“微生物学”教案

“微生物学”教案绪论本节由学生自学，不讲授。布置思考题：1．微生物有哪些共性，其共性的基础是什么？2．从微生物学科的发展历程，举例阐述微生物学对社会进步的推动作用。第一章、原核生物的形态、构造和功能教学目的：细菌是微生物的代表，是生命科学研究和应用的重要基础内容，同时也是学生认识微生物的开始。以细菌作为原核生物的代表，侧重讲述原核生物的亚细胞结构、分子结构与细胞功能的关系。教学方式：多媒体教学。教学课时:6学时（细菌细胞构造和功能4学时、放线菌和特殊细菌形态构造2学时）。教学内容：第一节细菌一、细胞的形态构造及其功能详细讲授细菌细胞壁肽聚糖、磷壁酸和脂多糖三种功能性大分子的结构、生理功能以及革兰氏染色的机制。引入古细菌概念，详细比较细菌细胞壁与古生菌细胞壁结构的差异，介绍四种缺壁细菌的细胞特征和生理特殊性。讲授革兰氏阴性菌网外膜的结构特点。通过革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁结构的比较，解释这两类细菌对抗生素（如青霉素、链霉素等）、阴离子去污剂、碱性染料敏感性的不同，侧重阐述细菌结构与功能的关系以及基础研究对应用微生物的意义。介绍细菌的特殊构造，包括：糖被、鞭毛、菌毛、性毛、芽孢等亚细胞构造及功能，讲授芽孢的结构、生理特点以及在工农业中的研究与应用。第二节放线菌侧重讲述放线菌的形态构造以及繁殖方式，比较细菌放线菌细胞结构、形态和培养特征的异同。强调放线菌资源的应用价值，引入稀有放线菌概念并介绍资源研究近年创新性的方法和研究趋势。第二节蓝细菌（由学生自学）第三节支原体、立克次氏体和衣原体这些特殊细菌与人类疾病关系密切，简述。侧重比较这三种特殊细菌的形态差异以及鉴别依据。思考与作业：1．试比较革兰氏阳性菌与阴性菌细胞壁结构的差异，并说明这两类细菌对青霉素和阳离子去污剂敏感性不同的原因。2．生命是缺壁细菌，简述形成原因及实践中的意义。第二章、真核微生物的形态、构造和功能教学目的：真核微生物主要包括真菌、微型藻类和原生动物。本章以真菌作为真核微生物的代表，通过丝状真菌、酵母菌以及大型真菌的教授，使学生了解并掌握真核生物的结构，真核生物亚细胞结构与功能的关系，并以亚细胞结构和分子结构与细胞功能的关系作为本章的重点。教学方式：多媒体教学。教学课时:3学时（真菌概述和酵母1.5学时、丝状真菌和大型真菌1.5学时）。教学内容：第一节真核微生物概述简单讲述比较真核微生物的类群及其生物学特征。略述真菌细胞壁、膜、等细胞构造。侧重介绍真菌细胞壁“9＋2”结构、真菌细胞质中不同于其它真核生物的细胞器，如膜边体、几丁质酶体、氢化酶体等。并详细讲述这些亚细胞结构的生物学功能。第二节酵母酵母是芽殖为主要繁殖方式的一类单细胞真菌。简述酵母菌的一般细胞形态与构造，以啤酒酵母为例，讲授酵母菌的生活史。强调酵母菌在工业微生物、现代生物技术领域中的应用价值。第三节丝状真菌鉴于丝状真菌在工农业中的巨大应用价值，同时其形态特征又是真菌学研究入门的必备基础。本节作为全章的重点讲授。着重介绍真菌有性繁殖、无性繁殖、菌丝特化结构，同时引入目前采用形态为主进行的Ainsworth五个亚门的分类系统。在此，详细比较细菌、放线菌、酵母菌、丝状真菌的培养特征。第四节产大型子实体的真菌－蕈菌简述大型真菌不同发育阶段的特殊形态及相关的基本概念。思考与作业：1．试理顺染色质、核小体、组蛋白与染色体之间的关系。2．真菌哪些亚细胞结构与动植物不同，比较功能的差异。第三章、病毒和亚病毒教学目的：病毒与人类相关密切，许多重大疾病来自于病毒的感染。同时，病毒是分子生物学和基因工程的重要材料。通过本章学习，了解并掌握以噬菌体为主的细菌病毒的一般定义、概念、结构、特性、分离方法、复制特点，并以此作为本课程重要的章节。教学方式：多媒体教学。教学课时:4学时（真病毒3.0学时、亚病毒1.0学时）。教学内容：第一节病毒详述病毒的基本形态、构造、化学组分。同时以烈性噬菌体为材料，讲授烈性噬菌体的繁殖方式。同时以一步生长曲线作为重点，侧重讲述：1．噬菌体效价测定方法。2．剖析一步生长曲试验设计的科学思想和严谨性，讲述烈性噬菌体繁殖的主要特征曲线和相关参数。引入溶源噬菌体概念，比较烈性噬菌体和溶源噬菌体不同感染结果的机制、增殖特点与鉴别特征。植物病毒与昆虫病毒：侧重讲授两类病毒的感染机制与繁殖特点。第二节亚病毒详细比较类病毒、拟病毒、朊病毒三种特殊的分子病原体的结构、生理特征、可能的感染机制以及危害性。思考与作业：1．请设计一试验，如何测定某发酵液中是否存在着溶源噬菌体的感染。2．查阅文献，阐述动物病毒的增殖方式。第四章：微生物的营养和培养基教学目的：通过本章学习，了解并掌握微生物生长的营养基质要求，熟练地利用各种培养基的类型，分离、培养微生物或进行微生物的发酵。本章重点主要为1）微生物4种营养类型、营养进入细胞方式、选择和鉴别培养基的使用。教学方式：多媒体教学。教学课时:2学时。教学内容：第一节微生物的6类营养要素（略）第二节微生物的营养类型主要介绍微生物的4种营养类型，侧重阐明光能异养型微生物的概念和营养特征。第三节营养物质进入细胞的方式该节为本章的重点。讲授并比较单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团移位的营养运动方式。侧重阐明基团移位作为微生物物质吸收的主要方式和运输的生物学特征。第四节培养基简述。以EMB培养基为例，侧重讲述选择培养基、鉴别培养基在微生物快速鉴定、特殊微生物的选择分离中的重要作用。引入选择培养的主要环节及意义。思考与作业：1．查阅资料，说明除课本介绍的4种类型外，微生物还有哪些营养进入细胞的方式。2．请设计分离降解“666”细菌的选择培养基。第五章微生物的新陈代谢教学目的：微生物新陈代谢反映了微生物生命活动有关能量、物质的分解与合成的过程，揭示了生命活动的内在规律本质特征。是本课程重点讲授的内容。通过本章的学习，要求学生掌握微生物能量代谢、独特的合成代谢以及代谢与代谢调节的基本途径、规律、生物学意义以及在工业发酵中的应用价值。教学方式：多媒体教学。教学课时:8学时（能量代谢学3时；独特合成途径3学时；代谢调控2学时）。教学内容：第一节微生物的能量代谢一、化能异养微生物的生物氧化和产能：拟以下列方面进行讲授：1．简述生物共有代谢途径EMP、HMP和TCA途径。2．详述微生物特有的代谢途径ED途径，侧重生物学特征。3．简述微生物好氧呼吸产能特点。4．以硝酸盐、硫酸盐为例，讲述微生物的无氧呼吸产能特点（详述）5．微生物的发酵：简述微生物6种常见的发酵途径；侧重介绍比较同型乳酸发酵与异型乳酸发酵异同点；侧重介绍微生物通过氨基酸的产能Stickland发应二、自养微生物产ATP和还原力1．以亚硝化细菌、硝化细菌为例，比较自养菌产能特点。2．光能营养微生物：侧重介绍1)光合细菌定义与类群、2）循环产能机制、3）嗜盐菌紫膜磷酸化机制第二节分解代谢和合成代谢第三节：微生物独特的合成途径（侧重介绍）1．自养微生物的CO2固定：Calvin循环（简述）2．生物固氮（详述）：主要介绍内容为1）固氮微生物的类群、2）固氮的生化机制，侧重固氮酶的结构、电子与能量转运、固氮活性测定方法、微生物防氧机制。3．细菌肽聚糖合成（详述）：1）侧重介绍肽聚糖合成全过程、2）抗生素的作用机制。第二节微生物代谢调节与发酵生产由于本节涉及工业微生物代谢工程内容，详述：1．微生物的代谢调节类型1）酶合成调节包括酶的诱导与阻遏、基因调控－乳糖操纵子、转录调控其它方式等。2）酶活性的调节包括变构调节、反馈抑制。2．代谢调节在发酵工业中的应用1）以赖氨酸生产为例阐明解除反馈抑制的应用。2）以苏氨酸为例，阐述抗反馈调节突变株的应用。3）以谷氨酸为例，阐述控制细胞膜渗透性的作用。思考与作业：1．大肠杆菌是一种兼性厌氧微生物，其产能的机制有哪些类型？2．光合微生物按产能方式包括哪些类型？根据红螺菌科的生理特点，简述该类细菌在环境保护中的应用价值。3．以二次生长为例，说明细菌基因表达的正、负调控机制。第六章、微生物的生长及其控制教学目的：微生物生长和控制是微生物研究基本的方法学，是进行微生物研究与应用必备的基本能力。通过本章讲授，要求学生掌握微生物生长的研究方法和生长规律；以及利用各种物理化学因子控制有害微生物生长。教学方式：多媒体教学。教学课时:4学时（生长测定方法、生长曲线、连续培养2学时；生长影响因素和有害微生物的控制2学时）。教学内容：第一节测定生长繁殖的方法讲授微生物生长的一般研究方法，简述（相关内容试验课讲授）。第二节微生物生长的规律讲授微生物典型生长曲线（详述）。讲授微生物的连续培养，比较恒浊器和恒化器的工作原理、控制方式以及应用范围的不同（详述）。第三节影响微生物生长的主要因素简述温度、pH、氧气、对微生物生长的影响。第四节微生物培养方法概论讲授微生物固体培养和液体培养的基本方法。侧重介绍厌氧微生物的培养技术和原理。第五节有害微生物的控制1.灭菌和消毒的相关概念2.高温灭菌（简述）3.杀菌剂、消毒剂和化疗剂：简述常用的杀菌剂和消毒剂、引入LD50、MIC等概念；以磺胺为例，详述抗代谢类似物的作用机制、抗生素的定义和活性的测定方法。思考与作业：1．比较恒浊器和恒化器两种连续培养装置工作原理的差异以及实践应用的价值。2．根据磺胺类药物的作用机制，推测细菌出现抗磺胺药物的可能原因。第七章、微生物的遗传变异和异种教学目的：微生物的遗传变异是微生物最根本的生物属性，反映微生物最基本的生物学特征。同时，微生物遗传变异与现代分子生物学关系密切，也是改造微生物，提高工业微生物发酵能力的基础。通过本章学习，要求学生掌握微生物遗传物质、突变机制、诱变育种方法和策略、细菌基因重组的机制等内容。半章是微生物课程的重点。教学方式：多媒体教学。教学课时:7学时（遗传物质2学时；、突变和诱变育种2学时、细菌的基因重组3学时）。教学内容：第一节遗传变异的基础简述三个经典的遗传试验。简述遗传物质在不同水平的存在形式。详述质粒及有关特征。包括质粒的类型、质粒的特性、质粒在基因工程中的应用。第二节基因突变和诱变育种一、基因突变：计划讲授如下问题：1．基因突变的类型（详述）。2．基因突变的规律，侧重以影印平板培养法解惑关于基因突变的不对应性问题。3．详述基因突变的机制，包括碱基置换、移码突变的点突变和染色体畸变。4．在染色体畸变中详述微生物转座子的类型、转座机制及研究意义。5．以紫外线为例，详述紫外线引起突变的机制、通常应用注意的问题。二、突变和育种：计划讲授如下问题：1．诱变育种应用的意义。2．诱变育种实际应用必须注意的环节：1）简述诱变剂选择、突变率、2）详述艾姆氏试验及在食品卫生中的应用。3）详述高效筛选方案的制定及突变株高效的捡出的创新性方法。4）详述营养缺陷型突变株相关的概念及选育方法。第三节基因重组和杂交异种该节为本章的重点，计划讲述如下问题：一、原核生物的基因重组1、转化：1）详述受体菌的感受态、转化因子、转化条件、转化过程、2）转染（简述）。2、普遍转导：详述普遍转导中完全转导和流产转导的过程、特点，比较它们的异同。3、局限转导：1）详述低频转导的过程及生物学特点、2）详述高频转导的过程、特点、进行高频转导的基本条件。4、溶源转变（简述）。5、接合：1）详述大肠杆菌的4种接合类型、2）侧重阐述Hfr菌株的来源与接合过程、特点。3）接合中断试验的特点及研究意义。6、原生质体融合：讲述原生质体融合的意义、操作过程。二、真核微生物的基因重组侧重讲述真菌的异核现象和准性生殖过程。准性生殖育种的原理、具体方法以及在真菌育种中的应用。第六节菌种的衰退。复壮和保藏简述菌种衰退的原因。侧重讲述比较七种常规的菌种保藏方法及特点。思考与作业：1．现因科研需要，请设计出从大肠杆菌中诱变筛选获得一株谷氨基酸营养缺陷型菌株的方法。2．比较IS、Tn和Mu噬菌体转座的特点。与转化、转导、接合等比较，其重组的机制有什么不同？3．比较完全转导和局限转导在媒介、转导频率、转导机制的异同点。第八章、微生物生态教学目的：微生物生态学是研究微生物与其它生物及非生物因子之间相互关系的科学。