微生物生物學(xué)-李穎 教學(xué)大綱

微生物生物學(xué)BiologyofMicroorganisms課程編號：課程名稱：微生物生物學(xué)(BiologyofMicroorganisms)課程總學(xué)時：88其中講課學(xué)時：52實驗學(xué)時：36開課學(xué)期：春季面向?qū)I(yè)：生物學(xué)、生物技術(shù)內(nèi)容簡介本課程為生物學(xué)院各系必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。重點介紹微生物的形態(tài)、生理、生態(tài)和分類的基本知識和理論。在課堂講授中，要求學(xué)生掌握細菌、古菌、真核微生物、病毒等的形態(tài)，生理和生態(tài)特點，認識微生物在生命科學(xué)和自然界中的重要貢獻以及在物質(zhì)轉(zhuǎn)化中的特殊作用。通過實驗課教學(xué)，使學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握微生物學(xué)實驗的基本操作技術(shù)。課堂講授部分第一章緒論（2學(xué)時）第一節(jié)微生物在生物界中的地位一、微生物的定義和特點二、微生物在生物界中的地位第二節(jié)微生物學(xué)的發(fā)展簡史一、古代對微生物的利用二、微生物學(xué)的初創(chuàng)時期三、微生物學(xué)的奠基時期四、微生物學(xué)的發(fā)展時期五、現(xiàn)代微生物學(xué)的發(fā)展第三節(jié)微生物的應(yīng)用[主要內(nèi)容]：本章重點介紹微生物的定義及其在生物界中的地位。并簡要介紹微生物學(xué)各時期的發(fā)展情況和應(yīng)用范圍。[教學(xué)要求]：使學(xué)生了解微生物的特點和微生物學(xué)發(fā)展的歷史及其在生產(chǎn)和生活中的重要作用。[授課時數(shù)]：2學(xué)時第二章原核生物細胞的結(jié)構(gòu)與功能（8學(xué)時）本章重點講授原核微生物的形態(tài)及細胞結(jié)構(gòu)特點。要求學(xué)生掌握常見的原核微生物的類型及其細胞結(jié)構(gòu)特點。第一節(jié)原核細胞的模式結(jié)構(gòu)一、細胞壁二、細胞質(zhì)膜三、內(nèi)膜結(jié)構(gòu)間體，類囊體，載色體，羧酶體，氣泡四、原核五、質(zhì)粒六、細胞質(zhì)及其內(nèi)含物核糖體、糖原和淀粉、聚β-羥基丁酸，異染粒，硫滴和硫粒，磁粒七、細菌細胞的特殊結(jié)構(gòu)（莢膜，鞭毛，菌毛，散毛、芽胞、胞囊）第二節(jié)細菌的形態(tài)和繁殖一、細菌的形態(tài)、排列和大小二、細菌的繁殖和群體形態(tài)第三節(jié)放線菌一、放線菌的個體形態(tài)二、放線菌的繁殖和群體形態(tài)第四節(jié)藍細菌一、藍細菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)二、藍細菌的繁殖第五節(jié)其他原核微生物一、螺旋體二、粘細菌三、鞘細菌四、立克次氏體五、枝原體六、衣原體七、蛭弧菌[主要內(nèi)容]：本章重點講授原核微生物的形態(tài)及細胞結(jié)構(gòu)特點。要求學(xué)生掌握常見的原核微生物的類型及其細胞結(jié)構(gòu)特點。[教學(xué)要求]：掌握常見的原核微生物的類型及其細胞結(jié)構(gòu)、繁殖特點。[授課時數(shù)]：8學(xué)時第三章古菌（2學(xué)時）本章介紹古菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)、類型和生理特征。第一節(jié)古菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征一、古菌與其他生物的區(qū)別二、古菌的細胞壁三、古菌的細胞膜第二節(jié)古菌的類型一、極端嗜鹽菌二、甲烷產(chǎn)生菌三、極端嗜熱菌四、嗜熱枝原體[主要內(nèi)容]：本章重點介紹古菌的來源、分類特征，結(jié)合具體實例，介紹幾種古菌的形態(tài)和生物學(xué)特點。[教學(xué)要求]：通過集中特殊古菌的形態(tài)特點介紹，掌握古菌的分類地位、生物學(xué)特點及其應(yīng)用價值。[授課時數(shù)]：2學(xué)時第四章真核微生物（5學(xué)時）本章重點介紹真核微生物（真菌和粘菌）的細胞結(jié)構(gòu)特點和無性、有性繁殖方式。第一節(jié)真菌一、真菌的細胞結(jié)構(gòu)細胞壁，細胞質(zhì)膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，細胞核，細胞器，貯存物質(zhì)，鞭毛二、菌絲體和菌絲結(jié)構(gòu)菌絲體，產(chǎn)孢體，假根，吸胞，菌絲束，菌索，菌核，菌絲陷井三、無性繁殖游動孢子，孢囊孢子，分生孢子，芽孢子，厚垣孢子四、有性繁殖合子，卵孢子，接合孢子，子囊孢子，擔孢子五、真菌菌落六、真菌生活周期第二節(jié)粘菌一、粘菌的形態(tài)原質(zhì)團、變形蟲群合體（假原質(zhì)團），子實體二、粘菌的生活周期三、粘菌的培養(yǎng)[主要內(nèi)容]：本章重點介紹真核微生物（真菌、粘菌）的形態(tài)、生活周期。[教學(xué)要求]：掌握真菌基本形態(tài)結(jié)構(gòu)、無性和有性生殖特征[授課時數(shù)]：5學(xué)時第五章病毒（5學(xué)時）本章重點講述各類病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和侵染特性等，并以噬菌體為例，介紹病毒的吸附、侵染、復(fù)制和釋放的全過程。第一節(jié)病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)一、病毒的形態(tài)和大小二、病毒的基本結(jié)構(gòu)病毒的核殼和包膜，病毒的核酸，核殼的構(gòu)型，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的病毒三、病毒的包含體第二節(jié)病毒的分類一、病毒分類系統(tǒng)的依據(jù)二、目前病毒的分類系統(tǒng)第三節(jié)噬菌體一、噬菌體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)二、噬菌體的生活周期1．烈性噬菌體的生活周期吸附，侵入，復(fù)制，裝配，釋放2．溶原性3．一步生長曲線三、細菌噬菌體第四節(jié)動物病毒一、動物病毒的生活周期二、愛滋病毒第五節(jié)植物病毒一、植物病毒的侵入二、植物病毒的復(fù)制三、病毒的裝配與釋放第六節(jié)亞病毒和其他小分子RNA病毒一、朊病毒二、衛(wèi)星病毒三、衛(wèi)星RNA四、缺陷干擾顆粒[主要內(nèi)容]：介紹病毒的來源、結(jié)構(gòu)特征及其復(fù)制特點[教學(xué)要求]：使學(xué)生掌握各類病毒的結(jié)構(gòu)特點[授課時數(shù)]：5學(xué)時第六章微生物的營養(yǎng)（4學(xué)時）本章重點介紹微生物細胞的化學(xué)組成，以及它們主動攝取和利用營養(yǎng)物質(zhì)的幾種方式，并使學(xué)生了解培養(yǎng)基的種類及其配制原則。第一節(jié)微生物細胞的化學(xué)組成和營養(yǎng)要求一、微生物細胞的元素組成二、構(gòu)成微生物細胞的有機化合物三、微生物營養(yǎng)物質(zhì)的來源及其功能第二節(jié)培養(yǎng)基一、培養(yǎng)基的設(shè)計和選用二、培養(yǎng)基的種類第三節(jié)微生物的營養(yǎng)類型一、光能無機營養(yǎng)型產(chǎn)氧光合作用，不產(chǎn)氧光合作用二、光能有機營養(yǎng)型三、化能無機營養(yǎng)型硝化細菌、硫化細菌、鐵細菌、氫細菌四、化能有機營養(yǎng)型常見的細菌和真菌第四節(jié)微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的機制一、被動擴散二、促進擴散三、主動運輸四、基團轉(zhuǎn)移[主要內(nèi)容]：本章重點介紹微生物的營養(yǎng)要求、營養(yǎng)類型、吸收營養(yǎng)的機制和營養(yǎng)基質(zhì)的調(diào)配[教學(xué)要求]：使學(xué)生了解微生物的營養(yǎng)類型和吸收營養(yǎng)的幾種途徑。[授課時數(shù)]：3學(xué)時第七章微生物的代謝（4學(xué)時）微生物的代謝作用包括其生命活動的全部生化反應(yīng)。本章重點介紹分解代謝與合成代謝的基本特點，以及微生物在建造細胞本身及物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中能量的產(chǎn)生和利用。第一節(jié)微生物的能量一、ATP的生成底物水平磷酸化，呼吸鏈，光合磷酸化（簡要提示）二、微生物的氧化方式（以不同的微生物為例，說明以下問題）有氧呼吸，發(fā)酵作用，厭氧呼吸三、能量的利用第二節(jié)微生物的分解代謝一、己糖的分解（以下途徑不作詳細介紹，采用比較方式說明各自的特點）1．糖酵解（EMP途徑）和三羧酸循環(huán)（TCA）2．己糖單磷酸途徑（HMP）3．ED途徑二、丙酮酸代謝1．酒精發(fā)酵2．乳酸發(fā)酵3．丁酸發(fā)酵三、多糖的分解（簡要說明）淀粉，纖維素，幾丁質(zhì)，果膠質(zhì)四、蛋白質(zhì)的分解（簡要說明）五、氨基酸的分解（只介紹在微生物中存在的特殊的氨基酸分解方式）第三節(jié)微生物的合成作用一、蛋白質(zhì)的合成生物固氮（重點），氨基酸合成，蛋白質(zhì)合成二、核酸的合成（簡要）三、微生物細胞壁的合成四、次級代謝及其產(chǎn)物第四節(jié)合成代謝與分解代謝的相互關(guān)系[主要內(nèi)容]：本章重點介紹相關(guān)概念，微生物的能量來源、分解代謝與合成代謝的關(guān)系，生物固氮機理，微生物的次生代謝產(chǎn)物。[教學(xué)要求]：使學(xué)生了解微生物生活能量的取得和代謝特點[授課時數(shù)]：4學(xué)時第八章微生物遺傳（4學(xué)時）第一節(jié)遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)一、證明遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)的經(jīng)典實驗1.揭示轉(zhuǎn)化因子2.T2噬菌體的感染實驗3.TMV重建實驗二、微生物的基因組結(jié)構(gòu)1、大腸桿菌基因組2、啤酒酵母的基因組3、詹氏甲烷球菌的基因三、質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子1、質(zhì)粒（1）質(zhì)粒的類型(按功能劃分)（2）質(zhì)粒的特性2.可移動的遺傳因子—轉(zhuǎn)座因子（1）轉(zhuǎn)座因子的類型及特點（2）轉(zhuǎn)座的遺傳學(xué)效應(yīng)第二節(jié)原核微生物的基因重組一、轉(zhuǎn)化1、自然轉(zhuǎn)化2、人工轉(zhuǎn)化（1）熱激（2）電穿孔法（3）基因槍法二、轉(zhuǎn)導(dǎo)1、普遍性轉(zhuǎn)導(dǎo)2、專性轉(zhuǎn)導(dǎo)3、接合第三節(jié)真核微生物的遺傳特點一、有性生殖同宗配合異宗配合（1）一對等位基因的異宗配合（2）多個等位基因的異宗配合二、準性生殖1異核現(xiàn)象及異核體2準性生殖的過程三、核外遺傳因子1，線粒體DNA改變導(dǎo)致的真菌基因型改變：2，酵母菌的2mm質(zhì)粒第四節(jié)微生物的誘變育種一、基因突變1、基因突變的類型2、突變的特點二、育種方法選擇（一）常規(guī)誘變育種（二）遺傳工程手段[主要內(nèi)容]：本章重點介紹微生物遺傳特點[教學(xué)要求]：原核和真核微生物基因重組途徑及其特點[授課時數(shù)]：4學(xué)時第九章微生物的生長與環(huán)境條件（5學(xué)時）本章重點講述微生物的生長特點以及環(huán)境條件對微生物生長的影響。第一節(jié)微生物的生長和測定方法一、生長的定義和測定方法二、細胞生長周期三、細菌的群體生長四、二次生長，同步生長和連續(xù)培養(yǎng)五、細菌在固體平板上的生長六、真菌的生長第二節(jié)微生物的形態(tài)形成一、細菌芽孢的形成二、真菌的形態(tài)形成1．孢子形成2．性激素3．微生物的二型現(xiàn)象三、粘菌的形態(tài)形成第三節(jié)環(huán)境條件對微生物生長的影響一、溫度二、水的活度和滲透壓三、酸堿度四、O2和Eh值五、輻射可見光，紫外線，電離輻射六、超聲波七、化學(xué)殺菌劑和抑菌劑有機和無機化學(xué)藥劑，染色劑，表面活性劑，化學(xué)治療劑[主要內(nèi)容]：本章重點講述微生物的生長特點以及環(huán)境條件對微生物生長的影響[教學(xué)要求]：使學(xué)生了解限制微生物生長的物理、化學(xué)因素[授課時數(shù)]：5學(xué)時第十章微生物在自然界的分布與作用（3學(xué)時）本章主要說明微生物在自然界的分布特點，以及各類微生物在自然界碳素、氮素、硫素、磷素和鐵素循環(huán)中的作用第一節(jié)微生物在自然界的分布（本節(jié)以學(xué)生主講，教師總結(jié)的方式進行）一、土壤中的微生物二、水體中的微生物三、空氣中的微生物四、食品中的微生物五、極端環(huán)境中的微生物第二節(jié)微生物在自然物質(zhì)循環(huán)中的作用一、碳素循環(huán)二、氮素循環(huán)三、硫素循環(huán)四、磷素循環(huán)五、鐵素循環(huán)[主要內(nèi)容]：本章重點介紹微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用。[教學(xué)要求]：微生物在自然界的存在形式、特點。本章采用學(xué)生自學(xué)、組織課堂討論的方式進行[授課時數(shù)]：3學(xué)時第十一章微生物與其他生物的關(guān)系（3學(xué)時）微生物在自然界無處不在，與其他生物有著密切聯(lián)系。本章重點介紹微生物之間和微生物與植物、動物的相互關(guān)系。第一節(jié)微生物的相互關(guān)系一、中性關(guān)系二、偏利關(guān)系三、協(xié)同關(guān)系四、互惠關(guān)系五、競爭關(guān)系六、拮抗作用七、寄生作用第二節(jié)微生物與高等植物間的相互關(guān)系一、植物根際與根際微生物二、微生物與高等植物間的共生關(guān)系1．菌根2．根瘤菌與豆科植物共生固氮3．弗蘭克氏放線菌與非豆科植物的共生固氮三、植物莖、葉和果實上的微生物四、微生物引起的植物病害第三節(jié)微生物與人和動物間的相互關(guān)系一、互生關(guān)系二、捕食關(guān)系三、共生關(guān)系1．瘤胃微生物與反芻動物的共生關(guān)系2．微生物與昆蟲間的共生關(guān)系3．微生物與海洋生物共生發(fā)光四、寄生關(guān)系的病原微生物[主要內(nèi)容]：本章重點介紹微生物與植物、動物的關(guān)系。[教學(xué)要求]：微生物之間、微生物與動物、植物之間的關(guān)系[授課時數(shù)]：3學(xué)時第十二章微生物的侵染與免疫（3學(xué)時）本章重點介紹微生物侵入寄主的途徑及對寄主防御功能的抵抗。使學(xué)生掌握非特異性免疫和特異性免疫的區(qū)別，以及抗原和抗體的基本原理與作用特點。第一節(jié)侵染一、微生物侵入寄主的過程1．侵入寄主的途徑2．粘附和在體內(nèi)的擴散二、對寄主防御功能的抵抗1．抗吞噬作用2．對寄主細胞的破壞作用第二節(jié)免疫一、非特異性免疫1．肌體的屏障結(jié)構(gòu)2．吞噬細胞3．正常體液和細胞免疫的作用二、特異性免疫1．免疫應(yīng)答的基本過程2．體液和細胞免疫作用第三節(jié)抗原和抗體一、抗原1．抗原的條件2．微生物的抗原性二、抗體1．抗體的結(jié)構(gòu)和種類2．抗體的生物學(xué)特征3．抗體生成的遺傳控制第四節(jié)血清學(xué)反應(yīng)一、血清學(xué)反應(yīng)的一般規(guī)律二、凝集反應(yīng)三、沉淀反應(yīng)[主要內(nèi)容]：本章重點介紹病原微生物的侵染和免疫特點[教學(xué)要求]：微生物侵入寄主的途徑及對寄主防御功能的抵抗。使學(xué)生掌握非特異性免疫和特異性免疫的區(qū)別，以及抗原和抗體的基本原理與作用特點。[授課時數(shù)]：3學(xué)時第十二章微生物的分類（4學(xué)時）微生物的分類是研究微生物的基礎(chǔ)。本章重點介紹：（1）微生物的分類單元；（2）各種常用的分類方法，包括傳統(tǒng)的分類方法、化學(xué)分類方法和現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)在微生物分類中的應(yīng)用；（3）常見的細菌和真菌類群。第一節(jié)分類單元的多層次性一、微生物的多層次分類單元二、種的概念1．種2．亞種3．亞種以下等級4．菌株三、雙名法和命名法則第二節(jié)細菌分類方法一、傳統(tǒng)分類法1．個體形態(tài)和培養(yǎng)特征2．生理生化特征3．生態(tài)因子4．對噬菌體和藥物的敏感性5．血清學(xué)二、化學(xué)分類法1．細胞壁組成2．類脂組成3．類異戊二烯苯醌三、數(shù)值分類法四、遺傳學(xué)分類法1．染色體和染色體外的基因交換2．DNA堿基組成3．DNA雜交4．16srRNA基因的核苷酸序列分析第二節(jié)細菌分類系統(tǒng)和常見的細菌類群一、細菌分類系統(tǒng)二、常見細菌類群的代表1．能運動的螺旋狀和弧狀的革蘭氏陰性細菌（螺菌屬，固氮螺菌屬）2．無芽孢的革蘭氏陰性細菌（大腸埃希氏菌，假單胞菌，固氮菌，根瘤菌）3．革蘭氏陽性球菌（微球菌屬，葡萄球菌屬，鏈球菌屬）4．形成芽孢的革蘭氏陽性桿菌（芽胞桿菌屬，梭菌屬）5．無芽孢的革蘭氏陽性菌（乳酸桿菌）第三節(jié)真菌分類一、真菌分類系統(tǒng)二、常見真菌類群的代表1．壺菌門（腐霉屬）2．接合菌門（毛霉屬，根霉屬）3．子囊菌門（酵母菌，脈孢菌屬）4．擔子菌門（蘑菇，黑粉菌）[主要內(nèi)容]：微生物命名的原則，重點介紹原核與真核微生物的分類方法（舉例），各類為生物形態(tài)特征將于后續(xù)課程介紹。[教學(xué)要求]：使學(xué)生了解微生物分類意義、特點及現(xiàn)代常用分類方法。[授課時數(shù)]：5學(xué)時實驗、實習(xí)部分（共36學(xué)時）實驗一、環(huán)境中微生物的檢測，細菌的簡單染色和革蘭氏染色（3學(xué)時）實驗二、細菌的芽胞染色和莢膜染色（3學(xué)時）實驗三、細菌的鞭毛染色及其運動性觀察（3學(xué)時）實驗四、放線菌的形態(tài)觀察（2學(xué)時）實驗五、毛霉與根霉的形態(tài)觀察（2學(xué)時）實驗六、酵母菌的形態(tài)及細胞結(jié)構(gòu)的觀察（2學(xué)時）實驗七、青霉、曲霉和鐮刀菌的形態(tài)觀察（2學(xué)時）實驗八、幾種常用培養(yǎng)基的配制，高壓蒸氣滅菌和干熱滅菌（3學(xué)時）實驗九、噬菌體效價的測定（3學(xué)時）實驗十、微生物對大分子化合物（多糖、蛋白質(zhì)和脂肪）的水解（2學(xué)時）實驗十一、微生物對糖的利用（2學(xué)時）實驗十二、溫度和pH對微生物生長的影響（3學(xué)時）實驗十三、顯微鏡下測量微生物細胞的大小