微生物学教学大纲

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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“”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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、 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、DNA Shuffling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

13、，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

14、；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、通过因子更换的调控五、信号转导和二组分调节系统六、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

15、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

16、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

17、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

18、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

19、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16S rRNA (18S rRNA)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

20、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

21、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

22、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

23、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、