细菌讲稿

第一篇：细菌讲稿

第二节 细 菌

教学过程设计

师：同学们很高兴来到这里.今天由我来带领大家走进生物圈中的细菌的世界，说到细菌我想问一问此时在你们的课桌上，本子上,笔上有细菌没有？在你们的手上衣服上有细菌吗？ 生：有

师：对，其实我们时时刻刻都在和细菌打交道。那你们对细菌了解多少呢？现在请拿出一张纸，请同学们把你对细菌的了解用一两句话或一两副图表达出来。现在开始！（教师巡视.不用写太多）我们同学写了很多他所了解的细菌。好了我们就请同学交流一下你知道的细菌是怎样的。开始。（点同学回答）生：我觉得细菌形状很小，象小丸子。繁殖很快

师：说的很好，很棒，还有哪位同学？（非常不错）有没有哪位同学把细菌绘画出来的？好这位同学请你到上面去展示一下你画的细菌图好吗？（同学上来）给予评价，还有没有同学画出来了你想象中的细菌呢？好请这位同学上来展示。学生展示（介绍一下）。很棒，看来我们同学对细菌的了解还真不少，那么细菌真的是你想象的这样吗？今天就让我们走进细菌来揭开它神秘的面纱吧。（板书课题）同学们你们对细菌有了一定的了解，那么你们知道第一个发现细菌的人是谁吗？ 生：列文虎克（非常的好）。师：他是怎么发现细菌的呢？

生：用显微镜（可见同学有了一定的认识和了解了）

师：在我们生物学史上第一个看到细菌的人不是什么科学家，而是荷兰一个名不虚传的小镇的管理员，他的名字叫列文虎克。他从小就迷上了自己制作放大镜，他自制的显微镜可以将物体放大200到400倍。（请同学看虎克和他制作的显微镜）一次他把从没有刷过牙的老人的牙垢放在显微镜下观察。结果大吃一惊！他看到了许多微小的生物。他并没有放过这些微小的生物。而是将他所观察到的生物绘制成图画（可以展示他画的图）寄给英国皇家学会。从这些图画中人们第一次知道了细菌的存在第一次认识了各种形态的细菌，那么在虎克发现细菌之前，自然界有没有细菌？ 生：有

师：那么列文虎发现细菌最关键是什么呢？ 生：自制了显微镜

师：对了。用自制的显微镜虎克才看到了细菌，发现了细菌。因此英国皇家学会还选举他做会员，相当于我们现在的科学院院士。列文发现细菌是在17世纪后叶，知道19世纪中叶人们仍不知道细菌是从哪里来的，当时一些著名的科学家认为细菌是自然而然产生的。例如：在生活有这样的现象，肉汤放置一段时间会怎么样啊？（变质）科学家经过观察发现，是肉汤里面的细菌在生长繁殖而引起的变质，于是认为细菌是自然而然产生的。而法国的一位科学家对这个观点却提出了质疑（展示巴斯德图片）巴斯德提出的质疑是什么呢？肉汤中的细菌真的是自然产生的吗？这是巴斯德提出的问题。（板书巴斯德实验）而巴斯德认为肉汤中的细菌并不是自然形成的，这个认为是他作出的假设，这个假设有没有说服力？（没有）那么如果要证实他的假设是正确的应该采取什么方法？对了要实验.来证实它。很好。提出了质疑接着再去假设然后再设计并实施实验。（板书设计实验）

板书：一。细菌的发现

巴斯德的实验 1。提出问题 2。作出假设 3。设计实施方案 4。实施实验

师:1860年巴斯德做出非常著名的实验，请大家看大屏幕（播放巴斯德实验）讲解：他将肉汤均等的灌入两个烧瓶中，第一个烧瓶就是普通的烧瓶，瓶口竖直向上；而将第二个烧瓶在火焰上熔化瓶颈，拉长，弯曲成鹅颈一样的鹅颈瓶。然后把肉汤煮沸、冷却。两个烧瓶都敞开着，这样外界的空气可以畅通无阻地与肉汤表面接触。几天后，第一个烧瓶里就变浑浊了，变质了。第二个烧瓶里却没有。直至四年后，第二个鹅颈瓶里的肉汤仍然清澈透明，没有变质。这就神奇了。大家想一想在巴斯德的这个实验过程中有哪些设计是非常巧妙的呢？我们有一个同学已经举手了。生：设置成鹅颈状等等。。

师：评价（材质一样，肉汤是均等的，都敞开着，实验条件一样。）那么巴斯德在设计实验的时候这些巧妙之处是怎么来的呢？（思考）对了是通过思考，通过他的精密的思维而得到的。1864年7月14日，巴斯德展示了他的实验我们可以看到第一个瓶子里面的肉汤变质了，巴斯德是这样解释这个现象的。因为第一个烧瓶是顶端开口，悬浮于空气中的细菌，可以落人瓶颈直达液体，细菌在肉汤里得到充足的营养而生长发育，于是引起了肉汤的变质。第二个烧瓶虽然也与空气相通，但瓶颈拉长弯曲，空气中的细菌仅仅落在弯曲的瓶颈上，而不会落入肉汤中生长繁殖引起变质。所以瓶颈中的肉汤放置四年仍然是清澈的没有变质。这就是巴斯德对他的整个实验现象做出的精彩分析。（板书：5。分析实验现象）那么巴斯德得到了一个怎样的结论呢？那位同学说一下？

生：细菌不是自然形成的是有原先已经存在的细菌形成的

师：细菌不是自然形成的是原先就已经有存在的细菌。这个结论得到了当时的科学界一致支持。此外巴斯德还发现了乳酸菌，酵母菌，以及提出了保存啤酒和牛奶的巴式消毒法，同学们你们现在喝的袋装消毒灭菌奶。它就是利用巴斯德的巴式消菌法来灭菌，另外巴斯德还提出了防止手术感染的方法。由于巴斯德在微生物学研究方面的卓越成就，人们把他尊称为“微生物学之父”。好了，细菌发现的故事讲完了。下面就请同学们你们来讲一讲，讲什么呢？(看大屏幕)，听了这两个故事你对科学的发现有什么新的认识。（暗示学生）刚才我们已经说过了列文虎克为什么会发现细菌。巴斯德的这个实验结论为什么会得到科学界的一致认同。请同学回答。生：要有头脑。。细小观察，对科学提出质疑

师：（暗示）如果没有显微镜会怎么样呢。那么我想问一下同学们在你们的日常生活里面，有探究过一些科学奥秘吗？（有）你们探究活动的方法与巴斯德的方法步骤是一样的吗？（相似的）所以其实你们也在进行科学探究，从虎克发现细菌到巴斯德的实验，我们应该认识到科学的新发现一方面是建立在科学技术的进步上，另一方面是建立在缜密的思维和精细的实验基础上的。而这样的实验同学们你们正在进行中，你们正在进行的就是科学探究，科学就在你们的身边。好这就是从我们讲故事中应该知道的。接下来请同学看屏幕（播放针尖上的细菌，放大数百倍）问：看清楚细菌了吗？（没有）那我们把他放大数千倍被后这样的细菌看清楚了吗？（播放数千倍的细菌图）（看清楚了）那细菌的形态呢？（不清楚）。看来我们得借助更先进的显微镜。（播放针尖上细菌图）好这就是我们放大了数万倍的针尖上的细菌。看清楚了它的形态了没有？从这三张图片的观察我们可以看到细菌的个头怎么样啊？（很小）是非常的小。（板书细菌的形态大小十分小）请同学再观察这张图片中细菌形态是怎样的呢？ 生：椭圆型的。

师：象什么？（象橄榄，象大米，象胶囊）请同学们注意了，我们把细菌这样的形态称为杆状。细菌还有那些形态呢？再来看一副图（展示图片两幅球状和螺旋状细菌图片）请大家描述一下这两副图中的细菌的形态是怎样的。生：弯曲的（很好）螺旋状的

师：这就是细菌的第二种形态螺旋状的，再看第二幅图的细菌是怎样的呢？（球状）很明显，同学们一下就看出来了。（对了）通过这三组图片，我们了解的细菌形态主要有几种；请说出是哪三种。（板书形态：杆状，螺旋状，球状）细菌的形状很多，但主要分为这三种。同学们要注意了，有的细菌是一对对,地靠在一起有的细菌聚成一团或连成一大串,但是每个细菌仍然是独立生活的。每一个细菌都是一个独立的生命单位。那么细菌的生命结构是什么样呢？请同学们看资料60页。观察细菌结构图。然后要请一个同学说出细菌的结构有哪些？（巡视）请同学说出 生：细胞膜。

师：请同学看屏幕，细菌的结构（介绍细胞壁。。）DNA是什么物质（遗传物质），我们之前学过遗传物质位于哪里呢？（是位于细胞核里面的）。那为什么在细菌的结构里面这里不是细胞核而是DNA呢？(说明细菌的细胞核还未成型）只是一个遗传物质区域。这是细菌结构突出的一个特点。（介绍其他结构）同学们要注意了荚膜和鞭毛不是所有细菌都共有的结构。只是有些细菌有的特殊结构。下面就请同学们来进行一个活动。看屏幕（展示细菌和动物细胞和植物细胞结构图）请同学们找出三种细胞结构的异同。那么我们分小组来讨论。（四同学一组1357向后转）每个小组通过讨论后要共同的来完成一个活动表格。现在请同学们先分好小组。观察屏幕中三种细胞结构图，讨论完成活动中的表格。（发表格并巡视指导2分钟）好了我们各个小组呢都经过讨论达成了共识，下面就请一个小组把完成的活动表格展示一下。（学生上来展示）生：上来解释自己的讨论结果。（2个小组上来）师：其他的小组有没有补充。生：。

师：同学在比较的时候有没有注意到，细菌有细胞壁，他和哪个细胞相似（植物细胞）而植物细胞在细胞质内有叶绿体，叶绿体我们前面学过它是进行光合作用的场所，光合作用可以帮助植物进行有机物的制造，也就是说植物利用叶绿体自己制造物质供自己生长利用。细菌有没有叶绿体?（没有）下面就请同学推测一下细菌的营养方式是怎样的。请同学说： 生：。

师：细菌利用现成的有机物生存，这种方式我们把它称为异养，（播放营养方式：大多数细菌是异养，他们将有机物分解为无机物，是生态系统中的分解者。）不过，在自然界中不是所有的细菌都是异养的。我们现在已经了解了细菌的这些生命活动拉，那么它是如何繁殖呢？（请同学们看细菌生殖影片）然后请同学说出细菌的生殖方式是怎样的。它有哪些特点？ 生：分裂生殖

师：我们可以看到环境适宜时，细菌可以每20-30分繁殖一次，那说明细菌有什么特点啊？（繁殖速度很快）展示细菌生殖图片。细菌除了这个特点之外还有一个特点。那就是可以形成芽孢.什么是芽孢呢？（请同学们看影片芽孢）它是细菌的生殖细胞吗？（不是），它是休眠体，在细菌发育后期细胞壁增后而形成的。（播放细菌的芽孢的特点）。可见芽孢可以帮助细菌度过不良环境。芽孢很小，随风飘散,落到新的环境又可以发育成细菌.因此细菌的这些特点使它们无处不在，下面就请同学们做一个关于细胞繁殖的计算题。（展示技能题）生：说出答案。

师：非常好，4个小时后你手上有25600个细菌，那么从这个计算中，你对搞好个人卫生有什么启示呢？ 生：洗头。。师：还有没有？ 生：。。

师：从这个计算中我们知道在生活要勤洗手，勤洗澡，这样减少我们身体上所携带的细菌数目。减少因为细菌而带来的疾病。关于细菌的知识我们就学到这里了，但是自然界中还有很多知识需要同学们继续去探究。请同学们课后继续探究细菌的营养方式除了异养还有哪些呢？细菌与人类的生活有哪些关系呢？自然界中的细菌大多数都是对我们有害的吗?（展示）请同学们查找并且整理成为有关细菌与人类关系的调查报告）今天我们的课就到这里，谢谢同学们下课

第二篇：细菌细胞壁与革兰氏染色-讲稿

讲稿-常祖明

上节课回顾

上节课我们主要讲了细菌的基本形态，细菌根据其基本形态分为三种，球菌、杆菌和螺旋菌。下面我们简单回顾一下这三类细菌。

首先是球菌，球菌根据其分裂的方向和分裂后连接的方式分为下图几类，单球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌和葡萄球菌。

其次是杆菌，杆菌是细菌中种类最多的类型。其菌体细胞的形状有下面几种，短杆状、棒状、梭状、分支状、螺杆状、竹节状等。

最后一类是螺旋菌，螺旋菌根据其螺旋的环数多少分成三类，不到一环的是弧菌、2-6环为螺旋菌、6环以上为螺旋体。

当然，细菌不只有这三种基本的形态，还有一些特殊的形态，种类极少，像丝状和方形细菌。

在介绍细菌的细胞壁之前，我们首先来了解一下细菌的基本结构，如图，细菌细胞的结构分为一般结构和特殊结构，一般结构是所有细菌所共有的结构，包括细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核。从这张模式图上我们可以看到细菌的细胞和真核生物的细胞最大的不同就是无核膜。

而特殊结构只有部分细菌具有或者某些细菌在特殊的条件下产生，主要有四类，即荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢。下面我们通过图片了解一下这四类页数结构。

荚膜是某些细菌在生长繁殖过程中能合成,并向细胞壁外分泌一层疏松透明的粘液状质，厚者为荚膜；薄者微荚膜，般染色法不易着色，光镜下呈透明圈。

鞭毛是伸出于菌体表面细长弯曲的丝状物，鞭毛为细菌的运动器官。

菌毛较鞭毛更细、短、直、数目多，必须用电子显微镜观察，菌毛和鞭毛的区别，举一个例子，鞭毛就像人的四肢，具有运动功能，而菌毛则像人的头发、汗毛。

芽孢则是某些细菌在生长发育后期，在细胞内形成的一个圆形或椭圆形，厚壁，含水量低，抗逆性强的休眠体构造。

我们在这里先简单介绍一些这四类特殊构造的基本形态，它们具体的结构和功能我们在后面还会专门讲到。

在细菌的结构中，最重要的就是细胞壁，这是本章的最重要的知识点，也是本课程的重点内容。我们先来了解一下细胞壁的概念。细胞壁是位于细胞表面，内侧紧贴细胞膜的一层较为坚韧，略具弹性的细胞结构。在这个概念中，大家要注意几点，一是位于细胞表面而不是细胞最外层，有点教材上的概念就是最外层，这个说法不够确切，因为刚刚我们讲到了有些细菌的最外层是荚膜。二是紧贴细胞膜说的是它的位置，虽然紧贴，但可以用质壁分离的方法把它们分离开，便于观察细胞壁。三是细胞壁的基本特点，坚韧略具弹性，这个特点可以保护细菌当低渗环境中膨胀而不破裂。

细胞壁对于细菌非常的重要，下面我们就来介绍一下细胞壁的功能。

（1）固定细胞外形和提高机械强度；细菌呈现各种外形一种很重要的原因就是有细胞壁，比如一个杆状细菌，除去细胞壁后的原生质体会变成球型。提高机械强度，我们刚才从细胞壁的概念上讲到了细胞壁的基本特点是坚韧略具弹性，包含细胞吸水膨胀不破裂，比如大肠杆菌的细胞壁能够承受2个大气压的压力，相当于汽车内胎的压力。举例：细胞壁就相当于自行车的外车胎，如果外胎破损了，内胎很容易炸。

（2）为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需；

首先解释和生长的关系，随着细菌的生长变大，细胞壁也会随着变大，否则细菌就永远一个大小了。和分裂的关系，上节课我们讲了细菌是以二等分裂繁殖的，在这个过程中，中间部分的细胞壁后凹陷分离成两个细菌。和鞭毛运动的关系，后面我们会学到细菌的鞭毛是生长在细胞膜上的，但鞭毛的运动支点是由细胞壁提供的。可以通过实验证实，当细菌失去细胞壁后，它的鞭毛将不能运动。举例：头发长在头皮上，头发自己是不会动的，但中间加一把梳子就能摆动头发，梳子就相当于细胞壁，头皮就相当于细胞膜。

（3）渗透屏障，阻拦抗生素等大分子物质（分子量大于800）进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤；细胞壁是一层网格状结构，就像一层防护网罩在细胞表面，阻拦抗生素等大分子物质对细菌的伤害。细胞壁相当于细菌的防盗网。

（4）细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础；

细菌的抗原性与细胞壁有关，例如一些致病菌侵入人体后会使人产生抗体，促使人产生抗体的物质就是抗原，细菌的抗原就是由细胞壁提供给的。细菌侵入人体生长繁殖会产生一些对人有刺激性的毒素，这些毒素也是由细胞壁提供的。一些抗生素如青霉素杀菌原理就是通过破坏细胞壁来杀死细菌。噬菌体进入细菌内时需要一把钥匙，这把钥匙就存在于细胞壁上，噬菌体需要先识别细胞壁上的这些钥匙才能进入细菌内。革兰氏染色：

正染色和负染色：而背景因未被染色而呈光亮，这种染色称为正染色。而负染色则相反，由于染液中某些电子密度高的物质(如重金属盐等)“包埋”低电子密度的样品，结果在图像中背景是黑暗的，而样品像“透明”地光亮。两者之间的反差正好相反，故称为负染色。

革兰氏染色在细菌分类上的地位就像把人分成男女，把动物分成雌雄一样。

在脱色过程中，可能因为脱色过度，将革兰氏阳性菌脱色，也可能脱色不够，革兰氏阴性菌未脱色，所以做革兰氏染色时注意作对照，对照有两种方法，一种是混合法，就是找一种和要鉴定的菌不同形状的已知菌作对照，混合染色。另一种是在同一个载玻片上设对照。

直到1983年，用铂代替碘液对细菌进行染色后在电镜下观察，发现染色的不同跟细胞壁的构造有关。

革兰氏染色原理： G＋菌：细胞壁厚，肽聚糖网状分子形成一种透性障，当乙醇脱色时，肽聚糖脱水而孔障缩小，故保留结晶紫-碘复合物在细胞膜上。呈紫色。

Gˉ菌：肽聚糖层薄，交联松散，乙醇脱色不能使其结构收缩，其脂含量高,乙醇将脂溶解，缝隙加大，结晶紫-碘复合物溶出细胞壁，沙黄复染后呈红色。

革兰氏阳性菌的细胞壁结构：

成分的区别：细菌-肽聚糖，真菌-几丁质，植物细胞-纤维素和果胶质。

细胞壁的机械强度有赖于肽聚糖的存在。合成肽聚糖是原核生物特有的能力。

细胞壁的厚度一般在10～25纳米之间，约占细胞总体积的20%。

凡能破坏肽聚糖结构或抑制其合成的物质，大多能损伤细菌细胞壁而杀伤细菌，如溶菌酶、青霉素等。溶菌酶水解的是β-1,4糖苷键，青霉素攻击肽尾和肽桥连接的部分转肽酶。

肽桥就像钢筋把各条聚糖N-乙酰胞壁酸上的肽尾连接起来，形成一种牢固的网状结构。

N-乙酰胞壁酸是原核生物特有的己糖。

只有细菌的细胞壁含有肽聚糖。

磷壁酸使细胞壁形成一个负电荷环境，所以碱性燃料更有利于染色。

S.aureus 金黄葡萄球菌

在N-乙酰胞壁酸上的四肽尾为L-Ala（丙氨酸）→ D-Glu（谷氨酸）→ L-Lys（赖氨酸）→ D-Ala（丙氨酸）

金黄色葡萄球菌的肽桥为五个甘氨酸组成的五肽，交联的肽链占肽链总数的 75～100％。立体的交联使肽聚糖形成多层次网状结构。

肽键(peptide bond)一分子氨基酸的α－羧基和一分子氨基酸的α－氨基脱水缩合形成的酰胺键，即-CO-NH-。氨基酸借肽键联结成多肽链。

一个氨基酸不能称为肽，也不能合成肽，必须是两个或两个以上氨基酸以肽键相连的化合物。两个氨基酸以肽键相连的化合物称为二肽；三个氨基酸以肽键相连的化合物称为三肽，以此类推。

α/β指C1、C5基团同侧/异侧位。

一个手性碳原子可以有两种构型，所以，含有一个手性碳原子的化合物有两种构型不同的分子，它们组成一对对映异构体，一个使偏振光右旋D，另一个使偏振光左旋L。

人体是左旋还是右旋？

生命最基本的东西氨基酸也有手性（左右）之分。检验手性的最好方法就是，让一束偏振光通过它，使偏振光发生左旋的是左旋氨基酸，反之则是右旋氨基酸。通过这种方法的检验，人们发现了一个令人震惊的事实，那就是除了少数动物或昆虫的特定器官内含有少量的右旋氨基酸之外，组成地球生命体的几乎都是左旋氨基酸，而没有右旋氨基酸！

右旋体有什么危害？

右旋分子是人体生命的克星，因为人是由左旋氨基酸组成的生命体，它不能很好地代谢右旋分子，所以食用含有右旋分子的药物就会成为负担，甚至造成对生命体的损害。上个世纪60年代，有一个叫典子的日本姑娘，她天生没有双臂，可是她用双脚学会了写字、做饭、穿衣，而且还学会了游泳，完全做到了生活自理。她的事迹感动了许许多多的人，人们在关心典子的同时也不禁会问；典子的父母都是健康的正常人，为什么典子会天生没有双臂呢？与不幸的典子一样来到这个世界的残疾婴儿在全世界有好几万。后来发现，之所以会发生这样的悲剧只因为她的母亲服用了一种叫“反应停”的药物。反应停里的一种分子具有治疗作用，可以减轻孕妇的早期妊娠反应，但是它的对映体（右旋体）却使用药的母亲生下了残疾的孩子。

为什么药物必须考虑手性问题？

正是有了60年代的这个教训，所以现在的药物在研制成功后，都要经过严格的生物活性和毒性试验，以避免其中所含的另一种手性分子对人体的危害。在化学合成中，这两种分子出现的比例是相等的，所以对于医药公司来说，每生产一种药物，最好要把另一半分离出来。但是，这个造福人类的技术还被某些国家所垄断，人们只好多花钱才能享受到。如已经用于临床的降血压“左旋氨氯地平”，治疗甲减的“左旋甲状腺素”，抗菌的“左旋氧佛沙星”等。

甘油磷酸是细菌细胞壁磷壁酸的主要成分之一。

细菌保存法：时间最久的是冻干保存法，将菌液和脱脂奶粉混合冻干真空，-80℃保存。

Mg2+是酶的一种辅助因子，没有它，酶的活性发挥不出来；两者必须在适当的比例下，才能发挥出良好的功效；

磷壁酸抗原性很强，是革兰氏阳性菌的重要表面抗原；在调节离子通过粘液层中起作用；也可能与某些酶的活性有关；某些细菌的磷壁酸，能粘附在人类细胞表面，其作用类似菌毛，可能与致病性有关。

自溶素是细菌自身产生的可降解细菌细胞壁的蛋白水解酶，与细菌细胞分裂、生物膜形成、表面黏附、遗传感受态和细胞壁更新有关。自溶素的活性受到严格调控。

周质酶位于细菌细胞壁和细胞膜之间的酶。

一般细菌毒素可分为两类，一类为外毒素（Exotoxin）；它是一种毒性蛋白质，是细菌在生长过程中分泌到菌体外的毒性物质。产生外毒素的细菌主要是革兰氏阳性菌。如白喉杆菌、破伤风杆菌、肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌以及少数革兰氏阴性菌。另一类为内毒素（Endotoxin）。是革兰氏阴性菌的细胞壁的产物。细菌在生活状态时不释放出来，只有当细菌死亡自溶或粘附在其它细胞时，才表现其毒性，内毒素的主要化学成分是脂多糖中的类脂A成分。类脂A是脂化的葡萄胺二糖，通过焦磷酸酯键组成的一种独特的糖脂化合物，具有致热作用，是革兰氏阴性细菌内毒素的毒性成分。

抗原决定簇（antigenic determinant）：决定抗原性的特殊化学基团。又称抗原表位。抗原决定簇大多存在于抗原物质的表面，有些存在于抗原物质的内部，须经酶或其他方式处理后才暴露出来。一个天然抗原物质可有多种和多个决定簇。抗原分子越大，决定簇的数目越多。

第三篇：细菌表面展示技术讲稿(详细版)

细菌表面展示（bacterial cell－surface display）技术的发展及应用

各位同学大家好，今天我们为大家带来的是：细菌细胞表面展示技术，严谨的科学定义是：指通过重组 DNA 技术，将外源功能蛋白表达并定位于特定细菌细胞的表面，以达到一定的研究与应用目的是一项新的蛋白质应用技术。这句话该怎么理解：一般基因工程需要把蛋白提取出来，最好是菌体可以把蛋白分泌到菌体外，表面展示技术是把目的蛋白表达在细胞表面，外源蛋白的这种表面锚定有4个好处：1.可以使特定的反应在细胞表面直接发生而提高反应效率，2.能克服某些大分子底物不能穿越细胞膜而进入胞内，3客服某些反应产物在细胞内不能进行特定的构型折叠等弊端，4.使产物的提取纯化过程简化。

接下来，我组将从发展史，菌体构建，技术应用，未来展望4各方面为大家介绍。1.发展史

大多数生物技术都是经历了噬菌体——细菌——真核（酵母菌）的三个发展应用阶段，表面展示技术也不例外。包括：1985年Smith等人创建噬菌体表面展示技术，次年，Freudl 报道细菌表面展示技术，以及近年来兴起的酵母菌表面展示技术与杆状病毒表面展示系统。

噬菌体表面展示技术：该展示系统是最早发展起来的,历经20多年发展,现在最常用的噬菌体表面展示系统主要有:丝状噬菌体、K噬菌体、T4噬菌体和T7噬菌体展示系统。噬菌体表面展示技术具有表面展示技术的基本优点,而且技术发展相对成熟,但由于载体自身的限制,使得该展示系统存在着很大缺点。比如,外源蛋白的插入可能影响噬菌体的装配,使其失去感染力;多肽或蛋白质与噬菌体外壳蛋白融合表达时存在不可预测的偏差性等。

酵母菌表面展示系统：酵母表面展示系统是近年发展起来的一种重要的真核蛋白表面展示系统。酿酒酵母是具有细胞壁的单细胞真核微生物,是目前常见的酵母表面展示系统载体蛋白来源。根据交配型的差异分为MATa和MATA两种单倍体,其细胞表面分别表达a或A凝集素,它们是酵母细胞壁上的两种甘露糖蛋白,可介导细胞间的性黏附使细胞融合。目的蛋白可分别与a或A凝集素融合,展示于酵母细胞表面。与细菌相比,酿酒酵母在表面展示技术上的应用具有许多优势:(1)具有公认的安全性;(2)其蛋白质折叠和分泌方式与哺乳动物相似,展示哺乳类蛋白优于细菌系统;(3)具有众所周知的发酵特性;(4)展示的蛋白质可通过糖基磷脂酰基醇(GPI)锚定或二硫键绑定在细胞壁上。因此,酵母表面展示系统是一种更为安全、高效的表面展示系统。但该系统也存在一些缺陷,例如酵母生长适温范围窄,主要的蛋白质后加工过程与哺乳动物细胞差异较大,重组酵母缺少选择标记等。2006年有人报道酵母的质量控制系统并不能区分表达完整折叠的蛋白和折叠结构缺陷型蛋白〔4〕,这也进一步表明了酵母表面展示系统在蛋白表达上还不完善,筛选出来的蛋白应用前可能还需要进一步分析研究。

杆状病毒表面展示系统：属于高等真核生物展示系统。该展示系统以杆状病毒为载体,外源基因插入病毒的衣壳蛋白基因或囊膜蛋白基因后经过加工处理,与衣壳蛋白或囊膜蛋白进行融合表达并在病毒粒子或感染细胞表面进行展示。作为一种真核生物展示系统,杆状病毒表面展示系统允许大片段外源基因的插入,能有效地在病毒粒子表面展示外源蛋白,而且可以对外源蛋白进行糖基化加工和折叠等翻译后修饰,尤其适合需进行特异的翻译后加工才能有效折叠和具有生物活性的高等真核生物细胞表面蛋白和分泌蛋白的展示。目前研究及应用最为广泛的杆状病毒表面展示系统是苜蓿尺蠖核型多角体病毒和家蚕核型多角体病毒表面展示系统〔5〕。相对于前几种展示系统,该展示系统可能具有更大的发展和应用空间。2.细菌表面展示体系的构成

细胞表面展示体系通常由运载蛋白（carrier protein）、靶蛋白（又称乘客蛋白，passenger protein）和受体菌三者组成，其中运载蛋白与靶蛋白以融合蛋白的方式交联，根据运载蛋白与靶蛋白融合位置的不同，一般分为 N 端融合、C 端融合和三夹板式融合等 3 种交联方式。2.1运载蛋白

运载蛋白的功能是将靶蛋白引导并锚定于细胞表面特定部位，因此一般应具有以下特性：①在结构上具有锚定单元，使靶蛋白能固定在细胞表面；②一般具有信号肽或转运信号，藉此引导表达的融合蛋白穿越细胞质膜； ③与外源蛋白融合后其本身的锚定特性不发生改变； ④展示的靶蛋白不易被胞内蛋白酶降解。目前已证实多种具有上述特性的细菌细胞蛋白，按其结构部位与功能，可分为细胞膜孔道蛋白、冰晶核蛋白、细胞壁相关蛋白、S－层蛋白、细胞表面附属物蛋白和其他类型蛋白等。接下来重点介绍两个应用最广的冰晶核蛋白和我们稍微熟悉的细胞表面附属物蛋白，两个运载蛋白。

2.1.1冰晶核蛋白

冰晶核蛋白（INP）是存在于丁香假单胞菌等细菌中的一种可诱发生物冰核形成的分泌蛋白，也是目前应用最为广泛的运载蛋白已从丁香假单胞菌克隆到 inaK、inaV 和 inaZ 等基因均位于染色体上，其编码产物的大小为 1 200～1 500 个氨基酸。在结构上，inaK 等基因均为单一开放阅读框，其编码蛋白由 3 个典型的结构域组成：①N 端结构域（约占序列的 15％），其中含有3～4 个与膜转移相关的结构单元，但是均未发现有分泌信号序列存在于这个区域中。此结构域含有较为丰富的 Asp 和亲水性氨基酸 Ser 和 Thr。Asp 残基可与细胞壁上的糖基磷脂酰肌醇通过N－聚糖连接方式进行连接，而 Ser 和 Thr 残基则可通过 O－聚糖连接方式与外膜多糖中的甘露糖相结合，从而将该蛋白锚定固着在外膜表面。②C 端结构域（占 4％），其主要的生理功能是参与冰晶形成。③中间的疏水结构域（占 81％），其序列中周期性地出现 8 个、16 个和 48 个氨基酸残基的重复序列，其功能主要是起“晶核”的作用而诱导冰晶的形成。在 C 端结构域和中间疏水结构域也均未发现分泌信号序列。INP 分子结构的这一特征为靶蛋白的转运提供了更多的可行选择。已报道采用 INP 的 N端加上少数中间重复单元、或仅采用其前 175 个氨基酸残基的N 端，均能有效转运和展示外源蛋白。

2.1.2细菌表面附属物

细菌表面附属物，如鞭毛和菌毛（性毛）等也可以作为运载蛋白。鞭毛主要由若干拷贝 FliC 蛋白与其他成分构成，其两端高度保守，而中间超变区则可以用外源蛋白代替用来构建表面展示体系，同时鞭毛保持原有的功能不变。但是由于中间超变区的大小有限，插入的外源基因的大小有一定的限制。菌毛是长细丝状的细菌附着物，由约 1 000 个主要的亚基菌毛蛋白和一些对附着和组装有重要作用的小蛋白组成，形成一个螺旋筒状结构。每个细胞含有约 500 个拷贝，菌毛蛋白含有超变区可用于插入靶蛋白。Ⅰ型菌毛含有甘露糖残基，介导结合到大肠杆菌上皮受体，由于其在细胞表面数量巨大，可产生强烈的免疫反应，具有附着和易于纯化的特性，在疫苗开发和文库构建上具有优势

2.2靶蛋白

靶蛋白是在细胞内合成后经跨膜转运和在细胞表面固定并展现功能的特定蛋白，其活性大小直接决定着展示系统性能的优劣。并非所有内源或外源合成蛋白都适合于用作靶蛋白，一般要求靶蛋白分子内不能形成二硫键或者在发挥活性时需要进行特殊的折叠、靶蛋白一级结构中带电荷的氨基酸不能对融合蛋白在细胞表面的锚定产生干扰、靶蛋白功能活性区域（如酶的活性中心）的位置通常不能太靠近融合位点等。

2．3 宿主菌

宿主菌的遗传背景也是影响展示系统性能的关键因素。宿主菌应对异源蛋白具有很好的兼容性和较低的蛋白酶降解活性，同时应具有容易培养或某种有利于展示性能发挥的特性，如恶臭假单胞菌的强抗逆性能。革兰阴性菌是研究较早和目前报道较多的宿主菌，近年也开发了多种革兰阳性菌表面展示系统。3.技术应用：

经历近30年的发展，细菌表面展示技术广泛应用于疫苗开发，蛋白质文库与肽文库的筛选，全细胞催化剂，全细胞吸附剂及降解剂，和其他应用等5个方面。其中蛋白质文库与肽文库的筛选是：从庞大的随机文库中筛选出目标蛋白或肽片段，对于得到高活性的突变酶或提高抗原决定簇的免疫能力具有重要意义。将靶蛋白展示到细菌表面，不但可以利用荧光活性分选技术进行筛选，而且直接得到纯化的单克隆。Daugherty 等通过在大肠杆菌表面展示 scFv 和进行点突变建立突变体库，再使用流式细胞仪分选系统进行筛选，建立了一种高效筛选突变文库的方法Kim 等采用 DNA shuffling 技术对枯草芽孢杆菌 BSE616 的纤维素酶基因进行改造，建立了大于 1×106的文库，通过菌落形态进行筛选，得到的最优菌株的纤维素酶活性比对照高 5 倍采用免疫学技术对大的文库进行筛选具有较高的效率和灵敏性。Bessette 等将 15 个氨基酸的肽插入大肠杆菌外膜蛋白 OmpA上，构建了含有 5×1010克隆的大文库，通过筛选得到 7 个氨基酸的保守序列，对人血清白蛋白、抗 T7 抗原决定簇、人 C 反应蛋白、HIV－1 gp120 和碱性磷酸酶等都有很高的亲和性。

近年来，有关细菌表面展示技术新的应用途径仍然不断出现。如表面展示技术和固定化技术相结合而开发的生物过滤器，不仅可以从混合的物质中分离出特异的蛋白和抗原决定簇，而且也可以用于生物吸附污水中的重金属，在水处理和环境监测上具有应用前景。用表面展示 OPH 的大肠杆菌修饰的 pH 电极，开发了一种直接测量有机磷神经毒剂的电位式微生物生物传感器。此外，对将新型纳米技术整合到细菌表面展示的技术也进行了研究，可望促进生物医学工程的发展。4未来展望： 近20 年来，细胞表面展示技术的应用领域已经大为拓展，但这一技术也存在一些尚未解决的问题，如：①目前能够在细菌表面展示的均为一些分子相对较小的蛋白质，对于超过 500 个氨基酸的蛋白质展示效率很低，这往往是由于与运载蛋白组建的融合蛋白的跨膜分泌活性较低所致； ②目前所展示的主要是一些水解酶类或在结构上无须进行折叠的简单蛋白质，对于在分子内部有二硫键结构或需要进行折叠的蛋白质往往不能实现功能性的展示； ③目前所报道的细菌表面展示系统主要是利用大肠杆菌这样的模式系统所进行的工作，且大都是实验室的前期研究阶段的工作，普遍缺乏实用性；所构建的工程菌还往往携带抗生素抗性基因，因此还不能够实现真正意义的环境应用等。随着微生物基因组学与蛋白质组学研究的广泛开展，对细胞表面的结构与功能的了解将会更为透彻，更多新的表面展示体系将会被开发，更多的环境生长优势菌群的遗传背景也将被深入研究，细胞表面展示技术与染色体整合技术和细胞固定化技术相结合，将会开发出能满足多种需要的细菌表面展示系统。

第四篇：《细菌》教案

《细菌》教案

单位：黑河市逸夫中学 姓名：龚

玉

洁

时间：2005年10月19日

一.教学目标

1．通过观察和学习了解细菌的形态和结构特点；了解细菌的生殖方式和营养方式；细菌对自然界的意义和与人类的关系。

2．通过观察细菌形态和对问题的分析、比较，继续培养观察能力和思维能力。

3．通过了解细菌在自然界中的作用，继续树立生物界的一切事物和现象是相互联系、互相影响的辩证观点；通过了解细菌与人类关系，学会用一分为二的方法去分析事物；并自觉养成良好的卫生习惯。二.重点、难点分析

1．细菌结构特点及细菌对自然界的意义和与人类的关系是本章的重点知识，因为：

（1）通过学习细菌细胞结构特点，让学生与前面所学过的植物细胞结构进行比较，找出它们在细胞结构上的相同点及显著区别，明白为什么把细菌从植物中划分出来。

（2）细菌在自然界中的作用为重点之二。腐生细菌等微生物对自然界中物质循环起着重要作用，维持着生态系统中物质转化的动态平衡和自净作用。通过这一内容的学习使学生了解细菌在自然界的物质循环中的重要作用，从而为学习高中生物学生态系统中分解者的作用打下基础。

（3）细菌与人类的关系为重点之三。通过这部分内容的学习，使学生学会用辩证唯物主义观点去看待客观事物。了解细菌与人类的密切关系表现在有利与有害两个方面，从而纠正许多人误以为细菌都是有害的错误观念。

2．如何使学生了解细菌的形态和结构特点及了解细菌对自然界中物质循环的重要作用是本章的教学难点。

（1）在教学过程中如何使学生了解细菌的形态和结构特点是本章的难点之一。细菌在自然界中分布广泛，数量极大，与人类关系密切，但因为非常微小，用人的眼睛不能直接观察到，特别是有些地区的学校缺少相应的教学设备，如显微镜、显微投影仪、录像设备和微机等，所以教师难以进行直观教学。

（2）细菌对自然界中物质循环的重要作用是本章教学的难点之二。因为初一学生所掌握的生化知识很少，也没有接触生态系统的概念以及生态系统的结构和功能方面的知识，因而讲透细菌在促进自然界中物质循环的作用有一定难度。三.教学过程 1．细菌的形态和结沟特点：

（1）在讲述细菌的形态和结构特点时，教师可以先提出一些问题如：你们见过细菌吗？听说过细菌吗？能否描述出细菌的样子？在学生议论后请学生回答问题。

由此引入新课，教师接着指出：细菌分布广泛，无沦是空气、水、土壤还是每个人身上部有细菌生活。但它是单细胞生物，个体十分微小，所以我们用眼睛看不到，下面我们就要了解一下细菌的形态和结构特点。

（2）关于细菌形态的教学，教师要充分利用各种教学手段，进行直观教学①用高倍显微镜演示细菌的三种形态；如果有教学设备的学校最好让学生自己动手操作用高倍显微镜进行观察。②可以用显微投影议投影放大细菌的三种形态。③播放细菌显微结构和亚显微结构的录像片段。④以上设备都没有，教师可让学生参看书中的显微照片及插图，同时教师用粉笔在黑板上边讲边画出细菌三种形态的示意图。接着教师总结出细菌的形态：单细胞个体，从形态上分为：球菌、杆菌和螺旋菌三类。

（3）细菌的结构特点，该教学内容由于学生没有学过有关知识，可用讲述法。首先课前要准备好细菌结构的模式图。如果没有，教师可参照书上有荚膜的细菌结构示意图画一个。对照图来讲述细菌结构特点时，注意让学生与前面所学过的植物细胞结构进行比较找出相同点和不同点。注意强调：细菌细胞没有成形的细胞核是细菌细胞与植物细胞在结构上的重要区别，所以细菌不属于植物范围。另外，有些细菌具有特殊结构如：①有的细菌具有鞭毛可在水中游动。②有的细菌在细胞壁外有荚膜、具有保护作用。

关于芽孢，教师应该指出：能否形成芽孢是细菌总的特征，不是所有细菌都能形成芽孢。芽孢是该菌种的休眠状态，称休眠体。注意说明芽孢的形成不是细菌的繁殖方式，一个细菌只能生成一个芽孢，在适宜条件下，一个芽孢萌发形成一个菌体。芽孢对恶劣环境有很强分抵抗力，壁很厚渗透性差，含水量极少。杀灭芽孢最有效的方法是高压蒸气灭菌法。一般情况下芽孢可以生存十多年。教师可以补充讲述芽孢在生物防治和环境保护中的应用阶值，例如：有些芽孢杆菌在形成芽孢的同时，产生晶体内含物，称副芽孢体。苏云金杆菌和日本甲虫杆菌等产生的副芽孢体对某些昆虫有强烈毒性，因此有些国家用苏云金杆菌等细菌作为杀虫剂又称生物农药，既能消灭害虫又不污染环境。2．细菌生命活动特点：

（1）在讲述细菌的生殖过程中要强调分裂生殖是单细胞生物普遍存在的生殖方式。特点是简单、快速，属于无性生殖。在讲述生殖过程中，教师可参考教参中的示意图边讲边画。

（2）细菌的营养方式的讲述可用谈话法。教师首先提出问题供学生讨论： ①植物是怎样制造有机物获得营养物质的？②植物制造有机物的条件是什么？③细菌不含叶绿素，它怎样获得营养？经讨论后，教师做必要的总结。这样学生就可以推论出细菌与植物的营养方式有本质的不同。接着引出异养的概念以及腐生细菌与寄生细菌的概念。强调腐生和寄生细菌的区别：腐生是从已死的或腐烂的动植物组织中获得有机物；寄生是从活的动植物体内或体表来吸取有机物来生活。

3．细菌对自然界的意义和与人类的关系：

（1）细菌对自然界的意义：本内容教师可运用讲述与谈话法相结合的方式进行。自然界中任何一种生物都有着诞生、生长发育、成熟、衰老和死亡的过程，这是生物的生命活动规律。生物体死亡后是否永远保留在地球上？为什么没有出现这种情况？让学生回答，谁起了重要作用。腐生细菌的具体作用需要教师来讲述。下面教师可画简图让学生连线填充说明三者之间的关系。

为加深学生了解腐生细菌对自然界中物质循环的作用，可布置课外小实验，让学生完成：

用一个广口瓶里面放些土，把小昆虫的尸体埋在土中。再把玻璃瓶埋入土中，瓶子不要加盖。上面做好标记，过一段时间挖出来观察，看看有何变化。

（2）在讲述细菌与人类的关系之前，先让学生讨论，①细菌对人类是否都有害？②有益表现在哪些方面？有害表现在何处？而后教师根据学生的回答加以补充，要强调多数细菌对人类是有益的，有害的只是少数种类。纠正细菌都是有害的片面认识，培养学生学会用辩证唯物主义观点去看待分析客观事物的能力。由于病原菌能引起疾病要教育学生在日常生活中养成良好的卫生习惯。

讲完课后根据教学目标进行检测，及时反馈。并请学生回答“动动脑”上的问题。布置学生看课外读物的内容。

4．本课教学中应注意的问题：

随着现代科学技术发展，细菌的应用价值越来越高，范围很广，特别是近些年来在环境保护、分子遗传学、基因工程、制药业等等在讲课时可以渗透这方面的信息。

第五篇：细菌教案

细菌教学设计

一、教学目标

1.描述细菌的主要特征

2.通过与动植物细胞的比较，推测细菌的营养方式

3.通过了解细菌发现的过程和巴斯德实验，认同科学发展与技术的进步密切相关

二、教材分析

1.教材内容分析

细菌是生物界中一类重要的生物，了解细菌有利于更好地认识生物世界。教材通过细菌发现的过程，阐明了科学发展与技术的进步密切相关这一观点。通过介绍巴斯德实验，对学生进行情感教育：科学的新发现是建立在缜密的思维和精细的实验基础上的。细菌的个体很小，观察它的形态需要在高倍显微镜和电镜下才能观察到，教材通过《观察与思考》让学生了解了细菌结构。与动植物细胞相比较，细菌突出的特征是没有成形的细胞核。此外，细菌没有叶绿体，这就决定了细菌只能利用现成的有机物生活。细菌靠分裂生殖，细菌的快速繁殖和形成芽孢等特点，使其几乎无处不在。

2.教学重点

细菌的形态；细菌的结构特征及营养方式；细菌的生殖。

3.教学难点

巴斯德实验的理解；细菌的结构及其与动植物细胞的比较；细菌的生殖及分布广的原因。4.课时安排：1课时

三、教学准备

准备细菌的形态、结构等图片资料，CAI课件，显微镜，细菌永久涂片。

四、教学策略

1.教学策略和方法建议

本节课的导入可以这样设计： 首先从显微镜的作用入手，进而引出显微镜的发明对认识微小生物具有重要意义；然后联系学生的生活经验和生产实践，使学生对这“熟悉但不了解”的细菌产生强烈的求知欲；最后播放一段与细菌有关的录像或引用各种媒体上对细菌的最新报道等，引入新课。

在学习显微镜的发明和巴斯德实验时，要注重对学生进行情感教育。

在观察细菌的形态时，教师可有目的的介绍一些与学生身体健康有关细菌，如肺炎球菌、大肠杆菌等。

在进行观察与思考活动时，教师要引导学生通过对比细菌与动植物细胞的区别，描述出细菌的基本结构特征。同时要让学生在讨论中交流对细菌营养方式的推测。

对于细菌的分裂生殖及芽孢的形成，这是一个动态的过程，教材无法将动的过程展示出来，学生可能会感到比较抽象，不易理解，教师可以通过图片展示或用课件画面展示等形式，使之形象化。

本节教学建议以观察、讨论为主，要重视学生推测能力和综合能力的培养。

2.案例的设计思路

以一系列的生活实例出发，提出疑问，激发学生产生强烈求知欲望。

让学生用显微镜亲自观察身边的细菌，进而了解细菌的特征，理论上，这样会具有很好的教

学效果，但实际操作会有较大难度。因此可以让学生观察细菌的永久涂片以及细菌形态结构图片。

细菌的生殖及芽孢的形成过程，可以借助课件画面展示，这样可以化静为动，易于学生接受，从而突破了难点。

五、教学过程

1.导入

从生活实例出发，提出一系列问题,如你的手上有细菌吗？你的课桌上、书上、钢笔上有细菌吗？你的衣服上有细菌吗？通过这些简单的问题，让学生体会到细菌并不陌生，其实自己时时刻刻在与细菌打交道，进而又提出问题：那么你了解细菌吗？从而激发学生的求知欲。2.新授

细菌的发现

（1）过渡：为什么我们时时刻刻在与细菌打交道，却又不了解细菌呢？（细菌微小，肉眼看不见）

（2）学生阅读课本58页～59页，让学生了解显微镜的发现加快了人类对微观世界的认识进程，进而认识技术对科学发展的推动作用。对于巴斯德实验，教师提出问题：读了这个故事你对科学的发现有什么新的认识？（学生讨论、交流看法）

（3）指导学生了解巴斯德实验。这是一个对照实验，变量是有无细菌进入。

（4）小结：科学的发展与技术的进步密切相关，科学的新发现是建立在缜密的思维和精细的实验基础上的。细菌的形态和结构

（1）过渡：细菌很小，所以我们虽然时时刻刻在接触它们，却看不到，那么，它们的形态、结构到底是怎样的呢？

（2）学生用显微观察细菌永久涂片，并对细菌的形态进行讨论、交流。

（3）屏幕展示细菌形态图片，使学生对细菌的形态有一个理性的认识，然后介绍一些与学生身体健康有关的细菌，如肺炎球菌、大肠杆菌等。

（4）过渡：细菌的形态不同，但基本结构相同，细菌的结构怎样呢？

（5）展示细菌结构图片。学生就细菌结构进行讨论，并与动植物细胞进行比较。（6）根据细菌的结构，推测细菌的营养方式是怎样的？

（7）小结：细菌有杆状、球状、螺旋状等不同形态，细菌与动植物细胞的区别是：细菌没有成形的细胞核，有的还有荚膜、鞭毛、另外，戏剧没有叶绿体，所以只能靠分解现成的有机物生活。

细菌的生殖

（1）过渡：我们熟悉的生物大多是怎样繁殖的？（有性生殖）那么细菌是怎样繁殖的呢？（2）课件展示①细菌的生殖过程；②芽孢的形成过程；③芽孢遇到适宜条件萌发过程。学生观看后讨论：细菌是怎样生殖的？然后引导学生完成技能训练，并组织学生讨论：细菌的哪些特点和它们的分布广泛有关？

（3）小结：细菌靠分裂进行生殖。有些细菌在生长发育后期个体缩小，细胞壁增厚，形成芽孢。细菌快速繁殖和形成芽孢的特性，使它们几乎无处不在。