微生物学

教学大纲

 

一、教学目的

   “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验两大部分(实验部分另有教学大纲)。理论教学目的主要是:

1. 通过本课程的学习,使学生建立清晰的微生物学观点和科学的思维方式;

2. 围绕微生物的生物学特征,使学生系统的掌握微生物独特的结构特点、遗传代谢规律、微生物生命活动的多样性及其在整个生物界中的分类地位和对人类生产实践的重要意义。

3. 在全面掌握微生物学基本理论、基础知识和基本技能的同时,了解微生物学发展的新理论,以及在高新生物技术研究中的重要作用,为以后的学习及工作实践打下宽厚的基础。

二、基本内容

本课程教学内容设置:以21世纪生物科学人才培养规格和教学要求为指导,根据我院专业设置教学计划的要求,学生的知识结构水平,各学科教学内容之间的交叉重复性及后续课程开设的实际情况为依据;以面向21世纪《微生物学》(沈萍主编)教材为蓝本,参考国内外最新微生物学教科书,用以现代观点审视和组织教学内容,其主要内容可由五部分组成:

1. 各类细胞型微生物、非细胞型微生物的形态、结构与功能;

2. 微生物生长代谢、遗传规律特点;

3. 微生物实验技术原理与应用;

4. 微生物分类与生态多样性特征;

5. 微生物在基因工程生物技术研究,人类工农业生产中的应用及发展趋势。

具体授课纲要为:

第一章 绪  论

本章以课程的学习目的、任务、内容和研究对象为重要内容,介绍微生物在生物界的分类地位,并对微生物学的发展历史、现状、前景作较详细的介绍,以启发学生的科学思维能力和勇于探索,善于思考、分析问题的能力。树立为祖国而学习的爱国主义精神,激发学生的学习热情。

第一节  微生物学研究对象与任务

  1、什么是微生物及微生物学的研究内容

2、微生物的特性及微生物学的任务

第二节  微生物学的发展史

1、我国古代对微生物的认识与利用

2、微生物的初创时期

3、微生物的奠基时期

4、现代微生物学的发展

1)20世纪的微生物学

2)21世纪微生物学展望

5、我国微生物学的发展

 第二章  微生物细胞结构与功能

    重点讲述原核微生物和真核微生物的形态、细胞结构、化学组成及功能,对原核微生物的典型代表细菌,真核微生物的酵母、霉菌,结合其在日常生活、工农业生产应用作较详细的阐述。

第一节  原核微生物形态与细胞结构

1、细菌的形态、结构、功能与繁殖

2、古细菌的形态、结构

3、其他原核微生物

1)放线菌

2)蓝细菌

3)几种其他类型的原核微生物

第二节  真核微生物形态与结构

1、霉菌

2、酵母菌

 第三章  病  毒

  了解病毒类群的划分,在介绍病毒的形态、结构、化学组成的基础上,重点讲解病毒的复制过程及噬菌体的生长特征,对病毒的分离、应用与防治给以简单介绍。

第一节  概述

1、病毒的发现及研究历史

2、病毒的定义和特点

3、病毒的宿主范围

4、病毒的分类与命名

5、病毒的培养与纯化

第二节  病毒的形态与结构

1、毒粒的形态

2、病毒的结构

3、病毒的化学组成与功能

第三节  病毒的复制

1、病毒的复制周期

2、病毒感染的起始

3、病毒大分子的合成

4、病毒的装配与释放

第四节  噬菌体

    1、噬菌体形态结构

    2、一步生长曲线

    3、噬菌体的非增殖性感染

第五节  亚病毒

  1、类病毒

    2、卫星病毒

    3、朊病毒

 第四章 微生物的营养

  以微生物的营养类型为基础,重点讲解培养微生物的各类型的培养基配制原则及其应用。并对营养物质进入细胞的各种方式作以介绍。

第一节  微生物的营养要求

    1、微生物细胞的化学组成 (自学) 

    2、营养物质及其生理功能(自学)

第二节  微生物的营养类型

1、光能营养型微生物

2、化能营养型微生物

第三节  培养基

    1、配制培养基的原则

    2、培养基的类型及其应用

第四节  物质的运输

    1、扩散

    2、促进扩散

    3、主动运输

    4、膜泡运输

 第五章 微生物的代谢

  以微生物产能代谢方式和耗能代谢方式为核心,重点讲述了微生物不同类型的代谢活动途径,扼要介绍生物固N作用以及各类微生物代谢作用对工农业生产的应用。

第一节  代谢概论

1、基本概念

2、酶

第二节  微生物产能代谢

    1、生物氧化

    2、异养微生物的产能代谢

    3、自养微生物的产能代谢

    4、光能微生物的代谢(光能转换)

第三节  微生物耗能代谢

    1、细胞物质合成的要素

    2、碳类物质合成(糖的生物合成)

    3、生物固氮作用及氮类物质合成

第四节  微生物代谢调节(自学)

    1、酶活性调节

    2、分支合成途径调节

第五节  微生物次级代谢

1、次级代谢

2、次级代谢与初级代谢的关系

 第六章 微生物的生长及其控制

  重点介绍微生物纯培养的群体生长规律--生长曲线的特点、应用,并介绍微生物连续培养和同步生长的原理和方法,根据微生物生长繁殖的特点,阐述控制微生物生长的理化因素的作用原理与方法。

第一节  微生物纯培养的方法

1、纯培养的分离方法

2、二元培养物

3、混合培养物

4、微生物保藏技术

5、微生物生长的测定

第二节  细菌的群体生长繁殖

    1、细菌群体生长规律

    2、生长数学模型,主要生长参数

    3、连续培养

    4、同步生长

第三节  环境对微生物生长的影响

    1、物理因素对生长的影响

    2、化学因素对生长的影响

第三节  微生物生长繁殖的控制

    1、抗代谢物

    2、抗生素

    3、物理因素

 第七章 微生物遗传

  本章以微生物的基因突变与修复、基因重组为核心,重点介绍微生物基因突变的机理和规律、重组方式及其在微生物育种方面的应用,并介绍微生物与基因工程的关系。

第一节  遗传的物质基础

    1、证明核酸是遗传物质基础的经典实验

    2、微生物的基因组结构及研究进展(以自学为主)

第二节  基因突变及修复

    1、基因突变的类型及分离

    2、基因突变的规律

    3、基因突变的分子基础(机制)

    4、DNA损伤的修复

第三节  微生物基因转移和重组

    1、细菌的接合作用

    2、细菌的转导

    3、细菌的遗传转化

    4、真核微生物基因重组

第四节  微生物育种

    1、诱变育种(重点介绍营养缺陷型筛选)

    2、体内基因重组育种(原生质体融合)

第五节  微生物与基因工程

1、基因工程

2、微生物在基因工程中的作用

 第八章 微生物生态及其多样性

  主要介绍自然环境和极端环境下微生物的分布及多样性特点及其在自然界物质循环中所起的作用,微生物与其他生物之间的相互关系。

第一节  生态环境中的微生物

    1、土壤中的微生物

    2、空气中的微生物

    3、水体中的微生物

    4、人体、动植物体上的微生物

           5、不可培养的微生物

第二节  微生物在生态系统中的作用

  1、碳素循环

    2、氮素循环

    3、硫素循环

第三节  微生物的生物环境

1、种间共处

2、互生关系

3、共生关系

4、寄生关系

5、拮抗关系

6、竞争、捕食关系

第四节  极端环境中的微生物

1、高温环境中的微生物

2、低温环境中的微生物

3、高盐环境中的微生物

4、高酸、高碱环境中的微生物

 第九章 微生物的进化、系统发育和分类鉴定

  了解微生物进化测量指征,微生物的分类地位,重点介绍微生物的分类命名原则及鉴定方法。

第一节  进化的测量指征

1、进化指征的选择

2、RNA作为进化指征

3、γRNA与系统发育树

第二节  微生物分类与命名

1、分类单元与等级

2、微生物的命名

第三节  微生物鉴定

1、形态特征

2、生理、生化特征

3、核酸碱基组成和分子杂交

 [注]:本大纲讲授学时为54。讲授具体内容可根据任课教师的教学思路具体调整。

 三、学时分配与授课方式

1、学时分配

本课程授课总学时数为90~108学时,其中理论讲授54学时,实验教学36~54学时,理论讲授学时分配为:

第一章 绪论                                      3学时

第二章  微生物细胞结构与功能                     12学时

第三章 病毒                                      6学时

第四章 微生物的营养                              4学时

第五章 微生物的代谢                              8学时

第六章 微生物的生长及其控制                      6学时

第七章 微生物遗传                                9学时

第八章 微生物生态及其多样性                      4学时

第九章 微生物的进化、系统发育和分类鉴定          2学时

2、授课方式:

       理论讲授采用多媒体互动式教学方法,部分自学及课后习题方式,通过课堂教学与学生课后复习、讨论相结合提高教学质量。

3、考核方式:

       全课程考核分两大部分:理论课讲授部分为闭卷考试和期中考试,闭卷成绩占全课程60%,期中成绩占20%,考查学生理论基础知识掌握的程度。实验课部分采用考核卡纪录,成绩占全课程20%(详见实验教学大纲),考查学生基本技能和动手能力。

 四、教材与参考书目

教材

沈萍主编,“十五”国家规划教材《微生物学》(第二版)北京,高教出版社,2006。

参考书目:

1、Lansing M. Prescott, Donald Klein:《Microbiology》, McGraw-Hill Higher Education, 2000.

2、Brock Biology of Microorganisms, ed. by Madigan, Martinko and Parker

(Tenth edition. Prentice Hall. 2003

3、周德庆主编,《微生物学教程》(第二、三版),高等教育出版社,2009.

4、复旦、武大等编,《微生物学》(第二版),高等教育出版社,1993.

5、黄建新等编,《微生物学》电子版教材,西北大学出版社,2006.

 

执笔人:黄建新

2012.修订


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