2022年微生物学绪论教案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案绪论教学对象 生物科学、生物技术、生物工程和科学基础教学方法 讲授、多媒体学时安排 2 学时通过本章的课堂教学,引导同学走进微生物世界,明白微生物是什么？微生物学的进展目的和要求 简史？微生物学的进展促进人类社会的进步以及微生物学作为一门独立学科在生命科学发展中的重要作用和位置；展望将来,激发同学的学习爱好和明确肩负的重任；重点和难点 重点：微生物学的进展史；微生物的五大共性教学内容 见附页：绪 论一、微生物定义及其类群：板书设计1.微生物社会和科研中的作用2.微生物学3.微生物类群二、微生物学的进展史三、微生物在自然界四、微

2、生物的五大共性五、微生物学的分支名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案教学内容：绪 论一、微生物概念微生物 microorganisms 是一群个体微小、结构简洁,人的肉眼看不见的,必需借助于光学显微镜或电子显微镜才能看到的微小生物；微生物的种类很多主要包括：细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体、蓝细菌、酵母菌、霉菌、原生动物、病毒、类病毒、朊病毒等；微生物学：微生物学是讨论微生物及其生命活动规律的学科；讨论的内容涉及微生物的形状结构、分类鉴定、生理生化、生长繁衍、遗传变异、生态分布以及微生物对自然

3、界微生物各类群之间,微生物与其他生物之间的相互作用、相互影响,微生物在农业、工业、环境爱护、医疗卫生事业各方向的应用等；微生物的类群非细胞型生物：病毒、类病毒、朊病毒、拟病毒细胞型生物原核生物：细菌、放线菌、蓝细胞、支原体等真核生物：真菌（霉菌、酵母菌）、藻类等微生物学的进展二、微生物学的进展历史（可分为五个时期）1. 史前期 史前期是指人类仍未见到微生物个体特别是细菌细胞前的一段漫长的历史时期,大约在距今8000 年前始终到 1676 年间；在史前期,世界各国人民在自已的生产生产实践中都积存了很多利用有益微生物和防治有害微生物的体会；主要表达（ 1 ）酿造业方面 我国人民所制造的制曲酿酒工艺

4、有四大特点：历史悠久、工艺特殊、体会丰富、品种多样；以后也逐步能利用微生物制造醋、酱油；（ 2 ）农业方面 古人提出了肥田要熟粪（堆肥）及瓜豆间作的耕作制度（主要利用根瘤菌固氮）；同时对作物、牧畜、蚕桑的病害及防治也逐步有熟悉；（ 3 ）医学方面 对疾病的病原及传染问题已有接近正确的推论,对防治疾病有丰富的体会；例如：种“ 牛痘“ 就是通过种“ 人痘” 进展来的,用于预防天花；2. 初创期从 1676 年 Leeuwenhoek 用自制的单式显微镜观看到细菌的个体起,直至 1861 年近 200 年的时间；在这一时期中,人们对微生物的讨论仅停留在形状描述的低级水平上,对它们的生理活动及其与人类

5、实践活动的关系却未加讨论,因此微生物学作为一门学科在当时仍未形成；主要代表人物是：何兰的Leeuwenhoek ；3. 奠基期从 1861 年巴斯德依据曲颈瓶试验完全推翻生命的自然发生说并建立胚种学说起,直至 1897 年的一段时间；这个阶段的主要特点是：建立了一系列讨论微生物所必要的特殊方法；借助于良好的讨论方法,开创了查找病原微生物的“ 黄金时期” ；把微生物的讨论从形状描述推动到生理学讨论的新名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编优秀教案 Pasteur 和德国的 Koch ,他们水平；微生物学以独立的学科

6、形式开头形成；主要代表人物是法国的分别被称为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人4. 进展期 1897 年德国人 Buchner 用无细胞酵母菌压榨汁中的“酒化酶”对葡萄糖进行酒精发酵成 功,从而开创了微生物生化讨论的新时代；在进展期中,微生物学讨论有以下几个特点： 进入微生物 生化水平的讨论； 应用微生物的分支学科更为扩大,显现了抗生素等学科； 开头查找各种有益微 生物代谢产物； 一般微生物学开头形成； 各相关学科和技术方法相互渗透,相互促进,加速了微 生物学的进展；主要代表人物是美国的 Doudoroff ；5. 成熟期 从 1953 年 4 月 25 日 在英国的自然杂志上发表关于 DNA

7、结构的双螺旋模型起,整个 生命科学就进入了分子生物学讨论的新阶段,同样也是微生物学进展史上成熟期的到来的标志；本时期的 特点：微生物学从一门在生命科学中较为孤立的以应用为主的学科,成为一门特别热门的前沿基础学科；在基础学理论的讨论方面,逐步进入到分子水平的讨论,微生物快速成为分子生物学讨论中的最主要的 对象；在应用讨论方面,向着更自觉、更有效和可人掌握的方向进展；主要代表人物是 Watson and Crick ；三、（一）微生物的作用众所共知,当前人类正面临着多种危机,诸如粮食危机、能源匮乏、生态恶化和人口爆炸等；人 类进入 21 世纪后,将遇到从利用有限的矿物资源时代过渡到利用无限的生物资

8、源时代而产生的一系列的 新问题；由于微生物具有五大特点,使得它们能够在解决人类面临的各种危机中发挥其不行替代的特殊作 用,现分述如下：1. 微生物与粮食粮食生产是全人类生存中至关重要的大事；微生物在提高土壤肥力、改进作物特性 （如构建固氮植物） 、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害、防止粮食霉腐变质以及把余外粮食转化为糖、单细胞蛋白、各种 饮料和调味品等方面,都可大显身手；2 微生物与能源当前,化学能源日益枯竭问题正在严峻地困扰着世界各国；微生物在能源生产上有其特殊的优点： 把自然界隐藏量极其丰富的纤维素转化成乙醇；利用产甲烷菌把自然界隐藏量最丰富的可再生资源转化成甲烷；利用光合细菌、蓝细菌或

9、厌氧梭菌等微生物生产“ 清洁能源” - 氢气；通过微生物发酵产气或其代谢产物来提高石油采收率（黄原胶：水溶性胶体多糖,具增粘、稳固、互溶等优良特性,用它作 为注水增稠剂,注入油层驱油；也可作为钻井粘滑剂,同时可脱去石油中的石蜡,改善成品的品质）； 研制微生物电池使之有用化；3. 微生物与资源微生物能将地球上永无枯竭的纤维素等可再生资源转化成各种化工、轻工和制药等工业原料；这些产品除 了传统的乙醇、丙醇、丁醇、乙酸、甘油、乳酸、苹果酸等外,仍可生产水杨酸、乌头酸、丙烯酸、已二酸、丙烯酸、长链脂肪酸、亚麻酸油和聚羟基丁酸酯（ PHB ）,等等；由于发酵工程具有代谢产物种类多、原料来源广、能源消耗低

10、、经济效益高和环境污染少等优点,故必将逐步取代目前需高温、高压、能 耗大和“ 三废” 严峻的化学工业；另外微生物在金属矿藏资源的开发和利用上也有特殊的作用；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案4. 微生物与环境爱护在环境爱护方面可利用微生物的地方甚多：利用微生物肥料、微生物杀虫剂或农用抗生素来取代会造成环境恶化的各种化学肥料或化学农药；利用微生物生产的 PHB （聚羟基丁酸酯）制造易降解的医用塑料制品以削减环境污染；利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水；利用微生物技术来监察环境的污染度,如用艾姆氏法

11、检测环境中的“ 三致” 物质,利用 5. 微生物与人类健康 EMB 培育来检查饮水的肠道病原菌等；微生物与人类健康有着亲密的关系；第一是由于各种传染病构成了人类的主要疾病,而防治这类疾病的主 要手段又是各种微生物产生的药物,特别是抗生素；自从遗传工程开创以来,进一步扩大了微生物代谢产物的范畴和品种, 使往日由动物才能产生的胰岛素、干扰素和白细胞介素等高效药物纷纷转向由“ 工程菌”来生产；与人类生殖、避孕等亲密相关的甾体激素类药物也早已从化工生产方式转向微生物生物转化的生 产方式；此外,一大批与人类健康、长寿有关的生物制品,如疫苗、类毒素等均是微生物产品； 二 讨论微生物学的基本方法在自然科学中

12、,微生物世界难以被熟悉的主要障碍是：个体微小、外貌不显、杂居混生、因果难联；在微生物学的创立和进展中,克服这四道难关的主要代表是列文虎克、巴斯德、柯赫等人；由他们所创建 的显微镜技术、无菌技术、纯种分别技术和微生物培育技术等四项特殊讨论方法,为微生物学的创建和发 展奠定了基础,而且至今仍有力地推动着现代生物学的讨论和生产实践的进展；1. 显微镜技术栖居于自然界中的微生物是以肉眼难以分辩地杂居丛生着；在显微镜问世之前,人们是无法目睹 这个丰富多彩的微生物世界；光学显微镜的产生,它将肉眼的辨论率提高到微米级水平,而电子显微镜的 显现使人眼辨论达到纳米水平；从今过去视而不见、触而不觉的微生物世界就呈

13、现在人们的眼前；第一台 显微镜是由荷兰的杨森父子创造的；列文虎克是第一个用显微镜来观看和描述微生物的；以后光学显微镜 中相继显现了相差、暗视野和荧光等新附件,加上良好的制片和染色技术等又大大推动着微生物学形状、解剖和分类等讨论； 30 岁月初电子显微镜技术,以及与之配套的各种新技术和新方面的应用,使微生物 学的讨论从细胞水平逐步向亚细菌和分子水平迈进；所以显微镜技术的问世和完善,不仅为掀开微生物世 界作出奉献,同是也为揭示微观领域的秘密供应了强有力的工具；2. 无菌技术要真正掀开微生物世界的秘密,就得深化讨论, 也就是必需制造一个无其他微生物干扰的无菌环境,即我们熟称的无菌技术,无菌技术是在分

14、别、转接及培育纯培育物时防止其被其他微生物污染的技术；现 代无菌技术是由法国人阿贝特（ Appert ）在食品保藏中偶然发觉的；而对灭菌技术的原理等作出科学解 释的是巴斯德, 他所进行的文明遐迩的曲颈瓶试验,不仅完全否定了当时特别流行的“ 生命自然发生学说”,而且为微生物学中的无菌技术的创立和进展奠定了理论和实践基础；3. 纯种分别技术纯种分别技术是人类掀开微生物世界秘密的重要手段；要掀开在自然条件下处于杂居混生状态的某一 微生物的特点,以及它们对人类是有益仍是有害,就必需采纳在无菌技术基础上的纯种分别方法；早期对名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 7 页精选学习资料 -

15、- - - - - - - - 名师精编 优秀教案微生物群体进行单个纯化分别者是李斯特；但真正取得突破的是柯赫创造的培育皿琼脂平板技术；从今它为微生物的纯种分别技术奠定了扎实的基础；直到现在它仍广泛地应用于微生物菌种的挑选、鉴定、育种、计数及各种生物测定等工作中；4. 纯种培育技术微生物纯种培育技术在科学试验和生产实践中有着极其重大的理论与实践意义；如为微生物供应一 个初级培育的试验方法并不复杂,但要使微生物在大规模生产中良好地生长或累积代谢产物,就得考虑一 些最为合理的培育装置和有效的工艺条件,并且仍要在整个微生物的发酵过程中严防其他微生物的干扰,即防止杂菌污染；在整个微生物纯种培育技术的进

16、展过程中,大规模液体深层通气搅拌发酵装置,即发酵 罐的创造及大规模地普及使用,它为生物工程学开创了崭新的前景；同时微生物发酵工业也已成为国民经 济的重要支柱之一；综上所叙,微生物学中四项特殊的基本讨论技术无疑为微生物学的创始、奠基和进展供应了基础；随 着微生物在工、农、医及环保等领域中日益广泛地应用,微生物学的讨论方法和技术必将日趋完善和发挥 更大的作用；四、微生物的五大共性个体微小,结构简洁微生物的个体极其微小,要测量它们, 必需用 um 或 nm 作单位；如一个典型的球菌体积仅为 um 3 ；最近芬兰科学家 E. O .Kajander 等发觉了一种能引起尿结石的纳米细菌,其直径最小仅为

17、50nm ,甚至 比最大的病毒更小一些；这种细菌分裂缓慢,三天才分裂一次,是目前所知的最小的具有细胞壁的细菌；迄今为止所知的个体最大的细菌是一个硫细菌,其大小一般在 0.1-0.3mm, 能够清晰的用肉眼看到；它们的结构也是特别简洁的,大多数微生物为单细胞,只有少数为简洁的多细胞；又如 PSTV 由 359 个 核苷酸组成的 RNA ,长度为 50nm ；朊病毒仅蛋白质分子组成；2. 吸取多,转化快科学家讨论发觉微生物吸取和转化物质的才能比动物、植物要高很多倍,如在合适的环境下,Escherichia coli 每小时内可消耗其自重 2000 倍的乳糖； Candidautilis 产朊假丝酵

18、母 合成蛋白质的才能比大豆强 100 倍,比食用公牛强 10 万倍,微生物的这个特性为它们的高速生长繁衍和产生大量代谢产物供应了充分的物质基础,从而使微生物有可能更好地发挥“ 活的化工厂” 的作用,人类对微生 物的利用主要表达在它们的生物化学转化才能上；名师归纳总结 表 1.1 微生物形状、大小和细胞类型大小近似值细胞的特性第 5 页,共 7 页微生物病毒0.01 0.25 m m 非细胞的细菌0.1 10 m m 原核生物真菌2 m m1m 真核生物原生动物2 1000 m m 真核生物藻类1 米 几米真核生物- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精

19、编 优秀教案3. 生长旺,繁衍快生物界中,微生物具有惊人的生长繁衍速度,其中二等分裂的细菌尤为突出；人们讨论得最透砌的微生物是 Escherichia coli 大肠杆菌 ,其细胞在合适的生长条件下,每分裂一次的时间是 12.5-20.0 分钟；如按 20 分钟分裂一次计, 就每小时分裂 3 次, 24 小时可达到 4.722 10 24 个（约 4.722 10 6 Kg ）；事实上,由于种种客观条件的限制,细菌的指数分裂速度只能维护数小时,而在液体培育基中,细菌细胞的浓度一般仅能达到 10 8 -10 9 个 /ml ；另外 T 2 Phage1 150/ 半小时；微生物的这一特性在发酵工

20、业上具有重要的实践意义,主要表达在它的生产效率高、发酵周期短上；同时也给生物学基本理论的讨论带来极大的优越性：它使科研周期大大缩短、经费削减、 效率提高； 当然,对于危害人、畜和植物等的病原微生物或使物品发霉的微生物来说,它们的这个特性就会给人类带来极大的麻烦甚至严峻的祸害,因而需要仔细对待；4. 适应强、易变异微生物有极其敏捷的适应性,这是高等动植物无法比拟的,诸如抗热性、抗寒性、抗盐性、抗酸性、抗压力等才能；例如：在海洋深处的某些硫细菌可在 250 -300 之间生长；嗜盐细菌可在饱和盐水中正常生长繁衍； Thiobacillus thiooxidans 氧化硫杆菌 在 PH1-2 酸性环

21、境中生长；Bacillus.sp. 未定名 的芽孢在琥珀内蜜蜂肠道中已储存了 2500 万年 -4000 万年；微生物的个体一般都是单倍体,加之它具有繁衍快、数量多以及与外界环境直接接触等缘由,虽然微生物的变异频率仅为 10 -6 -10 -9 ,也可在短时间内产生大量变异的后代；在微生物育种中利用变异这一特性可获得高产菌株；如：在 1943 年,利用 Penicillium chrysogenum 产黄青霉 发酵生产青霉素,每毫升青霉素发酵液中只分泌约 20 单位的青霉素,生产 1 茶匙约需数千英磅；而现在通过微生物遗传育种工作者的不懈努力,使该菌产量变异逐步累积,加之其他条件的改进,每毫升

22、发酵液中达到5 万单位,甚至达到 10 万单位,成本大大降低；这在动植物育种工作中是不行思议的；这是对人类有益的变异；实践中常遇到一些有害变异,在医疗中最常见的致病菌对抗生素所产生的抗药性变异；青霉素 43 年刚问世时,对 Staphylococcus aureusr 最低制菌浓度为 0.02ug/ml, 过了几年,制菌浓度不断提高,有的菌株的耐药性竟比原始菌株提高了 每天只需 10 万单位,而现在成人需 1 万倍；如在 40 岁月用青霉素治疗时,即使是严峻感染的病人, 1 0 万单位,新生儿也不少于万单位；病情严峻时,甚至用数千万；同时也说明白“ 滥用抗生素无异于玩火” 的口号是有充分科学依

23、据的；5. 分布广,种类多在生物圈的每一个角落都有微生物踪迹；如：人体体腔（ 100-400 种,总数约为 100 万亿,其中数量最多的是（脆弱拟杆菌）、海底（硫细菌, 100 , 140 个大气压）、高空（ 85km ）、土壤深层；由于微生物的发觉比较迟,加上鉴定微生物种的工作以及划分种的标准等问题较复杂,所以目前确定微生物种数只有 10 万多种；随着分别、培育方法的改进和讨论工作的进一步的深化,将会有更多的微生物被发觉；有人估量目前至多只开发利用了其中的百分之一；五、微生物学的分支因而讨论和开发微生物资源的前景是特别辉煌的；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 7 页精选

24、学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀教案一、微生物学是讨论微生物生命活动规律的学科；它的基本内容是：微生物细胞的结构和功能,研究细胞的构建及其能量、物质、信息的运转；微生物的进化和多样性,讨论微生物的种类,它们之间的相像性和区分, 以及微生物的起源；微生物同人类的关系；生态学规律, 讨论不同微生物之间以及它们同环境之间的相互作用；微生物学随着讨论范畴的日益广泛和深化,又形成了很多分支；1. 按讨论微生物学基本生命活动规律为目的来分有一般微生物学、微生物分类学、微生物生理学、微生 物生态学、微生物遗传学等；2. 按微生物的讨论对象分有细菌学、真菌学、病毒学、菌物学、藻类学等；3. 按微生物的应用领域分有农业微生物、工业微生物、医学微生物、食品微生物、兽医微生物学、预防 微生物学等；4. 按微生物所在的生态环境分有土壤微生物学、海洋微生物学、环境微生物学、宇宙微生物学等；各分支学科的相互协作、相互促进,有利于微生物学全面深化的进展；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页