工业微生物学教学教案与课件

第一授课单元一、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 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：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RogerStanier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（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（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：1.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（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（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、ɑ-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)微生物与“人类基因组计划”（模式生物，基因与基因组功能研究的工具）六、21世纪微生物学展望（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。六、思考题1.名词解释：微生物，科赫法则，自生说2.微生物的五大共性，其中哪一个最基本？3.微生物学研究的任务。4.简述巴斯德和科赫对微生物学发展所做出的主要贡献。5.试述微生物学的发展前景。第二授课单元一、教学目的此章为本课程的重点内容之一，计划用五个授课单元讲授原核生物的形态、结构和功能。通过本章的学习，要求学生掌握细菌、放线菌的形态、结构与功能、培养特征、生理特征和繁殖方式等基本理论知识，了解食品发酵和制药工业中常见的细菌和放线菌，并了解蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体的特性和与人类工业生产的关系。该授课单元主要使学生熟悉原核生物的定义和所包括的种类，熟悉细菌细胞的三种基本形态和细菌细胞的一般构造和特殊构造，掌握革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌细胞壁的成分、结构和功能，掌握革兰氏染色的原理，熟悉四类缺壁细菌和古生菌的细胞壁。二、教学内容第二章原核生物的形态、结构与功能，第一节细菌（一）原核生物的定义和种类（二）细菌细胞的形态、排列方式和大小（三）细菌细胞的结构和功能一、细胞壁1.定义，证实细胞壁存在的方法和细胞壁的功能2.革兰氏阳性细菌的细胞壁3.革兰氏阴性细菌的细胞壁4.革兰氏染色的原理5.缺壁细菌6.古生菌的细胞壁三、教学重点、难点及其处理重点：1.原核生物（prokaryotes）：一大类细胞微小、只有称作拟核（无核膜包裹的裸露DNA）的原核单细胞生物。所有原核生物都是微生物，包括真细菌和古生菌两个完全不同的系统发育类群。原核生物可粗分为“三菌”和“三体”，即细菌（含古生菌）、放线菌、蓝细菌和支原体、立克次氏体、衣原体。2.细菌细胞的三种基本形态及存在的不同排列方式：通过多媒体播放一些重要工业生产菌和重要医疗致病菌的菌体形态照片，以增强学生对细菌基本形态和排列方式的感性认识。3.以细菌为代表，介绍大多数细菌都具备的构造称“一般构造”，包括细胞壁、细胞质膜、细胞质和内含物、拟核等，只有少数种类才具有的细胞构造称“特殊构造”，包括芽孢、糖被、鞭毛和菌毛等（采用多媒体展现细菌细胞结构的模式图）。4.细胞壁的成分和构造：在一般构造中，细胞壁是介绍的重点内容。细菌细胞壁的成分既独特、复杂，又十分重要。多数原核生物细胞壁所含有的独特成分——肽聚糖，则是本教学单元的重点内容之一。按照肽聚糖的有无和含量多少，可把原核生物分成4类：1）革兰氏阳性细菌，细胞壁厚，层次少，主要成分为肽聚糖和磷壁酸；2）革兰氏阴性细菌，细胞壁薄，层次多，包括由脂多糖（LPS）、外膜蛋白、磷脂和脂蛋白构成的外膜层，以及由肽聚糖构成的内壁层；3）古生菌，有细胞壁但不含肽聚糖，细胞壁的成分为假肽聚糖、糖蛋白或蛋白质；4）支原体，因无细胞壁而不含肽聚糖。5.革兰氏染色的原理：由于细菌细胞壁的物理构造和化学成分的不同，使它们通过革兰氏染色而显示紫色或红色，前者称为革兰氏阳性细菌，后者称为革兰氏阴性细菌。革氏阳性菌与革氏阴性菌之间的区别在于细胞壁的物理性质。细胞壁中的肽聚糖本身并不被染上颜色，但它可作为渗透性屏障阻止结晶紫与碘大分子复合物的流失。它们初染色特性不同外，在形态、生理代谢、遗传、生态、进化和致病性等一系列生物学特性上均有显著差别，这就是为何革兰氏染色在微生物学工作中受到如此关注的原因。6.脂多糖：是革兰氏阴性细菌细胞壁中的特有成分，为细胞壁最外层的一层较厚的类脂多糖类物质。脂多糖由3部分组成：类脂A，核心多糖和O-特异侧链（或称O-抗原）。其中类脂A是革兰氏阴性致病菌致病性物质内毒素的物质基础；O-特异侧链是抗原特异性的物质基础，构成O-特异侧链的糖的种类、顺序和空间构型是菌株特异的。难点：1.革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌在细胞壁的结构、组成和功能方面的异同：通过多媒体展现两类细菌细胞壁的结构模式图，以比较两类细菌在细胞壁结构和组成上的差异；再分别详细介绍革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌细胞壁各组分的结构和功能。重点比较两类菌细胞壁中肽聚糖的差异，并介绍革兰氏阳性细菌细胞壁中的独特成分——磷壁酸和革兰氏阴性细菌细胞壁中的独特成分——脂多糖。2.从立体结构而言，肽聚糖是具有一定交联度的多层网状构造，由肽和聚糖两部分组成，其中聚糖由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸相间连接，形成长链骨架，N-乙酰胞壁酸上连有四肽尾，不同的聚糖链间通过肽桥交联。看似复杂的肽聚糖分子，若把它的基本组成单位解剖一下，就显得简单多了。其单体有3部分组成：双糖单位，四肽尾和肽桥。革兰氏阳性菌与阴性菌肽聚糖结构单体的差别主要有以下两个方面：1）革兰氏阴性菌四肽尾第3个氨基酸是内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)，而革兰氏阳性菌是L-lys；2）革兰氏阴性菌（大肠杆菌）没有特殊的肽桥，前后两个单体间的连接仅通过甲肽尾第4个氨基酸（D-Ala）的羧基与乙肽尾第3个氨基酸（m-DAP）的氨基直接相连，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。而革兰氏阳性菌（金黄色葡萄球菌）的肽桥是甘氨酸五肽。四、教学方法、手段本授课单元涉及细菌的形态和结构，授课方式为在多媒体提供细菌形态图和结构模式图的基础上进行讲授。另外，采用比较的方式，以使学生熟悉革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌在细胞壁的结构、组成和功能方面的异同。五、板式设计第二章原核生物的形态、构造和功能原核生物：指一类细胞微小、细胞核无核膜包裹（只存在称作拟核或核区的裸露DNA）的原始单细胞生物。分两个域真细菌域（广义的细菌，包括“三菌”和“三体”）古生菌域第一节细菌（一）细菌细胞的形态、排列方式和大小三种基本形态：球状（其次），杆状（最多），螺旋状（最少）（二）细菌细胞的结构和功能一般构造：细胞壁，细胞质膜，细胞质和内含物，核区（拟核）特殊构造：芽孢，糖被，鞭毛，菌毛，性毛一、细胞壁1.革氏阳性细菌细胞壁特点：厚度大（20-80nm），化学组分简单，含90%肽聚糖和10%磷壁酸（1）肽聚糖（peptidoglycan，金黄色葡萄球菌）特点：由25-40层左右的网格状分子，交联度75%，厚20~80nm。单体：双糖单位（N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸以β-1,4-糖苷键连接，可被溶菌酶水解）四肽尾（L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala）肽桥（甘氨酸五肽）（2）磷壁酸(teichoicacid)：革氏阳性菌细胞壁特有（酸性多糖）按照成分分为甘油醇型磷壁酸核糖醇型磷壁酸按结合部位分为壁磷壁酸膜磷壁酸2.革氏阴性细菌细胞壁特点：层次多、厚度低，成分复杂（1）肽聚糖（大肠杆菌）特点：1~2层肽聚糖网状分子（交联度30%）组成的薄层(2~3nm)，占细胞壁总重5%-10%。对机械强度的抵抗力弱。革兰氏阳性菌与阴性菌肽聚糖结构单体的差别：四肽尾的第3个氨基酸是内消旋二氨基庚二酸(m-DAP)，而不是L-Lys；没有特殊的肽桥，只形成较为疏稀、机械强度较差的肽聚糖网套。（2）外膜脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）：类脂A(内毒素的物质基础)3部分组成核心多糖O-特异侧链（决定抗原性的差异）磷脂脂蛋白3.革兰氏染色的机理革氏阳性菌革氏阴性菌肽聚糖含量高，交联密含量低，交联疏松脂类一般无含量高乙醇作用脱水，孔径缩小，结构更紧密脂溶，孔径增大，结构变得疏松大分子复合物滞留大分子复合物溶出结果紫色红色4.缺壁细菌（1）4类缺壁细菌实验室或宿主体内形成自发突变：L型细菌人工去壁基本去尽：原生质体（G+）部分去掉：球状体体（G-）在自然界长期进化中形成：支原体（2）青霉素的杀菌作用原理青霉素是肽聚糖单体五肽尾末端D-Ala-D-Ala的结构类似物，可竞争性地抑制肽聚糖合成中转肽酶的活性，从而阻断肽聚糖肽链之间的交联，形成缺乏机械强度的肽聚糖，由此产生了原生质体或球状体之类的细胞壁缺损细菌，它们在不利的渗透压环境下极易破裂死亡。作用特点：对生长旺盛的革氏阳性菌有明显的抑制作用；而对处于生长休止期的细胞无抑制作用。（3）溶菌酶去除细胞壁的作用机制通过水解肽聚糖分子中N-乙酰葡萄糖胺与N-乙酰胞壁酸间的β-1,4-糖苷键，引起细胞壁“散架”，形成细胞壁完全脱去或部分除去的原生质体（革氏阳性菌）或球状体（革氏阴性菌）。5.古生菌的细胞壁无真正的肽聚糖，而是由假肽聚糖（不被溶菌酶水解）、独特多糖、硫酸化多糖、糖蛋白或蛋白质构成。假肽聚糖：是某些古生菌细胞壁的主要成分。其多糖骨架由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰塔罗糖胺糖醛酸以β-1,3-糖苷键交替连接而成。连在后一氨基糖上肽尾由L-Glu，L-Ala和L-Lys3个L型氨基酸组成，肽桥则由L-Glu一个氨基酸组成。古生菌：是一类在进化起就与真细菌和真核生物的远祖相互独立演化原核生物，主要包括一些与地球早期环境联系的极端微生物（嗜热菌、嗜酸菌、嗜盐菌等）和产甲烷菌等。主要特点细胞壁无肽聚糖，细胞膜脂由醚键连接，以及真细菌有明显差别的16SrRNA序列等。六、思考题1.名词解释：原核生物，细菌细胞壁，肽聚糖(peptidoglycan)，假肽聚糖，磷壁酸(teichoicacid)，脂多糖，外膜，古生菌，L型细菌，原生质体(proteplast)，球状体2.试图示革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌细胞壁的主要构造，并简要说明其异同。3.试用简图表示革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌肽聚糖单体构造的差别，并作简要说明。4.试述细菌革兰氏染色的机制。第三授课单元一、教学目的该授课单元主要使学生熟悉细菌细胞质膜的化学组成、结构模型和功能，并了解古生菌细胞质膜的独特性和多样性；熟悉细菌内含物的组分及功能；熟悉细菌核区的特点。二、教学内容第二章原核生物的形态、结构与功能第一节细菌（三）细菌细胞的结构和功能二、细胞质膜1.化学组成2.结构模型3.功能4.古生菌细胞膜的独特性和多样性5.间体三、细胞质和内含物1.贮藏物：①聚-β-羟丁酸（PHB）；②多糖类贮藏物；③异染粒；④硫粒；⑤藻青素2.磁小体3.羧酶体4.气泡四、核区三、教学重点、难点及其处理重点：1.细菌细胞质膜的化学组成、结构和功能：磷脂是细菌细胞膜双分子层的主要成分，另外，还含有大量的蛋白质。细菌细胞膜中的蛋白质含量比任何一种生物膜都高（约占细胞膜的75%），而且种类多，由于细菌细胞内无膜包裹的细胞器，因此，很多生理功能都是在细胞膜上完成的，细胞膜是细菌重要的代谢活动中心。原核生物细胞膜中一般不含胆固醇等甾醇（支原体例外）。而在几种细菌中，含有与固醇类似的五环分子称为类何帕烷（藿烷类化合物，hopanoid），增强了细胞膜的坚韧性。2.细菌的内含物：位于细菌细胞质内，呈颗粒状或泡囊状的构造。4种主要内含物的特点见下表：名称实例贮藏物碳源或能源类聚-β-羟丁酸（PHB）或聚羟链烷酸（PHA）（固氮菌和产碱菌）糖原（大肠杆菌和芽孢杆菌）；硫粒（紫硫细菌和丝硫细菌）氮源类藻青素或藻青蛋白（蓝细菌等）磷源类异染粒（迂回螺菌，棒杆菌和分支杆菌等）磁小体在水生螺菌和嗜胆螺菌中存在羧酶体在硫杆菌和蓝细菌等自养细菌中存在气泡在蓝细菌，红单胞菌和盐杆菌等水生细菌中存在难点：1.真细菌与古生菌细胞膜的不同（1）细胞膜中的磷脂有明显差异真细菌：磷酸甘油酯（疏水尾是脂肪酸，甘油与脂肪酸通过酯键连接）古生菌：磷酸甘油醚（疏水尾是长链烃，一般是异戊二烯的重复单位；甘油与疏水尾通过醚键连接）（2）古生菌细胞膜中存在着独特的单分子层或单、双分子层混合膜，而真细菌和真核生物的细胞质膜都是双分子层。（3）甘油C3上可连接多种不同的基团（磷酸酯基、硫酸酯基及多种糖基）。（4）仅嗜盐菌细胞膜中含多种独特脂类（细胞红素，α-胡萝卜素，β-胡萝卜素、番茄红素、视黄醛）四、教学方法、手段本授课单元涉及细菌细胞膜、内含物的组成和结构，授课方式结合多媒体提供形态图和结构模式图进行讲授。五、板式设计二、细胞质膜1.化学组成磷脂（20~30%，一般无甾醇，支原体例外）蛋白质（50~70%，较真核生物含量高）2.结构模型液态镶嵌模型(fluidmosaicmodel)3.功能①物质运输②渗透屏障③合成基地（肽聚糖，磷壁酸，LPS，荚膜多糖等）④产能场所⑤鞭毛基体的着生部位⑥与趋化性有关4.古生菌细胞膜的独特性和多样性比较项目真细菌古生菌亲水头与疏水尾连接酯键醚键疏水尾成分脂肪酸异戊二烯的重复单位单分子层膜不存在存在甘油C3上连接物磷酸酯，磷脂酰乙醇，磷脂酰胆碱，磷脂酰甘油，磷脂酰肌醇磷脂酸，硫脂酸，各种糖基膜上含独特脂类无种类多样5.间体（细胞质膜内褶而形成的泡囊状、管状或层状的构造）三、细胞质和内含物1.贮藏物：各种有机或无机物质的颗粒，主要功能是贮存（碳源、能源，氮源，磷源），也可将分子连接为特定的形式来降低渗透压。糖原：大肠杆菌、克雷伯氏菌、芽孢杆菌碳源及聚β-羟丁酸（PHB）：固氮菌能源类硫粒：紫硫细菌、丝硫细菌贮藏物氮源类藻青素：蓝细菌藻青蛋白：蓝细菌磷源类：异染粒,迂回螺菌,白喉棒杆菌,结核分枝杆菌2.磁小体：导向作用3.羧酶体：CO2固定（自养细菌）4.气泡：上浮或下沉（无鞭毛运动的水生细菌）四、核区无核膜、无固定形态的原始细胞核；一个大型环状双链DNA分子，只有少量蛋白质与之结合，高度折叠。六、思考题1.名词解释：间体，聚β-羟丁酸（PHB），异染粒2.何谓液态镶嵌模型？试述该假说的要点。3.试列表比较真细菌与古生菌细胞膜的差别第四授课单元一、教学目的该授课单元主要介绍细菌的特殊构造，通过学习使学生掌握芽孢的定义、特点、形成菌种和耐热机制；熟悉伴孢晶体；熟悉糖被的成分和与工业生产的关系；熟悉鞭毛的结构、运动机制、观察方法和趋向性，了解菌毛和性毛的功能。二、教学内容第二章原核生物的形态、结构与功能第一节细菌（三）细菌细胞的结构和功能五、芽孢1.定义2.特点3.形成芽孢的菌种4.构造与耐热机制5.芽孢的形成与萌发6.研究芽孢的意义7.伴孢晶体六、糖被1.定义和种类2.成分3.特性4.功能5.与人类的关系七、鞭毛1.概念2.观察和判断细菌鞭毛的方法3.结构及运动机制4.趋向性八、菌毛九、性毛三、教学重点、难点及其处理重点：1．芽孢：由于芽孢的特性与实际应用关系密切，因此，芽孢是本教学单元所要重点介绍的一个特殊构造。（1）定义：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。强调芽孢是休眠体，不是繁殖体，其仅仅是能形成芽孢细菌生活史的一部分。（2）特点：芽孢最显著的特点是抗热性，另外，其对化学药物、辐射等的抗性也增强。（3）形成芽孢的菌种：主要是革兰氏阳性杆菌的两个属：芽孢杆菌属（Bacillus）和梭菌属(Clostridium)。（4）芽孢的耐热机制：比较得到承认的是渗透调节皮层膨胀学说。该学说包括三点：①芽孢衣结构致密对多价阳离子和水分的透性很差；②皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀；③核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性（结合芽孢结构图讲解）。另外，有的观点认为，芽孢皮层含大量营养细胞所没有的吡啶二羧酸钙（DPA-Ca），使芽孢中的生物的分子形成一种稳定而耐热性强的凝胶。2．糖被：指包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。糖被按其有无固定层次、层次厚薄又可细分为：荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜）、微荚膜(microcapsule)、粘液层(slimelayer)和菌胶团(zoogloea)。糖被的成分一般为多糖，少数为多肽、蛋白质或糖蛋白。荚膜对染料亲和力低，需经特殊的荚膜染色（碳素墨水）才能观察；形成荚膜细菌的菌落为表面湿润、粘液状的光滑型菌落（称S型菌落）。糖被与生产和生活关系密切，如肠膜状明串珠菌的葡聚糖糖被用于制备代血浆和生化试剂Sephadex；法国罗素公司生产的治疗上呼吸道感染的药物“必思添”的成分是肺炎克雷伯氏菌的荚膜糖蛋白，为一种非特异免疫调节剂；野油菜黄单胞菌（Xanthomonascampestris）的糖被用于制备黄原胶；形成菌胶团的细菌（如生枝动胶菌）是活性污泥中的主要微生物。另外，形成糖被的细菌污染制糖厂的糖汁、面包、牛乳和酒类等，将引起食品发粘变质。3．鞭毛（1）定义：生长在某些细菌体表的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物，为细菌的“运动器官”。（2）观察方法：由于鞭毛很细，需采用电子显微镜直接观察，或经特殊的鞭毛染色使染料附着于鞭毛使其加粗才能在光学显微镜下观察。常用半固体穿刺接种法观察菌体是否沿穿刺线扩散生长而判断菌体是否具有鞭毛。（3）原核生物的鞭毛由三部分构成：基体（革兰氏阴性菌由四个环），钩形鞘和鞭毛丝。通过“栓菌”试验，证明了细菌鞭毛的运动机制“旋转论”（细菌鞭毛似精巧的微型马达，能量来自细胞质膜内外的质子梯度）。难点：1．芽孢的构造及各部分的功能：芽孢分为多层，通过芽孢构造模式图，自外向内介绍各层的成分和功能。四、教学方法、手段本授课单元主要介绍细菌的特殊构造，授课方式采用教师讲授与多媒体教学相结合。五、板式设计五、芽孢(spore)1.定义：某些细菌在其生长发育后期，在细胞内形成一个圆形或椭圆形、厚壁、含水量极低、抗逆性极强的休眠体。2.特点（1）抗逆性强（热、化学药物、辐射等）（2）是休眠体，不是繁殖体；（3）折光性强，不易着色。3.形成芽孢的菌种主要为革兰氏阳性杆菌的两个属：（好气性）芽孢杆菌属（Bacillus）（厌气性）梭菌属(Clostridium)4.构造与耐热机制渗透调节皮层膨胀学说：①芽孢衣结构致密对多价阳离子和水分的透性很差；②皮层的离子强度很高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀；③核心部分的细胞质却变得高度失水，因此，具极强的耐热性。皮层含吡啶二羧酸钙（DPA-Ca），使生物分子形成稳定而耐热性强的凝胶。5.芽孢的形成与萌发产芽孢缺乏营养和有害代谢产物积累时，细菌开始形成芽孢（7个阶段）。芽孢萌发的3个阶段：热刺激（60℃,5min）L-Ala，(芽孢)活化出芽生长（形成营养体）葡萄糖，表面活性剂6.研究芽孢的意义①能否杀灭芽孢，作为衡量消毒灭菌手段的重要的指标；②利用芽孢保藏菌种；③从混合样品中筛选芽孢菌时，可利用芽孢的耐热性；④细菌分类、鉴定的重要依据（能否形成芽孢、芽孢的形状和位置）7.伴孢晶体(parasporalcrystal)（1）定义：少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis，简称“Bt”）在其形成芽孢的同时，会在芽孢旁形成一颗菱形或双锥形的碱溶性蛋白晶体——δ内毒素，称为伴孢晶体。（2）用途：生物农药——细菌杀虫剂六、糖被1.定义：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。荚膜（capsule或macrocapsule，大荚膜）糖被分为微荚膜(microcapsule)粘液层(slimelayer)菌胶团(zoogloea)：动胶菌属2.成分：一般为多糖，少数为多肽、蛋白质或糖蛋白3.特性：（1）荚膜对染料亲和力低，需经特殊的荚膜染色（碳素墨水）才能观察；（2）形成表面湿润、粘液状的光滑型菌落（S型菌落）。4.功能糖被并非细胞生活的必要结构，但它对细菌在环境中的生存有利。（1）保护作用（2）储藏养料（3）致病作用5.与人类工业生产的关系利：（1）菌种鉴定指标；（2）制备代血浆和生化试剂Sephadex（肠膜状明串珠菌的葡聚糖糖被）、治疗上呼吸道感染的药物“必思添”（法国罗素公司生产，肺炎克雷伯氏菌的荚膜糖蛋白，非特异免疫调节剂）（3）制备黄原胶，野油菜黄单胞菌（Xanthomonascampestris）（4）污水处理：形成菌胶团的细菌（如生枝动胶菌）是活性污泥中的主要微生物。害：（1）引起食品发粘变质（制糖厂的糖汁，面包、牛乳和酒类）（2）污染发酵液，阻碍发酵的正常进行和影响产物的提取；（3）增强致病力；（4）引起龋齿。七、鞭毛1.概念：某些细菌体表的一至数十条长丝状、螺旋形的附属物，为细菌的“运动器官”。2.观察和判断细菌鞭毛的方法（1）电子显微镜直接观察（2）光学显微镜下观察：鞭毛染色和暗视野显微镜（3）根据培养特征判断：半固体穿刺接种：菌体沿穿刺线扩散生长平板培养基上的菌落形状：大、薄、不规则，边缘不整齐3.结构及运动机制（1）结构：三部分：基体（basalbody）（革兰氏阴性菌由四个环）钩形鞘（hook）鞭毛丝（filament）：自我组装，顶端延伸（2）运动机制：“旋转论”（“栓菌”试验）微型马达，能量来自细胞质膜内外的质子梯度。4.趋向性（趋化性、趋光性、趋磁性等）八、菌毛纤细、中空、短直、数量较多，附着功能（革兰氏阴性致病菌居多）。九、性毛一至少数几根（革兰氏阴性细菌的雄性菌株）向雌性菌株（即受体菌）传递遗传物质；RNA噬菌体的特异性吸附受体。比较：鞭毛菌毛性毛粗长，柔，少细短，硬直，多比菌毛长，1~数根运动附着传递遗传物质G+,G-都有G-较多G-雄性菌株相同点：菌体表面的中空、丝状蛋白质类附属物六、思考题名词解释：芽孢(spore)，糖被，伴孢晶体(parasporalcrystal)，S型菌落(smoothcolony)，区别：DAP（二氨基庚二酸），ADP（腺苷二磷酸），DPA（吡啶二羧酸钙）何谓“栓菌”试验？它的创新思维在哪里？渗透调节皮层膨胀学说是如何解释芽孢耐热机制的？4．试列表比较鞭毛、菌毛和性毛间的异同。5．如何初步判断并进一步验证某一细菌是否长有鞭毛？6.为什么说营养体细胞形成芽孢是细胞分化？第五授课单元一、教学目的通过本授课单元的学习，要求学生掌握细菌的繁殖方式、菌落的概念和获得单菌落的方法，熟悉细菌菌落的特征，并了解食品发酵工业中常用的细菌。二、教学内容第二章原核生物的形态、结构与功能第一节细菌（三）细菌的繁殖方式（四）细菌的群体形态一、固体培养基上（内）的群体形态1.菌落定义2.细菌菌落的特点3.菌落的用途二、半固体培养基上（内）群体形态三、液体培养基中的群体形态（五）食品发酵工业中常用的细菌介绍1.枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）用于生产α-淀粉酶（BF7658）蛋白酶(中性蛋白酶，AS1.398)2.醋酸杆菌，醋酸发酵：恶臭醋杆菌（AS.1.41），巴氏醋酸菌（沪酿1.01）3.保加利亚乳杆菌（Lactobacillusbulgaricus）（改名：德氏乳杆菌保加利亚亚种）酸奶发酵剂4.嗜热链球菌（Streptococcusthermophilus）酸奶发酵剂5.北京棒杆菌（Corynebacteriumpekinese）谷氨酸发酵6.大肠埃希氏菌（Escherichiacoli）生产谷氨酸脱羧酶、天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸、天冬酰胺酶食品卫生重要指示菌，作为粪便污染指标来评价食品的卫生质量7.肠膜明串珠菌（Leuconostocmesenteroides）右旋糖酐（代血浆）和葡聚糖（sephadex）8.双歧杆菌（Bifidobacterium）能在肠道定植的益生菌9.苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis）细菌杀虫剂10.丙酮丁醇梭菌（Clostridiumacetobutylicum）丙酮，丁醇11.荧光假单胞杆菌（Pserdomonasfluorescens）降解苯酚等三、教学重点、难点及其处理重点：1．细菌的繁殖方式：主要为裂殖（二等分裂）2．菌落的定义和细菌的菌落特征四、教学方法、手段本授课单元采用教师讲授与多媒体教学相结合的授课方式。五、板式设计（三）细菌的繁殖：主要为裂殖（二等分裂）（四）细菌的群体形态一、固体培养基上（内）的群体形态菌落(colony)的定义：由单个或少量同种微生物细胞在固体培养基表面或内部繁殖出来的，有一定形态和构造、肉眼可见的子细胞集团。获得单菌落的方法：划线分离法、涂布分离法、倾注分离法2.细菌菌落的特点：湿、粘、半透明、易挑起、质地均匀、内外正反颜色一致。3.菌落的用途：分离纯化、分类鉴定、细胞计数、选种和育种二、半固体培养基上（内）群体形态穿刺接种：观察运动能力，明胶液化情况三、液体培养基中的群体形态（浑浊、沉淀、菌膜、菌环、菌岛或菌醭）（五）食品发酵工业中常用的细菌1.枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）•α-淀粉酶（BF7658）蛋白酶(中性蛋白酶，AS1.398)2.醋酸杆菌醋酸发酵：恶臭醋杆菌（AS.1.41），巴氏醋酸菌（沪酿1.01）3.保加利亚乳杆菌（Lactobacillusbulgaricus）（改名：德氏乳杆菌保加利亚亚种）酸奶发酵剂4.嗜热链球菌（Streptococcusthermophilus）酸奶发酵剂5.北京棒杆菌（Corynebacteriumpekinese）谷氨酸发酵6.大肠埃希氏菌（Escherichiacoli）生产谷氨酸脱羧酶、天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸、天冬酰胺酶食品卫生重要指示菌，作为粪便污染指标来评价食品的卫生质量7.肠膜明串珠菌（Leuconostocmesenteroides）右旋糖酐（代血浆）和葡聚糖（sephadex）8.双歧杆菌（Bifidobacterium）能在肠道定植的益生菌9.苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis）细菌杀虫剂10.丙酮丁醇梭菌（Clostridiumacetobutylicum）丙酮，丁醇11.荧光假单胞杆菌（Pserdomonasfluorescens）降解苯酚等六|、思考题1．名词解释：菌落(colony)2.有四种细菌，分别属于假单胞菌、大肠杆菌，乳酸杆菌和梭状芽孢杆菌。由于保存菌种时标签失落，需要重新鉴别，简要说明这四种细菌的判别方法。3.举例列出有代表性细菌的学名与重要用途。第六授课单元一、教学目的该授课单元主要使学生熟悉放线菌（链霉菌属为代表）的形态与构造、繁殖方式和菌落特点，并了解具有重要工业生产和应用价值的放线菌。了解蓝细菌的基本形态结构、特性和重要经济价值；了解支原体、立克次氏体和衣原体的基本结构、特性和致病性。二、教学内容第二章原核生物的形态、结构与功能第二节放线菌一、放线菌的形态、结构二、放线菌的生活史三、放线菌的繁殖方式四、放线菌的菌落特征五、工业生产上常用的放线菌第三节蓝细菌（简介）第四节支原体、立克次氏体和衣原体（简介）三、教学重点、难点及其处理重点：1.放线菌的特点：放线菌是一类“介于细菌与丝状真菌之间，又接近细菌的一类丝状单细胞原核生物”。一方面，在形态上具有分枝状菌丝、菌落形态与霉菌相似，以孢子进行繁殖，这些特征与霉菌相似；另一方面，细胞结构和细胞壁化学组成与细菌相似，同属原核生物。放线菌实际上是属于真细菌范畴内的原核微生物，只不过其细胞形态为分枝状菌丝。2.链霉菌的形态构造：以链霉菌（Streptomyces）为例，说明放线菌的一般形态结构。一株完整的链霉菌由三部分组成（按发生顺序）：基内菌丝，气生菌丝和孢子丝。链霉菌具有发达的基内菌丝和气生菌丝，孢子丝的形态（钩状、松螺旋、紧螺旋等）、排列方式（簇生、单轮生、二轮生等）及分生孢子的表面结构（光滑、瘤状、刺状、毛发状、鳞片状等）是区分各种链霉菌不同种明显的表观特征。链霉菌属是放线菌中种类最多的一个属，产多种抗生素是链霉菌最突出的生理特性（在已报道过的近万种抗生素中，约70%由放线菌产生；而其中90%由链霉菌属产生）。3.放线菌的繁殖方式：主要以产无性孢子的方式进行繁殖。其中大多数放线菌产生分生孢子（横隔分裂方式形成），少数产孢囊孢子（游动放线菌属，链孢囊菌属）。诺卡氏菌属通过基内菌丝断裂成杆状细胞的方式繁殖。另外，放线菌在液体培养中通过菌丝断裂的方式大量繁殖（常见于工业发酵生产的扩大培养）。4.放线菌的菌落特点（1）产生大量气生菌丝的菌种（如链霉菌属）：干燥，不透明，质地致密，小而不蔓延，上覆不同颜色的干粉（孢子），正反颜色常不一致，与培养基结合紧密，不易挑起或挑起后不易破碎。（2）不产大量气生菌丝体的菌种（如诺卡氏菌属）：菌落秃棵，粉质，针触即碎。难点：1.支原体、立克次氏体和衣原体的基本结构、特性和致病性支原体、立克次氏体、衣原体是大小和特性介于细菌与病毒之间的原核生物。可从大小、能否通过细菌滤器、有无细胞壁、培养方式、大分子合成能力和产ATP系统、致病性等方面对其进行比较。支原体（Mycoplasma）：无细胞壁，只有细胞膜（含甾醇），细胞形态多变；引起人的非典型肺炎。立克次氏体：大小介于通常的细菌与病毒之间，在许多方面类似细菌，专性寄生于真核细胞内的G-原核生物。能量代谢有限（只能氧化谷氨酸或谷氨酰胺，不能氧化葡萄糖、6-磷酸葡萄糖或有机酸）；能合成一些大分子和生长必需的小分子，同时从宿主获得其它的营养物质；细胞膜疏松。具有从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式（以节肢动物为媒介）。是斑疹伤寒、Q热的病原体。衣原体（Chlamydia）：在真核细胞内专性能量寄生的一类原核微生物。在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体（具感染性）和始体（二等分裂方式繁殖）两种形态。是引起沙眼的病原体。2.放线菌不同属的形态特点（1）链霉菌属(Streptmyces)：具有典型的气生菌丝和孢子丝，产分生孢子；（2）诺卡氏菌属（Nocardia）：菌丝体断裂成为杆状。多数种只有营养菌丝，而无气生菌丝。一些种具有极薄气生菌丝，其分化成孢子丝。（3）小单孢菌属(Micromonspora)：一般不形成气生菌丝，基内菌丝上长出单轴分支的孢子梗，顶端着生圆形的单生孢子。四、教学方法、手段本授课单元采用教师讲授与多媒体教学相结合的授课方式，重点介绍放线菌的形态与构造、繁殖方式和菌落特点。蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体只简要介绍，学生主要采取自学的方式。五、板式设计第二节放线菌（Actinomycetes）放线菌是一类：多数呈菌丝状生长以无性孢子繁殖、陆生性强高G+C含量的革氏阳性原核生物(60%~70%)mol%“介于细菌与丝状真菌之间，又接近细菌的一类丝状单细胞原核生物”分布特点、与人类的关系：（1）广泛分布（土壤泥腥味）（2）产生种类繁多的抗生素（3）产生维生素（B12）、酶制制(葡萄糖异构酶，蛋白酶)；甾体转化、石油脱蜡、烃类发酵、污水处理等。（4）少数致病（寄生型）。一、形态构造一株完整的链霉菌(Streptmyces)由3部分组成（按发生顺序）：基内菌丝（营养菌丝）气生菌丝孢子丝二、生长与繁殖无性孢子分生孢子（大多数放线菌，横隔分裂方式形成）孢囊孢子（游动放线菌属，链孢囊菌属）菌丝断裂（诺卡氏菌属；放线菌：液体培养）三、菌落特征（1）产大量气生菌丝的菌种（链霉菌属）：干燥，不透明，质地致密，小而不蔓延，上覆不同颜色的干粉（孢子），正反颜色常不一致，与培养基结合紧密，不易挑起或挑起后不易破碎。（2）不产大量气生菌丝的菌种（诺卡氏菌属）：菌落秃棵，粉质，针触易碎。四、生长要求培养基：高氏一号培养基培养条件：偏碱（pH7.5~8.5），好氧型，23℃~37℃五、有重要工业应用价值的放线菌1.链霉菌属（Streptomyces）：产1000多种抗生素，用于临床超过100种灰色链霉菌（Str.griseus）：链霉素(streptomycin)卡那霉素链霉菌（Str.kanamyceticus）：卡那霉素(kanamycin)金色链霉菌（Str.aureofaciens）：四环素(tetracycline)龟裂链霉菌（Str.rimosus）：土霉素(氧四环素)红霉素链霉菌（Str.erythreus）：红霉素(erythromycin)产二素链霉菌（Str.ambofaciens）：螺旋霉素(spirmycin)2.诺卡氏菌属（Nocardia）菌丝体断裂成为杆状。多数种只有营养菌丝，而无气生菌丝。一些种具有极薄气生菌丝，其分化成孢子丝。地中海诺卡氏菌（N.mediterranei）：利福霉素(rifamycin)（对结核分支杆菌和麻风杆菌有特效）石油脱蜡、烃类发酵、含氰废水的处理。3.小单孢菌属(Micromonspora)一般不形成气生菌丝，基内菌丝上长出单轴分支的孢子梗，顶端着生圆形的单生孢子。棘孢小单孢菌（M.echinospors）：庆大霉素(gebtamicin)4.弗兰克氏菌属（Frankineae）能与非豆科木本植物共生固氮（根瘤）第三节蓝细菌（Cyanobacteria）1.定义：一类进化历史悠久、G-、无鞭毛、含叶绿素a（但不形成叶绿体）、能进行产氧型光合作用的大型原核生物。2.形态：形态差异极大，有球状、杆状和丝状等形态。特化细胞：（1）异形胞：位于丝状蓝细菌细胞链的中间或末端，由营养细胞特化而来的形大、壁厚、专司固氮功能（N2NH3）的细胞。（2）静息孢子：一种特化细胞，壁厚、色深、着生在菌丝的中间或末端，可抵抗抗干旱或冷冻的休眠细胞。3.特点：既可进行光合作用，又可固氮；4.工业应用：保健产品（“螺旋藻”）、优质饲料；提取有用成分多不饱和脂肪酸：EPA（二十碳五烯酸），DHA（二十二碳六烯酸）藻蓝素等天然色素；第四节支原体、立克次氏体和衣原体G-，大小和特性介于细菌与病毒之间的原核生物。一、立克次氏体（Rickettsia）专性寄生于真核细胞内的G-原核生物。能量代谢有限能合成一些大分子，同时从宿主获得其它的营养物质；细胞膜疏松从一种宿主传至另一宿主的特殊生活方式（以节肢动物为媒介）斑疹伤寒、Q热二、支原体（Mycoplasma）无细胞壁，只有细胞膜（含甾醇），细胞形态多变；人的非典型肺炎三、衣原体（Chlamydia）在真核细胞内专性能量寄生的一类原核微生物。在宿主细胞内生长繁殖具有独特的生活周期，即存在原体（具感染性）和始体（二等分裂方式繁殖）两种形态。沙眼六、思考题名词解释：放线菌，基内菌丝，支原体简述链霉菌属的菌丝形态特征。简述放线菌的繁殖方式。试简述放线菌的培养条件和菌落特点。举例说明有代表性放线菌的学名与重要用途。第七授课单元一、教学目的通过该授课单元的学习，要求学生了解真核微生物和真菌所包括的主要类群，熟悉真核生物的细胞构造，掌握真核生物与原核生物的主要差别；熟悉单细胞真菌——酵母菌的细胞形态和大小、细胞结构、繁殖方式、生活史、菌落特征，并了解工业上常见的有益和有害的酵母菌。二、教学内容第三章真核微生物的形态、构造和功能第一节真核微生物的概述第二节酵母菌一、分布及与人类关系二、细胞形态与构造三、酵母菌的繁殖方式和生活史四、酵母菌的菌落五、工业生产上常见的有益和有害的酵母菌三、教学重点、难点及其处理重点：1．真核生物的定义、细胞构造和生物学特性（1）定义：是一大类进化程度较高，细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的生物。（2）真核生物的细胞结构：放在介绍酵母菌和霉菌相关章节中介绍。（3）真核生物与原核生物的比较：真核生物在一系列生物学特性上均与原核生物有着明显的不同，主要差别如细胞核是真核或是原核；具膜细胞器的有无；细胞壁的成分是纤维素、几丁质还是肽聚糖、假肽聚糖；鞭毛的构造是复杂还是简单；以及细胞体积的大小等。真核生物的细胞器都有完整的膜包围，如内质网、高尔基体、溶酶体、微体、线粒体和叶绿体等，而其细胞核更是发展到有膜包裹、具精巧染色体构造，其中的双链DNA长链还与组蛋白密切结合，成为结构十分精巧的遗传功能单位（通过列表的方式比较真核生物与原核生物的主要差别）。2．真核微生物和真菌所包括的主要类群真核微生物主要包括属于植物界的微藻、属于动物界的原生动物和属于菌物界的真菌等微小生物。真菌主要包括酵母菌（单细胞真菌）、霉菌（小型丝状真菌）和蕈菌（能形成大型肉质子实体）。本章重点讨论酵母菌和霉菌。“菌物界”的概念由我国学者裘维蕃1990年提出，指与动物界、植物界相并列的一大群无叶绿体、依靠细胞表面吸收有机养料、细胞壁一般含几丁质的真核微生物。一般包括真菌、粘菌和假菌三类。3．酵母菌：（1）定义：是一类能发酵糖类、一般进行出芽繁殖的单细胞真菌，酵母菌不是分类学名词。从进化途径来看，酵母菌是多元的，因此其分类地位有的属于子囊菌类、有的属于半知菌类或担子菌类。酿酒酵母（Sacharomycescerevisiae）是酵母菌的典型代表。（2）分布及与人类的关系：多分布在含糖的偏酸性环境如水果、蔬菜、叶子、树皮等处，及葡萄园和果园土壤中等，因此也称为“糖菌”。酵母是人类的第一种“家养微生物”，用酵母菌酿酒、制作食品已有几千年的历史。酵母菌大多是人类有益微生物，只有少数有害。用于酿造酒类、发酵生产乙醇和甘油、石油脱蜡、单细胞蛋白（SCP）、提取生化药物（核酸、麦角甾醇、辅酶A、细胞色素C、核黄素）等。（3）细胞形态与结构：常见的酵母形态为球状、卵圆、椭圆、圆柱单细胞，有的酵母菌子代细胞连在一起成为链状，称为假丝酵母。酵母菌具有典型的真核细胞结构，其细胞壁由甘露聚糖、葡聚糖、蛋白质组成三明治状的“酵母纤维素”，芽痕周围环状分布有几丁质。其细胞膜的磷脂双分子层中嵌杂有甾醇（以麦角甾醇居多）。除存在细胞核和常见的细胞器外，还有特殊的2um质粒。（4）繁殖方式：除无性的芽殖或裂殖外，有的还产生各种无性孢子，在一定条件下还能产生子囊孢子进行有性繁殖。酵母菌能否形成子囊孢子以及子囊孢子的数目和形状，除了是鉴定酵母种、属的依据外，在啤酒生产中还用于检验生产菌是否被野生酵母污染，另外，酵母通过杂交育种人工以定向培育新品种的操作中，首先要使二倍体细胞形成通过减数分裂产生单倍体的子囊孢子，并萌发为单倍体营养细胞，只有不同接合型的酵母单倍体细胞间才能发生接合。（5）生活式：酵母菌的生活史存在三种类型：①营养细胞可以以单倍体也可以二倍体形成存在的单、双倍体型，如酿酒酵母；②营养体只能以单倍体形成存在的单倍体型，如八孢裂殖酵母；③营养体只能以双倍体形式存在的双倍体型，如，路德氏酵母。要求学生重点掌握酿酒酵母的生活史。（6）酵母菌的菌落特征：与细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚，表面湿润，粘稠，易被挑起，多为乳白色，少数呈红色，个别为黑色。难点：1．酵母菌的三种生活史：说明每种生活史营养体细胞存在的形式，特点及代表菌。四、教学方法、手段本授课单元采用教师讲授与多媒体教学相结合的授课方式。五、板式设计第一节真核微生物的细胞结构真核微生物：细胞核具有核膜；能进行有丝分裂；细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等细胞器的微小生物。一、真核细胞与原核细胞的比较（p53表3-3）二、真核微生物的主要类群霉菌（丝状真菌）真菌（门）酵母菌（单细胞真菌）菌物界（广义的真菌）覃菌（大型真菌）粘菌（门）假菌（门）植物界：单细胞藻类动物界：原生动物本章主要内容----------真菌（酵母菌，霉菌）真菌是一类低等真核生物，特点：（1）细胞质中含有线粒体但没有叶绿体，不进行光合作用，无根、茎、叶的分化；（2）一般具发达的菌丝体；（3）细胞壁多数含几丁质；（4）营养方式为化能有机营养（异养吸收型）、好氧；（5）以产生有性孢子和无性孢子二种形式进行繁殖；（6）陆生性较强；第二节酵母菌（yeast）定义：泛指能发酵糖类并以芽殖或裂殖方式进行无性繁殖的一类单细胞真菌。该术语无分类学意义。在分类学上归属于：子囊菌亚门，半知菌亚门分布及与人类的关系：（1）多分布在含糖的偏酸性环境，也称为“糖菌”。（2）在发酵工业具重要作用（酿酒，乙醇，甘油，石油脱蜡，单细胞蛋白（SCP），酵母片，提取核酸、麦角甾醇、辅酶A、细胞色素C、核黄素等）。单细胞蛋白（singlecellprotein，缩写SCP）：一般指来自各类微生物的蛋白，可饲用、药用或食用。为什么说酵母菌是一种优良的单细胞蛋白？蛋白质含量高（50%以上），含人体必需的氨基酸；口味好，无毒，易消化吸收；制造容易，价格低廉（生长速度快，体积大）；（3）重要的模式微生物；（4）少数具危害性（白假丝酵母：泌尿生殖道感染；高渗酵母：果酱、蜂蜜变质）一、细胞形态与大小形态：球状、卵圆、椭圆、圆柱单细胞，有的形成假菌丝（酵母菌子代细胞连在一起成为链状）。大小：（1~5）um×（5~30）um（比细菌粗10倍，高倍镜观察）二、细胞构造1.细胞壁成分：“酵母纤维素”，三明治状内层：葡聚糖（赋予机械强度，85%为高分子扭曲长链状聚合物，少量为分支网状分子)外层：甘露聚糖（分支状聚合物，呈网状）中层：蛋白质（与甘露聚糖共价结合，少数为结构蛋白，多数是酶）几丁质（N-乙酰葡萄糖胺的β-1,4多聚物）：芽痕周围。蜗牛酶（玛瑙螺胃液，混合酶）：酵母细胞壁原生质体子囊壁子囊孢子2.细胞膜含甾醇（多为麦角甾醇，多烯大环内酯类抗生素如制霉菌素的作用位点）3.细胞核典型的真核细胞的核结构，有核膜、核仁、染色体，进行有丝分裂和减数分裂。2um质粒；酵母细胞质内的核外遗传物质结构：闭合环状双链DNA分子，周长2um(6kb)；高拷贝存在（每个单倍体基因组含60~100个拷贝）；只携带与复制和重组有关的4个蛋白质基因，不赋予宿主任何遗传表型，属隐秘性质粒。用途：酵母菌分子克隆和基因工程的重要载体；研究真核基因调控和染色体复制的理想模型；4.细胞质和内含物（1）线粒体功能：氧化磷酸化作用的场所（把蕴藏在有机物中的化学潜能转化为生命活动所需的能量ATP，是真核生物的“动力车间”）内膜和嵴（电子传递和氧化磷酸化酶系），基粒（ATP合成酶）基质（TCA酶系，脂肪酸β–氧化的酶系）“小菌落”（呼吸缺陷型菌落）：p58酵母菌受理化因素刺激或自发突变而导致线粒体丢失或功能丧失，在固体培养基上由于能量代谢受阻而生长缓慢，形成的菌落较小，习惯上将这种呼吸缺陷型的菌株形成的菌落称为小菌落。三、繁殖方式和生活史1．繁殖方式芽殖（budding）:最普遍裂殖(fission)：裂殖酵母属无性繁殖芽裂节孢子产无性孢子掷孢子厚垣孢子有性繁殖：产子囊和子囊孢子（尚未发现有性阶段——假酵母）能否形成子囊孢子及子囊孢子的数目和形状，具理论和实际意义：理论意义：酵母种、属的分类鉴定依据。实践意义：（1）利用形成单倍体进行杂交育种，人工定向培育新品种。两亲本菌株（二倍体）的选择单倍体细胞的获得及接合型的验证（生孢子培养基）遗传标记的制作（诱变技术）不同接合型单倍体杂交（离心使细胞密切接触）杂合子检出（合适的选择性平板）优良性状个体的筛选（发酵性能测试）（2）检验生产菌是否被野生酵母污染（啤酒生产酵母：生成速度慢（72h），每个子囊中有4个子囊孢子，孢子圆形光滑。野生酵母：生成速度快(40-48h)）2．生活史（lifecycle）酵母菌生活史有三种类型：（1）单、双倍体型：营养体既可以单倍体也可以双倍体形式存在，都可进行出芽繁殖（酿酒酵母）。（2）单倍体型：营养体只能以单倍体形式存在（核配后立即进行减数分裂，八孢裂殖酵母）（3）双倍体型：营养体只能以双倍体形式存在（核配后不立即进行减数分裂，路德氏酵母）四、菌落特征与细菌菌落类似，但一般较细菌菌落大且厚，表面湿润，粘稠，易被挑起，多为乳白色，少数呈红色，个别为黑色。五、发酵工业中常用的酵母菌1.酿酒酵母（Sacharomycescerevisiae）发酵工业上最常用（啤酒，葡萄酒，白酒，酒精，面包，食用、药用和饲用酵母，提取核酸、麦角甾醇和维生素C等）啤酒生产：半乳糖+葡萄糖+果糖=棉子糖（三糖）蜜二糖蔗糖上面啤酒酵母：不含蜜二糖酶，只能发酵1/3棉子糖下面啤酒酵母：能发酵全部棉子糖2.假丝酵母属（Candida）热带假丝酵母（C.tropicalis）：氧化烃类能力强，利用石油生产SCP。产朊假丝酵母(C.utilis)：能利用五碳糖和六碳糖，既可利用造纸工业的亚硫酸纸浆废液，也能利用糖蜜、马铃薯淀粉废料、木材水解液等生产SCP3.异常汉逊酵母（Hansenulaanomala）产乙酸乙酯，用于酱油和白酒等增香（增香菌）六、思考题1．名词解释：真核生物，真核微生物，酵母菌，酵母纤维素，假菌丝，2um质粒，酵母菌“小菌落”，单细胞蛋白（SCP）2．列表对原核生物和真核微生物的细胞形态、构造、成分和生理功能进行比较。2.试图示Sacharomycescerevisiae的生活史，并说明各阶段的特点。3.为什么酵母菌是一种优良的单细胞蛋白？第八授课单元一、教学目的该授课单元主要介绍丝状真菌——霉菌，通过学习要求学生熟悉霉菌菌丝的种类与构造、菌丝体的功能和特化形式、繁殖方式、生活史、菌落特征，了解工业生产中常用的霉菌。二、教学内容第二章原核生物的形态、结构与功能第四节霉菌一、分布及与工业生产的关系二、细胞形态与构造三、真菌的繁殖方式四、霉菌的菌落三、教学重点、难点及其处理重点：1．霉菌的定义：“丝状真菌”的统称，不是分类学上的名词。通常指那些菌丝体较发达（在营养基质上形成绒毛状、蜘蛛网状或絮状菌丝体）而又不产生大型子实体的的小型真菌。二型性的真菌：有些真菌尤其是对人和动物致病的真菌，一般是二型的，即存在酵母（Y）和霉菌(M)两种形态。霉菌在自然界中分布及其广泛，在地球生态系统中主要充当分解者的角色，同时也与人类的生产实践密切相关。2．霉菌的形态构造：霉菌营养体的基本单位是菌丝，通常低等真菌（如毛霉属，根霉属）的菌丝为无隔膜菌丝，而高等真菌（如曲霉属，青霉属）的菌丝为有隔膜菌丝。菌丝通过生长形成菌丝体。霉菌菌丝体按生理功能不同，分为两个基本类型，即营养菌丝体和气生菌丝体。重点介绍根霉、毛霉、梨头霉、曲霉和青霉的形态结构（通过绘制形态图，说明其主要的结构特征，如根霉具有假根和匍匐枝，其孢子囊梗生长在与假根相对处；梨头霉也有假根和匍匐枝，但其分生孢子梗生长在与匍匐枝的弓背上，其孢子囊为洋梨形。曲霉具有足细胞和分生孢子头；青霉具有帚状枝）。3．霉菌的繁殖方式：霉菌通过形成各种孢子的方式进行繁殖，霉菌孢子的类型很多，包括无性孢子和有性孢子，前者包括厚垣孢子、节孢子、分生孢子、孢囊孢子等，后者包括接合孢子、子囊孢子、卵孢子、担孢子。无性孢子的形成不经两性细胞配合，只是营养细胞的分裂或营养菌丝的分化（切割）而形成新个体的过程。而有性孢子的形成要经过两个不同接合型的单倍体经过质配、核配形成二倍体和二倍体减数分裂的过程。霉菌的有性繁殖存在两种情况：同一菌体的菌丝自身发生接合称为同宗配合，而两种不同质的菌丝发生的接合称为异宗配合。霉菌的分类，主要根据有性生殖方式的不同。霉菌的有性繁殖不如无性繁殖那么经常与普遍，多发生在特定条件下，往往在自然条件下较多，在一般培养基上不常见。4.霉菌的菌落特征：霉菌和放线菌都以菌丝生长，都产生孢子，所以，两者的菌落在很多方面存在相似性，如干燥，正反颜色常不一致。但霉菌菌丝比放线菌粗约10倍，因此，霉菌菌落较大、质地疏松，呈絮状、蜘蛛网状、绒毛状或地毯状，而放线菌的菌落通常较小，质地紧密。在介绍霉菌菌落时，注意与放线菌菌落的比较，并以作业的形式要求学生对已学过的四大类常见微生物即细菌、放线菌、酵母菌和霉菌的菌落特征作综合比较。难点：1.菌丝体的功能和特化形式：营养菌丝和气生菌丝对不同的真菌来说，在它们的长期进化过程中，对于相应的环境条件已有了高度的适应性，并明显地表现在产生各种形态和功能不同的特化结构上。特化的营养菌丝包括吸收营养功能的假根和吸器，具有附着功能的附着胞和附着枝，具休眠作用的菌核和菌索，起延伸作用的匍匐枝，具捕食线虫作用的菌环和菌网。特化的气生菌丝则称为子实体，包括分生孢子头、孢子囊、分生孢子器、分生孢子座、分生孢子盘、担子以及几种子囊果等。在这些子实体上，可产生各种形式的孢子，包括无性的分生孢子、孢囊孢子和游动孢子等，有性的卵孢子、接合孢子、子囊孢子和担孢子等。该部分内容包括很多不同的结构名称，学生会感觉乱和不易理解，在介绍时首先介绍营养菌丝的各种特化形式，将不同的特化形式与其功能结合起来讲，另外，将某种特化形成与常见的霉菌联系起来，如根霉和梨头霉具有假根和匍匐枝。这样可便于理解和记忆。在介绍气生菌丝特化的各种子实体时，重点介绍常见的霉菌如根霉、毛霉、梨头霉、