫
4
4
第十五章微生物生物技术
4
4
机动
4
4
考试
2
0
总学时
74
72
四、教材（名称、作者、出版社、出版时间）
《微生物学》第8版、沈萍主编、高等教育出版社、2016年。
《微生物学教程》第2版、周德庆编、高等教育出版社、2002年。
《医学微生物学》第2版、戚中田主编、高等教育出版社、2009年。
《现代工业微生物学》、杨汝德主编、华南理工大学出版社、2001年。
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