微生物学教学大纲

课程编号：《微生物学》教学大纲课时数：72讲课：72学制：四年制本科适合专业：生物科学有关专业一、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（试验部分另有教学大纲）。理论课教学重要讲授微生物发展的历史、微生物的形态构造、营养和代谢特性、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：本课程重要面对生物科学专业的本科学生讲课，是专业必修课。通过学习微生物的形态构造、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互相关系及其多样性，在工、农、医等方面的应用，理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，理解微生物的基本特性及其生命活动规律，为学生此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络：微生物学是一门专业基础课，与许多课程关系亲密，应在生物化学、遗传学、生理学等课程的基础上进行学习，并为此后专业课，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、二十一世纪微生物学发展的特点和趋势教学基本规定：学习微生物学这门课程，必须首先理解什么是微生物、重要种类、特点、发展状况、研究意义等等。本章规定学生在联络实际的状况下掌握微生物的概念、特点，并提起学生学习微生物的爱好。重要知识点与重点：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、显微观测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、原生动物教学基本规定：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。熟悉显微观测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）。理解显微镜种类和原理、藻类、原生动物的形态。重要知识点与重点：无菌技术、获得纯培养的措施及其比较、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构造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规定：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亲密，数量最多，研究其基本的形态、特性是最基本的规定。多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某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、细胞质和多种细胞器，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一样的细胞器——“９＋２”型构造的鞭毛或纤毛。重要知识点与重点：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规定一、微生物细胞的化学构成二、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、增进扩散三、积极运送四、膜泡运送教学基本规定：培养基的制备是培养观测微生物最基本的条件，因此本章内容规定掌握微生物的营养类型、营养物质运送的吸取、培养基的种类以及制备培养基的基本原则和措施。重要知识点与重点：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原因、营养物质运送方式及特点、初级积极运送与次级积极运送的区别、培养基的种类以及制备培养基的基本原则和措施。（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：运送、运动和生物发光

第三节微生物代谢的调整一、酶活性调整二、分支合成途径调整

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、次级代谢的调整教学基本规定：规定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整方式。理解微生物次级代谢及其调整。重要知识点与重点：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、细菌的分裂与调整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、持续培养

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、控制微生物的物理原因教学基本规定：微生物个体非常小，轻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可以理解微生物生长的特性，从而为微生物的迅速培养及控制提供理论基础。本章规定掌握微生物生长的曲线、有关概念、克制微生物生长的原因和微生物生长控制的措施。重要知识点与重点：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措施；微生物生长的曲线及有关概念；克制微生物生长的原因和微生物生长控制的措施。（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措施一、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、毒粒的形态构造二、毒粒的化学构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互相作用一、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、肝炎病毒教学基本规定：病毒是一种非常特殊的非细胞生物，可以引起多种生物的疾病，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，规定纯熟掌握病毒的形态、大小、特点、分类，并理解生物疫苗和生物制品的简朴制备过程。重要知识点与重点：掌握病毒的构造特点、化学构成和复制周期、熟悉病毒学研究的基本措施、熟悉病毒与宿主的互相作用、理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性。（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、朊病毒的发现与思索第二节微生物的基因组构造一、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、质粒的分子构造二、质粒的重要类型三、质粒的不亲和性四、转座因子的类型和分子构造五、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技术教学基本规定：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序列构成的总称。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一样，但古生菌既具有前两者的某些特性，又具有自己独特的特性。质粒和转座因子都是细胞中除染色体以外的此外两类遗传因子，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，一般以共价闭合环状(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，并不变化突变的本质。突变率与修复系统亲密有关并有自身的规律性。细菌以接合、转导和转化三种重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。近年来试验证明转化可以在自然环境中发生。重要知识点与重点：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性；熟悉微生物的基因组构造研究进展；熟悉微生物育种的常用技术措施。（九）第九章微生物基因体现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整系统六、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整教学基本规定：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。理解古菌的转录及其调控模式。重要知识点与重点：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。理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、历史回忆二、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体现一、克隆基因的转录调整二、克隆基因的翻译调整三、克隆基因的体现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规定：掌握基因工程的基本过程和基本技术；理解微生物学在基因工程技术的建立和发展中的重要意义重要知识点与重点：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；基因克隆和体现的宿主；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、基础研究措施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规定：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；熟悉微生物与其他生物之间以及微生物之间的关系。重要知识点与重点：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、三域生物的重要特性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措施一、多相分类学二、表型特性三、化学组分分析四、DNA/RNA分子五、遗传重组第五节微生物的迅速鉴定与分析技术一、生理生化鉴定系统二、迅速、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规定：掌握有关微生物分类学发展和基本概念，理解分类学目前的整体发展水平及其与其他学科的联络；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，认识分类鉴定特性的分类学意义；理解“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，选择合适的特性测定措施进行微生物的分类与鉴定。重要知识点与重点：掌握微生物鉴定分类的基本措施，熟悉微生物进化的测量指标，理解微生物的迅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、古菌是地球初期的生命形式吗？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运用和保护一、生物多样性的国际公约二、微生物资源的特点三、微生物资源的开发运用和保护教学基本规定：掌握细菌和真菌多样性的体现形式，熟悉古菌多样性的体现形式，理解微生物资源的开发运用和保护。重要知识点与重点：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、体液原因三、细胞原因四、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、免疫防止教学基本规定：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。重要知识点与重点：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性一、生产菌种的规定和来源二、大规模发酵的特性第二节微生物产业的发酵方式一、持续发酵二、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重要产品一、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、微生物生产的环境保护产品五、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规定：掌握微生物生物技术的重要产品，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。重要知识点与重点：掌握微生物生物技术的重要产品。四、作业（略）

《微生物学》教学大纲阐明一、本课程的重难点和广度（一）课程的重点：细菌和真菌的形态构造、繁殖方式、代表属（种），病毒的构造、特性，微生物营养物质吸取机制及代谢，微生物的生长曲线，微生物的纯培养，微生物的遗传和生态，感染与免疫等有关知识均为本课程的重点内容。（二）课程的难点：微生物基因体现的调控、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，在讲课时可根据学生的掌握状况，适度增长课时数。（三）课程的广度：通过学习微生物的形态构造、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