微生物学教案(2015)

1、教学过程及内容授 课 教 案（2014 2015 学年度第二学期）课程名称：微生物学课程编码：B13007003总 学 时：48总学分：3课程类别：专业必修课任课教师：陈晗开课单位：生物工程学院职 称：讲师授课专业：生物工程授课班级：13级生物工程1班荆楚理工学院教务处制2授课进度第 1 周，第 1 次课（ 2 学时）授课日期2015年3月4日授课题目(教学章、节或主题)第一章 绪论教学目标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？以及它们与人类的特殊关系；了解微生物的发现与微生物学发展；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

2、生的学习兴趣和明确肩负的重任。教学重点重点：微生物的发现和微生物学的建立与发展；研究微生物的重要意义教学难点难点：微生物的类群及特点。教学方法请选择你授课时所采用的教学方法（在括号中画“”）：讲授法，讨论法，演示法，案例法，发现法，探究法，谈话法，实验法，参观法，考察法，自学辅导法，练习法（习题或操作课），读书指导法，听说法，写生法，视唱法，工序法（技能课），实习作业法，其他教学手段请选择你授课时所采用的教学手段（在括号中画“”）：实物，多媒体，投影，影像，CAI课件，PPT，标本，挂图，模型，其他讨论、思考题、作业为什么微生物能成为生命科学研究的明星？参考文献1 沈萍. 微生物学(第二版)

3、M. 北京：高等教育出版社.2006年2 李华钟，诸葛健. 微生物学 (第二版) M. 北京：科学出版社.2009年.3 周德庆. 微生物学教程（第三版）M. 北京：高等教育出版社.2011年.4 黄秀梨，辛明秀. 微生物学M. 北京：高等教育出版社.2009年.教学过程及内容一、什么是微生物微生物：（microorganism，Microbe）指一群个体微小、结构简单，用肉眼难以看见或难以看清楚的低等生物的通称。不是一个分类学上的名词。主要包括：二、人类对微生物世界的认识史（一）一个难以认识的微生物世界微生物是存在与地球上最古老的生物，但直到大约300年以前才真正有意识地看到微生物，其原因是

4、由于个体微小、群体外貌不显、杂居混生、因果难联。（二）微生物学发展的主要阶段（重点）1、史前期和初创期微生物的发现1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次观察到了细菌。2、奠基期（重点介绍巴斯德、科赫等重要代表人物的贡献）；3、发展期（与生命科学的其他学科一起共同发展）1897年发现了酵母菌的无细胞抽提液可将蔗糖转化为酒精，并对葡萄糖进行酒精发酵获得成功。从此微生物进入了生化研究阶段，并诞生了生物化学学科。此后，微生物生理和生物化学两个学科紧密结合，共同发展。4、成熟期标志：DNA结构的双螺旋模型建立。微生物成为分子生物学中的重要研究对象。（

5、1） 20世纪70年代后微生物成为生物工程学科的主角；（2） 广泛运用分子生物学理论和现代研究方法，深刻揭示微生物的各种生命活动规律；（3） 以基因工程为主导，把传统的工业发酵提高到发酵工程水平；（4） 大量理论性、交叉性和应用性、实验性分支学科飞速发展；（5） 微生物基因组的研究三、研究微生物的重要意义（重点）从以下四个方面进行阐述：（一） 微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中；（二） 微生物在人们的日常生活、工农业生产和医药、环保等方面有重要的应用；（三） 微生物也有可能引起毁灭性的灾害；（四）、微生物学在生命科学中具有重要地位四、微生物的共同特性（举例说明）体积小、面积大代

6、谢旺盛、繁殖快速适应性强，容易变异分布广，种类多授课进度第 2 周，第 2 次课（ 2 学时）授课日期2015年3月11日授课题目(教学章、节或主题)第二章 微生物细胞的结构与功能：第一节原核微生物教学目标通过本章的教学，使学生掌握各种微生物，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。教学重点重点：原核微生物细胞壁的多样性细胞壁、细菌的革兰氏染色教学难点难点：细胞壁中肽聚糖的结构与功能教学方法请选择你授课时所采用的教学方法（在括号中画“”）：讲授法，讨论法，演示法，案例法，发现法，探究法，谈话法，实验法，参观法，考察法，自学辅导法，练习法（习题或操作课），读书指

7、导法，听说法，写生法，视唱法，工序法（技能课），实习作业法，其他教学手段请选择你授课时所采用的教学手段（在括号中画“”）：实物，多媒体，投影，影像，CAI课件，PPT，标本，挂图，模型，其他讨论、思考题、作业什么是缺壁细菌？参考文献1 沈萍. 微生物学(第二版) M. 北京：高等教育出版社.2006年2 李华钟，诸葛健. 微生物学 (第二版) M. 北京：科学出版社.2009年.教学过程及内容第一节 原核微生物一、细菌的形态和大小（一般介绍）细菌的基本形态：球形、杆形和螺旋形细菌的特殊形态：举例：古细菌的星形、叶形等；细菌的异常形态介绍外界因素温度、营养条件和培养时间等对形态的影响。细菌的大小

8、1、 测量细菌大小的单位：微米2、 细菌大小的表示方法：3、 细菌的大小二、原核微生物细胞壁的多样性细胞壁 （1）革兰氏阳性细菌的细胞壁 特点：厚度大（2080nm）；只有一层90%肽聚糖，10%磷壁酸 （2）革兰氏阴性细菌的细胞壁 （3）古生菌的细胞壁 （4）缺壁细菌 （5）革兰氏染色的机制 细菌的染色1、 细菌染色的概述2、 细菌的革兰氏染色（重点）（1） 革兰氏染色的过程 （2） 革兰氏染色的意义授课进度第 2 周，第 3 次课（ 2 学时）授课日期2015年3月13日授课题目(教学章、节或主题)第二章 微生物细胞的结构与功能：第一节原核微生物教学目标1、解原核微生物的一般结构：细胞壁、

9、细胞膜、细胞核、细胞质及其内含物，并掌握其功能；2、掌握原核微生物的特殊结构：荚膜和粘液层、鞭毛和纤毛、芽孢、伴孢晶体的功能。3、理解并掌握放线菌的形态、生理、繁殖及菌落特征、放线菌的分类及常用放线菌；理解蓝细菌、螺旋体、立克次氏体、衣原体、支原体以及古生菌的基本特点。4、补充古细菌的相关内容帮助学生完善知识体系。教学重点重点：细菌细胞的结构；革兰氏染色的原理及步骤；教学难点难点：细菌细胞的特殊结构；革兰氏染色的原理；质粒的结构和功能；芽孢的特征。教学方法请选择你授课时所采用的教学方法（在括号中画“”）：讲授法，讨论法，演示法，案例法，发现法，探究法，谈话法，实验法，参观法，考察法，自学辅导法

10、，练习法（习题或操作课），读书指导法，听说法，写生法，视唱法，工序法（技能课），实习作业法，其他教学手段请选择你授课时所采用的教学手段（在括号中画“”）：实物，多媒体，投影，影像，CAI课件，PPT，标本，挂图，模型，其他讨论、思考题、作业什么是缺壁细菌？参考文献1 沈萍. 微生物学(第二版) M. 北京：高等教育出版社.2006年2 李华钟，诸葛健. 微生物学 (第二版) M. 北京：科学出版社.2009年.教学过程及内容二、细菌细胞的结构细胞膜细胞膜（一般介绍）细胞膜的结构与化学组成原核细胞细胞膜的结构和组成原核细胞膜的功能古生菌的细胞膜（三）细胞质及其内含物（一般介绍）1、细胞质2、核糖

11、体3、贮藏性颗粒：异染粒、聚羟丁酸、肝糖粒、淀粉粒、脂肪粒、硫粒和液泡4、气泡核区（一般介绍）二、细菌细胞的特殊构造细菌细胞内的特殊构造-芽胞（重点和难点）（1）芽孢的形态、大小和着生位置（2）能形成芽孢的细菌种类（3）芽孢的组成和结构（4）芽孢的形成过程（5）芽孢的特性（6）芽孢抗热机制（7）芽孢的本质（8）研究芽孢的意义（9）伴孢晶体授课进度第 3 周，第 4 次课（ 2 学时）授课日期2015年3月18日授课题目(教学章、节或主题)第二章 微生物细胞的结构与功能：第二节真核微生物教学目标1、掌握真核微生物的细胞壁、鞭毛等结构的特征及功能。2、了解酵母菌、霉菌、蕈菌等真菌类群的联系与区别，

12、熟悉真菌及真菌细胞的一般构造及特征；3、掌握真菌的无性及有性繁殖的主要方式、繁殖过程及特点，了解真菌繁殖方式及其繁殖方式与生活环境、生活习性的关系，理解真菌在自然界中的价值及分类地位；教学重点重点：酵母菌细胞的形态和构造、繁殖方式；霉菌的形态、结构、菌丝的类型及菌丝的特殊形态、繁殖和孢子类型。 教学难点难点：酵母菌繁殖方式、生活史；霉菌菌丝的类型及菌丝的特殊形态、繁殖和孢子类型。 教学方法请选择你授课时所采用的教学方法（在括号中画“”）：讲授法，讨论法，演示法，案例法，发现法，探究法，谈话法，实验法，参观法，考察法，自学辅导法，练习法（习题或操作课），读书指导法，听说法，写生法，视唱法，工序法

13、（技能课），实习作业法，其他教学手段请选择你授课时所采用的教学手段（在括号中画“”）：实物，多媒体，投影，影像，CAI课件，PPT，标本，挂图，模型，其他讨论、思考题、作业真核微生物鞭毛的结构特点。比较原核微生物和真核微生物的区别。参考文献1 沈萍. 微生物学(第二版) M. 北京：高等教育出版社.2006年2 李华钟，诸葛健. 微生物学 (第二版) M. 北京：科学出版社.2009年.教学过程及内容第二节 真核微生物细胞的结构和功能真核生物：细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在细胞器生物。一 细胞壁真菌的细胞壁（1）酵母菌的细胞壁外层：甘露聚糖。约占30%，以-糖苷键联结（并非所有酵

14、母菌都有）网状。去除，细胞可维持正常。 中层：蛋白质含6- 8%，为酶类起催化作用。内层：葡聚糖 约占30-40%，由D -葡萄糖以 -糖苷键联结。赋予机械强度。 （2）丝状真菌的细胞壁无定形的葡聚糖：（1-3）、（1-6）组成粗糙网：糖蛋白组成蛋白质层几丁质微纤维丝：最内层，放射排列二 鞭毛与纤毛三 细胞质膜四 细胞核五 细胞质和细胞器第三节 真核生物和原核生物的比较1.总体比较2.细胞质比较： 3.细胞核比较 4.生理性比较授课进度第 4 周，第 5 次课（ 2 学时）授课日期2015年3月25日授课题目(教学章、节或主题)第三章 微生物的营养：第一节 微生物的营养要求教学目标了解微生物生

15、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。1、了解微生物的化学组成；2、了解微生物所需的各营养物质及其生理功能；3、掌握微生物的营养类型。教学重点细菌的营养要求；微生物的营养类型教学难点选用和设计培养基原则教学方法请选择你授课时所采用的教学方法（在括号中画“”）：讲授法，讨论法，演示法，案例法，发现法，探究法，谈话法，实验法，参观法，考察法，自学辅导法，练习法（习题或操作课），读书指导法，听说法，写生法，视唱法，工序法（技能课），实习作业法，其他教学手段请选择你授课时所采用的教学手段（在括号中画“”）：实物，多媒体，投影，影像，CAI课件，PPT，标本，挂

16、图，模型，其他讨论、思考题、作业参考文献微生物学教程周德庆 高等教育出版社 2011年4月Madigan M T et al.Brocks Biology of Microorganism.10/e.Prentice Hall.2003.教学过程及内容概述：（ppt图片演示多种类型培养基及对应的微生物，引发学生对于微生物营养物质的兴趣。）营养物质：那些能够满足微生物机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质微生物营养主要阐明营养物质在生命活动中的生理功能及微生物细胞从外界环境摄取营养物的具体机制。 微生物的营养物（Nutrient)的功能： 供物：提供置换与增生细胞的结构物质； 供能：供应生命

17、活动的能量； 调节：提供各种代谢调节物；确保良好的生理环境等。研究微生物营养的重要性 研究的基础 ：是开发和研究微生物的基础； 设计的依据：筛选微生物的理论依据； 实践的必须：为生产实践提供经济、节约和高效益的应用培养基。第一节 微生物的营养要求 一 微生物细胞的化学组成 主要元素：C、H、O、N、S、P (97) 1.化学元素 微量元素: Zn、Mn、Na、Cl、Co、Cu 化学元素比例因菌种、培养条件等有所不同，如： 幼龄菌含N高，硫细菌较多S，铁细菌较多Fe，等。2.化学成分及其分析 化学元素组成：有机物、无机物和水（7090） 有机物分析: 1）化学法直接抽提，定性定量分析； 2）破碎

18、细胞得亚显微结构，再分析。 3.无机物分析 无机物指与有机物结合或单独存在的无机盐等物质； 分析：干细胞高温炉（550）焚烧得到的灰分，分析其中各种无机元素含量。 水分：细胞表面水分吸干后的重量为湿重；采用低温真空干燥、红外快速烘干方法烘干至恒重为干重。 二 营养物质及其生理功能1. 碳源（ source of carbon ） 碳源（carbon source）凡是提供微生物营养所需的碳元素（碳架）的营养源。 碳源物质的功能：A. 构成细胞物质；B. 为机体提供整个生理活动所需要的能量（异养微生物）； 微生物利用碳源的特点 异养微生物：必须利用有机碳源的微生物； 自养微生物：凡以无机碳源作主

19、要碳源的微生物。2. 氮源（Source of nitrogen） 氮源（Source of nitrogen） ：为微生物生长繁殖等提供所需氮元素的营养物,是构成蛋白质与核酸的主要元素。 氮源物质的主要作用：合成细胞物质中含氮物质；少数自养细菌能利用铵盐、硝酸盐作为机体生长的氮源与能源，某些厌氧细菌在厌氧与糖类物质缺乏的条件下，也可以利用氨基酸作为能源物质。 实验室常用的氮源：碳酸铵、硝酸盐、硫酸铵、尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等。 生产上常用的氮源：硝酸盐、铵盐、尿素、氨以及蛋白含量较高的鱼粉、蚕蛹粉、黄豆饼粉、花生饼份、玉米浆等。3.无机盐 （inorganic salt）4.生长因子（

20、growth factor）生长因子：指那些微生物生长所必须而且需要量很少，自身不能合成或合成量不能满足机体生长需要的有机化合物。 分类：维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶； 维生素辅酶 ； 缺乏合成某种aa能力补充aa。如：肠膜明串珠菌需17种aa ； 嘌呤和嘧啶辅酶及合成核苷等 。5. 水三 微生物的营养类型(nutritional types) 根据生长所需要的营养物质的性质，可将生物分成两类: 异养型生物：在生长时需要以复杂的有机物质作为营养物质 自养型生物：在生长时能以简单的无机物质作为营养物质 大多数微生物属于异养型生物，少数微生物属于自养型生物。根据生长时能量的来源不同，又可将生物分成两

21、种类型: 化能营养型生物：依靠化合物氧化释放的能量进行生长; 光能营养型生物：依靠光能进行生长;授课进度第 4 周，第 6 次课（ 2 学时）授课日期2015年3月27日授课题目(教学章、节或主题)第三章 微生物的营养：第二节 培养基；第三节 营养物质进入细胞；教学目标了解配制培养基的原则；掌握培养基的类型及其应用。掌握微生物吸收的四种方式：简单扩散、促进扩散、主动运输、膜泡运输。教学重点细菌的营养要求；微生物的营养类型教学难点选择培养基，富集培养基和鉴别培养基的区别教学方法请选择你授课时所采用的教学方法（在括号中画“”）：讲授法，讨论法，演示法，案例法，发现法，探究法，谈话法，实验法，参观法

22、，考察法，自学辅导法，练习法（习题或操作课），读书指导法，听说法，写生法，视唱法，工序法（技能课），实习作业法，其他教学手段请选择你授课时所采用的教学手段（在括号中画“”）：实物，多媒体，投影，影像，CAI课件，PPT，标本，挂图，模型，其他讨论、思考题、作业参考文献微生物学教程周德庆 高等教育出版社 2011年4月Madigan M T et al.Brocks Biology of Microorganism.10/e.Prentice Hall.2003.教学过程及内容如：自养、异养 细菌一般用牛肉膏、蛋白胨培养基；放线菌高氏1号合成培养基；酵母菌麦芽汁培养基；霉菌用查氏一号培养基； 第

23、二节 培养基（culture medium） 一、选用和设计培养基的原则和方法 1.选择适宜的营养物质。首先考虑不同微生物营养需要。 2.营养物质浓度及配比合适:1) 培养基的碳氮比（C/N）2) 微生物的最低水活度 aw3) 渗透压与等渗培养液 3.控制pH条件:培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。 4.控制氧化还原电位 （） 5.原料来源的选择 6.灭菌处理二、培养基的类型及应用 培养基的名目繁多，种类各异。 可按对培养基成分的了解程度、使用的功能、培养的对象及培养基的外观物理状态等分为若干类。1.按成分划分 天然培养基（complex med

24、ium） LB和麦芽汁培养基等，成本低，实验室和工业使用广 合成培养基（synthetic medium） 化学成分了解，如：高氏号和查氏培养基，重复性好、成本高、微生物在上面生长较慢，适于实验室进行营养需要、代谢、分类、菌种选育、遗传分析等2. 以培养基的物理状态分 固体培养基：在液体培养基中加入凝固剂，制备而成； 半固体培养基：在液中加入少量凝固剂而制备成呈半固体培养基。0.20.7琼脂含量 液体培养基： 不含凝固剂，以水质为主体的、 组分均匀、用途广泛的一类培养基。3.按用途划分（1） 基础培养基（minimum medium) 大多数微生物基本营养要求差不多。 基础培养基含一般微生物生

25、长时所需的基本营养物质。 牛肉膏蛋白胨培养基是最常用的。 （2）加富培养基（enrichment medium)在基础培养基添加特殊营养物质，如：血清、动植物组织 液、酵母浸膏等。 用于培养苛刻的异养微生物及富集分离某种微生物。 （3）鉴别培养基（differential medium)加某种化学物质，发生特殊化学反应，产生特征变化；如：明胶培养基鉴别是否产蛋白酶；伊红美蓝培养基用于鉴别水中大肠菌群等 与加富培养基区别：加富培养基增加所要分离的微生物量，成为优势菌； 选择培养基抑制不需要的微生物，使所需要的为优势菌。第三节 营养物质进入细胞一、扩散(diffusion)二、促进扩散(facil

26、itated diffusion)三、主动运输(active transport)四、膜泡运输(memberane vesicle transport) 授课进度第 5 周，第 7 次课（ 2 学时）授课日期2015年4月1日授课题目(教学章、节或主题)第四章 微生物的代谢：第一节 微生物产能代谢；第二节 耗能代谢教学目标掌握微生物代谢的特点、微生物发酵的概念及其主要类型；有氧呼吸和无氧呼吸的概念、特点和主要类型，生物固氮作用、细菌的光能自养作用和化能自养作用。教学重点生物氧化、氧化磷酸化的概念、作用、类型及区别，微生物的不同呼吸类型，次级代谢产物概念及生产途径，发酵类型、一般工艺及条件的控制

27、；教学难点发酵类型及工艺条件控制的基本方法。教学方法请选择你授课时所采用的教学方法（在括号中画“”）：讲授法，讨论法，演示法，案例法，发现法，探究法，谈话法，实验法，参观法，考察法，自学辅导法，练习法（习题或操作课），读书指导法，听说法，写生法，视唱法，工序法（技能课），实习作业法，其他教学手段请选择你授课时所采用的教学手段（在括号中画“”）：实物，多媒体，投影，影像，CAI课件，PPT，标本，挂图，模型，其他讨论、思考题、作业参考文献微生物学教程周德庆 高等教育出版社 2011年4月Madigan M T et al.Brocks Biology of Microorganism.10/e.

28、Prentice Hall.2003.教学过程及内容新陈代谢简称代谢，泛指发生在活细胞中的各种分解代谢和合成代谢的总和。分解代谢：异化作用，是指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这个过程中产生能量的过程。合成代谢：同化作用，是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂的大分子，并在此过程中消耗能量的过程。在微生物细胞中，分解代谢与合成代谢是同时存在并偶联进行的。两者的关系是：分解代谢为合成代谢提供了原料和能量，合成代谢又为分解代谢提供了物质基础。第一节 微生物的能量代谢严格地说，能量代谢应包括产能代谢和耗能代谢，但由于微生物与其他生物能量代谢的主要差别具体表现在其多种多样的产能代谢上。故这里的代谢

29、专指微生物的产能代谢。与其他生物一样，微生物能量代谢活动中所涉及的主要是ATP形式的化学能。微生物的能量代谢方式多种多样。占微生物绝大多数的化能异养微生物利用有机物降解或无机物氧化中释放出的能量，通过氧化磷酸化和底物磷酸化合成ATP。为数不多的光能微生物利用光能通过光合磷酸化合成ATP。其基本的生化反应就是生物氧化。生物氧化：就是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。实际上是物质在生物体内经过一系列边连续的氧化还原反应，逐步分解发并释放能量的过程。在生物氧化过程中释放的能量可被微生物直接利用，也可通过能量转换储存在高能化合物（ATP）中，以便逐步被利用，还有部分能量以热的形式被释放到环境

30、中。一、 化能异养微生物的生物氧化与产能化能异养微生物的生物氧化依据氧化还原反应中电子受体的不同可分成发酵和呼吸两种类型，其中呼吸又可分为有氧呼吸和无氧呼吸。1.发酵发酵是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物过程，即微生物细胞以有机物为最终电子受体的生物氧化过程。在发酵条件下有机化合物只是部分地被氧化，因此，只释放出一小部分能量。发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起的。被还原的有机物来自于初始发酵的分解代谢，即不需要外界提供电子受体。（1）发酵的种类：可发酵的底物有糖类、有机酸、氨基酸等，其中以微生物发酵葡萄糖最为

31、重要。（2）发酵的途径：葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称糖酵解，其途径为：EMP途径：（糖酵解途径或已糖二磷酸途径）是绝大多数微生物所共有的一条主流代谢途径。它以一分子的葡萄糖为底物，约经10步反应而产生2分子的丙酮酸、2分子NADH+H+和2分子的ATP。EMP途径的总反应式是：C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2CH3COCOOH+2NADH+2H+2ATP+2H2OHMP途径：(已糖磷酸途径，已糖磷酸支路，戊糖磷酸途径，磷酸葡萄糖酸途径或WD途径) 大多数好氧兼性厌氧微生物中都有HMP途径,而且在同一微生物中往往同时存在EMP和HMP途径，单独具有EMP或HMP途径的微生物较少见。H

32、MP途径的总反应式是：6葡糖-6-磷酸+12NADP+6H2O5葡糖-6-磷酸+12NADPH+12H+6CO2+PiED途径：又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。在革兰氏阴性菌中分布较广。ED途径的总反应式是：C6H12O6+ADP+Pi+NADP+NAD+2CH3COCOOH+ATP+NADPH+H+NADH+H+HK(PK)途径：磷酸解酮酶途径总反应式是：C6H12O6+ADP+Pi+NAD+CH3CHOHCOOH+CH3CH2OH+CO2+ATP+NADH+H+(3)发酵的类型乙醇发酵：进行乙醇发酵的微生物主要是酵母菌（啤酒酵母），此外还有少数细菌（欧文氏菌属）。

33、微生物在厌氧条件下通过糖酵解作用使一个葡萄糖分解生成二个丙酮酸，同时产生可供机体生长的能量。乳酸发酵：乳酸细菌能发酵葡萄糖（分解葡萄糖产生丙酮酸还原成乳酸）产生乳酸，其中大多数属于乳杆菌。根据产物的不同，可分成两种类型：同型乳酸发酵：在糖的发酵中，产物只有乳酸的发酵。由葡萄糖经EMP途径生成丙酮酸，直接作为氢受体被NADH+H+还原而全部生成乳酸的一种发酵。进行乳酸发酵的有乳酸乳球菌、植物乳杆菌等。异型乳酸发酵：在发酵终产物中除了乳酸外还有一些乙醇（或乙酸）等产物的发酵。这种发酵是以HMP(或PK)途径为基础的。如肠膜状明串珠菌、短乳杆菌等。混合酸发酵：某些肠杆菌如埃希氏菌属、沙门氏菌属和志贺

34、氏菌属中的一些菌，能够利用葡萄糖进行混合酸发酵。先通过EMP途径将葡萄糖分解为丙酮酸，然后由不同的酶系将丙酮酸转化成不同的产物，如乳酸、乙酸、甲酸、乙醇、CO2和氢气，还有一部分磷酸烯醇式丙酮酸用于生成琥珀酸；而肠杆菌、欧文氏菌属中的一些细菌，能将丙酮酸转变成乙酰乳酸，乙酰乳酸经一系列反应生成丁二醇。由于这类肠道菌还具有丙酮酸-甲酸裂解酶，乳酸脱氢酶等，所以其终产物还有甲酸、乳酸、乙醇等。2.呼吸微生物以分子氧或无机物为最终电子受体的生物氧化过程。分有氧呼吸、无氧呼吸。呼吸的一个重要特征是基质上脱下的氢要通过电子传递链进行传递，最终交给电子受体，并且电子在传递过程中伴随ATP的生成。这种产生A

35、TP的方式称氧化磷酸化。呼吸作用与发酵作用的根本区别在于：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终的电子受体。有氧呼吸：是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，其特点是底物按常规方式脱氢后，脱下的氢（常以还原力H形式存在）经完整的呼吸链（电子呼吸链）传递，最终被外源分子氧接受，产生了水并释放出ATP形式的能量。这是一种脱氢和受氢都必须在有氧条件下完成的生物氧化作用，是一种高效产能方式。微生物在有氧条件下，可将1分子的葡萄糖彻底氧化成H2O、CO2，并可产生38个ATP。呼吸链是指位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上的，由一系列氧化还

36、原势呈梯度差的、链状排列的氢（或电子）传递体。有氧呼吸过程： 基质H2 递氢体 F+ 1/2O2 基质 递氢体H2 F+ O- H2O -2H+ 有氧呼吸的总反应式：C6H12O6+6O26CO2+6H2O+38ATP有氧呼吸的特点： 产生的能量借助于氧化磷酸化过程产生 将复杂基质氧化成很彻底的产物H2O和CO2 能量多，全释放出来，是逐步释放的过程，并逐渐贮存 在有氧条件下进行无氧呼吸：又称厌氧呼吸，指在厌氧条件下，厌氧或兼性厌氧微生物以外源无机氧化物（NO3-、NO2-、SO42-、CO2、Fe3+等）或有机氧化物（延胡索酸等，但很罕见）作为末端氢（电子）受体时发生的一类产能效率低的特殊呼

37、吸。进行厌氧呼吸的微生物极大多数是细菌。根据用作末端氢（电子）受体的化合物种类不同而区分为多种类型的无氧呼吸。无氧呼吸的特点： 借氧化磷酸化产生能量 不需分子氧，但底物分解较彻底 产能比有氧呼吸少 氢和电子的传递需中间递氢体，需细胞色素，最终受氢体是无机物中的氧 分子外呼吸，无机物必须通过还原酶作用将H和电子激活O2形成水二、 光能微生物的能量代谢根据光合作用中是否有氧气产生，可分成产氧、不产氧光合细菌两大类：1.产氧光合细菌：是依赖叶绿素进行光合作用的微生物，包括蓝细菌和单细胞藻类。蓝细菌含有叶绿素a、光反应系统和光反应系统，它们的光合作用具有绿色植物的特征。以水作供氢体，通过水的光解，进行

38、放氧型（植物型）光合作用。2.不产氧光合细菌：是依赖细菌菌绿素进行光合作用的微生物，这类微生物称光合细菌。光合细菌不含叶绿素，只有光反应系统，没有光反应系统，因而不能以水为供氢体，而是以H2S、H·或丁酸、乳酸、琥珀苹果酸等有机化合物为还原CO2的氢供体，所进行的光合作用为非放氧型的光合作用。细菌菌绿素有a、b、c、d、e五种。三、 化能自养微生物的生物氧化与产能化能自养微生物从氧化无机物中获得能量，同化合成细胞物质，并在无机能源氧化中通过氧化磷酸化产生ATP。化能自养菌一般都是好氧菌。1.氨的氧化硝化细菌可以氧化NH3、NO2-。 亚硝化细菌：将氨氧化为亚硝酸硝化细菌 硝化细菌：将

39、亚硝酸氧化为硝酸2.硫的氧化硫杆菌能够利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化合物（包括硫化物H2S、元素硫S0、硫代硫酸盐S2O32-、多硫酸盐和亚硫酸盐等）作为能源，最终形成硫酸。3.铁的氧化：从亚铁到高铁状态的铁的氧化，对于少数细菌来说也是一种产能反应，但从这种氧化中只有量的能量可以被利用。4.氢的氧化：第二节 微生物特有的合成代谢途径a) 固氮作用（生物固氮）生物固氮是指大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化而还原成氨的过程，生物界中只有原核生物才具有固氮能力。生物固氮反应是一种极其温和的生化反应，它比人类发明的化学固氮有着无比优越性，因为化学固氮需要特殊的催化剂，并须在高温（300）、高

40、压（300个大气压）下进行。如果把光合作用看作是地球上最重要的生物化学反应，则生物固氮便是仅次于光合作用的生物化学反应，因为它为整个生物圈中的一切生物的生存和繁荣发展提供了不可或缺和可持续供应的还原态氮化物的源泉。1.固氮微生物：根据固氮微生物与高等植物以及其他生物的关系，分三类：（1）自生固氮菌：指一类不依赖与它种生物共生而能独立进行固氮的微生物。 好氧：以固氮菌属较为重要，固氮能力较强。 自生固氮菌 兼性厌氧：红螺菌属 厌氧：以巴氏固氮梭菌较为重要，但固氮能力较弱。（2）共生固氮菌：指必须与它种生物共生在一起时才能进行固氮的微生物。 共生固氮菌中最为人们所熟知的是根瘤菌，它与其所共生的豆科

41、植物有严格的种属特异性。（3）联合固氮菌：指必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的微生物。 联合固氮菌有雀稗固氮菌、产脂固氮螺菌等，它们在某些作物的根系粘质鞘内生长发育，并把所固定的氮供给植物，但并不形成类似根瘤的共生结构。2.固氮机制：微生物之所以能在常温常压下固氮，关键是靠固氮酶的催化作用。固氮酶的结构比较复杂，由铁蛋白（固二氮还原酶，组分）和钼铁蛋白（固二氮酶，组分）两个组分组成。固氮作用是一个耗能反应，固氮反应必须在有固氮酶和ATP的参与下才能进行。每固定1mol氮大约需要21molATP，这些能量来自于氧化磷酸化或光合磷酸化。在体内进行固氮时，还需要一些特殊的电子传递体

42、，其中主要的是铁氧还蛋白和含有FMN作为辅基的黄素氧还蛋白。铁氧还蛋白和黄素氧还蛋白的电子供体来自NADPH，受体是固氮酶。授课进度第 6 周，第 8 次课（ 2 学时）授课日期2015年4月8日授课题目(教学章、节或主题)第四章微生物的代谢：第三节 微生物代谢的调节；第四节 微生物次级代谢与次级代谢产物教学目标掌握微生物代谢的特点、微生物发酵的概念及其主要类型；有氧呼吸和无氧呼吸的概念、特点和主要类型，生物固氮作用、细菌的光能自养作用和化能自养作用。教学重点生物氧化、氧化磷酸化的概念、作用、类型及区别，微生物的不同呼吸类型，次级代谢产物概念及生产途径，发酵类型、一般工艺及条件的控制；教学难点

43、发酵类型及工艺条件控制的基本方法。教学方法请选择你授课时所采用的教学方法（在括号中画“”）：讲授法，讨论法，演示法，案例法，发现法，探究法，谈话法，实验法，参观法，考察法，自学辅导法，练习法（习题或操作课），读书指导法，听说法，写生法，视唱法，工序法（技能课），实习作业法，其他教学手段请选择你授课时所采用的教学手段（在括号中画“”）：实物，多媒体，投影，影像，CAI课件，PPT，标本，挂图，模型，其他讨论、思考题、作业参考文献微生物学教程周德庆 高等教育出版社 2011年4月Madigan M T et al.Brocks Biology of Microorganism.10/e.Prent

44、ice Hall.2003.教学过程及内容第三节 微生物代谢的调节a) 酶合成的调节b) 酶活力的调节第四节 微生物的次级代谢及代谢产物 一、次级代谢及代谢产物初级代谢：一般将微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程。次级代谢：是相对于初级代谢而言。是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。次级代谢产物：指某些微生物生长到稳定期前后，以结构简单、代谢途径明确、产量较大的初生代谢物为前体，通过复杂的次生代谢途径所合成的各种结构复杂的化学物。有人把超出生理需求的过量的初级代谢产物也看作是次级代

45、谢产物。与初生代谢物不同的是，次生代谢物往往具有分子结构复杂、代谢途径独特、在生长后期合成、产量较低、生理功能不很明确（尤其是抗生素）以及其合成一般受质粒控制等特点。一般地说，形态结构和生活史越复杂的微生物（如放线菌和丝状真菌），其次生代谢物的种类也就越多。根据其作用，可将次级代谢物人分为抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等。一、 次级代谢的调节1.初级代谢对次级代谢的调节次级代谢与初级代谢相似，在调节过程中也有酶活性的激活和抑制以及酶合成的诱导和阻遏。由于次级代谢一般以初级代谢为前体，因此次级代谢必然会受到初级代谢的调节。2.碳、氮代谢物的调节作用次级代谢产物一般在菌体对数生长后期或稳定期合

46、成，这是因为在菌体生长阶段，被快速利用的碳源的分解物阻遏了次级代谢酶合成。因此，只有在对数后期或稳定期，这类碳源被消耗完之后，解除了阻遏作用，次级代谢产物才能得以合成。3.诱导作用及产物的反馈抑制在次级代谢中也存在着诱导作用，如巴比妥虽不是利福霉素的前体，也不掺入利福霉素，但能促进将利福霉素SV转化成利福霉素B的能力。同时，次级代谢产物的过量积累也能像初级代谢那样，反馈抑制其合成酶系。培养基中的磷酸盐、溶解氧、金属离子及细胞膜透性也会对次级代谢产生或多或少的影响。授课进度第 6 周，第 9 次课（ 2 学时）授课日期2015年4月10日授课题目(教学章、节或主题)第五章 微生物的生长繁殖及其控

47、制：第一节 细菌的个体生长；第二节 细菌的群体生长繁殖；教学目标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。理解并掌握微生物常见分离及培养方法。教学重点 单细胞微生物数量的测定方法，细菌生长曲线及各时期特点；微生物分离、纯化方法；连续培养及分批培养的概念、工艺特点及应用；教学难点 微生物分离、纯化方法，连续培养、分批培养的工艺特点及控制方法。教学方法请选择你授课时所采用的教学方法（在括号中画“”）：讲授法，讨论法，演示法，案例法，发现法，探究法，谈话法，实验法，参观法，考察法，自学辅导法，练习法（习题或操作课），读书指导法，听说法，写生法，视唱法

48、，工序法（技能课），实习作业法，其他教学手段请选择你授课时所采用的教学手段（在括号中画“”）：实物，多媒体，投影，影像，CAI课件，PPT，标本，挂图，模型，其他讨论、思考题、作业参考文献微生物学教程周德庆 高等教育出版社 2011年4月Madigan M T et al.Brocks Biology of Microorganism.10/e.Prentice Hall.2003.本章首先介绍如何在实验室或生产实践中使微生物生长，即如何培养微生物；然后介绍微生物生长的规律（包括个体和群体）；以及环境条件对微生物生长的影响；最后讨论控制微生物生长特别是有害微生物生长的方法。第一节 细菌的个体生

49、长生长：微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当同化作用>异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。繁殖：生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。个体生长：微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。群体生长：群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。 个体生长®个体繁殖® 群体生长 群体生长 = 个体生长 + 个体繁殖第二节 细菌的群体生长繁殖一、细菌的群体生长规律 单细胞微生物群体生长是以群体中细胞数量的增加来表示的由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为世代，

50、一个世代所需的时间就是代时（eneration time, G ），代时也就是群体细胞数目扩大一倍所需 时间，有时也称为倍增时间。细菌生长曲线：把一定的细菌细胞接种在恒定容积的液体培养基中在适宜条件下培养，定时取样测定细胞数目，以细菌细胞数的对数为纵坐标，以生长时间作横坐标绘制而成的曲线。 生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂直至死亡的整个动态变化过程。 每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过程却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。二、生长曲线的制作（补充） 将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜条件下培养，每隔一定时间取样，测菌细胞

51、数目。以培养时间为横坐标，以细菌增长数目的对数为纵坐标，绘制所得的曲线,如下图： 插入实例进行讲解：授课进度第 7 周，第 10 次课（ 2 学时）授课日期2015年4月15日授课题目(教学章、节或主题)第五章 微生物的生长繁殖及其控制：第三节 真菌的生长与繁殖；第四节 环境对生长的影响及生长测定；第五节 微生物繁殖的控制教学目标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。理解并掌握微生物常见分离及培养方法。教学重点单细胞微生物数量的测定方法，细菌生长曲线及各时期特点；微生物分离、纯化方法；连续培养及分批培养的概念、工艺特点及应用；教学难点微生物分离、纯化方法，连续培养、分批培养的工艺特点及控制方法。教学方法请选择你授课时所采用的教学方法（在括号中画“”）：讲授法，讨论法，演示法，案例法，发现法，探究法，谈话法，实验法，参观法，考察法，自学辅导法，练习法（习题或操作课），读书指导法，听说法，写生法，视唱法，工序法（技能课），实习作业法，其他教学手段请选择你授课时所采用的教学手段（在括号中画“”）：实物，多媒体，投影，影像，CAI课件，PPT，标本，挂图，模型，其他讨论、思考题、作业1.封闭系统中微生物的生长经历哪几个生长期?以图表示并指明各期的特点。如何利用微生物的生长规律来指导工业生产?2.近年来是什么原因导致抗