090207工业微生物学

《工业微生物学》课程（090207）教学大纲

一、课程基本信息

课程中文名称:工业微生物学

课程代码：09207

学分与学时：4.0学分，72学时；（理论课3学分，54学时；实验课0.5学分，18学时）

课程性质：专业必修

授课对象：生物技术（专科）

二、课程教学目标与任务

通过教学，使学生掌握工业微生物学的完整基本知识，包括工业微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布等；了解和掌握微生物菌种分离和培养、染色和观察、菌种选育、菌种保藏以及有害微生物控制等基本微生物实验技术原理和方法；向学生展示工业微生物在现在发酵工业、食品工业、制药工业和环境工程等方面的应用现状和研究进展，使所学基本理论更好结合生产实践。在教学中要把精力集中在培养学生分析问题，解决问题的能力上。

三、学时安排

四、课程教学内容与基本要求

教学要求和教学方法：

1. 突出四性：基础性、系统性、先进性、应用性

2.多种教学方式：采用多媒体课件将授课内容、图表、照片、结论式条文展示出来，把原本活生生的微生物还原其本来面貌，触发学习者的形象思维，加深对基本理论的认识和掌握；每章节重点、难点的提示、章后小结，少而精，使学习者能触类旁通，举一反三、思维活跃、知识丰收；

3.理论与实验、理论与实践紧密结合

教学内容

目的和要求：本章主要引导学生了解什么是微生物，工业微生物学的建立和发展历史，对人类生产实践活动以及其他学科的影响，明确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地位，了解微生物的分类、鉴定和命名，激发学生对微生物学的浓厚兴趣，启迪学生，勤于思考，勇于实践，为科学发展做出奉献。

重点与难点：要求掌握微生物学科发展历史中几位重要的奠基人物对微生物学的主要贡献；微生物的几大共性特征。

第一章微生物与工业微生物学

一、微生物学研究的对象和任务

二、微生物的分类单元、命名及分类依据和方法

三、微生物学发展简史和重要代表人物

四、工业微生物学研究的意义。在工业、农业、医学、食品卫生、环境保护和生命科学研究和技术发展中的重要应用

第二章重要工业微生物种类

目的要求：本章主要使学生学习并掌握工业微生物包括真细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、蓸菌蓝细菌和病毒的细胞形态、基本结构特征及其功能、生活特性、在工业上的应用等等，认识微生物的多样性。

重点和难点：将细菌、放线菌、酵母菌霉菌和病毒的细胞结构和功能作为重点章节讲授。突出微生物细胞结构和功能，要求掌握G+和G-细胞壁的结构和组成的异同点；G-细胞壁脂多糖的组成及功能；革兰氏染色的机理与步骤；细菌芽孢的构造和功能；细菌和真菌鞭毛结构、运动方式及能量来源的区别。重点介绍细菌放线菌、酵母菌、霉菌和病毒特有的结构和功能；

一、原核微生物

细菌结构及功能、繁殖与群体形态、分类系统、工业上重要的细菌及其应用。

放线菌的形态与结构、生长与繁殖方式、生理特性、与细菌和霉菌的比较、工业上有重要用途的主要放线菌。

大型原核微生物——蓝细菌的形态特征及大小、细胞结构及组成、生理特性和主要用途。

二、真核微生物

酵母菌和霉菌的形态与大小、细胞结构、培养特征、繁殖方式、分类位置、工业上有重要用途的主要酵母和霉菌。

形成大型肉质子实体的真菌—蕈菌的生长发育过程、繁殖方式和主要用途。

三、原核微生物的病毒

病毒的主要特征、噬菌体的形态结构、噬菌体的生长繁殖方式、噬菌体与工业微生物发酵生产、噬菌体在基因工程中的应用。

第三章微生物的生长繁殖及其控制

目的要求：本章主要使学生掌握微生物的六大生长要素，微生物营养类型的划分及其特点，从而认识到微生物营养类型的多样性。根据不同微生物的营养要求，配制相应的、适于微生物生长的培养基，影响微生物生长的因素和控制方法，为今后进行研究和利用微生物打下理论基础。

重点和难点：营养类型的分类依据，微生物的营养类型特有的营养类型，培养基配制原则及培养基类型，营养物质运输的四种方式及特点及影响微生物生长的规律和控制方法。

一、微生物的营养

微生物的营养物质及其功能、微生物的营养类型及代表微生物、吸收营养物质的方式、微生物培养基。

二、微生物生长

微生物生长的研究方法、微生物生长的测定方法、微生物生长方式和微生物的群体生长的规律；连续培养。

三、环境因素对微生物生长的影响温度、pH、氧和辐射等对微生物生长繁殖的影响。

四、微生物生长的控制物理控制（高温、低温、辐射、干燥和渗透压、过滤）；化学控制（消毒剂和防腐剂）；化学治疗剂的种类及其抗菌抑菌治疗疾病的原理；抗生素的发现和定义、种类、作用机制；微生物的抗药性。

第四章工业微生物学基本实验技术

目的要求：本章主要使学生了解分离纯化技术是微生物学研究的基础，而无菌技术是其关键。熟练掌握无菌技术、纯种分离技术、培养技术是研究和利用微生物的基本功，工业微生物的发酵技术和检测方法。本章学习后，学生基本掌握了研究微生物学的基本方法和手段，为今后学习微生物学相关知识打下基础。

重点和难点：要求掌握微生物学实验操作的最基本的无菌技术，分离技术及纯种获得的方法，工业微生物的生理与发酵实验技术和检测技术。

一、工业微生物的制片与显微技术。

二、工业微生物的纯培养技术。

三、工业微生物的生理与发酵试验技术微生物对碳源、氮源的利用和酵母菌的酒精发酵及短杆菌的谷氨酸发酵试验。

四、工业微生物的检测技术，数量检测和食品卫生的微生物检测及噬菌体的检查及效价测定。

第五章微生物的代谢调节与控制

目的和要求：本章主要是使学生了解微生物代谢的多样性，掌握微生物初级代谢产物和次级代谢产物的代谢调节，了解两者之间的异同点，为学习后续的发酵工程与设备和抗生素工艺等专业课打下良好的理论基础。

重点和难点：重点掌握微生物的初级代谢和次级代谢调节的方式的特点，如何利用代谢规律进行人工的控制。

一、微生物代谢的多样性：微生物生物氧化的类型和产能、工业微生物重要的分解代谢途径及产物

二、微生物初级代谢产物的代谢调节：诱导酶的产生与反馈阻遏、分解代谢产物阻遏、酶活性的反馈抑制、微生物代谢调节的特性、代谢调节的人工控制

三、微生物次级代谢产物的代谢调节：次级代谢产物的特征、次级代谢的主要调节机制

微生物产物发酵的代谢调控：氨基酸类物质发酵的代谢调控、核苷酸类物质发酵的代谢调控、β－内酰胺类抗生素发酵的代谢调控

第六章微生物的遗传变异与育种

目的要求：本章主要使学生了解微生物遗传变异的物质基础，掌握工业微生物菌种的筛选方法和基因突变及基因重组，了解工业微生物育种的方法。

重点和难点：微生物基因重组的几种方式，基因突变的机制。

一、工业微生物菌种的筛选：微生物菌种获得的途径、工业微生物的筛选

二、微生物遗传学：遗传变异的物质基础、微生物的染色体分子结构、微生物基因组、染色体外遗传成份、转座遗传因子

三、基因突变：基因突变概述、特点、表型特性、突变机制、修复

四、基因重组：原核生物的基因重组、真核微生物的基因重组

五、工业微生物育种：诱变育种、代谢调节控制育种、杂交育种、原生质体融合育种；基因工程只作一般介绍

第七章微生物的生态与环境保护

目的要求：本章主要使学生了解微生物的生态分布及在环境保护中的应用，掌握微生物与环境的相互关系，具有环境保护的微生物的菌群及与环境保护的关系。

重点和难点：微生物与环境生物的关系，微生物在环境保护中的作用，包括微生物有机体、生理机能、遗传基因处理污染介质、修复污染环境、监测环境污染等。

一、微生物在自然界中的分布土壤、水体、空气、工农业产品、正常人体及动物体上以及极端

环境中微生物的分布

二、微生物的生物环境互生、共生、拮抗和寄生的概念和典型实例

三、微生物在自然界物质循环中的作用

四、微生物与环境保护微生物与污水处理；微生物与环境监测

第八章微生物学与现代发酵工业、现代生物制药工业（简介）。

五、课程教学方式与考核方式（宋体五号加粗）

1.教学方式以课堂讲授为主

2.考核方式闭卷考试

六、参考教材及教学参考资料（宋体五号加粗）

参考教材：

杨汝德，《现代工业微生物》（第一版），华南理工大学出版社，2006年

参考资料：

[1] 沈萍，《微生物学》（第二版），高等教育出版社，2006年。

七、实验教学内容与要求

一、实验教学目的和要求

1.注重微生物学基础实验技能的掌握与提高，克服盲目追求新颖而忽视基础的倾向；

2.实验课前要预习，明确每次实验的目的与基本步骤；

3.在试验中要有严谨的科学态度，尊重事实与实验结果，要善于发现新现象；

4.树立密切合作的作风，包括学生与老师、班与班、组与组、组长与组员之间的密切配合。

二、实验内容与基本要求

（一）实验项目一览

（二）实验内容及要求

实验一环境中微生物的检测及灭菌器皿的准备

一、实验目的和要求

1.证实实验室与人体表面存在微生物；

2.体会无菌操作的重要性；

二、仪器设备

操作台，无菌操作台，培养箱，灭菌锅，灭菌棉签，试管架，酒精灯，记号笔和废物缸等。

三、实验材料

肉膏蛋白胨琼脂平板，无菌水。

四、教学方法

讲解为主，演示。

五、实验内容提要

1.标记；

2.人体表面微生物的检查

3.环境微生物的检查；

4.培养；

5.实验报告

六、注意事项与安全要求

实验二微生物菌落形态的观察

一、实验目的和要求

1.识别细菌、酵母菌、放线菌和霉菌四大类微生物的菌落特征；

2.根据菌落的形态特征判断未知菌的类别。

二、仪器设备

接种工具，酒精灯，无菌培养皿多套，电热恒温箱等。

三、实验材料

大肠杆菌、金黄色葡萄球菌，枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、粘红酵母（Rhodotorula gracitis）、热带假丝酵母、细黄链霉菌、灰色链霉菌、黑曲霉、产黄青霉、球孢白僵菌等细菌的斜面菌种，牛肉膏蛋白胨培养基，马铃薯培养基，高氏1号培养基，无菌水。

四、教学方法

讲解。

五、实验内容提要

1.制备已知菌的单菌落；

2.未知菌落的识别；

3.直接观察菌落；

4.实验报告；

六、注意事项与安全要求

实验三细菌简单染色及个体形态的观察

一、实验目的和要求

1.熟练掌握微生物的制片及简单染色技术；

2.巩固显微操作机无菌操作技术；

二、仪器设备

酒精灯，载玻片，盖玻片，显微镜，双层瓶（内装香柏油和二甲苯），擦镜纸，接种铲，接种环，镊子，载玻片夹子，载玻片支架，玻璃纸，平皿，U型管，滴管，无菌操作台，培养箱，灭菌锅，试管架，记号笔和废物缸等。

三、实验材料

生理盐水，50%乙醇，20%甘油，高氏一号培养基，马铃薯琼脂薄层平板等。

四、教学方法

演示。

五、实验内容提要

1.涂片；

2.干燥；

3.固定；

4.染色

5.水洗；

6.干燥；

7.镜检；

8.实验报告

六、注意事项与安全要求

实验四革兰氏染色

一、实验目的和要求

1.学习掌握革兰氏染色法；

2.了解革兰氏染色原理；

3.固定显微镜操作技术及无菌操作技术；

二、仪器设备

酒精灯，载玻片，盖玻片，显微镜，双层瓶（内装香柏油和二甲苯），擦镜纸，接种铲，接种环，镊子，载玻片夹子，载玻片支架，玻璃纸，平皿，U型管，滴管，无菌操作台，培养箱，灭菌锅，试管架，记号笔和废物缸等。

三、实验材料

大肠杆菌营养琼脂斜面，金黄色葡萄糖球菌培养物，革兰氏染色液，草酸铵结晶紫染液，卢氏碘液，95%乙醇，番红复染液。

四、教学方法

演示。

五、实验内容提要

1.制片；

2.初染；

3.媒染；

4.脱色；

5.复染；

6.镜检；

7.实验报告

六、注意事项与安全要求

实验五培养基的配制

一、实验目的和要求

1.学习掌握培养基的配制原理；

2.掌握配制培养基的一般方法和步骤；

二、仪器设备

试管，三角瓶，烧杯，量筒，培养基分装器，天平，PH试纸，棉花，牛皮纸，麻绳，纱布，载玻片支架，灭菌锅，试管架，记号笔和废物缸等。

三、实验材料

牛肉膏，蛋白胨，氯化钠，可溶性淀粉，硝酸钾，磷酸氢二钾，硫酸镁，硫酸亚铁，磷酸二氢钾，葡萄糖，孟加拉红，链霉素，氢氧化钠，氯化氢。

四、教学方法

演示。

五、实验内容提要

1.称量；

2.溶化；

3.调pH；

4.过滤；

5.分装；

6.加塞；

7.包扎；

8.灭菌；

9.搁置斜面；

10.无菌检查；

11.实验报告

六、注意事项与安全要求

实验六微生物计数的测定

一、实验目的和要求

学习掌握使用血球技术板测定微生物细胞或孢子数量的方法；

二、仪器设备

普通光学显微镜，血球计数板，凹载玻片，盖玻片，擦镜纸，软布，接种环，酒精灯等。

三、实验材料

香柏油，二甲苯，生理盐水，凡士林，酿酒酵母，米曲霉。

四、教学方法

讲解，演示。

五、实验内容提要

1.菌悬液制备；

2.检查血球计数板；

3.加样品；

4.显微镜技术；

5.清洗；

6.实验报告；

六、注意事项与安全要求

实验7 纯水中微生物的检测

一、实验目的和要求

1.学习水样的采集方法，检测水中细菌总数和总大肠杆菌群的方法；

2.了解水质评价的微生物学卫生标准，明白其应用的重要性；

二、仪器设备

操作台，无菌操作台，培养箱，灭菌锅，显微镜，载玻片，灭菌三角瓶，灭菌吸管，灭菌试管，滤膜，烧杯等。

三、实验材料

肉膏蛋白胨琼脂平板，乳糖蛋白胨发酵管，伊红美蓝琼脂培养基，革兰氏染色液，微生物检测试剂纸，无菌水等。

四、教学方法

演示。

五、实验内容提要

1.取样；

2.菌落计数

3.实验报告

六、注意事项与安全要求

实验8 酸奶的制作

一、实验目的和要求

1.学习实验室制作酸奶的方法；

二、仪器设备

操作台，无菌操作台，培养箱，无菌三角瓶，灭菌锅，灭菌棉签，试管架，酒精灯，记号笔和废物缸等。

三、实验材料

市售酸乳，牛奶（或奶粉）等。

四、教学方法

演示。

五、实验内容提要

1.配制；

2.灭菌

3.接种；

4.发酵；

5.后酵

6实验报告

六、注意事项与安全要求

三、实验教材

沈萍、陈向东，微生物学实验，高等教育出版社，2007年11月。

四、考核方式

其中卷面成绩的20%