БАЛТИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И. Канта Программа вступительного экзамена по специальной дисциплине

БАЛТИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И. Канта
Программа вступительного экзамена по специальной дисциплине
профиля (направленности)
микробиология
направления подготовки
06.06.01 – биологические науки
Введение. Происхождение и распространение микроорганизмов, их роль в
биосфере и жизни человека. Предмет и задачи микробиологии. Общие свойства
микроорганизмов, их распространение. Значение микроорганизмов в природе,
использование в биотехнологических процессах и в научных исследованиях.
Исторические этапы развития микробиологии. Открытие микроорганизмов
А. ван Левенгуком. Роль Л. Пастера в становлении микробиологии как науки.
Значение работ Р.Коха, И.И. Мечникова, С.Н. Виноградского, М. Бейеринка,
А. Флеминга. Развитие отечественной микробиологии.
Основные направления развития современной микробиологии: общая
микробиология,
медицинская,
санитарная,
техническая,
сельскохозяйственная,
ветеринарная, водная, геологическая, космическая. Кратная характеристика их задач.
Классификация микроорганизмов.
Разнообразие микроорганизмов. Прокариотные и эукариотные микроорганизмы.
Прокариоты - основные объекты микробиологии.
Особенности
систематики
бактерий.
Использование
морфологических,
культуральных, физиологических и биохимических признаков в систематике бактерий.
Хемосистематики, геносистематика. Математические методы в систематике бактерий.
Современная система бактерий. Характеристика эубактерий с грамотрицательной
клеточной стенкой, с грамположительной, без клеточной стенки и архебактерий.
Определители бактерий Красильникова и Берги.
Предполагаемая эволюция микроорганизмов.
Морфология, строение и размножение бактерий. Морфология бактерий.
Одноклеточные и многоклеточные формы бактерий.
Строение, химический состав и функции отдельных компонентов клеток. Жгутики,
расположение, строение, структура участков крепления жгутиков. Механизм движения.
Локомоторный аппарат извитых бактерий.
Фимбрии и пили.
Капсула и её возможные функции.
Особенности
химического
состава
и
строения
клеточных
стенок
грамположительных и грамотрицательных бактерий. Протопласты, сферопласты, Lформы. Механизм действия пенициллина на бактериальные клетки.
Цитоплазматическая мембрана, её полифункциональность. Внутриклеточные
мембранные структуры.
Ядерный аппарат бактерий, особенности его организации. Рибосомы. Включения
резервных веществ. Метахроматиновые зерна, их полифосфаты. Газовые вакуоли
(аэросомы).
Способы размножения бактерий.
Стадии покоя у бактерий. Эндоспоры и другие покоящиеся формы (цисты, артроспоры,
экзоспоры, миксоспоры). Формирование эндоспор, их свойства.
Культивирование микроорганизмов. Методы прижизненного наблюдения.
Накопительные культуры микроорганизмов. Принцип элективности. Чистые культуры
микроорганизмов, методы их получения, использования.
Питательные среды, используемые для культивирования микроорганизмов; их
отличие по составу, физическому состоянию, назначению. Основные среды, применяемые
для выращивания гетеротрофных микроорганизмов.
Культивирование аэробных, анаэробных и фотосинтезирующих микроорганизмов.
Фотобиореактор. Поверхностное и глубинное выращивание.
Методы прижизненного наблюдения.
Основы физиологии микроорганизмов. Рост микроорганизмов. Рост клетки и
популяции. Основные параметры роста культур: продолжительность генерации, удельная
скорость роста, выход биомассы.
Закономерности роста микроорганизмов при периодическом культивировании. Кривая
роста. Непрерывное культивирование, математическое выражение роста культур в данных
условиях. Хемостат и турбидостат. Значение непрерывного культивирования для
изучения свойств микроорганизмов и их практического использования.
Непрерывно-переточное культивирование.
Синхронные культуры, методы получения, использование.
Образ жизни. Питание. Типы питания микроорганизмов, фототрофия и
хемотрофия. Литорофия и органотрофия. Автотрофия и гетеротрофия.
Аускотрофы. Сапрофиты, паразиты, коменсалы.
Проникновение в клетку экзогенных веществ. Диффузия и активный транспорт.
Использование микроорганизмами высокомолекулярных соединений и соединений не
растворимых в воде.
Органические и неорганические соединения углерода и азота используемыми
микроорганизмами.
Способность микроорганизмов использовать различные соединения серы и
фосфора. Потребность в железе, магнии, калии, кальции, натрии, молибдене и др.
элементах.
Действие физических и химических факторов. Радиация, характер её действия
на микроорганизмы. Устойчивость микроорганизмов к ультрафиолетовым лучам и
ионизирующему излучению.
Рост микроорганизмов в зависимости от температуры. Психрофилы, мезофилы и
термофилы. Использование высоких температур для стерилизации. Действие низких
температур на выживание микроорганизмов. Влияние гидростатического давления. Рост
микроорганизмов в зависимости от влажности. Галофилы.
Отношение микроорганизмов к молекулярному кислороду: аэробы и анаэробы
(облигатные и факультативные); аэротолерантные анаэробы и микроаэрофилы.
Возможные причины ингибирующего действия кислорода на микроорганизмы. Значение
рН среды для роста микроорганизмов.
Понятие «питательные и антимикробные вещества». Природа антимикробных
веществ и области их применения. Антибиотики. Мутагены.
Метаболизм. Энергетические процессы. Способы обеспечения энергией.
Получение энергии при использовании органических, неорганических субстратов и
энергии света. Запасание энергии, макроэргические соединения.
Брожения. Пути сбраживания углеводов и других соединений. Основные типы
брожений: молочнокислое гомо- и гетероферментативное брожение, маслянокислое,
спиртовое. Пропионовокислое брожение, ацетонобутиловое и другие брожения.
Двухфазность брожений. Возбудители различных бродильных процессов. Химизм
процессов.
Анаэробное дыхание. Доноры и акцепторы электронов, используемые разными
микроорганизмами при анаэробном дыхании. Денитрифицирующие бактерии,
сульфатвосстанавливающие и метанобразующие.
Аэробное дыхание. Этапы аэробного дыхания с использованием органических
субстратов:
гликолиз,
ЦТК.
Электротранспортная
цепь.
Пентозофосфатный
окислительный цикл. Путь Энтнера-Дудурова. Полное и неполное окисление. Получение
уксусной, лимонной и глутаминовой кислот с использованием микроорганизмов.
Глиоксилатный цикл.
Аэробное окисление белков (аммонификация), одноуглеродных соединений (метан,
метанол и др.).
Светящиеся бактерии, механизм свечения.
Окисление
неорганических
соединений.
Нитрифицирующие
бактерии,
железобактерии. Окисление неорганических соединений серы, молекулярного водорода.
Использование микроорганизмами энергии света. Оксигенный и аноксигенный
фотосинтез. Пурпурные и зеленые бактерии. Пигменты фотосинтезирующих бактерий.
Механизм фотосинтеза. Использование энергии света галобактериями.
Биосинтетические процессы. Ассимиляция углекислоты автотрофами и
гетеротрофами. Рибулозобисфосфатный цикл и другие пути усвоения углекислоты
автотрофами.
Использование ацетата и других двууглеродных соединений. Значение ЦТК и
глиоксилатного шунта в биосинтетических процессах.
Усвоение молекулярного азота. Свободноживущие и симбиотические азотфиксаторы.
Химизм фиксации азота.
Конструктивные процессы. Регуляции метаболизма. Универсальность
биосинтеза белков на рибосомах. Биосинтез тетрапептидов пептидогликана клеточной
стенки бактерий. Особенности биосинтеза моносахаров и полисахаридов. Биосинтез
нуклеиновых кислот.
Уровни регуляции метаболизма. Механизмы регуляции синтеза ферментов
(индукция, репрессия конечным продуктом и катаболитная репрессия). Диауксия.
Регуляция активности ферментов. Свойства аллостерических белков. Эффекторные
свойства метаболитов. Аденилатный контроль. Химическая модификация ферментов.
Наследственность и изменчивость микроорганизмов. Модификационная
изменчивость микроорганизмов. Мутации, частота, типы мутаций. Спонтанный и
индуцированный (радиационный и химический) мутагенезы. Селекция различных
мутантов. Применение мутантов-микроорганизмов в научных исследованиях и в
практических целях.
Рекомбинация у прокариот: трансформация, трансдукция, коньюгация.
Основная и дополнительная литература
Основная литература
1.
Воробьева Л.И. Археи. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – Т.1. – 447 с.
Т. 2. – 477 с.
2.
Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. – М.: Издательский центр
"Академия", 2008. – 464 с.
3.
Микробиология, вирусология и иммунология / под. ред. В.Н. Царева. – М.:
Практическая медицина, М.: ГЕОТАР-Медиа, 2010. – 543 с.
4.
Нетрусов А.И., Котова И.Б. Микробиология. – М.: Издательский центр
"Академия", 2009. – 352 с.
5.
Уолкер Ш. Биотехнология. – М: Эксмо, 2008. – 336 с.
Дополнительная литература
1.
Титок, М.А. Плазмиды грамположительных бактерий / М.А. Титок. –
Минск: БГУ, 2004. – 121 с.
2.
Борисов, Л.Б. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология:
учебник для вузов / Л.Б. Борисов. - 4-е изд., перераб. и доп. – М.: МИА, 2005. – 736 с.
3.
Поздеев, О.К. Медицинская микробиология: учеб. пособие вузов /
О.К. Поздеев; под ред. В.И. Покровского. - 4-е изд., испр. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005. –
765 с.
4.
Ермилова, Е.В. Молекулярные аспекты адаптации прокариот /
Е.В. Ермилова. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. гос. ун-та, 2007. – 299 с.
5.
Экология микроорганизмов / под ред. Н.И. Нетрусова. – М.: Academa, 2004.
– 267 с.