微生物研究精选(九篇)

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第1篇：微生物研究范文

摘要： 深海微生物是地球生物系统的重要组成部分，深海微生物由于其在生态、资源、环境等方面的重要性，越来越受到人们的重视。本文对深海微生物研究开发的历史和进展进行概述。

关键词： 深海微生物； 研究； 开发

Research and development of deepsea microbes

ABSTRACT Deepsea microbes are the important components of earth biological system. Deepsea microbes have received more and more intensive attention as their importance in the research and application in ecology， resources， environments， and so on. In this study， the history and main achievements in deepsea microbial research and developments were briefly introduced.

KEY WORDS Deepsea microbes; Research; Development

深海的概念通常指1000米以下的海洋，占到海洋总面积的3/4，而其中深海沉积物覆盖了地球表层的50%以上。深海及深海沉积物中的微生物生存面临高压，低温或高温、黑暗及低营养水平等几个主要极端环境，长期以来一直被认为是一片“荒芜的沙漠”。20世纪中期，深海测量技术发现深海洋底也有高山峻岭，全世界有8万公里长的山脊蜿蜒在各个大洋，大洋中山脊的发现使人们认识到海洋环境与陆地环境的统一性。1977年美国“阿尔文”号深潜器最早在太平洋上的加拉帕戈斯群岛附近2500米的深海热液区发现了完全不依赖于光合作用而独立生存的独立生命体系。位于生命体系金字塔底部的是微生物，能直接利用深海火山口喷出的硫化物、氮化物、甲烷等低分子化合物作为食物和能源，合成各种生物大分子如蛋白质、糖等。位于金字塔上部的是一些大型生物包括长管虫、蠕虫、蛤类、贻贝类，还有蟹类、水母、藤壶等特殊的生物群落。有人将这样五彩缤纷、生机勃勃的海底生物世界称为海底“生命绿洲”。目前已经有几十个深海热液区生物体系被研究，这种依靠地球内源能量支持，在深海黑暗和高温的环境下，通过化合作用生产有机质的“黑暗食物链”的发现使人类对深海环境以及生物圈有了更进一步的了解。在目前已发现的各种极端环境中深海蕴藏着的生物资源极为丰富，其中最主要的是深海微生物，但这些微生物大部分还鲜为人知。深海环境下极端微生物的研究不仅是目前生命科学最前沿的领域之一，也是海底深部生物圈研究和海底流体活动研究重要的组成部分。该项研究将回答生命起源、生物进化、外太空生命探索等生命科学的重大问题并带动包括21世纪地球科学内的其它学科领域的重大发展。2001年美国国家科学基金(NSF)在其题为“Ocean Science at the New Millenium”的科学发展展望报告中，将海底流体活动研究列为海洋科学今后十年最重要、最有可能取得重大突破和科学发现的前沿研究方向之一，生命科学与海底地球物理、地球化学等在上述研究中将占据重要地位。于2003年10月份开始的整合大洋钻探计划(IODP)将深部生物圈和洋底、海底列为该计划中三大科学课题之一。深海深部生物圈的发现是对“生物圈”广泛范围的进一步了解。虽然海底采集沉积柱状样已经有近80年的历史，大规模的系统研究开始于1968年的深海钻探计划。“深海钻探(DSDP，1968～1983)”、“大洋钻探(ODP，1985～2003)”和“综合大洋钻探(IODP，2003～至今)”等深海研究的三部曲，是国际地球科学历时最长、规模最大，也是成绩最为突出的合作研究计划。大洋钻探计划ODP以独特的视角为我们呈现出另外一个生命世界――掩埋在洋底沉积物中和地壳中的生物圈。在数千米深海海底存在着由微小的原核生物组成，数量极大的生物群，有人估计其生物量相当全球地表生物总量的1/10。与热液口“自养”的微生物不同，深部生物圈的原核生物依靠地层里的有机物实行“异养”。深海大洋中生物圈的发现，让人类认识到地球生态系统的真正基础在于原核生物。正是这些原核生物多种多样的新陈代谢过程，产生了多种多样生物地球化学效果，在此基础上建立了地球的生态系统。微生物总是出现在它们能够生存的一切物理、化学、地质环境中，这似乎是一条基本规律。那些在极端环境中生长并通常需要这种极端环境正常生长的微生物被统称为极端微生物。极端环境涵盖了物理极端环境(如温度、辐射、压力、磁场、空间、时间等)、化学极端(如干燥、盐度、酸碱度、重金属浓度、氧化还原电位等)和生物极端(如营养、种群密度、生物链因素等)，海底被认为是上述极端环境中的极端。在深海环境中广泛存在着嗜酸(pH3以下)、嗜碱(pH10以上)、嗜盐(25mol/L以上)、嗜冷(可达0℃以下)、嗜热(120℃以上)、嗜压(500大气压以上)微生物。深海环境下极端生物特征的研究也为生命极限的研究提供了良好的生物材料并对外太空生命探索不断提供新的线索和依据。科学家们设想：既然在如此严酷的极端环境下微生物还能很好地生存，那么在火星上也会有生命存在。深海微生物学的建立应该追溯到上世纪70年代，美国Scripps海洋研究所Yayanos教授设计、改进高压培养罐并于1979年首先分离出深海嗜压菌，1989年Bartlett首先分离出压力调控的外膜蛋白(OmpH)。1990年日本三菱重工和三洋公司开始为日本海洋科学技术中心研制深海微生物高温/高压培养系统，1994年才完成，耗资七亿五千万日元。该系统的建设和深潜、采样系统的建设极大地推动了深海生物圈的研究进步。1995年Kato等分析了一个压力调控基因簇，1999年Nogi等从马里亚纳海沟分离、鉴定出极端嗜压菌Moritella yayanosii［1～3］；2003年日本、美国和意大利相继展开了深海嗜压菌Shewanella violacea DSS12和Photobacterium profundum SS9全基因组测序［4，5］；2005年3月P.profundum SS9全基因组序列及初步分析在Science上发表［6，7］。除了巨大的科学研究价值，深海微生物研究还具有极大的经济、社会价值而引起广泛的关注。深海生物处于独特的物理、化学和生态环境中，在高静水压、剧变的温度梯度、极微弱的光照条件和高浓度的有毒物质包围下，它们形成了极为特殊的生物结构、代谢机制系统。由于这种极端的环境，深海生物体内的各种活性物质，特别是酶，具有高度的温度耐受性，高度的耐酸碱性、耐盐性及很强的抗毒能力。这些特殊的生物活性物质是深海生物资源中最具应用价值的部分。除了发展、改进海洋微生物的分离培养方法获得新的海洋微生物，筛选活性物质外，应用基因组学研究方法，构建海洋微生物基因组文库，通过研究，操作海洋微生物遗传基因，来获得新的海洋微生物活性物质，这是探索海洋特别是深海微生物资源，研究开发海洋新药物的必然而有效的选择，也是目前深海微生物资源开发的热点。概括来说，深海生物在以下几个方面具有潜在的应用价值：

1 工业应用

工业生产常常要求一些特殊的反应温度、酸碱度并加入一些有机溶剂，在这种条件下，普通酶无法保持活性，因此，依赖酶的工业必须花费大量资金采取特殊的工艺以保持这些酶的活性，从而大大提高了成本，而极端酶在普通酶失活的条件下仍然能保持较高的活性，所以在工业上有着广泛的的应用前景。目前已经有高温聚合酶、糖酶、淀粉酶、蛋白酶等几种极端酶开始工业化生产，并且已经创造了数十亿美元的经济效益。

2 医药应用

从生物体内研制药物治疗人类的各种疾病由来已久。由于越来越多的病原菌或病毒对目前的药物产生了抗药性，并且不断产生新的疾病。因此从海洋中筛选新的生物药物成为海洋药物研究开发的方向。深海生物由于环境的独特性而成为新型特效药物、抗肿瘤、抗病毒、降压降脂等药物的来源。目前国际上在深海药物的筛选方面还未见太多报道，但是可以预料它的前景将是十分广阔的。

3 环境保护

在海底，由于动物尸体聚集、火山喷发等原因造成有毒物质及硫化物等对陆地生物有害物质的浓度较高，而生存在这里的微生物能分解这些物质并以其为能源繁衍生息，因此，这些生物在清除地球表面的重金属、石油等污染物方面具有重要的应用价值。目前日本科学家已经从深海中筛选到具有较高的石油分解能力的菌株，并已开展了应用研究。从20世纪后期开始，随着深海技术能力的提高，越来越多的国家投身于深海研究的前沿领域。目前的深海载人潜器下潜深度达到6500m，无人缆控潜器ROV则可达到11000m水深，并获得最深处马里亚纳海沟深海沉积物样本，研究发现其微生物含量达到103～104/g的水平。实验室深海环境模拟也取得突破进展，已分离鉴定出嗜压、嗜碱、嗜酸、嗜盐、嗜冷、嗜热等极端微生物。目前国际上进行深海微生物研究的国家主要分布在欧洲，美洲及亚洲，其中美国、日本、德国和法国都是深海微生物研究的主力军。目前，在深海微生物的分离培养、多样性调查、功能基因研究和适应性机制研究(如深海嗜压菌的嗜压机制)等方面取得了一定的进展；各类极端微生物在工业用酶、工具酶、环境修复以及生物活性物质等方面的开发应用也有了突破，使人们看到了深海微生物开发的巨大潜力和广阔的应用前景。深海生物资源尤其是微生物资源越来越得到人类的重视。随着科学的发展进步，水下工程技术和探测技术的改进和完善，人类对深海微生物的研究和开发有了更大的空间和可能性。我国深海生物基因的系统研究起步时间较晚，从本世纪初开始主要得到了国家科技部和中国大洋专项的资助。中国大洋协会依托国家海洋局第三海洋研究所成立了中国大洋生物基因研究开发基地，研制、配备了一批船载和实验室深海微生物培养专用设备。在深海设备的支持下，真正意义的深海微生物研究得以开展。到目前为止，基础研究主要开展了深海微生物在物质循环中的作用；极端微生物分离、培养；微生物遗传、代谢研究，深海极端环境下微生物适应性机理的研究等。成功分离、鉴定出各类深海嗜压、嗜热、嗜冷、嗜盐、嗜碱、嗜酸微生物，从中发现了多个未经报道的新种。以此为基础，正在建设国内第一个深海微生物菌株资源库。克隆了多种深海极端酶基因，进行了基因表达和分析。深海微生物抗菌、抗肿瘤活性物质筛选工作也已经开展。深海耐压菌Shewanella comra WP3已基本完成全基因组序列测定，正在开展后基因组研究。开展了深海沉积物宏基因组文库的构建，成功构建了一个深海5000米水深沉积物的cosmid基因文库，通过对克隆子的分析发现文库中微生物来源主要是一些不可培养的微生物新种，部分克隆子序列测定发现克隆子上大部分基因是新基因。目前已筛选到多个能表达生物活性物质的克隆子，正在进行序列测定。总之，深海生物研究是一个依赖于工程技术的高投入项目，我国深海生物基因资源开发利用研究的快速发展还需要更多资金和人才的不断投入。

参考文献

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第2篇：微生物研究范文

【论文摘要】：微生物提高石油采收率（MEOR)是目前国内外发展迅速的一项提高原油采收率的技术，它不仅可采出地下流动的原油，也可采出不流动的原油，并能使枯竭井延长生产寿命。

在世界范围内，用常规采油技术只能从地下油藏采出30%～40%的原油。如何提高采收率，从地下采出更多的原油，多年来一直是世界许多国家不断研究的重要课题。微生物提高石油采收率（MEOR)是目前国内外发展迅速的一项提高原油采收率的技术，它不仅可采出地下流动的原油，也可采出不流动的原油，并能使枯竭井延长生产寿命。

1微生物提高石油采收率（MEOR）方法概述

MEOR是指利用微生物提高采收率的各种技术的总称。凡是与微生物有关的采油技术均属于MEOR。国内外微生物提高采收率方式大致有两种。一类是地面法，在地面建立发酵反应罐，为微生物提供必须的营养物质，通过微生物代谢作用产生生物产物(主要是生物表面活性剂和生物聚合物)，将生物产物注入地层从而达到提高采收率的目的。另一类是地下法(油层法) ，指直接将微生物注入到油层，使其在油层中产生各种代谢产物，只要供给微生物足够的营养物质，代谢产物的生产速度就会大于被微生物降解的速度。

2微生物提高石油采收率（MEOR）方法的特点

⑴微生物以水为生长介质，以质量较次的糖蜜作为营养，实施方便，可从注水管线或油套环形空间将菌液直接注入地层，不需对管线进行改造和添加专用注入设备；

⑵由于微生物在油藏中可随地下流体自主移动，作用范围比聚合物驱大，注入井后不必加压，不损伤油层，无污染，提高采收率显著。

⑶ 以吞吐方式可对单井进行微生物处理，解决边远井、枯竭井的生产问题，提高孤立井产量和边远油田采收率；

⑷微生物可解决油井生产中多种问题，如降粘、防蜡、解堵、调剖，最后提高采收率的代谢产物在油层内产生，利用率高，且易于生物降解，具有良好的生态特性。

3 MEOR的作用机理

微生物采油是将地面分离培养的微生物菌液注入油层，或单独注入营养液激活油层内微生物，使其在油层内生长繁殖，产生有利于提高采收率的代谢产物，以提高油田采收率的方法。其作用机理主要是：

（1）微生物在地下发酵过程中能产生各种气体，如CH4、CO2、N2、H2等，这些气体可增加油层压力，降低原油粘度。

（2）微生物在地下发酵过程中能产生有机酸类、醇类、酮类等有机溶剂，其中有机酸类能使碳酸盐地层溶蚀而增加其渗透性，醇类、酮类可降低表面张力和油水界面张力，促进原油的乳化。

（3）微生物在地下发酵过程中能产生生物聚合物，这些生物聚合物能调整注水油层的吸水剖面，控制高渗地带的流度比，改善地层渗透率。

（4）微生物在地下发酵过程中能产生分解酶，它能裂解重质烃类和石蜡组分。重质烃类裂解后，能降低原油粘度，从而改善原油在地层中的流动性能；石蜡组分裂解后，可减少石蜡在井眼附近的沉积，降低地层原油的流动阻力。

（5）微生物在地下发酵过程中产生生物表面活性剂，它能降低油水界面张力并乳化原油，从而提高石油采收率。微生物可产生多种表面活性剂，包括阳离子表面活性剂（如羧酸和某些脂类）及某些中性脂类表面活性剂等。表面活性剂除了能降低油水界面张力和乳化原油外，还能通过改变油层岩石界面的润湿性来改变岩石对原油的相对渗透性，有些表面活性剂还能降低重油的粘度，所有这些作用都有利于提高石油采收率。

4MEOR菌种的筛择和营养液的配制

4.1菌种的筛择

菌种筛选是微生物采油技术的关键。菌种筛选主要向两方面发展，一是提高菌种耐温性，以适合更广的油藏范围；二是提供部分无机营养物，希望以原油为碳源，降低注入营养成本。

微生物采油技术采用的细菌按来源可以分为两类：一是天然细菌，以油田环境为主，包括油田污水、采出油泥沙、地下岩心、长期被原油污染的土壤，浅海油井附近的水和土壤等。主要目的是利用它们某些方面的特性，如嗜盐性、耐温性等。另外，由于内源微生物驱油直接应用地层中的细菌，菌种类复杂，属于一种独立的选择方式。二是人工培植的工程细菌，可以通过紫外线照射、全DNA转化、添加生长因子、反复驯化等手段，提高天然细菌在某一方面的特性，如耐高温、耐盐性、富产表面活性剂、富产气体等，从而培养出新的细菌。用于MEOR的微生物可以是好氧菌、厌氧菌，也可以是兼性厌氧菌。在MEOR实施的过程中，可以单独使用某一菌种，但为了发挥微生物的协同作用，更多的是使用配伍性较好的混合菌种。在选择的过程中应遵循的原则必须适应油藏的环境条件。

4.2菌种筛选的原则与要求:

⑴厌氧条件下能够生存并以原油为营养物；

⑵能够降解石蜡或者大分子烷烃及其它有机物质；

⑶能产生气体(氢气、甲烷等)；

⑷能产生生物表面活性剂；

⑸能产生有机溶剂(甲醇、乙醇、丙醇、丙酮等)；

⑹能产生有机酸(甲酸、乙酸、丙酸、乳酸等)；

⑺极限温度低于120℃；

⑻极限矿化度低于150000mgL。

4.3营养液的配制

在MEOR中，营养液的配制主要根据选用的菌种、地层条件和工程的目的来确定。 菌种不同， 通常所需要的营养物质也不一样， 微生物一般都需要含磷化合物、含氮化合物、含碳化合物、硫、各种微量金属元素、氢等地层中可能缺乏这些营养物质中的一种或几种。因此， 营养液的组分主要包括地层中缺乏的营养物质。

5结语

微生物强化采油(MEOR)技术能够较显著地提高重油的采收率，是一项具有良好发展前景的三次采油技术。与其它三次采油技术相比，微生物采油技术具有适用范围广、工艺简单、经济效益好、无污染等特点更能满足环保的要求。该技术对提高稠油采收率将起到重要作用。

参考文献

[1] 雷光伦，微生物采油技术的研究与应用J.石油学报 ，2001 ，22(2) :56 61.

[2] 罗新华、方辉，在沙捞越Bokor油田实施的微生物提高采收率技术[J].国外油田工程，2002

[3] 石梅、孙风荣、侯兆伟等，大庆油田微生物采油的发展和前景[J].世界石油工业，2000

第3篇：微生物研究范文

论文摘要：代谢组学是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想,对生物体内所有代谢物进行定量分析,并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式。本文在介绍代谢组学基本含义的基础之上，对代谢组学的研究方法及其在环境微生物领域的研究进展进行了评述。

一、代谢微生物概述

代谢组学(metabonomics/metabolomics)是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想,对生物体内所有代谢物进行定量分析,并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式,是系统生物学的组成部分。其研究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。先进分析检测技术结合模式识别和专家系统等计算分析方法是代谢组学研究的基本方法。化学分析技术中最常用的是1H核磁共振(1HNMR)以及色谱(毛细管电泳)-质谱联用(X-MS)。目前代谢组数据处理的主要方法是:应用主成分分析(PCA)等将从原始图谱信息或预处理后的信息进行归类,并采用相应的可视化技术直观地表达出来;建立类别间的数学模型,使各类样品间达到最大的分离,并利用建立的多参数模型对未知的样本进行预测;最终建立可利用的该领域的应用数据库和专家系统。应用代谢组学可进行疾病诊断、对药物进行毒性评价和研究植物细胞代谢等。

二、代谢组学的研究方法

代谢物组学分析中,对于不同类型的代谢产物,往往要采取不同的分析方法进行研究。目前,代谢物组学通常采用红外光谱法(infraredspectroscopy,IR)、核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR)、质谱(massspectrometry,MS)、高效液相色谱(highperformanceliquidchromatography,HPLC)以及各种技术的耦联,如气象色谱耦联质谱(gaschromatography2massspectrometry,GC/MS)和液相色谱耦联质谱(liquidchromatography2massspectrometry,LC/MS)来分析研究代谢物并为其绘制图谱。这些技术的耦联可以提高对样品的分辨率、敏感性及选择度,有利于对更多的生物体系内的代谢物绘制图谱。一般来说,选择代谢物组学分析方法时,其原则是要同时考虑仪器和技术的检测速度、选择性和灵敏度,找到一种最适合目标化合物的方法。

三、代谢组学在微生物领域的研究进展

(一)微生物分类,突变体筛选以及功能基因研究

经典的微生物分类方法多根据微生物形态学以及对不同底物的代谢情况进行表型分类。最近,随着分子生物学的突飞猛进,基因型分类方法如16SrDNA测序,DNA杂交以及PCR指纹图谱等方法得到了广泛应用。然而,某些菌株按照基因型与表型两类方法分类会得出不同的结果。因此,根据不同的分类目的联合应用这两类方法已成为一种趋势。BIOLOG等方法在表型分类中应用较为广泛,但是,代谢谱分析方法(metabolicprofiling)异军突起,逐渐成为一种快速、高通量,全面的表型分类方法。采用代谢组分类时,可以通过检测胞外代谢物来加以鉴别。常用的胞外代谢物检测方法为样品衍生化后进行GC2MS分析、薄层层析或HPLC2MS分析,最后通过特征峰比对进行分类。Bundy等采用NMR分析代谢谱成功地区分开临床病理来源以及实验室来源的不同杆菌(bacilluscereus)。除了表型分类外,代谢组学数据可以应用于突变体的筛选。在传统研究中的沉默突变体(即未发生明显的表型变化的突变体)内,突变基因可能导致了某些代谢途径发生变化,通过代谢快照(metabolicsnapshot)可以发现该突变体并研究相应基因的功能。

(二)发酵工艺的监控和优化

发酵工艺的监控和优化需要检测大量的参数,利用代谢组学研究工具可以减少实验数量,提高检测通量,并有助于揭示发酵过程的生化网络机制,从而有利于理性优化工艺过程。Buchholz等采用连续采样的方法研究了大肠杆菌在发酵过程中的代谢网络的动力学变化。他们在葡萄糖缺乏的培养液培养的大肠杆菌中加入葡萄糖,并迅速混匀,按每秒4～5次的频率连续取样。利用酶学分析、HPLC/LC2MS等手段监测样品中多达30种以上的代谢物、核苷以及辅酶,从而解析了葡萄糖以及甘油的代谢途径和底物摄取体系。通过统计学分析建模,发现在接触葡萄糖底物后的15～25s范围内,大肠杆菌体内发生的葡萄糖代谢物变化与经典生化途径相符,但随后的过程则与经典途径不符,推测可能存在新的未知调控步骤。Takors认为,通过上述代谢动力学研究,掌握代谢途径及网络中的关键参数,将直接有利于代谢工程的优化,包括菌株的理性优化以及发酵参数的调控。

(三)环境微生物研究

微生物降解是环境中去除污染物的主要途径。深入了解污染物在微生物内的代谢途径,将有助于人们优化生物降解的条件,从而实现快速的生物修复。这些代谢中间体大都通过萃取、分析方法进行逐个研究,并借助专家经验拟合出代谢途径,其动力学过程亦很少触及。代谢组学方法的采用有可能改变这一现状。Boersma等采用代谢组学方法研究氟代酚的微生物降解途径。氟代化合物具有特殊的19F核磁共振属性,19F的核磁共振灵敏度与1H核相近;由于生物体内无内源性19F核磁信号,因而无本底干扰。所有19F核磁信号均可归结于异生素及其代谢物。19F核的化学位移值宽,约为700ppm(1H为15ppm,13C为250ppm)。较宽的化学位移导致19F在不同取代物的峰图不易产生重叠。因此,借助核磁共振技术可以更方便地研究含氟化合物的代谢中间体。Boersma等根据总代谢物的核磁共振图谱,推测出红球菌内羟化酶在不同的取代位(1,2,3三种不同的取代数量)羟基化氟代酚,然后再通过儿茶酚内位双加氧酶开环形成氟代粘糠酸的代谢过程。此外,他们还首次检测到开环后的下游代谢物,即通过氯粘糠酸异构酶生成氟代粘糠酸内酯以及氟代马来酸等中间代谢物。根际(rhizosphere)空间在植物2微生物相互作用中发挥着重要的作用。Narasimhan等利用根际代谢物组(rhizospheremetabolomics)方法,阐释了植物分泌物对根际微生物降解多氯代酚(PCB)的作用机制。然而,在采用拟南芥突变体(产生较少的phenylpropanoids)的对照组中,降解菌的数量较低,降解率也仅达50%。结果表明植物根际分泌的次级代谢物促进降解菌的繁衍增殖,从而促进了污染物的降解。

此外,微生物代谢组学还应研究如何改进样品的制备方法。例如,在代谢组研究中,为了中止细胞代谢反应采用冷淬火(coldquenching)方法,将细胞样品迅速置于低温(液氮或-70℃甲醇中),这会导致许多微生物发生冷休克(cold2shock),释放出大量的胞内物质,引起代谢组学定量研究发生偏差。

参考文献：

[1]周宏伟,谭凤仪,钟音,栾天罡.代谢组学及其在微生物领域的研究进展[J].分析化学.2007(2).

第4篇：微生物研究范文

1资料及方法

1.1一般资料

2014年2月～2015年1月,参照第四版龋病诊断标准,筛选某封闭式幼儿园、小学体检儿童50例作为研究对象,其中无龋病者纳入25名,其中男19例、女16例,年龄5～11岁、平均(7.5±2.0)岁,高龋儿童25例。其中男20例、女15例,年龄5～12岁、平均(7.8±2.3)岁。纳入标准:①除龋病外物其它口腔疾病;②无家族遗传性口腔疾病;③既往体健,无系统性疾病;④无口腔用药史,近个月未服用抗生素;⑤年龄5～12岁;⑥本地社区居民,近1年内均在本地居住,封闭式幼儿园上学。

1.2方法

正常饮食后2h取样,无菌生理盐水冲洗收集口腔唾液,刮取牙面菌斑,高龋者刮取邻近健康光滑牙釉质表面的菌斑。以EP管处理,冰浴,-20℃冰箱保存。送实验室检查,采用HOMIM技术进行分析。

1.3统计学处理

数据资料以EXCEL录入,转SPSS18.0软件处理,计数资料以数(n)与率(%)表示,组间比较采用Fisher确切概率法检验,P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2结果

2.1细菌种系

无龋病与高龋病者种系型各门细菌种系检出数差异无统计学意义(P＞0.05);无龋者数量范围在34-52例,中位数39,高于高龋者30(20-51),差异具有统计学意义(P＜0.05)。

2.2与龋病相关的细菌在牙菌斑检出情况

高龋组拟杆菌、红棕色单胞菌、昭和弯曲杆菌、戈登链球菌比重低于无龋者,韦荣菌属、奈瑟氏菌属比重高于无龋者,差异具有统计学意义(P＜0.05)。

3讨论

第5篇：微生物研究范文

关键词：污染土壤 微生物修复 修复机理

土壤污染已经成为全球性的重要环境问题之一，对于土壤污染处理而言，传统物理及化学修复技术的最大弊端是污染物去除不彻底，导致二次污的发生，从而带来一定程度的环境健康风险危害。而生物修复技术主要是利用生物有机体，尤其是微生物的降解作用将污染物分解并最终去除，具有快速，安全，费用低廉的优点。因此．被称为环境友好替代技术[1]。利用微生物对不同污染类型土壤进行生物修复已经成为微生物研究的热点之一，学者们努力研究微生物菌种以及生物修复条件[2-3]。以下分别对石油污染、化学农药污染、重金属污染的土壤微生物修复和采矿废弃地生态恢复的研究进展进行综述。

一、微生物修复概念及原理

1.微生物修复概念

微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。微生物修复的实质是生物降解，即微生物对物质(特别是环境污染物)的分解作用。它与传统的分解在本质上是一样的，但又有分解作用所没有的新特征(如共代谢作用、降解质粒等)，因此可视为是分解作用的扩展和延伸[4]。由于微生物个体小、繁殖快、适应性强、易变异，所以可随环境变化产生新的自发突变株，也可能通过形成诱导酶产生新的酶系，具备新的代谢功能以适应新的环境，从而降解和转化那些“陌生”的化合物微生物对土壤中的有毒污染物的降解主要包括氧化反应、还原反应、水解反应和聚合反应等。

首次记录实际使用生物修复是在1972年，于美国宾夕法尼亚州的Ambler清除管线泄露的汽油。1989年，美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染以后才首次大规模应用生物修复技术[5]。除美国外，欧洲各国、加拿大等在生物修复方面也有很大的发展。

2.可用于生物修复的微生物类群

根据来源不同可以把起作用的微生物分为3类：土著微生物，外来微生物和基因工程菌(GEM)[6]。目前在实际的生物修复工程中应用的大多是土著微生物，土著微生物无论在数量上还是在降解潜力上都是巨大的。当土著微生物由于种种原因不能用来作为修复污染土壤菌种时，就需要在污染的土壤中接种一些高效的外来微生物。实验表明，在实验条件下，30℃时每克土壤接种10个PCP降解菌，可以使PCP的半衰期(T1/2)从2周降到l天。近年来，由于生物工程技术的飞速发展，构建更高效的修复污染土壤的基因工程菌引起了人们极大的兴趣。目前生物修复正朝着构建能够快速降解某些特定污染物的工程菌的方向发展，科学家利用基因工程把不同的降解基因移植到同一菌株中，创造出了具有多种降解功能的超级微生物[7]。

3.微生物修复的机理

微生物修复污染的土壤必须具备2个方面的条件：一是土壤中存在着多种多样的微生物，这些微生物能够适应变化了的环境，具有或产生酶，具备代谢功能，能够转化或降解土壤中难降解的有机化合物，能够转化或固定土壤中的重金属；二是进入土壤的有机化合物大部分具有可生物降解性，即在微生物的作用下由大分子化合物转变为简单小分子化合物的可能性，进入土壤的重金属具有微生物转化或固定的可能性[8]。只有具备了上述2方面的条件，微生物修复才有实现的可能。

受污染的土壤中有机物和重金属除小部分是通过物理、化学作用被稀释、扩散、挥发及氧化、还原、中和而迁移转化外，主要是通过微生物的作用将其降解转化和固定的，因此，在生物修复中首先应考虑适宜微生物的来源。其次，微生物的代谢活动需在适宜的环境条件下才能进行，而受有机物和重金属污染土壤的条件往往较为恶劣，因此我们必须人为提供合适的环境条件以强化微生物对污染土壤的修复作用。

二、影响微生物修复的环境因素

1.营养

微生物的生长需要维持一定量的C：N：P比例，需要多种营养物质及某些微量营养元素。许多研究者[9-10]对微生物修复的最佳生态条件建议指出，C：N：P最佳比值为100：10：1。在环境胁迫下，微生物维持生存可能需要更多的能量。如重金属可引起脱氢酶活性下降，脱氢酶活性与土壤有机碳之比可作为确定向重金属污染的土壤中添加营养的重要参考指标。

2.电子受体

微生物氧化还原反应的最终电子受体包括溶解氧、有机物分解的中问产物和无机酸根(如硫酸根、硝酸根和碳酸根等)。土壤中污染物氧化分解的最终电子受体的种类和浓度极大地影响微生物作用的速度和程度。研究表明，好氧条件有利于大多数有机物和重金属污染物的微生物降解和转化。充分的氧气供给是微生物修复重要的一环[11]。受污染的土壤中的溶解氧(DO)往往会消耗殆尽，造成缺氧环境，而不利于好氧微生物的降解和转化作用。许多研究者[12-13]对微生物修复的最佳生态条件建议指出：在单因子实验条件下，氧代谢最适水平为溶解氧>0.2mg／L和10％最低空气填充孔隙空间，厌氧代谢最适水平包括O2。的体积百分数

3.电子供体

大量基质的降解需要有电子受体的充分供应。当被修复主体的溶氧耗尽时，必须采取人工供氧的办法以增加电子供体――氧气。此外，在紧急情况下也可向污染环境中投加双氧水，过氧化钙等产氧剂以及添加硝酸盐、硫酸盐类电子受体，它们都能暂时改变环境中的厌氧生境以发挥好氧微生物对污染物的氧化分解作用。

4.共代谢基质

微生物不能依靠某种有机物生长不一定意味着这种污染物能够抵抗微生物的攻击，因此当存在其他底物时，这种污染物就会通过共代谢(Cometabolism)作用而生物降解。所谓共代谢是指某些难降解的有机化合物，通过微生物的作用能被改变化学结构，但并不能被用作碳源和能源，微生物必须从其他底物获取大部或全部的碳源和能源。许多微生物都有共代谢的能力，各种各样的底物都可能被利用，其降解反应可能涉及除氧化作用外的各种反应。资料表明[9]，在厌氧条件下，DDT的降解过程也经受了共代谢作用过程，其共代谢转化产物可被好氧微生物降解。

三、微生物修复技术类型

原位修复不需要将土壤挖走，直接向污染土壤中投加N、P等营养物质和供氧。这种方法不仅操作简单、成本低、而且不破坏植物生长所需要的土壤环境，污染物氧化安全、无二次污染、处理效果好，是一种高效、经济和生态可承受的清洁技术。原位修复的主要方法有投菌法、生物通气法、生物培养法等。投菌法是直接向污染土壤中投入高效降解菌，同时提供微生物生长所需的营养。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物，满足土壤微生物的代谢，将污染物充分矿化成二氧化碳和水。以上两种方法在生物修复中实际应用较多，尤其在重金属、石油、农药污染土壤的微生物修复方面已有一定的应用，但需要借人大量外源菌才能迅速开始生物降解。生物通气法是在污染的土壤上打上几口深井，安装鼓风机和抽真空机，将空气强行排人土壤中，然后抽出，土壤中的挥发性有机物就随之去除了。在通入空气时，加入一定量的氨气，可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源，提高微生物的活性，增加去除效率。该方法可应用在石油污染的土壤上，为土壤中的微生物提供充足的电子受体，强化对石油污染物的氧化降解作用。

异位修复是把污染土壤挖出进行集中生物降解。它的方法主要有预制床法、堆制法及生物反应器法等。预制床法是在平台上铺上沙子和石子，将污染的土壤以15cm～30cm厚度平铺在上，并加入营养液和水，必要时加入表面活性剂，定期翻动充氧，以满足土壤微生物对氧的需求，处理过程中流出的渗滤液，即时回灌于土层上，以彻底清除污染物。该方法在PCP、杂酚油、石油、农药等污染土壤的修复中已获得了一些成功的案例。堆制法是将污染土壤与有机废弃物(如木屑、秸秆、树叶)、粪便等混合起来，使用机械或压力系统充氧，同时加入石灰以调节pH值，经过一段时间依靠堆肥过程中的微生物作用来降解土壤中有机污染物。生物反应器法是把污染的土壤移到生物反应器，加水混合成泥浆，调节适宜的pH值，同时加入一定量的营养物质和表面活性剂，底部鼓人空气充氧，满足微生物所需氧气的同时，使微生物与污染物充分接触，加速污染物的降解。该方法的修复效率较高，但它的处理成本也相对较高。

四、几种受污染土壤的微生物修复

1.受农药污染土壤的微生物修复

随着农业的发展，农民使用农药的量越来越多，由此而造成的危害也越来越大。据统计，中国每年使用50多万吨农药。这些农药主要包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂等，多是有机氯、有机磷、有机氮、有机硫农药，这些农药对土壤硝化作用呼吸作用和固氮作用均会产生暂时的或永久性的影响，因为在施用农药时，不管采取什么方式大部分农药都会落入土壤中，同时附着在作物上的那一部分农药以及漂浮在空气中的农药也会因风吹落人土壤。另外，使用浸种、拌种等施药方式更是将农药直接混入到土壤中，所以，土壤中的农药污染是相当严重的，已引起土壤生产力和农产品质量的明显下降。实验证明，环境中农药的清除主要靠细菌、放线菌、真菌等微生物的作用。如DDT可被芽孢杆菌属、棒杆菌属、诺卡氏菌属等降解；五氯硝基苯可被链霉菌属，诺卡氏菌属等降解；敌百虫可被曲霉、青霉等降解。残留于土壤内的农药，经过种种复杂的转化、分解，最终将农药分解为二氧化碳和水。如果将土壤进行高压灭菌或采用抑菌剂处理，农药在土壤中的降解速度就会降低、甚至停止。研究表明，在未经消毒的土壤中，除草剂“敌草隆”的降解速度明显高于用熏蒸消毒的土壤。前者，6周内敌草隆降解近半；后者，仅降解1／10。微生物降解农药的方式有2种，一种是以农药作为唯一碳源和能源，或作为唯一的氮源物质，此类农药能很快被微生物降解，如除草剂一氟乐灵，它可作为曲霉属的唯一碳源，所以很易被分解；另一种是通过共代谢作用，共代谢指微生物利用营养基质的同时将污染物分解代谢成无害物质，从而达到降解目的。其具体表现为：(1)依靠环境提供营养物质。例如，只有在蛋白质类物质存在时，直肠梭菌才能降解666；(2)依靠其它微生物的协同作用。例如，链霉菌和节杆菌可协作降解农药二嗪农的嘧啶环，两菌单独存在则均不能作用；(3)需有诱导物存在。如，只有经正庚烷诱导后，铜绿假单胞菌才能产生羟基化酶，使链烷羟基化为相应的醇。再如，放线菌浅灰链霉菌在磺酰脲类除草剂存在的情况下，也可产生诱导性的共代谢，发生羟基化，去烷基化或去酯化反应。进一步对脱细胞提取液进行研究发现，放线菌浅灰链霉菌脱细胞提取液是依靠NAD(P)H进行磺酰脲类代谢，结果表明在浅灰链霉菌中存在着诱导性的、依赖细胞色素P。的磺酰脲代谢系统。在磺酰脲类除草剂存在下，放线菌浅灰链霉菌细胞中可溶性细胞色素P的量大大提高，这是由于一种主要的P4。形态出现，这种形态的P4在用除草剂处理过后，数量增加，而且水解酶活性也加强[14]。

2.受重金属污染土壤的微生物修复

随着工农业的迅速发展，每年有大量工业和城市垃圾作为有机肥进入农业土壤中。这些垃圾往往含有较多的重金属元素，如汞、铜、锌、镍、铅、铬等，这些金属离子作为微量元素是。生物代谢所必需的，然而超过一定浓度时，便会导致土壤微生物大量下降和活性降低，尤其对土壤中有益微生物如自生固氮菌等影响更为明显。所以，重金属污染已日益成为威胁人类健康的、影响人类生活质量的一种全球性的环境公害。重金属对人的毒性作用常与它的存在状态有密切的关系。一般地说，金属存在形式不同，其毒性作用也不同。微生物可以对土壤中的重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的。重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集(如生物积累、生物吸着)和生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)。研究表明，许多微生物，包括细菌、真菌和藻类可以生物积累和生物吸着环境中的多种重金属。一些微生物，如动胶菌、蓝细菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类，能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的阴离子基团，与重金属离子形成络合物。如，Bargagli在Hg矿附近土壤中分离得到很多高级真菌，一些菌根种和所有腐殖质分解菌都能积累Hg达到100 mg／kg土壤干重。汞所造成的污染最早受到关注汞的微生物转化主要包括三个方面：无机汞的甲基化；无机汞还原成Hg-；甲基汞和其它有机汞化合物裂解并还原成Hg-。包括梭菌、脉孢菌假单胞菌等和许多真菌在内的微生物具有甲基化汞的能力。能使无机汞和有机汞转化为单质汞的微生物有铜绿假单胞菌、金黄色葡萄糖菌、大肠埃希氏菌等。微生物对其它重金属也具有转化能力，硒、铅锡、镉、砷、铝、镁、钯、金、铊也可以甲基化转化。还有研究表明，土壤中分布着多种可以使铬酸盐和重铬酸盐还原的微生物，如产碱菌属、芽孢杆菌属、棒杆菌属、肠杆菌属、假单胞菌属和微球菌属等，这些菌能将高毒性的Cr6+转化为低毒性的Cr3+[15]。

3.受石油污染土壤的微生物修复

烃类化合物包括烷烃、烯烃、炔烃、苯、甲苯、二甲苯等多种复杂芳香烃，是石油的主要组成成分，是重要的工业原料，同时又是燃料与能源。因为这些物质(尤其是多环芳烃)能够致癌、致基因突变、致畸，所以在石油的开采、运输、贮藏和加工过程中，由于意外事故或管理不当，排放到农田、地下水后，往往也会造成土壤的污染，影响土壤的通透性、降低土壤质量、阻碍植物根系的呼吸与吸收、破坏植被，从而直接影响人类的生产和生活。许多学者就石油污染物(尤其是烃类化合物)的微生物代谢机制进行了研究。从烃类污染土壤的生物处理系统中分离到的各类优势微生物均具有解脂酶活性，有解脂酶活性的菌株，就有降解石油烃的能力。添加优势真菌，可以提高生物处理烃类污染土壤的效果。在受烃类污染的土壤中，利用石油烃为碳源的细菌较多，真菌数量较少。细菌虽数量较多，但类群没有真菌丰富。细菌以革兰氏阴性杆菌为优势，其中以动胶菌属为主，其次是黄杆菌属，革兰氏阳性杆菌以芽孢杆菌为主。真菌以毛霉菌属，小克银汉菌属占优势，其次是镰刀菌属、青霉菌属、曲霉菌属，酵母菌属最弱。放线菌以链霉菌为优势[16-17]。真菌和细菌降解石油烃类化合物可形成具有不同立体构型的中间产物。真菌将石油烃类化合物降解成反式二醇，而细菌几乎总是将之降解为顺式二醇[18]。

4.矿山修复地的修复

矿山废弃地是指在采矿活动中所破坏的未经一定处理而尢法使用的土地。十壤结构破坏，养分流失，植被丧失是矿山废弃地的共同特征，尾矿厂的废渣、酸性废水及矸石堆自然产生的大气污染是周围环境的严重污染源，因此对矿山废弃地进行土壤改良和生态恢复就显得十分重要[19]。在废弃地系统中，植物可利形态的氮素来源干有机质的分解、土壤中氮微生物的固氮作用以及降雨中的NO3和NH3。束文圣等的研究表明根瘤菌对锌的耐性最大，其ECl0值和EC50 (Effective concentraiton to reduce by l0％and50％)最高，分别超过300 mg／L和600 mg／L[20]。

矿藏开采、冶炼厂等使用后的土地的复垦与再利用一直比较困难，闪为这类土地不但污染严重，而且土壤的团粒结构和理化性质都发生了很大变化，根本不适于作物生长。但菌根可在修复该类土壤中发挥特殊作用。NoydRK等把菌根真菌根内球囊霉(Glomusintraradices)；匠明球囊霉(Glomusclaroideum)接种到牧草，成功地恢复了矿渣地的植被，达到了修复和复垦的目的。韩桂云等在霍林河露天煤矿脆弱生态地带的生态修复中，应用菌根生物技术，发现供试的菌根菌剂中OIOA和B菌剂对贫瘠和渗透率低的土壤条件表现出较强的调控能力。泥岩氯化对其理化条件虽能有所改善，但氯和磷聚集使幼成活时间甚短[21]。

五、结语与展望

从目前来看，微生物修复是最具发展和应用前景的生物修复技术，人们在微生物材料、降解途径以及修复技术研发等方面取得了一定的研究进展，并展示了一些成功的修复案例。但是针对复杂的污染土壤生态系统，每种微生物修复技术不仅要克服自身原有的不足，而且还需要进一步认识和解决在修复过程中出现的新现象和新问题。如：引入外源微生物的条件与原则问题；生物修复过程中微生物的适应性机制与影响因素的研究问题；有机污染物降解过程中的次生污染物问题等。还有，今后还需在以下几个方面展开深入研究：如，继续筛选和驯化新的降解菌株；进一步解析典型污染物降解基因的结构、功能与调控机制，阐明降解过程的分子生物学机理；解决复合污染土壤的修复问题；利用土地翻耕、农艺措施、添加物质、高效微生物、植物修复、季节更替等创造现场的修复条件构建出一套合理可行的污染土壤田问修复工程技术等等。总之，相信随着科学的发展，大规模利用微生物降解土壤污染物、治理环境污染不久将会成为现实。

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第6篇：微生物研究范文

关键词：土壤微生物生态学；核酸探针杂交；梯度凝胶电泳；PCR

土壤中存在着极其丰富的微生物种类，它们在土壤生态系统中各自行使着独特的功能。自1953年以来，分子生物学理论和技术取得了惊人的成就，许多分子生物学研究方法和理念被应用到微生物生态学研究中，为微生物生态学研究领域注入了新的活力，极大地推动了微生物分子生态学的发展。下面介绍近年主要的几种研究方法：

一、标记核酸探针杂交技术

1.基本原理

以核酸分子杂交技术为核心，利用探针分析DNA序列及片段长度多态性。探针是能与特定核苷酸序列发生特异性互补的已知核酸片段，它可以是长探针（100～l000bp），可以是短核苷酸片段（10～50bp），也可以是从RNA制备DNA探针，斑点印迹和狭线印迹杂交等不同的方法。

2.应用

科学家应用核酸杂交方法研究了被燃油污染及不污染的土壤提取的细菌DNA，结果表明：被污染的土壤提取的细菌DNA中各种烃的降解基因的检出率显著高于不污染的样品，且定量分析结果表明污染越严重，这种降解基因的含量越高，因而可以用该方法作为对土壤中燃油污染程度的评价。

3.原位荧光杂交技术

（1）基本原理。FISH是以荧光标记取代同位素标记的一种新的原位杂交方法。它检测核苷酸序列是利用荧光标记的探针在细胞内与特异的互补核苷酸序列杂交，通过激发杂交探针的荧光来检测信号。

（2）应用及其优缺点。可以进行样品的原位杂交，应用于环境定微生物种群鉴定、种群数量分析及其特异微生物跟踪检测，现已成为微生物分子生态学研究中的热点技术，在土壤微生物分子生态学领域应用广泛。FISH技术的应用受到环境样品微生物的生理状态的影响，芽孢、放线菌及休眠时期的细胞的细胞膜的通透性低，影响群落中部分种属丰度的错误估计。

二、基于PCR技术的研究方法

PCR是一种聚合酶链式反应技术，主要特点是短时间内在实验室条件下人为地控制并特异扩增目的基因或DN段，使研究的目的基因及其环境样品中的微量微生物基因得到无限的扩增，为这些基因和微量微生物种群的研究提供了保证。

1.PCR-RFLP方法

（1）原理。PCR-RFLP法是将PCR引物中的一条加以荧光标记，其基本原理是用PCR扩增目的DNA，扩增产物再用特异性内切酶消化切割成不同大小片段，直接在凝胶电泳上分辨。

（2）应用。现在很多研究人员利用16SrRNA来研究土壤微生物的多样性。该技术还可以用来监测因环境改变而引起的微生物种群的变化。

2.PCR-SSCP方法

（1）原理。日本Orita等研究发现，单链DN段呈复杂的空间折叠构象，这种立体结构主要是由其内部碱基配对等分子内相互作用力来维持的。当有一个碱基发生改变时，会或多或少地影响其空间构象，使构象发生改变。空间构象有差异的单链DNA分子在聚丙烯酰胺凝胶中受排阻大小不同。因此，通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，可以非常敏锐地将构象上有差异的分子分离开。

（2）应用。Sabine Peters等人用该法研究群落的演替和菌种的多样性，并同传统的培养方法比较指出PCR-SSCP方法避免了传统培养的费时费力以及误差大的干扰，适合对微生物群落结构和演替的分析。

三、DNA扩增片段梯度电泳检测技术

1.变性梯度凝胶电泳

（1）基本原理。双链DNA分子在一般的聚丙烯酰胺凝胶电泳时，其迁移行为决定于其分子大小和电荷。DGGE技术在一般的聚丙烯酰胺凝胶基础上，加入了变性剂（尿素和甲酰胺）梯度，从而能够把同样长度但序列不同的DN段区分开来。

（2）应用。DGGE方法是应用最早也是最常用的单碱基突变筛查方法之一，自从1993年DGGE被引入微生物学以来，该技术被广泛地用作分子工具比较微生物群落的多样性以及监视种群动态。PCR-DGGE用于分析华盛顿州东部4种土壤细菌群落结构和多样性，结果表明：管理和农学实践对细菌群落结构的影响比年降水量更大。

2.温度梯度凝胶电泳

（1）基本原理。温度梯度凝胶电泳技术则是利用温度梯度变性的原理，利用了不同分子在温度改变下构象的差别进行分离。

第7篇：微生物研究范文

关键词:微生物学;创新;教学改革;考核

微生物学是一门实践学科，其理论知识来源于实验，实验课是微生物学的重要组成部分。近年来，微生物学发展突飞猛进，新技术、新成果不断出现，传统教育模式也面临挑战［1，2］。很多农业院校实验教学工作者逐渐意识到传统实验教学存在实验内容陈旧、限制学生视野、创新能力不足等问题，达不到重实践和提高学生素质教育的目标，实验课程的教学改革已成为高等教育和本科教学评估中遇到的突出问题［3］，实验教学工作者开始思考如何更好开展微生物学实验课程教学，精心设计课程体系，以满足新时代社会发展对人才培养的需求［4～6］。上海交通大学作为一所综合性高校，其下设农业与生物学院拥有理学、农学、工学等多学科专业，针对全院不同的学科专业，微生物学实验的培养计划既要紧跟农业科技的发展调整实验内容，又要从各个专业视角增加学生知识面，使学生了解各自专业与微生物学的相关性，丰富知识领域视野，培养学生创新能力。农业与生物学院微生物学教学团队针对以往教学中存在的问题，在基本不改变实验课时的条件下，对实验教学体系进行重构，对部分内容和形式进行大胆改革尝试，把培养学生创新意识和能力放在首位，调整实验内容，改进教学方法，从实验内容、方法和考核方式等方面加强实验实践环节，促进观念、模式、内容和方法的全面改革，促进教学质量的提高，实现重知识传授到重创新思维能力培养的转变。

1微生物学实验课程教学体系的重构

1．1微生物实验课程内容的重新编排

验证性实验是通过验证某种认识或假说，使学生获得特定操作技能，在不断完善认知结构的基础上，促进学生验证和进一步理解所学理论，培养学生的实验基础能力［7］，然而教育的真正目的在于使学习者成为知识结构的设计者，使学习者善于学习，培养其创新能力［8］。单纯的验证性实验教学已不能满足高等教育的育人要求，而高校学生对验证性实验的学习也兴趣寡然、缺乏思考和主动性［9］。开设设计性实验，鼓励学生构思实验方案并付诸实施，对培养学生创新思维具有重要意义，设计过程是学生不断发现、解决问题的过程。减少验证性实验，增加综合性和设计性实验比重的观点已形成共识［10～12］。根据学院5个专业学生的培养计划和专业特点，我们对微生物实验课程内容进行重新布局(表1)。由表1可以看出，在学生掌握一定实验内容和操作技能的基础上，对实验内容进行整合，增加综合性实验项目。例如，在学生掌握显微镜使用及原核生物染色观察的技能基础上，将真核微生物的形态观察实验与微生物测量大小及计数实验串联合并成一个综合大实验项，使学生在一堂课中对微生物形态有系统的认知;增加“细菌总数与大肠菌群的测定”实验内容，并与“细菌快速生化鉴定”实验综合进行教学，使学生对样本中细菌与大肠菌群数定性和定量测定方法进行比较学习。综合实验项目不仅注重了实验内容之间的逻辑联系，同时增强了实验项之间的次序性和连贯性。实验教学内容变化的另一个特点是增加了设计性实验。例如将“环境因素对微生物生长的影响”作为开放性设计实验，学生根据已有知识并结合查阅文献等手段进行初步调研、选择适合自己或感兴趣的研究范围，确定具体的研究题目，设计实施方案。教师对学生方案的合理性、可行性和创新性进行评估并提供技术指导。开放性实验安排在实验课程后期，此时学生已掌握课程大部分基础知识，初步具备独立设计实验的能力，对其综合运用所学知识和自主学习是一种训练，同时又锻炼其创新设计的能力。由于方案思路、具体操作步骤、仪器用具等都是未知数，因而设计性实验的开展更具独立性和创新性，对学生更富有挑战性，能够激发学生完全投入到自己的实验研究中。

1．2将科学前沿和生活案例融入教学内容

生物技术飞速发展，新的实验技术方法层出不穷，作为综合性大学，将科研成果或技术路线转化成可供学生学习的教学项目，精心设计教学内容，融合本学科领域最前沿技术，增加学生新视野，提供学生熟悉和掌握先进科学技术的实践机会。例如由科研课题转化而来的实验项目—“单增李斯特菌感染对小鼠外周血ANAE+淋巴细胞的影响”(见表1)是依托于教学团队在研的国家自然基金项目，涉及李斯特菌感染和淋巴细胞的免疫效应的等研究热点，通过实验的讲解和学习使学生了解到李斯特菌对人类的危害和致病机理，将学术研究成果渗透到课堂，逐步实现由学习基础知识到科研接触的转化。微生物与生活息息相关，结合生活案例开展实验教学更容易引起学生的兴趣。在设计实验教学内容时，有意识的融入生活中与微生物学相关的实时案例，引入当前热点或有趣的话题作为教学切入点，将抽象知识化为具体有案例的实验教学。“动物病毒的接种与培养”和“尿素液收集与血凝和血凝抑制”实验时，结合当前社会热点“H7N9禽流感病毒”的案例阐述病毒抗原与阳性血清反应的原理及微生物学在生活和科研中的价值意义，同时引入病毒性质、疫苗研制过程等知识，极大增加了学生的学习兴趣;在“水中细菌总数与大肠菌群的测定”实验中，让学生到公园或餐饮场所采集检测水样，亲自动手检验生活周围的水环境。将生活案例融入实验教学是理论联系实践的有力证明，学生在实践过程中培养积极的学习体验兴趣和态度，在很大程度上促进学生的学习主动性和创造性的发挥，有利于发展学生的个性化［13，14］。

2教学方法的改革

2．1利用多媒体资源辅助教学

在形态观察实验中，通过显微镜观察的视野与教材图片有一定差异，对于初学者辨识有一定难度，学生学习效率低而且学习效果也不理想［15］。针对这一现象，我院引进MOTIC数码显微系统辅助教学，实现了有针对性的“一对一”辅导学生，而且实现了教师讲解和学生显微镜操作观察同时进行，学习更直观生动。借由数码互动系统拍照软件，将学生实验效果较好的视野进行拍片保存，按照原核生物与真核生物的不同属性分类建库，积累不同题材的微生物形态图片，供学生观赏学习，增加辨识度。同时，针对以往学生实验操作不规范等现象，对微生物学的基础实验操作技术和容易存在误区的操作方法进行拍摄录制成5～10min的视频，如划线分离、涂布平板、无菌接种等实验操作技术，在相应的教学内容中结合这些视频演示，增强示范性。学生观看学习演示视频后独立操作练习，老师进行总结分析，学生针对存在问题再次练习、强化训练，形成“观摩”—“练习”—“点评”—“复练习”的实践模式。将现代化的多媒体教学手段与常规教学手段结合，观摩学习、重点难点指导和反复训练的过程，加深学生印象，其操作更趋规范性，学习效率和效果也得到极大提高。

2．2鼓励学生自主教学

培养创新型人才，要培养学生自主学习、独立思考的能力。在真核微生物的染色与观察”实验中，分别请不同的同学在其各自的显微数码互动系统的终端显微镜下，现场完成对青霉菌、根霉菌、酵母菌等真核生物视野的寻找，指认各不同真菌的孢子形态、梗、根等结构指认，并对其繁殖方式进行简要叙述。学生讲解的视野同步展示在教师和其他同学的系统终端电脑界面，老师对其讲解进行点评，这一过程实现了教师和学生的角色互换，促使学生积极“备课”，主动学习，课堂气氛更加活跃。在学生自主设计实验研究期间，实验教学中心实行“三开放”，即实验项目、实验时间和实验室仪器材料的开放。具体操作为，老师提供开放的实验项目，学生根据兴趣自由选择题目;选定题目后，给予学生一定的时间查阅文献制定方案，学生可以机动灵活的自主安排实验时间而非局限于课堂有限的学时;在实验研究期间，实验室及仪器设备向学生开放，全力支持学生开展研究，破除了传统实验教学“固定”场所、“限制”时间和“统一”实验过程的固定架构，实现了以学生为中心自由发挥创造的目标。学生对于自己的实验处于主导地位，从设计到材料准备，从操作实施到结果分析，都亲自动手完成。整个过程有许多书本中无法学到的东西，让学生学会思考每一步操作的意义，对锻炼其逻辑思维及动手能力很有益处。实验结束时要求提交设计性实验的研究报告，包括实验目标方案、结果分析、创新点、对预期目标的完成情况等内容，并以PPT答辩的形式进行汇报，最后由教师对学生报告进行点评。自主式教学的过程鼓励了学生完成对自主学习到知识输出的过程，加深了对知识的理解，也是对其学习能力的培养。

3考核体系的重新构建

建立以能力考察为中心的实验课程多元化考核新模式，重视对学生实验过程的评价。以往的微生物学实验考核成绩方式为:实验报告占30%，实验理论考试占70%。这种考核方式容易造成学生不积极参与实验、抄袭报告的现象，而实验报告并不能真实反映学生的学习情况。多元化的考核体系，既保留了实验报告对本次实验的总结和期末考试知识水平的考察，又增加了对实践动手能力、综合素质能力和创新性思维的多方面考察。实验报告注重对实验结果分析和对实验成败的总结，培养学生科学素养和逻辑分析能力;期末考试涵盖课程实验项目的多数知识点，知识面考察较为综合;对平时实验的考核注重考察学生的实验操作技能和操作规范性，使学生更加认真对待实验课程的学习过程，而改变以往只注重实验报告的敷衍态度，这对于提升学生的实验素养和严谨的科学态度有较大促进作用，另一方面，对平时实验操作的考察也是对学生认真参与和完成实验的督促，也有助于教师得到学生真实学习效果的及时反馈;设计性实验鼓励学生课外拓展知识和查阅文献，在课堂上与老师交流发言，鼓励学生自主学习，对方案设计、报告总结和PPT汇报等综合考察，对于设计性实验出色完成者可提供加分项以示鼓励。

4教改成效

4．1实验操作规范性和学习积极性

提高由于考核方式增加了对平时实验操作和预习提问的考察，学生成绩不再仅依赖于实验报告和期末考试的形式，避免了学生敷衍了事的实验态度和和抄袭报告的顽疾，而且超过70%的学生在报告中主动分析实验结果，还有的同学引用参考文献对实验出现的问题进行深入分析，总结实验成败的因素。学生在操作显微镜时更加规范化，自觉擦拭油镜镜头、复位机械系统、整理实验用具等，这对于培养学生爱护贵重仪器、认真负责的科研态度有很好的促进作用。通过利用多媒体进行实验技术“观摩”—“练习”—“点评”—“复练习”的实践训练，反响效果较好，学生普遍掌握了规范的无菌操作和微生物分离纯化技术，课程成绩落实到实验具体操作，引起了学生对实验过程的重视。同时，由于对相关联实验教学内容进行了合并和调节，学生从整体把握对微生物培养、观察及研究其生化特性的过程，与以往老师提问时学生表现出知识零散紊乱、不积极应答的局面明显不同，课堂回答问题气氛活跃，多数学生能够按照老师的问题思路延伸思考、积极回答问题，学习热情饱满。

4．2学生在微生物相关研究课题的参与度增加

微生物实验教学改革实践运行后，我们统计了在创新实践项目和毕业设计中参与微生物相关课题的学生比例，分别有32．7%和50%的学生参加了与微生物相关的上海交通大学PRP项目和大学生创新计划IPP项目，在毕业设计论文中，55．6%的学生选择了与微生物相关的论文研究(上一级为42．3%)，研究课题的学术水平相对较高，如“灰略红链霉菌胞外蛋白酶产酶条件优化及克隆表达”“萨佩罗病毒感染宿主细胞特异性受体的筛选”“噬菌体裂解酶的制备及活性测定”“高产厚垣孢子木霉菌株构建机器拮抗特性研究”等既体现了学科前沿技术，又与实际生产有较强相关性，实用性强，吸引学生兴趣。学生通过微生物实验课程培养的实践动手和自主学习创新能力获得了自豪感和满足感，他们有自信能在导师带领的团队大课题中承担部分研究内容，在实践过程中表现出的多视点多方法创造性的思维得到了导师的肯定，提升了学术水平和团队合作精神。

5结语

微生物实验教学重在培养学生实践能力和创新能力，通过对实验教学内容、教学方法和考核体系的改革，摸索出培养学生开放性思维和创新能力的实验教学“新”模式，以培养学生能力为核心，给予学生充分的发挥空间，调动积极性和挑战性，从而适应高校创新型人才的培养目标。

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第8篇：微生物研究范文

关键词：沃柯微生物菌剂；试验；研究报告

中图分类号：S513 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170632044

1 试验地点

试验地点：龙江县白山镇兴隆岗村村农民技术员刘志刚家地块。

试验地基本情况：试验地土壤类型为草甸土，地势平坦，肥力中等略偏下，土壤质地为砂壤土，排灌方便，交通便利，便于参观学习。前茬作物玉米，产量是650kg/667m2。

验材料： 供试肥料微生物菌剂（沃柯）由北京世纪阿姆斯生物技术有限公司提供，常规肥由试验农户提供。供试作物，试验作物为玉米，品种是吉东17。

2 试验设计

试验采用大区对比，设3个处理，不设重复。具体处理如下：

处理1，农民习惯施肥，面积667m2，底肥：复合肥25kg/667m2；追肥：氮钾追肥25kg/667m2。处理2，农民习惯施肥+667m2基施微生物菌剂（沃柯）2kg。处理3，农民习惯施肥减量10%+667m2基施微生物菌剂（沃柯）2kg。

3 管理措施

整地及施肥情况，2016年4月15日灭茬， 4月22日起垄施肥，由农户机械施肥，做到底肥深施，采集土样。 播种情况，4月30日机械播种，种植密度3500株/667m2。灌溉情况，7月1日― 8月30 日之间，灌水5 次，沟灌。生育期内进行病虫防治情况，生育期内主要发生双斑萤叶甲和玉米螟，没有进行防治。中耕施肥情况，5月30日第一次中耕，6月16 日中耕追肥。生育期间比较恶劣天气情况 ，主要是严重干旱。

4 田间调查

6 试验效果分析

从生育期看，处理比对照拔节期到抽雄期提前1～2d，成熟期提前2～3d。从6月16日田间调查的生育性状看，处理2比对照株高2.3cm，茎粗0.3cm；处理3比对照株高1.3cm，茎粗0.36cm；叶色处理比对照浓绿。从产量看，处理均比对照增产，处理2每667m2增产94.7kg，增产幅度16.2%；处理3每667m2增产41.5kg，增产幅度7.1%。从经济效益分析看，处理均比对照增收，处理2比对照每667m2增收 96.6 元，处理3比对照每667m2增收31.8元。

7 试验结论

第9篇：微生物研究范文

现代信息技术环境下，微课作为一种重要的微文化逐步进入我们的课堂。本文在微课理论和时代背景下对微生物检验检测微课程教学的可能性进行初步的实践研究，期望能为中职学校今后对该门课程的教学和学习提供参考。

【关键词】

微课；现代信息技术；微生物检验检测

21世纪是以信息化为特征的时代，个性化学习、碎片化学习已成为信息时代教育发展的重要特征。在信息时代的大环境之下，现代信息技术融入教育已经是主流，移动网络、智能手机和平板电脑的迅速发展与普及，微博、微信、微电影等微文化正悄悄地进入了我们的生活，这直接引发了学习方式和课程形式的变迁，微课就这样顺应时代而产生。

1.微课产生的理论基础和时代背景

微课由美国科罗拉多州林地公园高中两位化学教师发明。这所学校地处山区，交通不便，经常出现学生缺课，为了解决这个问题，他们尝试把教学内容录制成视频，配上PPT和讲解，专门发给缺课的学生用于补课。慢慢地，这两位教师又有意识地让所有学生提前在家看视频听讲解，自主学习，第二天在课堂上开展讨论、练习，学会应用，这种教学模式受到越来越多学生的欢迎，由于和传统的课堂学习正好相反，所以人们称之为翻转课堂。2008年，美国新墨西哥州圣胡安学院的高级教学设计师戴维•彭罗斯从理论和模式的角度，提出了“微课程”，并首创了声名远播的“一分钟的微视频”，这为翻转课堂的发展奠定了基础。但这种教学模式直到2011年才开始在全球大热，引起全球教育界的对微课的关注与争论，这要归功于毕业于哈佛大学的孟加拉裔美国人萨尔曼•可汗，他创办了“可汗学院”，将放在YouTube的视频同步在自己的网站上，利用网络影片进行免费授课。目前，微课、慕课、翻转课堂等在国内外受到了广泛的重视。国内率先提出“微课”应用研究的是广东省佛山市教育信息中心的胡铁生，他认为，“微课是以微型教学视频为主要载体，针对某个学科知识点或教学环节而设计开发的一种情景化、支持多种学习方式的新型在线网络视频课程”。教育部高校教师网络培训中心这样定义“微课”：是指以视频为主要载体记录教师围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动。认知负荷理论认为，影响认知负荷的主要因素有个体的专长水平（即先前知识经验）、学习材料的复杂性及学习材料的组织呈现方式。教学内容简单、组织形式单一的课堂，认知负荷过低，造成教学时间浪费；教学单元知识点繁多的课堂，认知负荷过高，阻碍学习者的知识建构活动，也容易造成学生注意力涣散。教学的理想模式是学习者可以根据自身实际情况，灵活自主地对重难点、要点、技能点等知识进行满负荷学习，而短小精悍的微课恰好满足了教学理想模式的要求。

2.《微生物检验检测》微课教学的实践研究

2.1《微生物检验检测》课程分析

微生物检测是食品安全控制链中重要的监控点，在食品企业中有专门设立的微生物检验岗位。该课程是一门知识点多、技能性强的课程，传统教学中，一般先是教师讲解、操作演示，再让学生模仿操作练习[11]。这就带来两方面的问题，一方面，教师在讲解演示的时候，学生识记式地在大脑里过一遍，等自己动手操作时就会出现茫然不知所措、一团乱等现象，或是不知道如何准备，或是忘记操作步骤的先后，或是不关注细节，更多的是完全不知道该如何操作。这样一次课下来，学生会产生挫败感，导致对学习本门课程的兴趣和积极性受到打击，且操作课一般具有连贯性，缺乏对其中一个技能的掌握，就会影响到下个技能的学习，如此，会形成一个恶性循环，面对太多的困难，学生便会处于一种想学又不知从何学起的状态；另一方面，课程中的有些操作技能，需要教师不断地重复讲解和演示，这不仅增加了老师的负担，且在学生操作练习过程中，一旦发现某个或小部分学生有不规范或不正确的操作时，教师的关注力将不能分布于整个课堂，这样就很容易忽略其他学生发生的情况。此外，对于中职生来说，本门课程中有一些专业性较强的名词解释和概念定义，如菌落总数、大肠菌群的定义，如果仅有语言描述，学生很难接受并理解。针对上述的种种情况，若能设计一段时长不超过5分钟的生动形象的微视频，学生或能在最短的时间理解并牢记。因此，将微课程引入微生物检验检测课堂，既能解放教师重复劳动的时间，又能使抽象的内容具体化，微观内容宏观化，提高学生学习兴趣进而促进有效课堂的形成。例如：可以将实验准备、样品称量、实验操作等环节分别录制成一段简单视频录像或制做成一段简单有趣的动画，甚至可以设计成一款通关小游戏作为课前预习或课后巩固配合教学。学生可以根据自己的实际情况，随时随地停下来反复学习领悟，琢磨参详。

2.2基于微课资源的教学实践研究

以“项目一细菌菌落总数的检验”为例，在最后的检验报告中有“实测结果”这一栏需要填写，这需要学生能够分析三个稀释度下的菌落数平均值，并根据不同情况选择不同方法进行计算，但对于计算能力欠缺，基础薄弱的中职生来说，这里一直是个难点，而这个难点又恰恰是该项目的重点之一，且另一项目“霉菌和酵母菌的检验”也有这样类似的内容，因此需要学生能够掌握并能运用至实际情况。鉴于此，我们选定“细菌菌落总数的检验——实测结果的计算与报告”为一次微课内容，并根据这个内容的特点选定采用可汗型微课，该类型的微课可使用手写板制作。教师前期需要构思好教学过程，准备好录制时所需材料，比如：确定好三个稀释度及每个稀释度下的菌落数；计算过程；学习效果的检测小练习等。录制结束后再用相关软件进行剪辑、美化、配字幕，最后配音。根据内容特点、学情，尝试采用翻转课堂的教学模式。课前，先将微课视频上传至班级群里，通知学生下载。课上，将课堂分为四阶段，第一阶段，学生在规定的时间内自主学习视频，同时要求将学习过程中遇到的问题记录下来；视频学习结束后，将组内每位成员的问题汇总，小组长组织讨论，组内互相帮忙解决，并列出组内不能解决的问题，张贴于本组的墙上；再采用画廊参观的形式：每组留守一位学生，剩余学生到其他组帮忙解决其他组的问题，且要教会那位“留守”学生，让那位“留守”的学生教会组内其余学生。还有不能解决的问题，教师全部答疑。第二阶段，检查学习情况，完成教师预先准备好的小练习，小练习分三部分，第一部分仅更改数字，其余与视频一样，第二部分更换稀释度，第三部分更换计数范围，这样逐步增加难度，以便检测学生是真的学会了，还是仅仅是依样画葫芦，同时也培养学生的知识迁移能力。第三阶段，以小组为单位对菌落计数的规则进行归纳总结，让学生通过自主学习后能够概括出六种情况，教师再补充非常规情况的菌落计数。第四阶段，实战演练，鼓励学生尝试计算出自己检测报告上的实测结果。在视频学习效果检测后，班级的一位性格外向的学生主动说：“老师，我喜欢这样的方式，完全是根据自己的节奏去把握，这才是我的学习我做主！”这时，其余学生纷纷表示有兴趣，并且自信心更足了，还有学生说自主学习视频时就担心自己学不会，还反复观看了好几遍。

结束语

微时代的到来不仅对我们的生活产生了巨大的影响，也为我们的教育教学提供了更多创新的空间与途径。微课是新时代教学、学习的另一个方向性的导向，是一种以学生为本的教学研究，调动学生所有的感官参与学习，每次小小的量变引发无穷的质变。因为是微课，所以它在广度、深度和复杂度方面还存在不足，这需要在今后的实践中不断完善。总之，微课教学在《微生物检验检测》课程中应用的可能性还需要进一步研究与实践，在课程内容重难点选取、环节设计、内容呈现、交流反馈等许多方面还有待优化，尚需进一步探讨。

作者：张露娟 单位：上海食品科技学校

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