《微生物学》课程学习指南

《微生物学》课程学习指南微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结构，生理生化、遗传变异及其微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科。由于微生物（包括病毒）是最简单的生命体而又具有高等生物的基本生命过程，是研究生命现象的基本模式生物，并在人类的生存和社会发展中起着不可替代的作用，生命科学中的许多重大发现、重大理论和技术的突破和证实大多来自对微生物的研究，因此微生物学已经成为几乎所有生命科学研究的基础。今天的学生，如果不懂得、不熟悉微生物学，不掌握微生物学的基本技能，想要学好其它生命科学专业课程是不可想象的。微生物学课程也因此成为综合性大学和师范院校生物学系及医、药、农、林、食品等有关专业的必修专业基础课。本课程由54学时的理论教学和54学时的实验教学二个相对独立的部分组成。其中理论教学将指定教材中15章的内容融汇为12讲，使学生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，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，为今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。微生物学实验的主要任务是使学生在理论课学习的基础上，将理性知识与感性认识实现有机结合，牢固掌握研究与应用微生物的主要方法与技术，包括经典的、常规的、以及现代的方法与技术。使学生在学习结束后具有适应于从事相关学科的基础理论研究与实际生产应用的微生物学实验技能，并使他们综合能力与创新意识有全面的提高。这里只介绍理论课教学的重点和学习要求理论课教学一共54学时，由12章组成，每章的学习重点或者学习要求用蓝色字体标注第一章绪论（4个学时）一、武汉大学“微生物学”课程的建设与发展二、本学期的教学安排三、微生物与我们（简要了解微生物与人类生活的关系）四、微生物的发现和微生物学的建立与发展（重点掌握巴斯德、柯赫对微生物学建立与发展的贡献，同时了解其他著名科学家的工作）（一）微生物的发现（二）微生物学的奠基1.巴斯德2.柯赫（三）微生物学发展过程中的重大事件（四）20世纪的微生物学（五）微生物学在生命科学发展中的重要地位（重点）微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象2．对生命科学研究技术的贡献3．微生物与“人类基因组计划”（五)我国微生物学的发展（六）21世纪微生物学展望五、微生物的类群及特点（简要了解微生物的基本特征）第二章纯培养和显微技术（3－4个学时）第一节微生物的分离和纯培养（整个课程学习的最重要内容之一，重点掌握在各种条件下分离并获得微生物的纯培养的方法及原理、为什么说无菌技术和纯培养技术是微生物学研究与应用的基础）一、无菌技术（重点，结合实验课相关内容学习）1.微生物培养的常用器具及其灭菌2.接种操作二、用固体培养基分离纯培养（重点）1.稀释倒平板法2.涂布平板法3.平板划线法4.厌氧微生物的分离三、用液体培养基分离纯培养（了解）四、单细胞（孢子）分离（了解）五、选择培养分离（重点）1.利用选择平板进行直接分离2.富集培养六、二元培养物（了解二元培养物的概念，它虽然由二种生物构成，但也是微生物纯培养的一种形式）第二节显微镜和显微技术（结合实验课内容掌握各种显微镜的基本原理和样品制备技术）一、显微镜的种类及原理1.普通光学显微镜2.暗视野显微镜3.相差显微镜4.荧光显微镜5.透射电子显微镜6.扫描电子显微镜7.扫描隧道显微镜二，显微观察样品的制备（结合实验课内容及显微镜的原理，这部分内容在理论课上可以省略不讲）第3章微生物类群与形态结构（10－11个学时）本章由教材上的第二章第三节、第三章第一节，以及第十三章的部分内容组成第一节细菌一、一般形态及细胞结构（一）个体形态与排列（细了解菌的形态有哪些，如何通过实验区分细菌的正常和异常形态）（二）大小（三）细胞的结构（）1、细胞壁（重点）2、细胞膜（重点）3、细胞质和内含物（应知道有哪些内含物及其最基本的生物学意义，比如说，贮藏物，能够举例就可以，不必将所有的全部背下来）1）概念2）贮藏物3）磁小体4）羧酶体5）气泡6）载色体7）核糖体8）质粒4、核区（nuclearregionorarea）5、特殊的休眠构造——芽胞（重点掌握芽胞的基本特性和耐热机制，为什么可以利用伴胞晶体作为生物杀虫剂。注意：由于我国现行出版的有关“微生物学”书或文章中涉及“胞”与“孢”的应用较为混乱。因为，为了统一规范和符合其科学内涵，同时也根据全国科学技术名词审定委员会第二届微生物学名词审定委员会的意见，在“微生物学”（高等教育出版社，2009，国家十一五教材）中对与微生物相关的“胞”和“孢”的用法进行了统一界定：“胞”用于休眠体或非繁殖体（例如芽胞杆菌的“芽胞”）；“孢”则用于繁殖体（例如放线菌的“分生孢子”）。1）概念2）细菌芽胞的特点3）芽胞的形成与芽胞的萌发过程4）芽胞的耐热机制5）芽胞杆菌（Bacillus）芽孢形成的生理调控6）伴胞晶体7）细菌的其他休眠构造6、糖被（基本特点及与生产、科研的关系）1)概念2）特点7、鞭毛（掌握基本特点及相关研究方法）1）概念2）观察和判断细菌鞭毛的方法3）鞭毛的结构及其运动机制4）鞭毛推动细菌运动的特点8、菌毛（了解概念）9、性毛（和第8章的相关知识结合起来掌握，了解基本概念）二、放线菌（基本概念，形态与结构特点）（一）概念（二）形态与结构1、营养菌丝2、气生菌丝3、孢子丝（三）生长与繁殖（四）菌落形态（五）分布特点及与人类的关系三、支原体、立克次氏体和衣原体（基本特性，相互之间及与一般的细菌和病毒的的异同点，教材上有一个表，在理解的基础上记忆）（一）立克次氏体1、概念：2、特性（二）支原体1、概念2、特性（三）衣原体1、概念2、特性四、粘细菌（myxobacteria）（与其它细菌的最主要区别）（一）概念（二）生活史1、营养细胞2、子实体五、蛭弧菌（Bdellovibrio）（基本特点）（一）概念（二）特点（三）寄生方式六、蓝细菌（Cyanobacteria）（基本特点，分布广泛的原因）（一）概念（二）特点第二节古生菌（结合后面学习第10章微生物分类的内容及第8章微生物遗传的内容，了解古生菌概念的提出，及其与细菌和真核生物的最主要异同点）一、概念的提出二、细胞形态三、细胞结构（一）细胞壁（二）细胞膜（三）细胞质和内含物（四）细胞核第三节真核微生物（包括哪些主要类群，其基本特点怎样？例如，名词解释：真菌、霉菌、酵母菌等等）一、霉菌（一）概念（二）分布特点及与人类的关系（三）形态结构1、菌丝2、菌丝的特化3、细胞结构（四）菌落（五）霉菌繁殖方式及生活史1、繁殖方式2、生活史二、酵母菌（一）概念（二）分布及与人类的关系（三）形态结构1、个体形态2、细胞结构（四）菌落特征（五）繁殖方式和生活史1、无性繁殖2、有性繁殖3、生活史第四章微生物的营养（3学时）第一节微生物的营养要求（微生物有哪些营养类型，其基本特点怎样？它们与动植物在营养要素上的要求有哪些异同。举例说明对具体的微生物而言其营养类型的划分并非绝对，在不同的情况下，会表现为不同的营养类型。什么是营养缺陷型，它怎样在微生物遗传学中得到应用，可以结合后面学习第8章微生物遗传的内容复习）微生物细胞的化学组成营养物质及其生理功能微生物的营养类型(nutritionaltypes)1．光能无机自养型（光能自养型）2．光能有机异养型（光能异养型）3．化能无机自养型（化能自养型）4．化能有机异养型（化能异养型）5．营养缺陷型第二节培养基选用和设计培养基的原则和方法（结合实验课内容复习配制培养基应考虑哪些因素，为什么？）1．选择适宜的营养物质；2．营养物质浓度及配比合适；物理化学条件适宜1）pH；2）水活度；3)氧化还原电位经济节约；5.精心设计、试验比较培养基的类型及应用（各培养基类型的基本特点，例如应该知道何为基本培养基，何为完全培养基）1、按成份不同划分1）天然培养基；2）合成培养基2、根据物理状态划分1）固体培养基；2）半固体培养基；3）液体培养基3、按用途划分1）基础培养基；2）完全培养基；3）加富培养基和富集培养4）鉴别培养基；5）选择培养基第三节营养物质进入细胞（了解较营养物质进入微生物细胞的几种方式特点，这部分内容在细胞生物学课程上还会学习，因此了解基本概念就可以了）扩散(diffusion)促进扩散(facilitateddiffusion)三、主动运输(activetransport)1．初级主动运输(primaryactivetransport)2．次级主动运输(secondaryactivetransport)3．基团转位(grouptranslocation)4．Na+,K+-ATP酶(Na+,K+-ATPase)系统四、膜泡运输(memberanevesicletransport)第5章微生物的代谢（4－5个学时）代谢概论（掌握生物氧化的基本概念）微生物产能代谢生物氧化（生物氧化的基本特点）二、异养微生物的生物氧化1.发酵（本章的学习重点，什么是发酵，包括发酵的一般概念，试举例说明为什么发酵过程是细菌分类鉴定的重要生理、生化指标，且具有重要的应用价值）2.呼吸作用（本章的学习重点，掌握基本特点，包括与发酵的区别，有氧呼吸与无氧呼吸的区别，无氧呼吸中的反硝化作用，概念及生态学意义）(1)有氧呼吸（2）无氧呼吸三．自养微生物的生物氧化（各种自养微生物进行生物氧化的基本特点，例如它们产生ATP和还原力的方式与特点）1.氨的氧化2.硫的氧化3.铁的氧化4.氢的氧化四．光合微生物的光合磷酸化（氧化磷酸化、底物水平磷酸化、光合磷酸化三种产能方式的基本概念，和相互之间的异同点，几种光合磷酸化的异同点，产生ATP和还原力的方式与特点）1）环式光合磷酸化2）非环式光合磷酸化3）嗜盐菌紫膜的光合作用第二节微生物次级代谢与次级代谢产物（基本概念，次级代谢与初级代谢各自的特点）一.次级代谢与次级代谢产物二.次级代谢的调节（课堂上可以不讲，学生自学）第六章微生物的生长繁殖及其控制（4－5个学时）微生物生长的测定（本章的学习重点，掌握微生物生长、繁殖的概念与动植物生长、繁殖概念的比较，测定微生物生长的基本方法及原理，和实验课结合起来学习）一、以数量变化对微生物生长情况进行测定1、培养平板计数法2、膜过滤法3、Themostprobablenumbermethod（液体稀释法）4、显微镜直接计数二、以生物量为指标测定微生物的生长1、比浊法2、重量法3.生理指标法细菌的群体生长繁殖生长曲线（本章的学习重点）同步培养三、连续培养（重点掌握二种连续培养的基本概念和应用范围）恒浊连续培养恒化连续培养第三节微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质（本章的学习重点，掌握基本概念及相关实验方法）（一）消毒剂(Disinfectant)和防腐剂(Antisepsis)（二）抗代谢物（三）抗生素1、概念2、作用机制3、抗药性的产生二、控制微生物的物理因素（本章的学习重点，应该了解有哪些因素可用于对微生物的控制，基本原理是什么？和实验课和日常生活结合起来）（一）温度1.干热灭菌2、湿热灭菌（二）辐射作用（三）过滤作用（四）高渗作用、干燥、超声波等第七章病毒（3－4个学时）第一节概述一、病毒的发现和研究历史二、病毒的特点和定义（本章的学习重点，掌握病毒的基本特性）1、特点2、定义三、病毒的宿主范围四、病毒的培养和纯化（了解病毒的研究方法和细胞型微生物相比的异同点）1、病毒的培养2．病毒纯化第二节毒粒的性质（病毒结构上的特点，不同的结构，构成病毒颗粒的各组分的生理功能）一、毒粒的形态结构1．病毒的大小和形状2．毒粒的壳体结构3．病毒的包膜结构4．毒粒的结构类型二、毒粒的化学组成1．病毒的核酸2、病毒的蛋白质3、病毒的其它成分第三节病毒的复制（本章的学习重点，一步生长曲线，病毒感染的各个阶段的基本特点，特别是噬菌体的感染，注意和第6章中细菌生长曲线的区别）一、病毒的复制周期1、一步生长曲线（onestepgrowthcurve）2．隐蔽期（eclipseperiod）3．病毒的复制周期二、病毒感染的起始1．吸附2．侵入3．脱壳三、病毒大分子的合成四、病毒的装配与释放第四节病毒的非增殖性感染（重点掌握温和噬菌体的溶原性反应的基本概念及特征）一、概念二、温和噬菌体的溶源性反应。第八章微生物遗传（8个学时）绪论（为什么说微生物遗传学是遗传学的一个重要分支-----从微生物的特点谈）第一节遗传的物质基础（掌握利用微生物证明遗传物质基础的经典实验，特别是肺炎球菌的转化实验－复习中学学过的内容；掌握朊病毒的基本特点）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（微生物作为模式生物在人类基因组计划中的重要意义，得到全基因组测序的典型微生物的测序时间，三域，及细菌、古生菌、真核生物基因组的基本特点特别是它们之间的主要差别）一、概念：二、微生物与人类基因组计划：三、微生物基因组结构的特点：1、原核生物（细菌、古生菌）的基因组2、真核微生物（啤酒酵母）的基因组第三节质粒和转座因子

一、质粒的分子结构（质粒是本章的学习重点，掌握质粒的基本概念，检测手段及它们的生物学功能）1、结构2、质粒的检测二、质粒的主要类型第四节基因突变及修复基因突变的特点（掌握基因突变的特点）1、特点2、实验证据二、几种常见的微生物突变类型（重点，其基本特点和筛选方法）三、诱变剂与致癌物质——Ames试验（重点）第五节细菌基因转移和重组（本章的学习重点，掌握几种细菌间水平基因转移的概念、特点，相互间的区别）一、细菌的接合作用(conjugation)1.实验证据机制二、细菌的转导(transduction)1.普遍性转导(generalizedtransduction)2.局限性转导(specializedtransduction)三、细菌的遗传转化(genetictransformation)1.自然遗传转化(简称自然转化)2.人工转化四、基因定位和基因组测序（一般了解即可）1.中断杂交(interruptedmating)技术2.基因连锁3.遗传图谱4.基因组测序5.基因组序列的注释和意义

第六节菌种保藏（这部分内容来自教材上第2章，从微生物的特点了解菌种保藏对微生物工作的重要意义，菌种保藏的基本原理）微生物与基因工程（2个学时）这一章在课堂上用的学时较少，但应该通过自学教材了解基因工程的基本过程，以及微生物在基因工程技术发展中的重要地位。第一节微生物与克隆载体（掌握克隆载体的基本要求，了解目前有哪些克隆得到应用，它们各有什么特点和联系（异同点）。重点掌握质粒和λ噬菌体克隆载体）一、质粒克隆载体二、λ噬菌体克隆载体第二节基因工程的常用技术和方法一、PCR的原理和应用（重点，能画图表示其原理）原理PCR技术的关键酶------DNA聚合酶第10章微生物的进化、系统发育和分类鉴定（4个学时）第一节进化的测量指征（本章的学习重点，掌握生物大分子作为进化指标的选择依据及其生物学意义，结合前面的学习内容掌握古生菌的提出理由）一、进化指征的选择1.生物大分子作为进化标尺依据2.作为进化标尺的生物大分子的选择原则二、RNA作为进化的指征三、rRNA和系统发育树1．rRNA的顺序和进化2．特征序列或序列印记3．系统发育树第二节细菌分类（了解微生物分类常用的分类等级及微生物的命名原则）一、分类单元及其等级二、微生物的命名第三节、细菌分类鉴定的特征和技术（细菌分类有哪些常用的指标，它们是如何被利用的，重点掌握有关分子生物学技术在细菌分类、鉴定中的应用）一、形态学特征二、生理生化特征三、核酸的碱基组成和分子杂交1.DNA的碱基组成(G+Cmol%)2.核酸的分子杂交3．电子杂交四、其它伯杰氏手册第11章微生物的生态（3－4学时）自然界中的微生物（重点掌握微生物的特点与其在自然界广泛分布的关系，自然界中的微生物与人类生活的关系，例如水体的富营养化作用和“水花”、“赤潮”，微生物对食品等的危害，如何尽量避免微生物的不利影响而发挥其优点）空气中的微生物水体中的微生物江河水；二）海水；三）水体的富营养化作用和“水花”、“赤潮”三、土壤中的微生物四、工农业产品上的微生物1．微生物引起的工业产品的霉腐2．食品、农副产品上的微生物五、极端环境下的微生物（有哪些极端环境的微生物，