1、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”
2、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”
3、：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
4、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 Roger Stanier 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
5、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
6、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
7、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50300 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
8、 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
9、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） 。
10、（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
11、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
12、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
13、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
14、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、-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)
15、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、
16、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
17、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
18、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
19、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.
20、 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
21、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
22、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
23、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 2080nm。单体： 双糖单位（N-乙酰葡糖胺和 N-乙酰胞壁酸以 -1,4-糖苷键
24、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(teichoic acid)：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： 12 层肽聚糖网状分子（交联度 30%）组成的薄层(23nm)，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
25、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
26、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 -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
27、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 -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-Lys 3 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
28、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(teichoic acid)，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
29、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：聚- 羟丁酸（PHB） ；多糖类贮藏物；异染粒；硫粒；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
30、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 实例碳源或能源类聚-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）贮藏物磷源类 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
31、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，-胡萝卜素，-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
32、授。五、板式设计二、细胞质膜1. 化学组成磷脂（2030%，一般无甾醇，支原体例外）蛋白质（5070%，较真核生物含量高）2. 结构模型液态镶嵌模型(fluid mosaic model)3. 功能物质运输渗透屏障合成基地（肽聚糖，磷壁酸，LPS，荚膜多糖等）产能场所鞭毛基体的着生部位与趋化性有关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
33、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 -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：CO 2 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
34、考题1.名词解释：间体，聚 -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.
35、 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
36、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：芽孢衣结构致密对多价阳离子和水分的透性很差；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；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
37、荚膜） 、微荚膜(microcapsule)、粘液层(slime layer)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（Xanthomonas campestris）的糖被用于制备黄原胶；形成菌胶团的细
38、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
39、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
40、透调节皮层膨胀学说：芽孢衣结构致密对多价阳离子和水分的透性很差；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；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，Mn2+(芽孢) 活化 出芽 生长 （形成营养体）葡萄糖，表面活性剂6. 研究芽孢的意义能否杀灭芽孢，作为衡量消毒灭菌手段的重要的指标；利用芽孢保藏菌种；从混合样品中筛选芽
41、孢菌时，可利用芽孢的耐热性；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(parasporal crystal)（1）定义：少数芽孢杆菌，例如苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis，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 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(slime layer)菌胶团(zoogloea)：
42、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（Xanthomonas campes
43、tris）（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（basal body
44、） （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1名词解释
45、：芽孢(spore)，糖被，伴孢晶体(parasporal crystal)，S 型菌落 (smooth colony)，区别：DAP （二氨基庚二酸） ，ADP （腺苷二磷酸） ，DPA （吡啶二羧酸钙）2何谓“栓菌”试验？它的创新思维在哪里？3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
46、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（Bacillus subtilis）用于生产 -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（Lactobacillus bulgaricus） （改名：德氏乳杆菌保加利亚亚种）酸奶发酵剂4. 嗜热链球菌（S
47、treptococcus thermophilus）酸奶发酵剂5. 北京棒杆菌（Corynebacterium pekinese ）谷氨酸发酵6. 大肠埃希氏菌（Escherichia coli）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（Leuconostoc mesenteroides）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（Bacillus thuringiensis）细菌杀虫剂10. 丙酮丁醇梭菌（Clos
48、tridium acetobutylicum）丙酮，丁醇11. 荧光假单胞杆菌（Pserdomonas fluorescens）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1. 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
49、. 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（Bacillus subtilis） -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（Lactobacillus bulgaricus） （改名：德氏乳杆菌保加利亚亚种）酸奶发酵剂4. 嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）酸奶发酵剂5. 北京棒杆菌（Corynebacterium pekinese ）谷氨酸发酵6. 大肠埃希氏菌（Escherichia coli）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
