第12章-微生物的进化、系统发育和分类鉴定教学提纲
微生物的进化系统发育和分类鉴定
12.1 进化的测量指征
1、进化指征的选择 形态学特征 推断生物之间亲缘关系远近是不准确的。
生物大分子 的结构特征， Pro、RNA、DNA的分子序
列 变量是生生与物分物子进大进化分的化子主时作间要为成特征正进反比化。映指，征即的分条子序件列化的改 生物大普分遍子作性为；分功子能计同时源器或性进；化线钟性-排--真实
记录列各种性生；物变的化进速化率过程低。。
生物大分子序列的改变量可以确定生物系统发 育相关性或进化距离。
2、rRNA作为进化指征 16s或18srRNA 是谱系分析的分子尺；
①蛋白质合成的组分，具有功能同源性；
②保守区、变化区均存在，适用于进化距离不 同的各类生物亲缘关系研究；
③线性 RNA，大小适中，测序方便； ④无论是真核生物，还是原核生物都存在，具
系统树中，分枝末端及连结点为结，代表生物 类群；末端结代表仍生存的种类；结之间的长度表 示分子序列的差异数值。主要采用有根树，有起源 及进化方向 。
常采用最节省分析法或简约法：进化变化的发 生，沿最短的途径，发生最少的变化。
细菌
Phylogenetic
Trees from DNA Sequences
? Distance-Matrix Method for generating the trees
? Evolutionary Distance (E D)
? Computer compare the sequence differences and build the phylogenetic tree based on corrected ED
生物多样性： 遗传多样性、物种多样性、生 态系统多样性等。
微生物分类学 是研究微生物分类理论和技术方法的学科。
微生物的进化系统发育分类描述
rRNA序列测定和分析方法
1、寡核苷酸编目分析法-30%序列， 发现古生菌
（1）16SrRNA提取--T1核酸酶水 解--同位素标记--电泳分离、放 射自显影技术、电泳图谱，确定 寡核苷酸分子序列
相似性系数法和序列印记法比较亲 缘关系
• 相似性系数法：通过计算相似性 系数SAB值来确定微生物之间的关 系（SAB=2NAB/(NA+NB)
三界生物的主要特征
• 伍斯：用寡核苷酸序列编目分析法
• 三界(域) ：Bacteria(细菌)、Archaea(古生菌)和 Eukarya(真核生物)
第二节 细菌分类
• 分类(classification)是根据一定的原则(表型特征
相似性或系统发育相关性)对微生物进行分群归类， 排列成系统，并对各个分类群的特征进行描述， 以便查考和对未被分类的微生物进行鉴定
门Phylum(phybum) 纲Class(Classis) 目Order(Ordo) 科Family(Familia) 属Gennus(Genus) 种Species(Species)
“亚”、“超”、“族”—辅 助单元
分类单元及其等级
• 培养物(culture)，是指一定时间一定空间内微生物的细胞群或生长物。
• 菌株(strain)，从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可以 称为微生物的一个菌株；用实验方法(如通过诱变)所获得的某一菌株的变 异型---新的菌株，与野生型区别。
• 种群(population)----是指一定空间中 同种个体的组合。
• 种(species)，是生物分类中基本的分类单元和分类等级，具有共同特征 的亚种组成
“新种”(sp.nov): 新被鉴定的种发表时应在其学名后标上 sp.nov.的符号，新种发表前应将其模式菌株的培养物存放在一 个永久性的保藏机构，并应允许人们从中取得
第十二章 微生物的进化、系统发育和分类鉴定
第十二章微生物的进化、系统发育和分类鉴定地球大约是在45亿年前形成的。
地质学、古生物学和地球化学直接或间接证据都表明：大约在地球形成10亿年之后，我们这个星球开始出现生命，主要是些类似简单杆状细菌的原始生物。
但在同期的、另外一些被认为是由光合微生物与沉积物形成的片层状化石--叠层石(stromatolites)资料中，也发现存在形态较多样的微生物，综合分析认为，它们类似于绿硫细菌和多细胞丝状绿菌，这似乎表明：不产氧光合细菌的起源也很早。
这些原始生命大概都是厌氧型的。
含有产氧型光合细菌--蓝细菌的叠层石则发现于25-30亿年前的地质年代中，蓝细菌的出现，给地球带来了氧气。
而后，各种真核生物才随之出现。
根据现代生物进化论观点，地球上的生命是在地球历史早期的特殊环境条件下，通过"前生命的化学进化"过程，由非生命物质产生的。
这些最原始的生命经过漫长的进化历程，产生了千姿百态的生物种类。
所谓进化(evolution)是生物与其生存环境相互作用过程中，其遗传系统随时间发生一系列不可逆的改变，在大多数情况下，导致生物表型改变和对生存环境的相对适应。
所以，今天仍生存在地球上的生物种类，彼此之间都有或远或近的历史渊源。
研究微生物的系统发育(phylogeny)就指的是研究各类微生物进化的历史。
地球上到底有多少物种至今仍无准确答案，估计有分类记录的各类物种大约有150万，其中微生物超过10万种，而且其数目还在不断增加。
微生物学工作者要认识、研究和利用微生物或控制有害微生物，必须对它们进行分类(classification)。
对生物进行分类存在两种基本的、截然不同的分类原则：一是根据表型(phenetic)特征的相似程度分群归类，这种表型分类重在应用，不涉及生物进化或不以反映生物亲缘关系为目标；第二种分类原则是要按照生物系统发育相关性水平来分群归类，其目标是探寻各种生物之间的进化关系，建立反映生物系统发育的分类系统。
第十二章微生物的进化
第十二章微生物的进化，系统发育和分类鉴定1.基本概念进化：是生物与其生存环境相互作用过程中，其遗传系统随时间发生一系列不可逆的改变，在大多数情况下，导致生物表型改变和对生存环境的相对适应。
系统发育：指研究各种(类)生物间的亲缘关系及它们进化的历史。
生物分类原则：1.依据表型特征的相似程度进行类群归类，不涉及进化和亲缘关系。
2.依据生物系统发育相关性水平进行分类，目标是探寻各生物间的进化谱系，建立反映生物系统发育的分类系统。
生物系统学：在进化论指导下，通过分类学的基本工作来研究系统发生，推断进化谱系的科学。
2.进化的测量指征、1.选择进化测量指征表型特征：主要指形态学(包括结构)、生理生化学、生态学及行为习性等特征。
依据形态和表型特征推断微生物之间亲缘关系的突出问题：1.可利用的形态特征少，很难把所有生物放在同一水平上进行比较2.表型特征在不同类群中进化速度差异很大，甚至基因相同的个体在不同环境下发育也可能出现显著的表型差异。
研究表明：蛋白质，DNA和RNA序列进化变化的显著特点是进化速率相对稳定，这些分子序列进化的改变量与分子进化时间成正相关。
依据这一原理，我们就可通过比较不同类生物的大分子序列的改变量来确定它们彼此间系统发育相关性或进化距离。
注意点：1.必须普遍存在于所研究的各生物类群中。
2.选择在各生物中功能同源的大分子。
3.为了鉴定大分子序列的同源位置或同源区，要求选择的大分子序列能严格的线性排列，以便分析比较。
4.依据所比较的各类生物之间的进化距离选择适当的分子序列。
分子上序列改变频率应与进化测量尺度相适应。
2.rRNA作为进化指征16SrRNA是很好的进化标尺的原因：1.rRNA参与生物蛋白质的合成过程，其功能是任何生物必不可少的，在进化过程中，功能保持不变。
2.在16SrRNA，既含有高度保守的序列区域，又有中度保守和高度变化的区域，适用于对各种进化距离不同的各类生物亲缘关系的研究。
微生物学教学大纲
绪论一、掌握微生物的基本概念，种类和分布二、熟悉微生物与人类的关系，学习医学微生物学的目的和意义三、了解微生物学和微生物学发展史第一章细菌的形态与结构一、掌握1．细菌细胞壁、荚膜、鞭毛、菌毛和芽胞的生物学特性及与医学的关系2．革兰染色的步骤、结果及意义二、熟悉1．细菌的中介体、核糖体、质粒、异染颗粒的概念2．细菌的大小、形态和排列三、了解细菌形态与结构的检查法第二章细菌的生理一、掌握1．菌生长繁殖的基本条件2．与医学有关的细菌合成代谢产物二、熟悉1．细菌生长繁殖的规律和人工培养2．常见生化反应3．细菌的分类和命名原则三、了解1．细菌的理化性状、营养类型2．细菌的新陈代谢与能量转换3．细菌的分类原则与层次第三章消毒与灭菌一、掌握1．消毒、灭菌、防腐、无菌和无菌操作的概念2．高压蒸气灭菌法、紫外线杀菌应用范围及注意点二、熟悉1．热力灭菌、辐射杀菌法和滤过除菌的种类、应用范围及注意点2．常用化学消毒剂的种类、作用原理、使用对象和影响因素三、了解1．超声波杀菌法2．干燥与低温抑菌法第四章噬菌体一、掌握1．噬菌体的概念2．温和噬菌体二、熟悉1．噬菌体的生物学特性2.毒性噬菌体三、了解噬菌体的应用第五章细菌的遗传和变异一、掌握细菌基因的转移与重组二、熟悉1．细菌的变异现象2．细菌遗传变异的物质基础三、了解1．基因突变与损失后修复2．细菌遗传变异的实际意义第六章细菌的感染与免疫一、掌握1．条件致病菌形成的特定条件2．细菌的致病机制3．宿主的免疫防御机制二、熟悉1．感染、致病菌、非致病菌、正常菌群、条件致病菌、医院获得性感染、微生态学、毒力、半数致死量、半数感染量、毒血症、菌血症、败血症、脓毒血症、内毒素血症、带菌者和带菌状态的含义2。
正常菌群的生理学意义3．细菌感染的来源4．传播方式与途径5．感染的类型三、了解1．外毒素的作用机制2．环境因素对感染的影响第七章细菌感染的检查方法与防治原则一、掌握1．人工主动免疫和人工被动免疫的原理与主要生物制品2．标本采集和送检的原则3．人工免疫与生物制品定义一、熟悉1．获得性免疫产生的方式2．病原菌的检验程序3．常用血清学试验的原理三、了解1．动物试验、分子生物学技术、其他检验方法2．DNA重组疫苗、核酸疫苗、治疗性疫苗、抗菌血清、胎盘球蛋白第八章球菌一、掌握1．葡萄球菌的形态染色、分类、凝固酶、肠毒素、所致疾病和防治原则；致病性葡萄球菌的鉴别要点2．链球菌的形态染色、培养特性、分类、链球菌溶素和抗O试验、所致疾病和防治原则3．肺炎链球菌与甲型链球菌的鉴别要点4．脑膜炎奈瑟菌的形态染色、培养特性、抵抗力、致病性与免疫性、标本采集及注意点5．淋病奈瑟菌的形态染色、培养特性、抵抗力、所致疾病与免疫性、二、熟悉1．葡萄球菌的培养特性、抗原结构、抵抗力、致病物质、微生物检查法2．链球菌的抗原结构、抵抗力、致病物质、免疫性、微生物学检查3．甲型溶血性链球菌4．肺炎链球菌5．脑膜炎奈瑟菌荚膜多糖群特异性抗原、微生物学检查及防治原则6．淋病奈瑟菌的致病物质、微生物学检查与防治原则引起人类化脓性感染的主要病原性球菌的种类、形态染色、培养特性、致病物质、所致疾病及微生物学检查方法三、了解1．葡萄球菌的生化反应，凝固酶阴性葡萄球菌2．链球菌的生化反应、超抗原、B群、D群链球菌3．肺炎链球菌的菌体抗原、肺炎链球菌O、脂磷壁酸、神经氨酸酶4．脑膜炎奈瑟菌的生化反应、抗原结构5．淋病奈瑟菌的生化反应、抗原结构与分类6．卡他布兰汉菌第九章肠杆菌科一、掌握1．致病性大肠埃希菌及其所致疾病2．志贺菌属的致病性3．沙门菌属的致病性与免疫性4．埃希菌属、志贺菌属和沙门菌属与微生物学分离鉴定有关的生物学特性二、熟悉1．肠杆菌科的共同特性2．大肠埃希菌与人类关系及致病性大肠埃希菌致病机制；3．埃希菌属、志贺菌属和沙门菌属的微生物学检查步骤4．肥达试验三、了解1．大肠埃希菌的微生物学检查及防治原则2．志贺菌和沙门菌的防治原则3．沙门菌分类4．其他肠道细菌第十章弧菌一、掌握霍乱肠毒素的作用机制二、熟悉1．霍乱弧菌的主要生物学特性、所致疾病、免疫性和防治原则2．副溶血弧菌的主要生物学特性、所致疾病、诊断与防治三、了解1．霍乱弧菌的微生物学检查法2．副溶血弧菌的致病物质第十一章厌氧性细菌一、掌握1．破伤风梭菌致病性和防治原则2．产气荚膜梭菌致病性和防治原则3．肉毒梭菌致病性和防治原则二、熟悉1．破伤风梭菌的生物学特性2．产气荚膜梭菌的生物学特性3．肉毒梭菌的生物学特性4．艰难梭菌的生物学特性与致病性5．产气荚膜梭菌的微生物学检查6．无芽胞厌氧菌感染的特点和标本采集三、了解1．破伤风梭菌和肉毒梭菌的微生物学检查2．厌氧菌的种类与分类，所致疾病，微生物学检查和防治原则第十二章放线菌属与诺卡菌属一、掌握1．放线菌的概念2．硫磺样颗粒二、熟悉衣氏放线菌的生物学性状、致病性和诊断三、了解诺卡菌属第十三章棒状杆菌一、掌握1．白喉棒状杆菌和形态染色和培养；2．白喉外毒素3．白喉的防治原则二、熟悉1．白喉棒状杆菌的培养特性和抵抗力2．白喉棒状杆菌所致疾病及免疫性3．Shick试验原理、方法、结果及判定4．白喉棒状杆菌的微生物学检查三、了解其他棒状杆菌属第十四章分枝杆菌属一、掌握结核分枝杆菌的生物学性状、免疫特点、结核菌素试验和卡介苗预防二、熟悉结核分枝杆菌的致病和免疫机制、微生物学检查法三、了解1．分枝杆菌属的通性和种类2．非结核分枝杆菌3．麻风分枝杆菌的生物学特性及致病性第十五章动物源性细菌一、掌握动物源性细菌的概念二、熟悉1．布鲁菌种类、形态、致病性、免疫性及防治原则2．鼠疫耶氏菌菌形态、致病性及防治原则3．炭疽芽胞杆菌形态、培养特点、抵抗力、致病性及防治原则4．蜡样芽胞杆菌的致病性三、了解1．布鲁菌培养、生化、抗原结构和分型；致病物质，微生物学检查2．鼠疫杆菌培养、生化、抗原结构和分型；致病物质，微生物学检查3．小肠结肠炎耶氏菌和假结核耶氏菌4．炭疽芽胞杆菌抗原结构和分型；致病物质，微生物学检查第十六章其他细菌一、熟悉1。
(生物科技行业)武汉大学微生物教学提纲
第一节代谢概论
第二节微生物产能代谢
一、生物氧化
二、异养微生物的生物氧化
1.发酵
2.呼吸作用
(1)有氧呼吸
（2）无氧呼吸
三．自养微生物的生物氧化
1.氨的氧化
2.硫的氧化
3.铁的氧化
4.氢的氧化
四．能量转换
1．底物水平磷酸化
2．氧化磷酸化
3．光合磷酸化
1）环式光合磷酸化
2）非环式光合磷酸化
思考题
试结合一步生长曲线分析病毒的特点，并与细菌进行比较。
第八章微生物遗传
第一节遗传的物质基础
一、DNA作为遗传物质
二、RNA作为遗传物质
三、朊病毒的发现与思考
第二节微生物的基因组结构
一、概念：
二、微生物与人类基因组计划：
三、微生物基因组结构的特点：
1、原核生物（细菌、古生菌）的基因组
2、真核微生物（啤酒酵母）的基因组
第七章病毒
第一节概述
一、病毒的发现和研究历史
二、病毒的特点和定义
1、特点
2、定义
三、病毒的宿主范围
四、病毒的培养和纯化
1、病毒的培养
2．病毒纯化
第二节毒粒的性质
一、毒粒的形态结构
1．病毒的大小和形状
2．毒粒的壳体结构
3．病毒的包膜结构
4．毒粒的结构类型
二、毒粒的化学组成
1．病毒的核酸
2、病毒的蛋白质
四、拮抗
五、竞争
六、捕食
第三节微生物在生态系统中的作用
一、微生物在生态系统中的地位
思考题：
1、试从微生物的特点分析其分布比动植物更广泛的原因，为什么无菌操作技术是一切微生物学工作的基础？
微生物学课程教学大纲
《微生物学》课程教学大纲(总19页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《微生物学》课程教学大纲一、课程基本信息1.课程代码：1201022.课程名称：微生物学3.学时/学分：51学时/3学分4.开课系（部）、教研室：生命科学系、生物工程教研室5.先修课程：普通生物学、生物化学6.面向对象：生物工程专业二、课程性质与目标1.课程性质：微生物学是一门研究微生物的形态结构及其生命活动的科学。
以微生物作为研究材料，往往会加速生物学基本问题研究的进展；微生物与人类健康息息相关，在工业、农业、生态环境保护等行业有着广阔的应用领域，构成了现代生物技术的基础；微生物还在基因工程、发酵工程、酶工程、细胞工程等工作中起着十分重要的作用。
因而微生物学是生物工程专业一门必修的专业基础课程，直接关系到人才培养目标的实现。
微生物学通常在基础生物学、生物化学等先行课程之后开设，为学生进一步学习细胞生物学、遗传学、分子生物学、生态学等课程奠定了基础。
2.课程目标：通过本课程的学习，要求掌握微生物的形态结构、营养代谢、生长繁殖、遗传变异、生态及免疫学的基础知识，了解微生物与人类生活的关系以及在生产实践中的应用。
在教学中，还要培养学生严谨的科学态度与分析问题、解决问题的能力；并使学生了解该学科的发展前沿、热点和问题，为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。
三、教学基本内容及要求第一章绪论(3课时)（一）教学的基本要求通过本章的课堂教学，引导学生走进微生物世界，了解微生物是什么做什么以及它们与人类的特殊关系；了解微生物的发现与微生物学发展；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；展望未来，激发学生的学习兴趣和明确肩负的重任。
（二）教学具体内容1.微生物与人类的关系(1课时)2.微生物科学(1课时)微生物学的研究对象及其分类地位微生物的特征微生物学研究内容及其分科3. 微生物的发现与微生物学的发展(1课时)微生物的发现微生物学的奠基现代微生物学的发展与展望我国微生物学发展的概况（三）教学重点和难点1.重点：微生物的发现和微生物学的建立与发展；2.难点：微生物的类群及特点。
(完整版)微生物学教学大纲
课程编号：《微生物学》授课大纲学时数： 72讲课：72学制：四年制本科适合专业：生物科学有关专业一、本课程的性质和任务（一）课程的性质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以取代的重要作用的学科，故本课程分为理论解说和实践授课两大部分（实验部分还有授课大纲）。
理论课授课主要解说微生物发展的历史、微生物的形态构造、营养和代谢特点、遗传规律、生态、传染与免疫和系统分类等内容。
（二）课程的任务：本课程主要面对生物科学专业的本科学生讲课，是专业必修课。
经过学习微生物的形态构造、生理生化、生长生殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类判断以及微生物与其他生物的互有关系及其多样性，在工、农、医等方面的应用，认识该学科的发展前沿、热点和问题，使学生牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识，认识微生物的基本特点及其生命活动规律，为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。
二、本课程与其他课程的联系：微生物学是一门专业基础课，与好多课程关系亲近，应在生物化学、遗传学、生理学等课程的基础进步行学习，并为今后专业课，如遗传学、生物化学等课程的学习确定基础。
三、授课内容（一）第一章绪论一、本学期的授课安排二、微生物和你三、微生物学四、微生物的发现和微生物学的发展五、 20 世纪的微生物学六、 21 世纪微生物学发展的特点和趋势授课基本要求：学习微生物学这门课程，必定第一认识什么是微生物、主要种类、特点、发展情况、研究意义等等。
本章要修业生在联系本质的情况下掌握微生物的见解、特点，并提起学生学习微生物的兴趣。
主要知识点与重点：微生物的见解、类群及特点。
（二）第二章微生物的纯培养和显微技术第一节微生物的分别和纯培养一、无菌技术二、用固体培养基获得纯培养三、用液体培养基获得纯培养四、单细胞（孢子）分别五、选择培养分别六、微生物的珍藏技术第二节显微镜和显微技术一、显微镜的种类及原理二、显微观察样品的制备第三节显微镜下的微生物一、细菌和古菌二、真菌三、藻类四、原生动物授课基本要求：掌握微生物学研究的基本技术，即无菌技术、纯种分别技术、培养技术及显微镜技术。
沈萍 微生物 第十二章微生物进化、系统发育和分类鉴定
第十二章微生物的进化、系统发育和分离鉴定地球形成10亿年后开始出现生命,主要是类似简单杆状细菌的原始生物，同期另一些由光合微生物与沉积物形成的片层状化石——叠层石stromatolites也发现较多微生物，其类似绿硫细菌和多细胞丝状绿菌，属于不产氧光合细菌。
产氧光合细菌——蓝细菌最早的叠石层在25-30亿年前形成。
蓝细菌给地球带来氧气，而后各种真核微生物才开始出现，多样性大大增加。
现代生物进化论认为地球上的生命在地球早期特殊环境下形成，通过“前生命的化学进化”过程，由非生命物质产生的。
进化evolution：是生物与其生存环境相互作用过程中，其遗传系统随时间发生一系列不可逆的改变，大多数情况下导致生物表型改变和对生存环境的相对适应。
研究微生物系统发育phylogeny 指的就是研究各种微生物进化的历史。
地球上有多少种微生物迄今无准确答案，估计有分类记录的各类物种大约150万，其中微生物大约15万，数目还在不断增加。
对微生物分类存在两种基本的、截然不同的分类原则：根据表型特征phenetic characteristics 相似程度分群归类，这不涉及进化、不以反映生物亲缘关系为目的；按照生物系统发育相关性水平分群归类，目的是探寻各种微生物间进化谱系，建立反映微生物系统发育的分类系统。
生物系统学systematics：以进化论为指导思想的分类学，目标在于通过分类追溯系统发育，推断进化谱系，这样的分类学也成为生物系统学。
第一节进化的测量指标一进化指标的选择主要是分析比较生物大分子（蛋白、RNA、DNA序列）一级结构特征。
研究表明蛋白、RNA、DNA序列进化变化的显著特点是进化速率相对恒定，这些分子序列进化的该变量（AA or 核苷酸替换数或替换百分率）与分子进化的时间呈正相关。
因此这些生物大分子被看做是分子计时器molecular chronomenters。
根据这一原理，可通过比较不同种类生物大分子序列的改变量来确定其彼此间系统发育相关性或进化距离。
微生物学课程教学大纲
微生物学课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：微生物学课程类别：专业基础课课程学分：＿____课程总学时：＿____适用专业：＿____二、课程的性质、目的和任务（一）课程性质微生物学是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工业发酵、医学卫生、生物工程和环境保护等领域的科学。
本课程是_____专业的一门重要的专业基础课。
（二）课程目的通过本课程的学习，使学生掌握微生物学的基本理论、基本知识和基本实验技能，了解微生物在自然界中的分布、作用以及与人类的关系，为后续课程的学习和今后从事相关专业工作打下坚实的基础。
（三）课程任务1、使学生掌握微生物的形态结构、生理生化、遗传变异、生态分布等方面的基本知识。
2、培养学生的实验技能，包括微生物的培养、观察、染色、分离、鉴定等。
3、培养学生运用微生物学知识分析和解决实际问题的能力。
4、培养学生的创新思维和科学素养。
三、课程教学内容及要求（一）微生物学绪论1、微生物的概念和特点微生物的定义微生物的特点，如个体微小、结构简单、代谢多样、繁殖迅速等2、微生物的类群原核微生物：细菌、放线菌、蓝细菌等真核微生物：真菌、原生动物、藻类等非细胞型微生物：病毒、亚病毒等3、微生物学的发展简史微生物学的初创时期微生物学的奠基时期微生物学的发展时期4、微生物学的研究内容和方法微生物学的研究内容，如微生物的形态结构、生理代谢、遗传变异、生态分布等微生物学的研究方法，如显微镜技术、无菌操作技术、培养技术、染色技术等（二）原核微生物1、细菌细菌的形态和大小细菌的细胞结构，如细胞壁、细胞膜、细胞质、核区等细菌的繁殖方式细菌的群体特征2、放线菌放线菌的形态和结构放线菌的繁殖方式放线菌的菌落特征3、蓝细菌蓝细菌的形态和结构蓝细菌的生理特性蓝细菌的分布和作用4、支原体、立克次氏体和衣原体支原体的特点和致病性立克次氏体的特点和致病性衣原体的特点和致病性（三）真核微生物1、真菌真菌的形态和结构真菌的繁殖方式真菌的菌落特征常见真菌的代表种类，如酵母菌、霉菌等2、原生动物原生动物的形态和结构原生动物的营养方式和繁殖方式原生动物的分类和代表种类3、藻类藻类的形态和结构藻类的繁殖方式藻类的分类和代表种类（四）病毒1、病毒的形态和结构病毒的大小和形态病毒的结构组成，如核酸、衣壳、包膜等2、病毒的复制病毒的吸附和侵入病毒的核酸复制和蛋白质合成病毒的装配和释放3、病毒的培养和检测病毒的培养方法，如细胞培养、鸡胚培养、动物接种等病毒的检测方法，如血清学检测、分子生物学检测等4、病毒的分类和致病性病毒的分类原则和分类系统常见病毒的致病性，如流感病毒、肝炎病毒、艾滋病病毒等（五）微生物的营养和培养基1、微生物的营养物质碳源氮源能源生长因子无机盐水2、微生物的营养类型光能自养型光能异养型化能自养型化能异养型3、微生物对营养物质的吸收方式单纯扩散促进扩散主动运输基团转位4、培养基培养基的定义和分类培养基的配制原则和方法常见培养基的种类和用途（六）微生物的代谢1、微生物的能量代谢发酵有氧呼吸无氧呼吸2、微生物的分解代谢糖的分解代谢脂肪的分解代谢蛋白质的分解代谢3、微生物的合成代谢生物大分子的合成次生代谢产物的合成（七）微生物的生长和控制1、微生物的生长测定细胞数量的测定方法，如直接计数法、间接计数法等细胞生物量的测定方法，如干重法、湿重法等2、微生物的生长规律细菌的生长曲线真菌的生长曲线3、影响微生物生长的因素温度pH氧气渗透压4、微生物的培养方法实验室培养法工业培养法5、微生物生长的控制物理控制方法，如高温、低温、辐射等化学控制方法，如消毒剂、防腐剂、抗生素等（八）微生物的遗传和变异1、遗传物质的基础证明核酸是遗传物质的实验微生物的遗传物质2、基因突变和诱变育种基因突变的类型和特点诱变育种的原理和方法3、基因重组和杂交育种基因重组的类型和特点杂交育种的原理和方法4、菌种的衰退、复壮和保藏菌种衰退的原因和防止方法菌种复壮的方法菌种保藏的方法（九）微生物的生态1、微生物在自然界中的分布土壤中的微生物水体中的微生物空气中的微生物生物体中的微生物2、微生物与生物环境的关系互生关系共生关系寄生关系拮抗关系3、微生物在自然界物质循环中的作用碳素循环氮素循环硫素循环磷素循环（十）微生物的分类和鉴定1、微生物分类的原则和方法分类的原则分类的方法，如传统分类法、数值分类法、分子分类法等2、微生物的分类系统原核生物的分类系统真核生物的分类系统3、微生物的鉴定微生物鉴定的依据微生物鉴定的方法四、课程实验教学内容及要求（一）实验目的通过实验教学，使学生进一步巩固和加深对微生物学理论知识的理解，掌握微生物学实验的基本操作技能，培养学生的动手能力、观察能力、分析问题和解决问题的能力，提高学生的科学素养和创新意识。
课程教学大纲-微生物学
《微生物学》课程教学大纲（执笔人：审核人：教学院长：）课程简介（一）课程代码：（二）课程名称（含英文名称）：微生物学Microbiology（三）课程类别：专业必修课（四）修读对象：生物技术专业本科学生（五）总学时与学分：45学时。
其中理论45学时。
2.5学分。
（六）相关课程：先修课程：医学免疫学；后续课程：发酵工程（七）内容提要（不超过200字）本课程主要学习微生物细胞的结构与功能，微生物的营养与代谢、生长繁殖及控制，病毒的分离、鉴定、特性、感染及控制、微生物的基因组、遗传规律与特性、微生物的基因表达、调控及基因工程、微生物的生态、进化、系统发育、分类鉴定及物种多样性，微生物感染与免疫及微生物生物技术与产品。
二、教学目的和教学方法学习微生物学在工、农、医等方面的应用，了解该学科的发展前沿、热点和问题，使学生牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识，了解微生物的基本特性及其生命活动规律，为学生今后的学习及工作实践打下坚实的基础。
教学方法采取多媒体教学与讨论相结合。
三、理论与实践教学学时分配四、选用教材和主要教学参考书教材：《微生物学》沈萍主编高等教育出版社2006第二版主要参考书：1.《微生物学教程》周德庆编高等教育出版社2002.5 第二版2.《医学微生物学》戚中田主编高等教育出版社2009第二版3.《现代工业微生物学》杨汝德主编华南理工大学出版社2001五、理论教学内容（一）第一章绪论主要讲授内容：1.微生物定义及其类群2.微生物学的发展史：微生物与疾病间的关系；免疫学与微生物感染的关系微生物学的未来。
3.微生物学的发展对人类进步的贡献4.微生物的五大共性5.微生物学及其研究内容教学时数：2学时重点与难点：掌握微生物学的特点及微生物的发展历史。
熟悉微生物学的目的。
了解微生物学研究的主要范围。
思考题或练习题：为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人？（二）第二章微生物的纯培养和显微技术主要讲授内容：1.无菌技术2.用固体培养基获得纯培养3.用液体培养基获得纯培养稀释法4.单细胞（抱子）分离5.选择培养6.微生物的保藏技术教学时数：4学时重点与难点：掌握微生物学研究的基本技术，即无菌技术、纯种分离技术、培养技术及显微镜技术。
《微生物学》课程教学大纲
《微生物学》课程教学大纲一、说明（一）课程简介《微生物学》是高等院校生物科学专业、生物技术专业和生物工程专业重要的专业基础课程。
本课程介绍微生物的发现和微生物学的发展史，微生物的形态结构，微生物的营养、代谢、生长、生态，微生物遗传育种，菌种保藏，传染和免疫，分类等基础知识。
实验包括形态观察、培养基制备、接种、培养，自然界纯种微生物分离，细菌检查及其生理生化反应，菌种保藏等。
使学生掌握普通微生物学基本知识和基本操作技能。
学习此课程以前，学生已经掌握了必要的数学、物理与化学的知识，并学习了生物化学等课程。
（二）目的任务1、注重培养学生分析问题、解决问题的能力上2、使学生掌握微生物的形态结构、营养、生理、代谢、生长方式和生长规律、遗传和变异、传染和免疫、分类和鉴定以及微生物生态学等基础知识；3、使学生了解微生物学的发展简史和微生物在工业、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；4、使学生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学实验技术原理和方法。
（三）课程类别专业基础课二、教学安排与授课学时分配表三、教学内容与知识点第一章绪论一、微生物学研究的对象和任务二、微生物学发展简史和重要代表人物三、微生物学研究的意义微生物在工业、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。
四、微生物的特性第二章原核微生物一、细菌细菌细胞的一般结构和特殊结构、细菌的繁殖方式和培养特征。
革兰氏染色的原理和方法。
重点：细菌细胞壁的结构与组成成分、芽孢的结构及其特性和细菌的繁殖。
二、放线菌以链霉菌属为代表介绍放线菌的形态结构、繁殖、菌落以及用途。
三、其他原核微生物介绍立克次氏体、支原体、衣原体、蓝细菌和螺旋体的形态结构特点和生长特征。
第三章真核微生物一、概述二、酵母菌酵母菌的大小形态、细胞结构、主要繁殖方式以及培养特征；简述酵母菌在生产实际中的应用。
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缺陷：rRNA普遍高的保守性使得其在相近种、型分类鉴定时分辨力较 差；操作相对较复杂。
3. rRNA的顺序和进化
培养微生物
提取总的DNA作为模板 PCR反应扩增16SrDNA片段 rDNA序列测定
化学型(chemovar): 产生某种化合物或其产量异常。 致病型(pathovar): 对一个或多个寄主的致病反应。 噬菌体型(phayovar): 对噬菌体的反应。 血清型(serovar): 抗原特性。
3、群（population)： 在自然界中有些微生物的种类其特征介于两个种之间,彼
此不易严格区分,于是我们就把这两个种和介于它们中间的一 些微生物统称为一个“群”。
分析比较 微生物之间的系统发育关系
4. 基于rRNA的系统发育树
系统发育树（phylogenetic tree）：在研究生物进化和系统分类中， 用以概括各种（类）生物之间亲缘关系的树状分枝的图形。分为有 根树和无根树两种。
一般系统发育树
伍斯等根据某些代表生物16S rRNA(或18S rRNA)序列比较，首次 提出了一个涵盖整个生命界的系统树。这是一颗有根树，rRNA序 列分析表明，它最初先分成两支：一支发展成为今天的细菌(真细 菌)；另一支是古生菌--真核生物分支，进化过程中进一步分叉分别 发展成古生菌和真核生物。
种以下的分类术语：
1、亚种（subspecies
类等级。一般是指菌种在某一个特征上与模式种有明显而稳 定的差异，但又不足以区分为新种。
2、型（type） 是同一细菌种内显示很小生物化学与生物学差异的菌株，
常用于细菌（尤其是致病菌）中紧密相关菌株的区分。
7、纯培养物：某一培养物是由单一微生物细胞繁殖产 生的，就称为该微生物的纯培养物。
8、克隆: 是从单个亲本细胞得来的细胞群体。
二、微生物的命名
国际细菌命名法规 ：
1 新种的命名不应与已发表的真菌，藻类、原生动物同名。 2. 种名要用拉丁文, 用双名法表示，新种要有典型菌株，新属要有
典型种，并要同时发表菌种的保藏号。 3. 新种(属)要在“国际系统分类细菌学杂志”(IJSB)上发表。 4. 菌名的更改要得到仲裁委员会同意，并发表在IJSB上才能有效。
一、进化的测量指征
1. 合适的进化指征应满足的条件 ① 存在的普遍性 ② 序列的同源性 ③ 序列的线性 ④ 序列的保守性
蛋白质、RNA和DNA序列进化变化的显著特点是进化速 率相对恒定，也就是说，分子序列进化的改变量(氨基酸 或核苷酸替换数或替换百分率)与分子进化的时间成正比。
大量的资料表明：功能重要的大分子、或者大分子中功能 重要的区域，比功能不重要的分子或分子区域进化变化速 度低。
“双名法”
双名法规定:一个生物的种名,由“属名+种名”构成，用斜体表示。
属名 用来描述主要特征、构造或者科学家的名字。 属名第 一个字母要大 写。
种名 用来描述颜色、形状、来源或科学家的名字。种名第一个字母小写。 如： Escherichia coli
原核微生物的学名，除了“属名+种名”外，还要在学名后面用正体 写出最先定名的人名和时间(年代)。 Staphylococcus aureus Rosenbach 1884
Eubacteria （真细菌界）
Archaebacteria （古细菌界）
Eukarya （真核生物界）
Carl Woese利用16S rRNA建立分子进化树
Carl Woose的rRNA进化树完美无缺？
进化树意义：将生物分为三界（细菌、古生菌、 真核生物）
随着资料的进一步积累，系统树还会做进一步 修改
2. rRNA作为进化的指征
16S rRNA被普遍公认为是一把好的谱系分析的“分子尺” 或“分子计时器” ：
1）rRNA具有重要且恒定的生理功能； 2）在16S rRNA分子中，既含有高度保守的序列区域，又有中度保守 和高度变化的序列区域，因而它适用于进化距离不同的各类生物亲缘关 系的研究； 3）16S rRNA分子量大小适中(1540nt)，便于序列分析； 4）rRNA在细胞中含量大(约占细胞中RNA的90%)，也易于提取；
生物间存在广泛的水平的或横向的基因交换
基因的垂直传递不是影响生物进化的唯一过程
第二节 微生物的分类单元和命名
一、生物的分类单元
界 （Kingodm） 门 (phylum) (亚门) 纲 (Class) (亚纲) 目 (order) (亚目) 科 (family) (亚科) 族 (group) (亚族) 属 (genus) (亚属) 种 (species)
第12章-微生物的进化、系统发 育和分类鉴定
第一节 微生物的进化和系统发育
微生物分类是按微生物的亲缘关系和相似程度 把微生物归入各分类单元或分类群(taxon)，以得到 一个反映微生物进化的自然分类系统、可供鉴定用 的检索表以及可给出符合逻辑的名称的命名系统。 所以微生物分类的具体任务就是分类 （classification）、鉴定（identification）与命名 （nomenclature）。
微生物分类的基本单位是“种”
种：分类特征高度相似、而又与同属内的其它种存在明显差异的菌 株群。
微生物的种具有如下特征: 1. 形态、生理特征相同。 2. 有共同的起源。 3. 是分类的基本单位，也是进化的单位。 4. 是繁殖的单位，同种才能产生后代，不同的种不能产生后代。 5. 种有遗传的稳定性，同时也存在变异性。 6. 目前，DNA同源性在70%以上，16s rRNA同源性达97%以上的 菌株定位一个种
4、菌株（strain） 从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可
以称为微生物的一个菌株；用实验方法（诱变等）所获得的 某一菌株的变异型，也可以称为一个新的菌株，以便与原来 的菌株相区别。
5、标准菌株：又称模式菌株，通常是人们最先发现，并 进行过描述具有典型特征的菌株。
6、培养物：指一定时间一定空间内微生物的细胞群或生 长物。