微生物生理学教案 授课学时：32学时 授课对象：生物学院三、四年级本科生 开课学期：秋季学期 开课单位：生物学院微生物与免疫学系 主讲教师：关国华陈文峰 修改日期：2009年12月
微生物生理学教案 授课学时：32 学时 授课对象：生物学院三、四年级本科生 开课学期：秋季学期 开课单位：生物学院微生物与免疫学系 主讲教师：关国华 陈文峰 修改日期：2009 年 12 月
第一讲 章 第一章 绪论 第一节 微生物生理学的研究对象和范围 第二节 微生物生理学的形成和发展 第三节 微生物生理学的新的研究技术和方法 教学目的 通过对微生物生理学的研究对象和范围以及发展史的介绍， 使同学们对微生物生理学有较全面的认识。 敦学手段 课堂讲述、多媒体、提问和课堂讨论 教学重点 微生物生理学对细胞的重建方式及一般规律的研究 维诺格拉夫斯基对化能自养的概念的提出 教学难点 激发同学们学习微生物生理学的兴趣。 类别时间 导言 10分 霹 介绍主要参考书 介绍主要内容 提出要求 正题 15分 二、微生物生理学的研究对象 正题 20分 三、微牛物生理学的研究范围 1、研究微生物细胞的重建方式及一般规律 2、研究微生物 正题 30分 第二节微生物生理学的形成和发展 发现微生物前一观察到微生物→认识到微生物的作用 代谢研究一代谢调控和遗传一基因组学一后基因组学 正题 20分 第三节微生物生理学的新的研究技术和方法 1、克隆基因组 2、测序 3、生物信息学 总结 5分
1 第一讲 章 第一章 绪论 节 第一节 微生物生理学的研究对象和范围 第二节 微生物生理学的形成和发展 第三节 微生物生理学的新的研究技术和方法 教学目的 通过对微生物生理学的研究对象和范围以及发展史的介绍， 使同学们对微生物生理学有较全面的认识。 教学手段 课堂讲述、多媒体、提问和课堂讨论 教学重点 微生物生理学对细胞的重建方式及一般规律的研究 维诺格拉夫斯基对化能自养的概念的提出 教学难点 激发同学们学习微生物生理学的兴趣。 类别 时间 导言 10 分 介绍自己 认识同学 介绍主要参考书 介绍主要内容 提出要求 正题 15 分 第一节 微生物生理学的研究对象和范围 一、微生物生理学的定义 二、微生物生理学的研究对象 正题 20 分 三、微生物生理学的研究范围 1、研究微生物细胞的重建方式及一般规律 2、研究微生物与周围环境之间的关系 3、研究微生物生理活动与人类的关系 正题 30 分 第二节 微生物生理学的形成和发展 发现微生物前→ 观察到微生物→ 认识到微生物的作用→ 代谢研究→ 代谢调控和遗传→ 基因组学→ 后基因组学 正题 20 分 第三节 微生物生理学的新的研究技术和方法 1、克隆基因组 2、测序 3、生物信息学 4、2D 电泳 5、基因芯片 总结 5 分
第二讲 章 第二章代谢概论 节 教学目的 通过对代谢的基本概念、研究代谢的方法和代谢的研究方向 的讲述，使学生掌握如何分析和研究代谢的基本思路和方 教学手段 课堂讲述、多媒体、提问和讨论 教学重点 研究代谢的方法和想路 敦学难点 氧化还原平衡的计算 同位素标记法对EMP途径和ED途径的判断 类别时间（分） 导言5 正题 15 基本概念（新陈代谢、代谢途径、合成代谢途径和分解代谢 途径、初级代谢和次级代谢、代谢组和代谢组学) 正题 10 微生物代谢的研究战略 正题 50 研究代谢的方法 1、营养平衡 静息细胞的概念 碳平衡和氧化还原平衡的计算 2、生物化学 用营养缺陷型的方法寻找代谢途径 添加不同酶的抑制剂的方法确定代谢途径 3、同位素标记法 (用同位素标记葡萄糖不同碳原子，推断不同细菌乙醇 发能的涂径) 4、瓦勃格氏(Warburg)呼吸计法 5、基因水平（基因替代、DNA运动性改变） 6、基因组水平（鸟枪克隆、核酸序列测定、 ORF寻找结构基因、同源序列比较预测功能、 基因芯片) 7、蛋白质组水平（双向电泳） 8、代谢组水平(NMR、MS、HPLC、GC) 正题 15 代谢的研究方向（向量代谢、化能无机营养型和古菌的代谢、 代谢组学) 总结
2 第二讲 章 第二章 代谢概论 节 教学目的 通过对代谢的基本概念、研究代谢的方法和代谢的研究方向 的讲述，使学生掌握如何分析和研究代谢的基本思路和方 法。 教学手段 课堂讲述、多媒体、提问和讨论 教学重点 研究代谢的方法和思路 教学难点 氧化还原平衡的计算 同位素标记法对 EMP 途径和 ED 途径的判断 类别 时间（分） 导言 5 正题 15 基本概念（新陈代谢、代谢途径、合成代谢途径和分解代谢 途径、初级代谢和次级代谢、代谢组和代谢组学） 正题 10 微生物代谢的研究战略 正题 50 研究代谢的方法： 1、营养平衡 静息细胞的概念 碳平衡和氧化还原平衡的计算 2、生物化学——酶 用营养缺陷型的方法寻找代谢途径 添加不同酶的抑制剂的方法确定代谢途径 3、同位素标记法 （用同位素标记葡萄糖不同碳原子，推断不同细菌乙醇 发酵的途径） 4、瓦勃格氏(Warburg)呼吸计法 5、基因水平（基因替代、DNA 运动性改变） 6、基因组水平（鸟枪克隆、核酸序列测定、 ORF 寻找结构基因、同源序列比较预测功能、 基因芯片） 7、蛋白质组水平（双向电泳） 8、代谢组水平（NMR、MS、HPLC、GC) 正题 15 代谢的研究方向（向量代谢、化能无机营养型和古菌的代谢、 代谢组学） 总结 5
第三讲 要 第三章能量代谢 举 第一节能量来自有机化合物 教学目的 通过对微生物的五条主要的葡萄糖降解途径的讲述，使同学 们建立微生物代谢途径多样性的概念，并掌握这些途径的代 表菌、特征酶、特征中间产物和产能水平。 教学手段 课堂讲述、多媒体、提问和讨论 教学重点 微生物特有的途径 教学难点 ED途径、磷酸解酮酶途径和不同类型的乳酸发酵 类别时间（分） 导言 10 复习微生物的代谢类型（引出下文）、介绍本章的主要内容 和冬背的主更内突 正题 80 碳水化合物的降解 )葡萄糖 (1)葡萄糖降解途径 L.EMP途径 葡萄糖进入细胞的方式 耗能步骤、产能步骤、氧化还原步骤 巴斯德效应 2.HMP途径 3,ED途径 上述三条途径在一些微生物中的分布 4.磷酸解酮酶途径 PK途径 HK途径 同型乳酸发酵 异型乳酸发酵 双歧璃酸发酵 5。葡萄糖的直接氧化 总结 10 对五条途径从代表菌、特征酶、特征中间产物和产能水平上 进行比较
3 第三讲 章 第三章 能量代谢 节 第一节 能量来自有机化合物 教学目的 通过对微生物的五条主要的葡萄糖降解途径的讲述，使同学 们建立微生物代谢途径多样性的概念，并掌握这些途径的代 表菌、特征酶、特征中间产物和产能水平。 教学手段 课堂讲述、多媒体、提问和讨论 教学重点 微生物特有的途径 教学难点 ED 途径、磷酸解酮酶途径和不同类型的乳酸发酵 类别 时间（分） 导言 10 复习微生物的代谢类型（引出下文）、介绍本章的主要内容 和各节的主要内容 正题 80 一、碳水化合物的降解 （一）葡萄糖 （１）葡萄糖降解途径 1. EMP 途径 葡萄糖进入细胞的方式 耗能步骤、产能步骤、氧化还原步骤 巴斯德效应 2. HMP 途径 3. ED 途径 上述三条途径在一些微生物中的分布 4. 磷酸解酮酶途径 PK 途径 HK 途径 同型乳酸发酵 异型乳酸发酵 双歧乳酸发酵 5．葡萄糖的直接氧化 总结 10 对五条途径从代表菌、特征酶、特征中间产物和产能水平上 进行比较
第四讲 登 第三章能量代谢 举 第一节能量来自有机化合物 教学目的 通过对有氧呼吸和氧化磷酸化的学 握微生物在厌氧条 件下获得TCA中间产物的方法，并掌握原核生物呼吸链的 特点。 教学手段■ 课堂讲述、多媒体、提问和讨论 教学重点 原核生物呼吸链的特点 异养微生物在厌氧条件下获得TCA中间产物的方法 不完全氧化 敦学难点 异养微生物在厌氧条件下获得TCA中间产物的方法 原核生物呼吸链的特点 类别时间（分） 导言10 提问葡萄糖的五条降解途径的特点 正题 40 ·、碳水化合物的降解 (一)萄萄糖 (2)能量的产生 1.呼吸链（电子传递链） 1.1真核生物的呼吸链 12原核牛物的呼吸篇 大肠杆菌的呼吸链 氢细菌的呼吸锰 硫细菌的呼吸链 产甲烷菌的呼吸链 正题 40 2.有氧呼吸 21三羧酸循环 2.2三羧酸循环的回补反应 2.3厌氧条件下，异养微生物获得三羧酸循环中间产物 的途径 氧化支路 还原支路 2.4不完全氧化 Bertrand-Hudsonrule 总结10 原核生物的呼吸链
4 第四讲 章 第三章 能量代谢 节 第一节 能量来自有机化合物 教学目的 通过对有氧呼吸和氧化磷酸化的学习，掌握微生物在厌氧条 件下获得 TCA 中间产物的方法，并掌握原核生物呼吸链的 特点。 教学手段 课堂讲述、多媒体、提问和讨论 教学重点 原核生物呼吸链的特点 异养微生物在厌氧条件下获得 TCA 中间产物的方法 不完全氧化 教学难点 异养微生物在厌氧条件下获得 TCA 中间产物的方法 原核生物呼吸链的特点 类别 时间（分） 导言 10 提问葡萄糖的五条降解途径的特点 正题 40 一、碳水化合物的降解 （一）葡萄糖 （２）能量的产生 底物水平磷酸化 氧化磷酸化 1. 呼吸链(电子传递链) 1.1 真核生物的呼吸链 1.2 原核生物的呼吸链 大肠杆菌的呼吸链 氢细菌的呼吸链 硫细菌的呼吸链 产甲烷菌的呼吸链 正题 40 2. 有氧呼吸 2.1 三羧酸循环 2.2 三羧酸循环的回补反应 2.3 厌氧条件下，异养微生物获得三羧酸循环中间产物 的途径 氧化支路 还原支路 2.4 不完全氧化 Bertrand-Hudson rule 总结 10 原核生物的呼吸链