工业微生物学绪论-工业微生物学教案

第一授课单元第一授课单元 一 教学目的一 教学目的 通过本章的学习 要求学生掌握微生物的定义和微生物的五大共性 熟悉 微生物学的研究任务和微生物学的分科 了解微生物学的发展史 巴斯德和科 赫对微生物学发展的做出的重要贡献和微生物学的发展趋势 二 教学内容二 教学内容 第一章 绪论 一 微生物与人类的关系 二 微生物的定义和微生物的五大共性 三 微生物学的分科和微生物学的研究任务 四 微生物学发展史 巴斯德和科赫对微生物学发展的做出的重要贡献 五 微生物学发展促进了人类的进步 1 医疗保健上六大 战役 2 微生物在工业发展中的六个里程碑 3 微生物在工业发展中的重要地位 六 微生物学的在工业生产中的发展趋势 三 教学重点 难点及其处理三 教学重点 难点及其处理 重点 重点 本章 绪论 意在为刚开始接触微生物学课程的学生讲清楚两个最基本的 概念 什么 微生物和什么是微生物学 前者包括微生物的定义 微生物的五 个基本属性等内容 而后者则包括人类对微生物的认识过程 微生物学简史 微生物与工业生产的关系 微生物学的定义和分科 21 世纪微生物学展望等内 容 1 微生物的定义微生物的定义 所覆盖的内容包括 1 和 2 1 微生物是生物界中一切微小生物的总称 其特点是 形态微小 必须 借助显微镜才能看见或看清 结构简单 单细胞 简单多细胞和无细胞结构的 分子生物 进化地位低 原核类 真核类 无细胞类 2 微生物所包括的具体成员 原核类 真 细菌 Bacteria 三菌 普通的细菌 放线菌 蓝细菌 三体 支原体 衣原体 立克次氏体 古生菌 Archaea 多数种类能生活在与地球进化早期环境相似 的极端环境下 包括嗜热菌 嗜酸嗜热菌 产甲烷菌 嗜盐菌等 真菌 酵母菌 霉菌 蕈菌 真核类 单细胞藻类 原生动物 非细胞类 真 病毒 亚病毒 类病毒 拟病毒 朊病毒 本课程所要重点介绍的微生物 细菌 放线菌 酵母菌 霉菌 病毒 噬 菌体为主 3 由于近年古生菌引起了研究者的广泛重视 因此要对古生菌有所强调 使学生对古生菌有一个总体的概念 有关其细胞结构和进化地位将放在后面章 节中介绍 虽然从细胞结构而言 古生菌同细菌一样都属原核生物 但两者具 有不同的进化路线 在细胞壁 细胞膜的组成和结构等方面也存在差异 古生 菌是一群生活在与地球进化早期环境相似的极端环境 如高温 高酸 高碱 高盐 高压等 下的微生物 4 对微生物领域的界定 微生物一般定义为 绝大多数凭肉眼看不见或看 不清 必须借助显微镜才能看见或看清 以及少数能直接通过肉眼看见的单细 胞 多细胞和无细胞结构的微小生物的总称 但近年发现有的细菌是肉眼可见 的 因此 著名微生物学家 Roger Stanier 提出 微生物领域的界定 不应仅根 据生物的大小 而且也应该根据有别于动 植物的研究技术 2 微生物的五大共性微生物的五大共性 1 通过具体生动的例子说明微生物的五大共性 2 强调在五大共性中 体积小 面积大 是最重要的属性 微生物由 于形态微小而造成小体积大面积系统 是它们有别于所有大生物的本质属性 因而产生了一系列与高等动植物不同的特性 主要有五点 即体积小 面积大 吸收多 转化快 生长旺 繁殖快 适应强 易变异 分布广 种类多 3 微生物学 微生物学 Microbiology 1 微生物学是在细胞 分子或群体水平上研究微生物的形态结构 生理 代谢 遗传变易 生态分布和分类进化等生命活动的基本规律 并将其应用于 工业发酵 医药卫生 生物工程和环境保护等实践领域的学科 2 介绍微生物学的具体分科和目前国内在相关微生物学研究领域具有较 强实力的科研单位和院校 本课程是在普通微生物学的基础上 介绍在食品 发酵 医药领域有重要用途的微生物 3 微生物学的根本任务包括两个 发掘 利用 改善和保护有益微生物 控制 消灭 或改造有害微生物 包括病原微生物和腐败微生物 前者是从事 生物工程和发酵工程研究所侧重的方面 而后者是从事食品微生物研究所侧重 的方面 难点 难点 1 微生物学发展史微生物学发展史 1 微生物学发展史分为五个时期 即史前期 初创期 奠基期 发展期 和成熟期 在介绍大致年代的基础上 主要通过介绍各时期的代表人物和具体 事例来说明各时期的发展水平 如史前期 人们凭经验自发地与微生物打交道 我国劳动人民在曾利用微生物进行曲蘖酿酒方面做出过较大贡献 初创期 人 类用显微镜观察到了微生物个体 但停留在形态描述阶段 其代表人物是列文 虎克 微生物学先驱 制造过 400 多架单式显微镜和放大镜 放大率一般为 50 300 倍 奠基期 代表人物是巴斯德 微生物学奠基人 和柯赫 细菌学 的奠基人 根据曲颈瓶实验 彻底推翻了 生命自生说 建立了研究微生物 的独特方法和技术 分离出了许多重要病原菌 微生物学的研究进入到生理学 研究水平 微生物学科开始形成 发展期 E Buchner 对无细胞酵母菌 酒化 酶 的研究 开创了生化研究的新时代 出现了寻找各种有益微生物代谢产物 的热潮 酶猎人 抗生素猎人 维生素猎人 普通微生物学开始形成 应用微生物分支学科扩大 如抗生素学等 成熟期 1953 年 Watson 和 Crick 提出 DNA 双螺旋结构模型 表明生命科学进入了分子生物学研究的新阶 段 2 通过生动事例来介绍巴斯德 微生物学奠基人 和柯赫 细菌学的奠 基人 对微生物学发展所做出贡献 并在科学思维观和科学家对科学的执着追 求精神方面给学生以启迪 如通过曲颈瓶实验的设计无可辩驳地否定的生命的 自生说 鸡霍乱减毒疫苗和狂犬减毒疫苗的发现过程和证实实验 琼脂作为 理想的培养基凝固剂的使用等 2 微生物学对生命科学发展所做出贡献和发展趋势微生物学对生命科学发展所做出贡献和发展趋势 1 简单介绍微生物学在整个生命科学带领下飞速发展的同时 也为生命 科学的发展做出了巨大的贡献 例如 生命学许多重大理论问题的突破 如遗 传的物质基础是什么 对分子遗传学和分子生物学的影响等 2 21 世纪微生物学发展的展望 1 微生物基因组学研究将全面展开 2 微生物自身的特点 共性和特性 将会更加受到关注和利用 3 与其他学 科实现更广泛的交叉 获得新的发展 四 教学方法 手段四 教学方法 手段 1 微生物与人类的关系 通过具体生动的例子来说明微生物与我们的日 常生活息息相关 既给人类带来无数益处 例如 面包 奶酪 啤酒 抗生素 疫苗 维生素及酶等重要产品的生产 在冶金 石油 能源 材料及信息等方 面的应用 又给人类带来灾难 使学生对微生物有一个感性的认识 同时也引 起学习和探索微生物的兴趣 学生参与的方式 以调动学生参与的意识和活跃 课堂气氛 2 其余内容采用教师讲授并采用多媒体教学手段 五 板式设计五 板式设计 一 微生物与人类的关系一 微生物与人类的关系 既给人类带来无数益处 又给人类带来灾难 二 什么是微生物 微生物的五大共性二 什么是微生物 微生物的五大共性 1 什么是微生物 microorganism microb 1 定义 一切肉眼看不见或看不清的微小生物 直径 1um 的总称 2 特点 小 个体微小 简 结构简单 低 进化地位低 3 成员 原核类 真 细菌 Bacteria 三菌 普通的细菌 放线菌 蓝细菌 三体 支原体 衣原体 立克次氏体 古生菌 Archaea 真菌 酵母菌 霉菌 蕈菌 真核类 单细胞藻类 原生动物 非细胞类 真 病毒 亚病毒 类病毒 拟病毒 朊病毒 2 微生物的五大共性 1 体积小 面积大 最基本 2 吸收多 代谢快 3 生长旺盛 繁殖快 4 适应性强 易变异 5 分布广 种类多 三 微生物学的分科 微生物学的任务三 微生物学的分科 微生物学的任务 1 微生物学 Microbiology 是在细胞 分子或群体水平上研究微生物 的形态结构 生理代谢 遗传变易 生态分布和分类进化等生命活动的基 本规律 并将其应用于工业发酵 医药卫生 生物工程和环境保护等实践 领域的学科 2 微生物学的分科 3 微生物学的任务 发掘 利用 改善和保护有益微生物 控制 消灭 或改造有害微生物 四 微生物学发展史四 微生物学发展史 五个时期 1 史前期 曲蘖酿酒 2 初创期 形态学研究 列文虎克 微生物学先驱 3 奠基期 生理学研究 巴斯德 微生物学奠基人 1 彻底否定了 自然发生 学说 2 发现并证实每种发酵都是由特定微生物生长和代谢所引起 3 免疫学 预防接种 4 其他贡献 巴斯德消毒法等 柯赫 细菌学的奠基人 1 创立研究微生物的系列独特方法 纯培养方法 营养肉汤琼脂 培养基 染色观察和显微摄影等 2 提出柯赫原则 证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本 原则 4 发展期 生化研究 E Buchner 无细胞酵母菌 酒化酶 寻找微生物有益代谢产物 酶猎人 抗生素猎人 维生素猎人 5 成熟期 分子生物学研究 1953 年 DNA 双螺旋结构模型 生物工程 Biotechnology 70 年代兴起 五大工程 遗传工程 细胞工程 发酵工程 酶工程 生物反应器工程 五 微生物学发展促进了人类的进步五 微生物学发展促进了人类的进步 1 医疗保健上六大 战役 1 外科消毒术的建立 J Lister 1865 年 2 寻找人畜病原菌 麻风分枝杆菌 结核分枝杆菌 3 免疫防治法的应用 牛痘 菌苗 疫苗 类毒素 抗血清 卡介苗 4 化学治疗剂的发明 606 砷凡纳明 白浪多息 磺胺 5 抗生素治疗的兴起 1929 Fleming 发现青霉素 1944 Waksman 找到链霉素等 6 利用工程菌生产生化药物 干扰素 胰岛素 激素等 2 微生物在工业发展中的六个里程碑 1 自然发酵与食品 饮料的酿造 2 罐头保藏 1804 年 3 厌氧纯种发酵技术 丙酮 丁醇 乙醇等 20 世纪初 4 深层液体通气搅拌培养 抗生素 有机酸 酶制剂 40 年代 5 代谢控制理论在发酵工业上的应用 谷氨酸 1956 肌苷酸 1966 年 6 生物工程的兴起 70 年代初 80 年代出现基因工程产品 如 胰岛素 干扰素 乙肝疫苗等 3 微生物学在工业发展中的重要地位 1 作为理想实验对象 促进了重大生物学理论问题的突破 2 对生命科学研究技术的贡献 细胞的人工培养 突变体筛选 DNA 重组 技术 3 微生物