微生物學課程教學大綱

1、微生物學課程教學大綱課程編號：0231104課程名稱：微生物學總學時數(shù)：72實驗學時：30/24（單獨開課）先修課及后續(xù)課： 先修課程: 專業(yè)導論, 基礎化學，生物化學, 生物技術基礎實驗 后續(xù)課程: 細胞生物學, 遺傳學，分子生物學，基因工程，細胞工程，免疫學等一、說明部分 1 課程性質：微生物學是生物工程、生物技術等專業(yè)的專業(yè)基礎課，授課對象為生物工程專業(yè)、生物技術和環(huán)境工程專業(yè)本科學生。2教學目標及意義：本課程為生物相關專業(yè)的專業(yè)基礎課程，在教學過程中，應注意培養(yǎng)學生觀察、思考、分析、歸納的自學能力，并要求學生會捕捉新的信息，注意學科的進展與動向。使學生能夠運用微生物學原理，指導和解決今

2、后學習及實際工作中遇到的有關理論問題；結合實驗教學，使學生熟知微生物學研究的常規(guī)方法和手段，能夠熟練進行微生物基本操作。為其他課程的學習奠定堅實的基礎。3教學內容和要求本課程系統(tǒng)介紹微生物的形態(tài)構造與功能、營養(yǎng)需求、生理代謝、生長繁殖、遺傳變異、傳染與免疫等生命活動規(guī)律及其在科研和實踐方面的主要應用，要求學生在理解基本原理和概念的基礎上，會歸納解決常見問題所適用的方法與手段，知道微生物在生物學科中的地位和作用。4教學重點、難點教學重點：微生物的構造與功能；微生物的營養(yǎng)；微生物的代謝；微生物的生長及控制；微生物的遺傳和變異教學難點：微生物的代謝；微生物的遺傳和變異5教學方法與手段以多媒體教學為主

3、，采取講授、自學、課堂討論、專題講座等多種方式講授課程知識，并要求學生閱讀相關參考書籍，培養(yǎng)學生的自學能力，使學生掌握微生物學基本理論及基本操作技術。該課程教材及PPT為英語形式，旨在提高學生專業(yè)基礎知識的同時，提高學生對專業(yè)英語的掌握程度。6教材及主要參考書教材：Microbiology -A systems approach，Marjorie Kelly Cowan, Kathleen Park Talaro, Mc Graw Hill Higher Education, 2006主要參考書：1A photography atlas for the Microbiology laborat

4、ory 3rd Edition, Michael J. Leboffe; Burton E. Pierce; Morton Publishing Company, 2005 2Microbiology，6/e，Lansing M Prescott, John P Harley, Donald A Klein, Mc Graw Hill Higher Education, 20063微生物學導論（第二版）影印版，2003，科學出版社.4周德慶微生物學教程（第二版）2002,高等教育出版社. 5沈萍微生物學（第五版）（中文版）2003,高教出版社. 6郝素珍實用醫(yī)學免疫學，2005.2,高等教育出

5、版社.二、正文部分 Chapter 1 The Main Themes in Microbiology一教學要求要求學生熟練掌握微生物的特點了解人類對微生物的認識史及微生物的發(fā)展史，了解巴斯德、科赫在微生物學領域的重要地位和貢獻。了解微生物的發(fā)展與人類的關系。掌握微生物學的分類及微生物的命名規(guī)則掌握基本的專業(yè)詞匯二教學內容知識要點1. The Microbial World2. What is Microbiology?3. Why Study Microbes? 4. Characteristics Microscopic Organisms 5. Historical Aspects6.

6、Taxonomy三本章學時數(shù)：4Chapter 3 Tools of the Laboratory: The Methods for Studying Microorganisms一教學要求要求學生熟練掌握光學顯微鏡的原理，不同顯微鏡的特點，影響顯微鏡成像的主要因素，各種顯微鏡的使用范圍。掌握電子顯微鏡的原理及與光學顯微鏡的異同點。對最新的掃描隧道顯微鏡，原子力顯微鏡有初步的了解。掌握染色技術的原理，染色類型，染色的作用、特點及應用等。掌握相關的專業(yè)詞匯二教學內容1. Microscope1.1 History of the Microscope1.2 Images Produced By C

7、ompound Light Microscope1.3 Measurements of Length1.4 Relative Size of Different Groups of Microbes 1.5 Three factors in obtaining an imagen Magnificationn Resolution (or Resolving Power) n Contrast1.6 Important Characteristics of the Compound Microscope1.7 Types of Microscopy Bright-field microscop

8、y Dark-field Microscopy1.7.3 A Comparison of Bright-field and Dark-field Microscopy1.7.4 Phase-Contrast Microscopy Fluorescence Microscopy Basics of Electron Microscopy Transmission Electron Microscopy (TEM) Scanning Electron Microscopy (SEM) Comparison of TEM and SEM Scanning Tunneling Microscope (

9、STM) and Atomic Force Microscope (AFM)2. Staining2.1 Principles of Staining2.2 Types of Stains Negative stains 2.2.2 Positive stains Simple Stain Differential stains Special (structural) stains stains used to highlight specific parts of microbes 三本章學時數(shù)：5Chapter 4 Characteristics of Prokaryotic Cells

10、一 教學要求明確細菌是微生物學研究的主要對象。了解原核細胞的基本結構和特殊結構，掌握化學組成、結構與功能的關系。了解原核細胞的分裂方式和過程。知道有關微生物的常識如基本形態(tài)、大小范圍及測定方法、菌落的特征及在分類鑒定中的意義。 明確G+菌、G-菌的細胞壁組成及異同點，肽聚糖的交聯(lián)方式。掌握革蘭氏染色法的原理和應用；明確細胞壁缺陷型細菌的形成原因、特點及其應用。 知道放線菌結構的特點，尤其是抗生素生產方面具有重大的經濟價值。知道幾種常見代表屬及常見生產菌株和致病菌株。 掌握藍細菌的主要生理功能是固氮作用和光合作用，了解藍細菌特有的光合色素藻膽色素。 知道古生菌的意義及特點，了解立克次氏體、衣原體

11、、支原體等特點。掌握一些關于原核微生物的常規(guī)和新的研究方法。掌握相關專業(yè)詞匯。二教學內容1.Bacterial Size and Morphology1.1 size1.2 Bacterial MorphologyBacterial shapes and arrangement2.Bacterial Structure2.1 Cell Wall Cell wall of Gram+ Cell wall of Gram- Gram+ and Gram Cell Walls Cell Wall Functions Variations in cell wall 2.2 Plasma Membran

12、e2.3 Capsule2.4 Projections From Bacteria flagella & fimbriae & pili2.5 Cytoplasm2.6 Ribosomes2.7 Nucleoid2.8 Cell Inclusions2.9 Endospores Structure of Endospore Processes of Sporeformers Endospore，cyst，parasporal crystal3.Unusual Groups of Bacteriacyanobacteria blue-green bacteria mycoplas

13、mas have no cell wall rickettsias parasitc bacteria often transmitted by ticks and fleas. chlamydias “energy parasites” that cannot synthesize ATP Archaea: Procaryotes now placed in a different Domain from other bacteria Have no peptidoglycan in cell wall and fewer phospholipids in plasma membrane4A

14、ctinomycetes 三本章學時數(shù)：10Chapter 5 Characteristics of Fungi一教學要求了解真核細胞壁組成，清楚蝸牛酶對真核細胞壁的作用原理。掌握真核細胞無性和有性繁殖過程及其生活史，分辨真核細胞與原核細胞的區(qū)別所在。了解霉菌的形態(tài)、功能與分類，營養(yǎng)需求，生活史，應用及危害的防治 能夠比較四大類微生物菌落和細胞形態(tài)特征的異同點。 基本的專業(yè)詞匯的掌握。二教學內容1. Characteristics of Fungi2. The history of Eucaryotes3.Fungi StructureCell WallGlycocalyxFlagella 4

15、. Main group of Eucaryotic microorganismYeasts &Molds &Fleshy fungi s5. Types of Hyphae5.1 Structural Types 5.2 Functional types Special form of Vegetative hyphae Special form of Aerial hyphae6 Types of Reproduction in Fungi6.1 Types of Fungal Spores Types of Asexual Spores Steps in Producti

16、on of Sexual Spores Types of Sexual Spores Mold reproduction and life cycle 7. Divisions of the Fungi8. Fleshy fungi 蕈菌/傘菌 9. Beneficial Effects of Fungi10. Harmful Effects of Fungi三本章學時數(shù)：7Chapter 6 An introduction to the viruses一教學要求明確非細胞形生物病毒的生物學特點，知道病毒分類的主要依據(jù)，了解病毒的形態(tài)、構造特點和組分。掌握病毒繁殖步驟特點，了解病毒的生物合成過

17、程特別是逆轉病毒生物合成的特點與意義，明確病毒的常規(guī)培養(yǎng)方法。 把握溫和噬菌體和裂性噬菌體侵染宿主的過程和結果。掌握噬菌體一步生長曲線各期特點及意義，深入理解溫和噬菌體的整合特性，溶源轉化的生物學特性及意義。知道噬菌體效價測定，溶源菌檢定的常用方法。 明確原噬菌體、pfu、自外裂解、裂解量等概念，知道干擾素產生機理及其作用。了解類病毒、衛(wèi)星病毒、衛(wèi)星RNA、朊病毒等亞病毒各自化學組成特點、寄生方式及致病性，明確其發(fā)現(xiàn)對于生物學基礎研究、病理學研究、分子生物學研究等方面的意義。特別注意朊病毒的發(fā)現(xiàn)的意義及其繁殖的特點。掌握相關專業(yè)詞匯二教學內容1. The history of research

18、 the viruses2. Unique Characteristics of Viruses3. Size comparison of viruseshow big are they 4. Viral components4.1 virion - complete virus that can infect host4.2 Viral components 4.2.1 Virus paraticle (virion) Naked viruses (nucleocapsids) Enveloped viruses5. Morphological Groups of Viruses6. Cla

19、ssification of Viruses 6. 1 Characteristics usedn type of nucleic acid n type of hostn morphology7. Viral Replication7.1 replicative circle 7.2 Viral ReplicationAdsorption & Penetration & Uncoating & Viral Replication & Assembly & Release8. Cultivation of Animal Viruses8.1. cell

20、cultures 8.2. duck and chick embryos 8.3. live lab animals 9.Effects of Viral Infections10. Bacteriophage 10.1 Bacteriophage morphology10.2 Bacteriophage Replication10.3 one step growth curve(一步生長曲線) 10.3 Types of BacteriophageLytic phage & Lysogenic (temperate) phage Lysogenic conversion 11. In

21、fectious noncellular ParticlesPrions & Viroids & Virusoid (viroid-like; satellite)三本章學時數(shù)：10Chapter 7 Elements of microbial nutrition, Ecology, and growth一教學要求 掌握微生物的營養(yǎng)需求，及根據(jù)營養(yǎng)代謝對微生物的分類。掌握微生物營養(yǎng)物質的運送方式。掌握微生物培養(yǎng)基配制的要求和基本原則。明確純培養(yǎng)的意義，知道純培養(yǎng)裝置的要求，重點了解微生物的常規(guī)分離方法和純培養(yǎng)技術，掌握實驗室培養(yǎng)的常用方法和器皿，特別了解厭氧菌培養(yǎng)的除氧裝置和方

22、法。知道大規(guī)模生產培養(yǎng)常用的培養(yǎng)器及配套裝置，了解微生物培養(yǎng)技術的發(fā)展特點和動向。 掌握細菌純培養(yǎng)的群體生長規(guī)律，重點掌握生長曲線各期的特點及其對實際生產和研究中的指導作用。掌握連續(xù)培養(yǎng)的理論依據(jù)、意義、應用，明確生長限制因子、生長速率、常數(shù)R、代時G、產量常數(shù)等概念，知道連續(xù)培養(yǎng)器的常規(guī)裝置和類型。明確群體生長和繁殖的概念，清楚生長量和繁殖量的意義。重點了解測定微生物生長繁殖常用的生物量、生理指標、計數(shù)的原理及方法，特別是其適用范圍和優(yōu)缺點，重點掌握微生物的顯微鏡直接計數(shù)法、平板菌落計數(shù)法，微生物細胞干重法的測定。掌握影響微生物生長的因素。掌握微生物之間的相互關系。掌握專業(yè)詞匯。二教學內容1

23、. Growth Requirements of microbe1.1 Chemical Elements of Microorganism cell1.2 Minimal Growth Requirementsn Carbon sourcen Nitrogen sourcen Energy sourcen Inorganic saltn Growth factorsn Water2 Transport mechanisms for Nutrient absorptionn Passive1. diffusion 擴散2. facilitated diffusion 促進擴散n Active3

24、. active transport 主動運輸4. group translocation 基團轉位3 Microbiological Media3.1 Types of Media Based on physical state3.2 Types of Media Based on Contentu Chemically defined media (synthetic medium): u Chemically undefined media （Complex media）3.3 Types of Media Based on Useu Minimum medium 基礎培養(yǎng)基u All-

25、purpose media 完全培養(yǎng)基u Selective media u Differential media4. Pure Culture Techniques4.1 The five Is4.2 Pure Culture Techniques5. Factors Affecting Microbial Growth 1. Temperature 2. pH 3. free oxygen 4. osmotic pressure of environment6. Bacterial Reproduction6.1 Binary fission6.2 Growth of a Bacteria

26、l Population6.3 Phases of Population Growthlag phase, logarithmic phase, stationary phase, decline (death) phase6.4 Measurement of Growth7. Relationships Between Microbes7. 1 Symbiotic relationships 7. 2 Nonsymbiotic relationships 7.3 Types of Symbiotic RelationshipsParasitism & Mutualism &

27、Commensalism7.4 Types of Nonsymbiotic RelationshipsSynergism & Antagonism 三本章學時數(shù)：9Chapter 8 Microbial metabolism一教學要求通過本章的課堂教學，使學生掌握分解代謝和合成代謝的概念，掌握化能異樣微生物產能的幾種途徑，掌握脫氫、遞氫、受氫的過程，理解發(fā)酵、有氧呼吸、無氧呼吸作用。了解各發(fā)酵類型的出發(fā)點和最終產物，了解同（異）型酒精發(fā)酵和同（異）型乳酸發(fā)酵。掌握自養(yǎng)微生物的生物氧化形式、產能效率，了解硝化細菌、硫細菌的能量代謝和硝化作用。掌握光能自養(yǎng)微生物環(huán)式、非環(huán)式光合作用，了解嗜

28、鹽桿菌紫膜的光合作用及意義。知道自養(yǎng)微生物固定CO2的方式能夠比較ATP的三種主要產生方式的特點、異同、產能效率。掌握相關專業(yè)詞匯。二教學內容1. The metabolism of microbes1.1 Metabolism1.2 Biological oxidation1.3 Enzymes2. The pursuit and utilization of energy 2.1 Energy Sources for Microbes2.1.1 External energy sources2.1.2 Oxidation Reduction Reactions2.1.3 Adenosine

29、 Triphosphate 2.1.4 Phosphorylation 2.1.5 Types of Phosphorylation1. Substrate phosphorylation2. Oxidative phosphorylation3. Photophosphorylation 3. Use of Organic Molecules for Energy3.1 Respiration: breaks down organic molecules using an ETS3.2 Fermentation: Breaks down organic molecules without u

30、sing an ETS 3.3 Features of ETS3.4 Chemiosmotic Mechanism3.5 Respiration of Glucose3.6 Anaerobic respiration Anaerobic respiration Nitrate respiration & Denitrification (反硝化作用) Putrefaction3.7 Summary for Respiration3.8 Fermentation Definition oxidation of organic molecules that does not use an

31、ETS Characteristics of fermentation3.8.3 Patterns of Fermentation3.9 Summary of oxidation with organic molecules4. Oxidation of Inorganic Molecules for Energy4.1 Nitrifying bacteria-ammonia - NH3 oxidation4.2 sulfur bacteria4.3 Thiobacillus ferrooxidans（氧化亞鐵硫桿菌）4.4 Oxidation of Inorganic Molecules 4

32、.5 Synthesize organic molecules by Calvin-Benson cycle5. Use of Sunlight As Energy Source5.1 photophosphorylation5.2 Photosynthesis5.3 Photosynthetic microbes5.4 Reactions of Photosynthesis Light Reaction Types of PhotophosphorylationCyclic photophosphorylation & Noncyclic photophosphorylationHa

33、lophile(purple membrane photosynthesis) Dark Reaction 三本章學時數(shù)：9Chapter 9 Genetics一教學要求深入理解原核生物質粒在遺傳、理論研究、生產實踐中重要意義，重點掌握原核質粒的分子結構與功能，了解幾種具有代表性細菌質粒的性質及應用，明確遺傳型、基因型、變異型、表型、誘變等概念。 明確基因組概念和基因突變的類型及特點，掌握點突變與染色體畸變的機制，了解引起自發(fā)性突變的可能因素和常用誘變劑及其作用機理，掌握UV誘變機理及修復系統(tǒng)。了解營養(yǎng)缺陷型。了解原核細胞轉化、轉導、接合，明確各自發(fā)生的條件、媒介類型，重點掌握普遍轉導、局限轉

34、導的異同點，明確其媒介類型、所攜外源DNA的特點及所得到重組子的特性。明確F+菌株、F-菌株、F菌株和Hfr菌株的含義及相互間的轉換關系，掌握其在接合現(xiàn)象中所起的作用和結果，尤其是Hfr菌株在利用中斷雜交法繪制環(huán)狀染色體圖中的作用。明確轉化、轉染、轉導、接合、感受態(tài)、轉化子、轉導子、接合子、給體菌、受體菌、外源DNA等概念及意義。了解基因工程的基本原理和基本操作程序，明確給體、受體、載體、工具酶、工程菌的概念，知道基因工程的應用和發(fā)展前景。明確菌種衰退的原因與現(xiàn)象，掌握菌種復壯的原理和方法。明確保藏菌種的原理、目的和原則，重點掌握不同類型微生物常用的保種方法。二教學內容1. Bacterial

35、 Genetics 2. Operon 2.1 Components structural genes & promoter & operator & regulator gene 2.2 Two Types of Operons Inducible operons Repressible operons 3. DNA Transfer3.1 plasmids The type of plasmidsFertility factor，F(xiàn) factor致育因子: plasmid with genes coding for sex pilusResistance facto

36、r，R factor抗性因子Bacteriocin production plasmid（產細菌素的質粒）virulence plasmid（毒性質粒）Metabolic plasmid（代謝質粒）cryptic plasmid（隱秘質粒）3.2 DNA transfer always one-way from donor to recipient3.3 Possible Results of DNA Transfer3.4 Types of DNA Transfer Conjugation & Transformation & Transduction4. Genetic E

37、ngineering4.1 Definitions genetic engineering & Recombinant DNA & cloning vector & cloning host4.2 Key enzymes restriction endonucleases 4.3 Action of Restriction Endonucleases4.4 Steps in Genetic Engineering5. Mutation5.1 Definitions Variation & mutation & mutant & Prototrop

38、h & auxotroph & genetic code auxotroph &resistant mutant & conditional lethal mutant & morphological mutant5.2 Genetic Code 5.3 Types of Mutations5.4 Cause of Mutation5.5 Types of Mutagens5.6 Ames Test三本章學時數(shù)：8Chapter 11-12 Control of Microbial Growth一教學要求了解各種理化因素對微生物生長的影響機理、后果及其控

39、制。明確滅菌、防腐、抑菌、消毒、最適生長溫度、最適pH等概念。掌握濕（干）熱滅菌法、連消法、巴氏消毒法、過濾除菌法等常規(guī)方法的規(guī)定指標和適用范圍。理解石碳酸系數(shù)的意義。知道實驗室、無菌室（箱）的常規(guī)消毒方法。 明確化療與化學治療劑、抗生素、抗菌譜等概念，了解化學治療劑的特點、種類，掌握抗代謝物、抗生素影響微生物生長的作用機制及作用位點，了解微生物產生耐藥性的途徑及控制。二教學內容1. Reasons for controlling growth2. Approaches to Controlling Growth2.1. Killing microbes microbicidal agents

40、(殺菌劑) 2.2. Preventing microbial growth microbistatic agents 抑菌劑2.3. Removal of microbes2.4. Terminology of Control 1. Antimicrobial agents/germicide 抗菌劑/殺菌劑2. Sterilization滅菌3. Commercial sterilization 商業(yè)滅菌4. Disinfection消毒5. Disinfectant 消毒劑6. Antisepsis防腐7. Antiseptic防腐劑8. Sanitization 凈化9. Asepsis無菌 3. Physical Methods of Control3.1 Targets of physical methods3.2 Physical Methods Usedheat & filtration & cold desiccation & radiation 4. Chemical Methods of ControlAntimicrobial agent Bacteriostatic agent 抑菌劑 & Bactericide/Germicide殺菌劑 & Bacteriolysis