微生物与发酵工程_教材分析

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1、“微生物与发酵工程”教材分析微生物的种类繁多，在自然界里的分布也十分广泛。通过本章内容的教学，不仅可以使学生进一步了解微生物的形态结构、繁殖等方面的知识，而且掌握微生物的营养、代谢和生长规律，以及发酵工程、酶工程的主要内容和应用。一、本章的教学目的和要求根据《全日制普通高级中学生物学教学大纲（供试验用）》的规定，本章的教学目的和要求是：了解病毒的结构和繁殖；理解细菌的结构和繁殖；掌握微生物的营养和生长；并且初步学会细菌培养的基本技术（包括培养基制备、接种和培养技术）；了解发酵工程和酶工程的基本过程和应用。二、本章的主要内容和特点本章教材包括《微生物的类群》、《微生物的营养、代谢和生

2、长》、《发酵工程简介》和《酶工程简介》四节，以及一个学生实验《学习细菌培养的基本技术》。建议第一节安排1课时教学，第二节安排3课时教学，第三节安排2课时教学，第四节安排1课时教学，学生实验安排4课时。本章的章题图是一个干扰素生产车间。图中的干扰素生产设备由两部分组成：图右侧是发酵罐部分，图中间是控制和检测部分。这实际上是一个小型的发酵工厂。通过这幅图，可以使学生对发酵生产有一个感性认识，为后面学习发酵工程打基础。第一节《微生物的类群》，主要讲述细菌、放线菌、病毒的结构和繁殖等方面的内容。在节的引言中，首先明确指出了微生物所包含的类群，即包括原核生物界、原生生物界、真菌界和病毒，这不

3、仅使学生知道微生物在生物界所占的地位，也与高中生物必修课中有关界级分类的知识衔接起来了。关于细菌的结构和繁殖，高中生物必修课已经介绍过原核生物细胞的结构特点，本节在此基础上，着重讲述了细菌的细胞壁、核区和质粒的结构特点和功能，二分裂的繁殖方式，以及菌落的形成、概念及形态特征。其中，菌落的知识在理论和实践上都有重要意义。考虑到多种抗生素都是由放线菌产生的，教材增加了这个知识点，简要介绍了放线菌的结构特点和抱子繁殖。关于病毒的结构和增殖过程，初中生物教材介绍得十分浅显，本节则作了较为详细的介绍。第二节《微生物的营养、代谢和生长》，包括《微生物的营养》、《微生物的代谢》和《微生物的生长》

4、三个小节，每小节可各安排1课时教学。本节内容是发酵工程的理论基础，也是高中生物选修课中唯一要求掌握的内容。第一小节《微生物的营养》，首先在节的引言中，点出了研究微生物的营养物质的必要性。然后分别讲述了微生物需要的营养物质及功能、培养基的配制原则和培养基的种类等内容。关于微生物需要的营养物质及功能，教材从构成微生物细胞的化学组成入手，通过分析，得出构成微生物细胞的化学元素与其他生物的大体相同，并指出这些元素都是微生物从外界环境中吸收来的。然后，较详细他讲述了碳源、氮源和生长因子的来源及在微生物细胞中的功能。由于无机盐和水的知识，高中生物必修课已详细介绍过，这里就不再赘述了。关于培养基

5、的配制原则，主要讲了三点：原料的选择应符合微生物的营养特点，各种营养物质的浓度和比例应恰当，培养基的pH要适宜。至于培养基的pH会对微生物产生什么样的影响，则放到第三小节讲述。这部分内容与微生物的代谢、生长和发酵生产关系很密切。关于培养基的种类，先简要说明了什么是液体、半固体和固体培养基，然后，结合例子较详细他讲述了选择培养基和鉴别培养基。在本小节的最后，以小字的形式介绍了科赫发明的琼脂固体培养基及其重要作用，这方面的内容有助于对学生进行科学方法和科学态度的教育。第二小节是《微生物的代谢》。微生物的代谢非常旺盛，这也是它们能在生产中广泛应用的一个重要原因。为了使学生对此有一个感性认

6、识，在本小节的引言中，首先通过事例阐述了微生物代谢之所以旺盛的原因，即微生物的两个重要特征：一是表面积大，有利于与外界环境进行物质交换；二是对物质的转化利用快。接下来才详细讲述了微生物的代谢产物、微生物代谢的调节及其人工控制等三方面的内容。教材中增加这一块内容主要是基于以下考虑：微生物的代谢与营养和生长密不可分，人类所需要的各种代谢产物都是在代谢过程中合成的；通过对微生物代谢的人工控制，人们才能够生产出多种氨基酸、抗生素等代谢产品，也就是说，微生物的代谢控制理论在发酵工业中占有很重要的地位。至于代谢产物形成的详细途径，因为所涉及的知识较深较难，这里就没有讲述。关于微生物的代谢产物，

7、首先指出微生物的代谢产物分为初级代谢产物和次级代谢产物这两类；接下来，分别讲述了这两类代谢产物的产生、种类及在微生物细胞中的主要功能。关于微生物的代谢调节，教材结合具体的例子，用了较多的篇幅来讲述酶合成的调节和酶活性的调节。这两种调节方式的主要区别是：一种是调节酶的种类，一种是调节酶的数量。在这部分内容之后，教材点明了微生物代谢调节与人类需求的矛盾，为讲述本节的第三部分内容作铺垫。关于微生物代谢的人工控制，教材通过两个例子，着重分析了科学家是怎样通过改变微生物的遗传特