ОПД.Ф.6 Науки о биол многообр_Микробиология

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Мурманский государственный гуманитарный университет»
(ГОУВПО МГГУ)
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
ОПД.Ф.6. НАУКИ О БИОЛОГИЧЕСКОМ МНОГООБРАЗИИ:
МИКРОБИОЛОГИЯ, ВИРУСОЛОГИЯ
ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТА ПО
СПЕЦИАЛЬНОСТИ
020201 Биология
(код и наименование специальности/тей)
Утверждено на заседании
кафедры биологии и химии
факультета ЕФКиБЖД
(протокол № 1 от 13.09.2011 г.)
Зав. кафедрой
__________________ Харламова М.Н.
2
Раздел 1. Программа учебной дисциплины.
1.1 Автор программы: Прохорова С.А., к.б.н., доцент кафедры биологии и химии.
1.2 Рецензенты: Харламова М.Н., к.б.н., доцент, зав. кафедрой биологии и химии; Ерохина
И.А., к.б.н., зам. зав. лабораторией ММБИ КНЦ РАН
1.3 Пояснительная записка:
Микробиология – интегральная дисциплина, объединяющая ряд самостоятельных
предметов, тесно связанных между собой, - бактериологию, вирусологию, микологию,
протозоологию и иммунологию, поэтому их изучение рационально проводить комплексно,
т.е. в едином алгоритме. Микробиология, являясь одной из важнейших дисциплин
предметной подготовки будущего учителя биологии, призвана сформировать у студентов
представление о микромире с учетом классических и современных сведений в этой области
биологии. Курс «Микробиология, вирусология» имеет как теоретическое, так и практическое
значение, поскольку раскрывает не только закономерности существования древнейших форм
жизни на Земле и роль, как микроорганизмов, так и вирусов в современной биосфере, но и
отражает их использование в хозяйственной деятельности человека, а также противостоять
различным заболеваниям, вызывные различными вирусами.
Основной целью курса является – дать представление о специфичности бактериальной
и вирусной клетки, основных физиологических процессах, протекающих в
прокариотических клетках, особенностях репродукции, циклах развития и генетики, а также
способности прокариот существовать в экстремальных условиях среды и познакомить с
основными методами микробиологических исследований.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- продемонстрировать на молекулярном и клеточном уровнях биохимическую общность
процессов, протекающих в клетках прокариот и эукариот;
- показать морфологическое и функциональное многообразие бактерий и архей в сравнении с
растениями, грибами и животными, а также сложность взаимоотношений между этими
организмами;
- рассмотреть особенности в строении, размножении и циклах развития вирусов, их
взаимоотношения с живыми организмами;
- дать представление о филогении прокариот.
В результате изучения курса «Микробиология, вирусология» студенты должны знать:
особенности строения прокариотических и вирусных организмов, морфологию,
ультраструктуру и макромолекулярную организацию клеток прокариот; особенности роста и
культивирования микроорганизмов; своеобразие способов существования микроорганизмов;
правила номенклатуры и идентификации микроорганизмов, их разнообразие и принципы
классификации; особенности питания и метаболизма микроорганизмов; отношение
микроорганизмов к факторам внешней среды (температуре, давлению, молекулярному
кислороду и т.д.); участие микроорганизмов в биогеохимических процессах; особенности
взаимодействия микроорганизмов с растениями и животными.
Кроме того, студенты должны уметь владеть основными методами микробиологических
исследований: микроскопией, техникой посева микроорганизмов и методами приготовления
их препаратов для изучения, приготовление питательных сред, стерилизацией, выделением и
культивированием микроорганизмов, определение численности микроорганизмов в почве,
воздухе, воде и других жидкостях и выделение чистой культуры бактерий, а также
идентификация микроорганизмов.
3
1.4 Извлечение из ГОС ВПО специальности
Индекс
Наименование дисциплин и их основные разделы
Всего
часов
Науки о биологическом многообразии (микробиология, вирусология, ботаника,
зоология).
Вирусы, бактерии, простейшие, грибы, растения, животные, их морфология,
основы
физиологии,
образ
жизни,
географическое
распространение;
происхождение, классификация, роль в биосфере и в жизни человека; методы
прижизненного наблюдения, описания, культивирования, таксономических
исследований, коллекционирования.
ОПД.Ф.01
и т.д.
870
1.5 Объем дисциплины и виды учебной работы:
№
п/п
Шифр и
наименование
специальности
Курс
Семе
Виды учебной работы в часах
стр Труд Всего
ЛК
ПР/ ЛБ
Сам.
оаудит.
СМ
работа
емко
сть
1.
020201 Биология
3
5
112
80
40
20
20
32
2.
020201
(ЗФО)
3
5
22
22
16
6
-
-
Биология
Вид
итогового
контроля
(форма
отчетности
)
Экзамен
Экзамен
1.6 Содержание дисциплины.
1.6.1. Разделы дисциплины и виды занятий (в часах). Примерное распределение учебного
времени:
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Наименование
раздела, темы
Введение
в
микробиологию
Классификация
микроорганизмов
Вирусы, их строение,
морфология,
размножение,
цикл
развития,
фитопатогенные
вирусы,
а
также
вирусы животных и
человека
Морфология
и
клеточное
строение
микроорганизмов
Размножение
бактерий.
Спорообразование.
Рост
и
культивирование.
Лк
Количество часов
Лб
Пр
2
Всего ауд.
2
-
4
4
4
2
10
8
-
4
12
4
4
-
8
4
2
4
10
4
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Питание.
Метаболизм
микроорганизмов
Дыхание
микроорганизмов
Основные
типы
брожения
у
микроорганизмов
Фотосинтез.
Хемосинтез. Таксисы
и биолюминесценции
у бактерий
Генетика
микроорганизмов
Эволюция
микроорганизмов
Микроорганизмы
и
окружающая среда
ВСЕГО:
2
-
-
2
2
-
-
2
2
8
-
10
4
-
-
4
4
-
2
6
2
-
2
4
2
2
4
8
40
20
20
80
Курс «Микробиология, вирусология» также предполагается изучить на 3 курсе ОЗО
(Биология 020201) в 5 семестре. Содержание курса.
№
п/п
Наименование раздела, темы
Количество часов
1.
2.
3.
Введение в микробиологию
Классификация микроорганизмов
Морфология и клеточное строение
микроорганизмов
и
вирусов.
Размножение и циклы развития
бактерий
и
вирусов.
Спорообразование,
рост,
культивирование
и
питание
бактерий.
Фитопатогенные
вирусы и вирусы животных и
человека.
4.
5.
Метаболизм микроорганизмов
Дыхание микроорганизмов
Основные типы брожения
микроорганизмов
Лк
2
2
2
Пр
2
-
Всего ауд.
2
4
2
2
2
2
-
4
2
2
-
2
7.
8.
Фотосинтез. Хемосинтез. Таксисы
и биолюминесценции у бактерий
Генетика микроорганизмов
Эволюция микроорганизмов
2
2
2
-
4
2
9.
ВСЕГО:
16
6
22
6.
1.6.2. Содержание разделов дисциплины.
1) Разделы лекций:
у
5
-Введение в микробиологию.
История развития. Предмет, задачи, ее место и роль в современной биологии.
- Микробиология, как раздел биологии.
Исторические этапы развития микробиологии, как науки. Научный и практический вклад
микробиологии в развитие современной биологии и отраслей народного хозяйства.
Перспективы развития микробиологии.
- Классификация микроорганизмов.
Номенклатура микроорганизмов; основные принципы и положения, используемые при
классификации бактерий. Иерархия и основная таксономическая единица микроорганизмов.
- Вирусы.
Строение, морфология, размножение и цикл развития вирусов; фитопатогенные вирусы, а
также вирусы животных и человека. Основные отличия вирусов от микроорганизмов.
Классификация и строение вирусов. Вирион, как вирусная частица существующая вне
клетки, ее строение и роль при распространении вирусов. Вирусы простые и сложные, их
строение. Бактериофаги, актинофаги, микофаги, цианофаги; их строение. Взаимодействие
вируса с клеткой. Репродуктивный цикл вирусов.
- Морфология и клеточное строение микроорганизмов.
Морфологическое разнообразие бактерий. Подразделение микроорганизмов на четыре
основные группы по форме клеток. Жгутики: их строение, расположение и значение для
бактерий. Клеточное строение микроорганизмов: поверхностные и внутренние структуры.
- Размножение бактерий. Спорообразование. Рост и культивирование.
Особенности и способы размножения бактерий. Спорообразование, как сложный процесс
дифференцировки бактериальной клетки; значение спорообразования в жизнедеятельности
микроорганизмов. Основные условия и факторы роста бактерий. Основные методы
культивирования микроорганизмов на различных средах. Цикл развития бактерий.
- Питание микроорганизмов.
Особенности и принципы положенные в подразделение бактерий на группы по способу
питания, механизмы поступления питательных веществ в клетку и вывода метаболитов из
клетки бактерий.
- Метаболизм микроорганизмов.
Основное
предназначение
метаболических
реакций
в
жизнедеятельности
микроорганизмов. Основные этапы метаболизма и биохимический аппарат аэробных и
анаэробных бактерий, сформировавшийся в процессе эволюции этих организмов. Регуляция
метаболизма в клетках бактерий.
- Дыхание микроорганизмов.
Аэробное и анаэробное дыхание: структура, ферменты, принимающие участие в
основных этапах, разновидности (нитратное, сульфатное, серное, карбонатное и другие типы
анаэробного дыхания). Участие микроорганизмов в биогеохимических циклах превращения
веществ в биосфере.
- Основные типы брожения у микроорганизмов.
Брожение, как один из основных способов регенерации АТФ. Условия необходимые для
процессов брожения. Основные типы брожений: спиртовое, молочнокислое,
пропионовокислое, муравьинокислое, маслянокислое и уксуснокислое; характеристика
бактерий, вызывающих основные типы брожений.
- Фотосинтез. Хемосинтез. Таксисы и биолюминесценция у бактерий.
Фотосинтез, как способ образования энергии; основные типы фотосинтеза у бактерий, его
этапы, микроорганизмы, участвующие в этом процессе, а также локализация и строение
фотосинтетического аппарата у бактерий. Реакции и продукты реакций жизнедеятельности
хемосинтезирующих бактерий. Таксисы у бактерий – хемотаксис, аэротаксис, фототаксис,
магнитотаксис и фоботаксис. Биолюминесценция бактерий.
- Генетика микроорганизмов.
Генетический аппарат микроорганизмов, его строение и функции. Мутации бактерий.
Основные типы передачи наследственных признаков – трансформация, конъюгация и
6
трансдукция. Половой фактор F и клетки Hfr. Плазмиды и их свойства. Транспозоны. Вклад
генетики микроорганизмов в научные и практические разработки, перспективы развития.
- Эволюция микроорганизмов.
Гипотезы происхождения жизни на земле. Основные этапы эволюции по А.И.Опарину.
Роль прокариот в эволюции эукариот.
- Микроорганизмы и окружающая среда.
Среда обитания микроорганизмов. Влияние различных абиотических факторов на бактерии.
Биотические факторы или взаимоотношения микроорганизмов. Взаимодействие
микроорганизмов с растениями и животными. Автохтонные и аллохтонные
микроорганизмы.
1.6.3. Темы для самостоятельного изучения.
№
п/
п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Наименование
раздела
дисциплины.
Тема.
Введение
Форма самостоятельной работы
Колво
часов
Форма контроля
выполнения
самостоятельной
работы
Вопросы
к
итоговой
контрольной
работе
История: открытия, развитие
2
биохимического направления,
работы отечественных микробиологов.
Развитие микробиологии в ХХ веке.
Перспективы развития в ХХ веке.
Строение клеток Сходство и различия в организации клеток
10
Вопросы
микроорганизмов
эукариот и прокариот.
итоговой
Структуры, строение, функции
контрольной
работе
Рост
Методы культивирования. Устройство 10
Выполнение
микроорганизмов
промышленных ферментов
защита
лабораторных
работ
Генетика
Генетический аппарат прокариот. Изменение
10
Вопросы
прокариот
генетического материала. Генетические
итоговой
механизмы, их вклад в эволюцию прокариот. контрольной
работе
Систематика
Основные филогенетические группы архей
10
Выполнение
микроорганизмов
и бактерий. Грамположительные бактерии
защита
и их многообразие
лабораторных
работ, вопросы
семинару
Особенности
Вирусы, их строение, морфология,
10
Выполнение
строения,
размножение,
цикл
развития,
защита
размножения
и фитопатогенные вирусы, а также
лабораторных
циклы
развития вирусы животных и человека.
работ
вирусов.
Классификация
и
строение
Патогенные
вирусов. Вирион, как вирусная
вирусы.
частица существующая вне клетки,
ее
строение
и
роль
при
распространении вирусов. Вирусы
простые и сложные, их строение.
Бактериофаги,
актинофаги,
микофаги, цианофаги; их строение.
Взаимодействие вируса с клеткой.
к
и
к
и
к
и
7
Репродуктивный цикл вирусов.
7.
8.
Питание бактерий. Потребности прокариот в питательных 10
Биосинтетические
элементах и микроэлементах. Источники
процессы
биогенных элементов. Факторы роста.
Типы питания бактерий.
Соотношение типов питания у разных
организмов.
Метаболизм.
Роль АТФ, способы ее образования.
10
Энергетический
Синтез основных биополимеров:
обмен
нуклеиновых кислот, белков, липидов,
углеводов. Вторичные метаболиты.
9.
Эволюция
микроорганизмов
10
.
Экология
микроорганизмов
11
.
Биогеохимическая
деятельность
микроорганизмов
Вопросы
семинару
контрольной
работе
к
и
Вопросы
итоговой
контрольной
работе
к
Гипотезы
о
происхождении
жизни.
10
Вопросы
Современные представления об эволюции
семинару
биосферы.
контрольной
работе
Отношение микроорганизмов к
10
Вопросы
температуре, молекулярному кислороду,
семинару
излучению, давлению и химическим
контрольной
веществам
работе
к
и
Значение микроорганизмов в
10
геологических процессах. Патогенные
микроорганизмы и иммунитет.
Продуценты антибиотиков, других
лекарственных веществ.
Вирусы – возбудители заболеваний.
Бактериофаги.
к
и
Вопросы
семинару
контрольной
работе
к
и
1.7 Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.
Не предусмотрены
1.7.1. Разделы практических занятий.
1) Ведение в микробиологию. История развития. Предмет, задачи, ее место и роль в
современной биологии.
Подготовиться и раскрыть тему по следующим вопросам:
1. Микробиология, как один из разделов биологической науки.
2. Историческое развитие микробиологии.
3. Предмет и задачи микробиологии.
4. Развитие и перспективы микробиологии, как науки.
2) Классификация микроорганизмов.
Подготовиться и раскрыть тему по следующим вопросам:
1. Изучение бактерий и попытки их классифицировать.
2. Номенклатура и иерархическая схема в систематике микроорганизмов.
3. Современная классификация бактерий, ее основные принципы и положения.
4. Грамположительные бактерии.
5. Грамотрицательные бактерии.
3) Вирусы.
8
Подготовиться и раскрыть тему по следующим вопросам:
1. Изучение вирусов и их классификация.
2. Строение вирусов.
3. Вирусные ДНК и РНК.
4. Нуклеокапсид, капсид и суперкапсид.
5. Взаимодействие вируса с клеткой.
6. Репродуктивный цикл вирусов.
7. Физиология вирусов.
8. Фитопатогенные вирусы и вирусы животных и человека.
4) Размножение бактерий. Спорообразование. Рост и культивирование. Питание.
Подготовиться и раскрыть тему по следующим вопросам:
1. Особенности размножения бактерий.
2. Причины спорообразования и разнообразие спор у микроорганизмов.
3. Процесс спорообразования.
4. Рост микроорганизмов; факторы роста.
5. Методы культивирования бактерий.
6. Техника посева и хранение культур микроорганизмов.
7. Методы приготовления препаратов микроорганизмов.
8. Основные фазы цикла развития микроорганизмов.
9. Основные способы питания микроорганизмов.
10. Механизм поступления питательных веществ в клетку бактерий.
11. Механизм транспорта железа в бактериальную клетку.
5) Генетика микроорганизмов.
Подготовиться и раскрыть тему по следующим вопросам:
1. Генетический аппарат микроорганизмов.
2. Процессы, происходящие перед делением бактериальной клетки, репликация,
транскрипция и трансляция.
3. Мутации бактерий.
4. Основные типы передачи наследственных признаков у бактерий.
5. Плазмиды и их свойства.
6. Транспозоны.
Рекомендуемая литература
Основная
Гусев М.В. Микробиология: Учебник для вузов / М.В. Гусев, Л.А. Минеева. 4.изд.,стер. - М.: Академия, 2003. - 464 с.
Методическое пособие к большому практикуму по общей микробиологии / М-во
образования РФ, Петрозаводский гос. ун-т, Кольский фил.; Сост. Н.П. Мозгова, Г.А.
Евдокимова. - Апатиты, 2000. - 61 с.
Лабораторный практикум по общей микробиологии / Н.Б. Градова, Е.С. Бабусенко,
И.Б. Горнова, Н.А. Гусарова; М-во общ. и проф. образования РФ, Рос. хим.-технол. ун-т
им.Д.И. Менделеева. - М.: ДеЛи принт, 2001. - 131 с.
Экология микроорганизмов: Учебник для студ. ун-тов, обуч. по спец.012400
"Микробиология" и др. биолог. спец. / А.И. Нетрусов, Е.А. Бонч-Осмоловская, В.М.
Горленко и др.; Под ред. А.И. Нетрусова. - М.: Академия, 2004. - 272 с.
Практикум по микробиологии: учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по биол. спец. /
А.И. Нетрусов и др.; под ред. А.И. Нетрусова. - М.: Академия, 2005. - 608 с.
Теппер Е. З. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по
биолог. спец. / Е. З. Теппер, В. К. Шильникова, Г. И. Переверзева; под ред. В. К.
Шильниковой. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2004. - 256 с.
9
Микробиология: метод. пособие / Федер. агентство по образованию, Мурм. гос. пед.
ун-т; авт.-сост. С.А. Прохорова. - Мурманск: МГПУ, 2009. - 53 с.
Лысак В. В. Микробиология: учеб. пособие для студ. биол. спец. вузов / В.В. Лысак. Минск: БГУ, 2008. - 343 с.
Практикум по общей вирусологии: Учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по биол. спец.
/ А.А. Аграновский, Н.О. Х.Алиева, И.Г. Атабеков и др.; Под ред. И.Г. Атабекова. 2.изд.,перераб. и доп. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2002. - 184 с.
Основы медицинской бактериологии,вирусологии и иммунологии: Учеб. пособие
студ. вузов / Под ред. Г.М. Шуба. - М.: Логос, 2003. - 264 с.
Дополнительная
Бабьева И.П., Агре Н.С. Практическое руководство по биологии почв. – М.,1971.
Беляев С.С. Метанобразующие бактерии: биология, систематика, применение в
биотехнологии //Успехи микробиологии. – 1988,т.22,стр.169.
Большой практикум по микробиологии /Под ред.Г.Л.Селибера. – М.,1962.
Брезгунов В.Н. и др. Хемотаксис бактерий //Успехи микробиологии. – 1989,т.23,стр.3.
Воробьева Л.И. Пропионовокислые бактерии. – М.: Изд-во МГУ,1995.
Готтшалк Г. Метаболизм бактерий. – М.: Мир,1982.
Градова Н.Б. и др. Лабораторный практикум по общей микробиологии. – М.: Де Ли
принт,2001
Громов Б.В. Строение бактерий. – Л.,1985.
Добровольская Т.Т. Структура бактериальных сообществ почв. – М.,2002.
Емцев В.Т., Мишустин Е.Н. Микробиология. – М.,1994.
Емцев В.Т., Шильникова В.К. Микробиология. – М.,1990.
Кондратьева Е.Н. Хемолитотрофы и метилотрофы. – М.: Изд-во МГУ,1983.
Методы изучения микроорганизмов и их метаболитов /Под ред.Н.А.Красильникова. –
М.,1966.
Определитель бактерий Берджи /Под ред.Дж.Хоулта и др., 9-е изд. В 2-х томах. –
М.,1997.
Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии : Учебник для студ. мед.
училищ / Под ред.А.А.Воробьева,Ю.С.Кривошеина. - М. : Мастерство, 2001 ; Высшая школа.
- 224 с.
Сидоренко О.Д. и др. Микробиология. – М.: ИНФРА-М,2005.
Стейнер Р. И др. Мир микробов. – М.: Мир,1979,т.1-3.
Теппер Е.З. и др. Практикум по микробиологии. – М.: Дрофа,2003.
Хмель И.А. Плазмиды и эволюция микроорганизмов //Успехи современной биологии.
– 1985,т.99,стр.323.
Шлегель Г. Общая микробиология. Пер.с нем. – М.: Мир,1987.
The biology of anaerobic microorganisms /Ed. A.J.B. Zennder. – N.Y. e.a.,1988.
The evolution of Prokaryotes /Eds.Schleifer R.H., Stackebrandt E.-L. e.a. Acad.Press.,1985.
Olson J.M., Pierson B.K. Evolution of reaction centers in photosynthetic prokaryotes
//Intern.Rev.Cytology. 1987,vol.108,p.209.
1.8 Учебно-методическое обеспечение дисциплины.
1.9 Материально-техническое обеспечение дисциплины
Электронный учебно-методический комплекс. Перечень используемых технических
средств: микроскопы, компьютерный класс.
1.10 Примерные зачетные тестовые задания.
Не предусмотрены.
1.11. Примерный перечень вопросов к экзамену (зачету).
1. Предмет, задачи и перспективы развития микробиологии, как науки.
2. Исторический очерк развития микробиологии.
3. Основные концепции классификации микроорганизмов.
1
0
4. Неклеточные организмы. Вирусы.
5. Основные научные разработки Л.Пастера.
6. Фагоцитарная теория иммунитета И.И.Мечникова.
7. Клеточные организмы. Прокариоты.
8. Царство Архебактерии.
9. Царство Эубактерии.
10. Грамотрицательные организмы: особенности строения, представители,
распространение.
11. Подцарство Оксифотобактерии: особенности строения, представители,
распространение, роль в природе.
12. Цианеи и хлороксибактерии.
13. Подцарство Аноксифотобактерии: особенности строения, представители,
распространение, роль в природе.
14. Пурпурные и зеленые бактерии.
15.
Подцарство
Скотобактерии:
особенности
строения,
представители,
распространение, роль в природе. Синтрофный симбиоз.
16. Риккетсии и хламидии.
17. Подцарство Спирохеты: особенности строения, представители, распространение,
роль в природе и жизнедеятельности человека.
18. Грамположительные организмы: особенности строения, представители,
распространение, роль в природе.
19. Подцарство
Лучистые бактерии: особенности строения, представители,
распространение, роль в природе.
20. Микобактерии и коринебактерии.
21. Лучистые грибки: особенности строения, размножения, представители,
распространение. Биологически активные вещества, продуцируемые лучистыми грибками и
их значение.
22. Подцарство Настоящие грамположительные бактерии: особенности строения,
размножения, представители, распространение, значение.
23. Лактобациллобактерии и Бациллобактерии.
24. Микрококковые бактерии: особенности строения, физиология, представители,
распространение, значение.
25. Подцарство Микоплазмы.
26. Клеточное строение микроорганизмов: поверхностные и внутренние структуры.
27. Морфологические особенности микроорганизмов.
28. Размножение и спорообразование бактерий.
29. Рост микроорганизмов: основные условия роста бактерий, культивирование и цикл
развития микроорганизмов.
30. Питание микроорганизмов: основные группы бактерий по типу питания,
поступление питательных веществ в клетку бактерий.
31. Метаболизм микроорганизмов: основные этапы, ферменты и коферменты,
регуляция метаболизма. Аллостерический эффект.
32. Дыхание микроорганизмов, его основные типа: нитратное, сульфатное, серное,
карбонатное, фумаратное и железное дыхыние. Значение микроорганизмов в
биогеохимических циклах превращения веществ в биосфере.
33. Основные типы брожения у микроорганизмов. Использование продуктов
брожения в различных отраслях народного хозяйства.
34. Фотосинтез у микроорганизмов. Отличие фотосинтеза фототрофных бактерий от
фотосинтеза высших растений.
35. Таксисы у бактерий. Хемосинтез и биолюминесценция у микроорганизмов.
36. Генетика микроорганизмов.
37. Трансформация, конъюгация и трансдукция у микроорганизмов.
38. Факторы резистентности. Свойства плазмидов. Транспозоны.
1
1
39. Влияние абиотических факторов на микроорганизмы.
40. Влияние химических факторов и радиации на микроорганизмы. Взаимоотношения
микроорганизмов с различными организмами.
41. Эволюция микроорганизмов.
42. Патогенные микроорганизмы и иммунитет. Микроорганизмы, как продуценты
антибиотиков и других лекарственных веществ.
1.12 Комплект экзаменационных билетов.
Хранятся на кафедре биологии и химии
1.13 Примерная тематика рефератов.
Не предусмотрено
1.14 Примерная тематика курсовых работ.
Темы исследований:
1. Влияние температуры на размножение молочнокислых бактерий и скорость накопления
молочной кислоты
2. Сравнительная оценка кисломолочных продуктов (простокваши, йогурта, кефира и др.)
по составу микрофлоры
3. Сравнительная оценка воздуха учебных, жилых, производственных помещений по
составу и количеству микроорганизмов
4. Сравнительная оценка сортовой устойчивости клубней картофеля к бактериальной
мокрой гнили.
1.15 Примерная тематика квалификационных дипломных работ.
1. Сравнительная оценка водоемов по составу микробиоты
2. Оценка распространенности фитопатогенных бактерий на древесно-кустарниковой
растительности города
3. Влияние температуры на скорость размножения дрожжей и накопление ими
этилового спирта
4. Определение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам.
1.16 Методика исследования.
Нет
1.17 Бально-рейтинговая система, используемая преподавателем для оценивания знаний
студентов по данной дисциплине.
РАЗДЕЛ 2. Методические указания по изучению дисциплины и контрольные задания
для студентов заочной формы обучения.
Примерные контрольные задания:
1. Провести сравнительный анализ риккетсий, хламидий и спирохет по следующим
параметрам: морфологический облик, особенности строения, метаболизм, отношение к
кислороду, реакция на окрашивание по Граму, патогенность, обитание, значение;
выполнить рисунки представителей.
2. Выбрать трех представителей фотобактерий, выполнить их рисунки и составить их
характеристику, отмечая особенности метаболизма, строения, реакцию на окрашивание
по Граму, распространение и значение.
3. Оформить в виде таблицы различные типы дыхания у микроорганизмов, указать их
особенности, представителей, основные процессы, которые протекают при каждой
разновидности дыхания у бактерий, местообитание.
4. Составить характеристику актиномицетов, указав: особенности строения, размножения,
метаболизма, значение, а также назвать биологически активные вещества,
продуцируемые лучистыми грибками; выполнить рисунки нескольких представителей.
5. Провести сравнительный анализ аэробных и анаэробных микроорганизмов, отметив
особенности строения, метаболизма, представителей, распространение и значение.
6. Морфология Прокариот:
1
2
-. Опишите историю открытия микроорганизмов.
- Как происходило формирование представлений о природе процессов брожения и гниения?
- Обозначьте основные направления развития современной микробиологии.
- Каково положение микроорганизмов в системе живого мира?
- Каковы особенности строения прокариотной клетки?
- Опишите генетический аппарат прокариот.
- Как происходит рост и размножение у прокариотических организмов?
- Каким образом происходит синтез основных клеточных компонентов прокариот?
- Опишите процессы питания микроорганизмов.
- Назовите известные вам основные питательные среды и условия роста для
микроорганизмов.
- Как происходит подавление роста и гибель микроорганизмов под действием различных
агентов?
- Дайте общую характеристику энергетических процессов прокариот.
- Опишите основные способы существования и типы жизни у прокариот.
- Каким образом происходит регуляция клеточного механизма у прокариот?
- В чем заключаются основные проблемы систематики прокариот?
- Опишите основные группы прокариотных организмов.
- В чем заключалась эволюция проклетки на пути возникновения первичной клетки?
- В чем особенности строения и жизнедеятельности архебактерий?
7. Энергетические процессы прокариотических организмов:
- Дайте общую характеристику процессов брожения
- Опишите процессы, происходящие при спиртовом брожении.
- Опишите процессы, происходящие при молочнокислом брожении.
- Опишите процессы, происходящие при пропионовокислом брожении.
- Опишите процессы, происходящие при маслянокислом брожении.
- Назовите основные пигменты фотосинтезирующих бактерий.
- Опишите процессы, лежащие в основе фотосинтеза.
- Дайте характеристику основным группам фотосинтезирующих бактерий.
- Каким образом прокариотические организмы участвуют в процессах разложения
природных веществ?
- Перечислите основные группы хемолитотрофных эубактерий.
- Дайте характеристику строения и процессов жизнедеятельности хемолитотрофных
эубактерий.
- Перечислите основные группы хемоорганотрофных эубактерий.
- Дайте характеристику строения и процессов жизнедеятельности хемоорганотрофных
эубактерий.
- Каким образом происходит взаимодействие прокариот с молекулярным кислородом?
РАЗДЕЛ 3. Содержательный компонент теоретического материала.
Содержание разделов дисциплины отражает курс «Микробиология, вирусология»,
изложенный в лекциях, целью которого является - раскрыть основные особенности
микроорганизмов и вирусов, а также сформировать у студентов представление о специфике
морфологии, анатомии, процессов жизнедеятельности, генетики и эволюции
этих
организмов.
1) Разделы лекций.
- Введение в микробиологию. История развития. Предмет, задачи, ее место и роль в
современной биологии.
Микробиология, как раздел биологии. Исторические этапы развития микробиологии, как
науки. Научный и практический вклад микробиологии в развитие современной биологии и
отраслей народного хозяйства. Перспективы развития микробиологии.
1
3
- Классификация микроорганизмов.
Номенклатура микроорганизмов; основные принципы и положения используемые в
классификация бактерий. Иерархия и основная единица принятые в таксономии
микроорганизмов.
- Вирусы.
Основные отличия вирусов от микроорганизмов, особенности их строения и
классификации. Капсид, нуклеокапсид и суперкапсид. Взаимодействие вируса с клеткой.
Нуклеиновые кислоты вирусов, их особенности. Вирусы, как автономные генетические
структуры. Физиология вирусов – культивирование и индикация вирусов, репродуктивный
цикл. Бактериофаги – их морфология и химический состав, взаимодействие с бактериальной
клеткой, вирулентные и умеренные бактериофаги, лизогенизация бактерий. Фитопатогенные
вирусы и вирусы животных и человека.
- Морфология и клеточное строение микроорганизмов.
Морфологическое разнообразие бактерий. Подразделение микроорганизмов на четыре
основные группы по форме клеток. Жгутики: их строение, расположение и значение для
бактерий. Клеточное строение микроорганизмов: поверхностные и внутренние структуры.
- Размножение бактерий. Спорообразование. Рост и культивирование. Питание.
Особенности и способы размножения бактерий. Спорообразование, как сложный процесс
дифференцировки бактериальной клетки; значение спорообразования в жизнедеятельности
микроорганизмов. Основные условия и факторы роста бактерий. Основные методы
культивирования микроорганизмов на различных средах. Цикл развития бактерий. Питание
микроорганизмов: особенности, принципы положенные в подразделение бактерий на
группы, механизмы поступления питательных веществ в клетку и вывода метаболитов из
клетки бактерий.
- Метаболизм микроорганизмов.
Основное
предназначение
метаболических
реакций
в
жизнедеятельности
микроорганизмов. Основные этапы метаболизма и биохимический аппарат аэробных и
анаэробных бактерий, сформировавшийся в процессе эволюции этих организмов. Регуляция
метаболизма в клетках бактерий.
- Дыхание микроорганизмов.
Аэробное и анаэробное дыхание: структура, ферменты, принимающие участие в основных
этапах, разновидности (нитратное, сульфатное, серное, карбонатное и другие типы
анаэробного дыхания). Участие микроорганизмов в биогеохимических циклах превращения
веществ в биосфере.
- Основные типы брожения у микроорганизмов.
Брожение, как один из основных способов регенерации АТФ. Условия необходимые для
процессов брожения. Основные типы брожений: спиртовое, молочнокислое,
пропионовокислое, муравьинокислое, маслянокислое и уксуснокислое; характеристика
бактерий, вызывающих основные типы брожений.
- Фотосинтез. Хемосинтез. Таксисы и биолюминесценция у бактерий.
Фотосинтез, как способ образования энергии; основные типы фотосинтеза у бактерий, его
этапы, микроорганизмы, участвующие в этом процессе, а также локализация и строение
фотосинтетического аппарата у бактерий. Реакции и продукты реакций жизнедеятельности
хемосинтезирующих бактерий. Таксисы у бактерий – хемотаксис, аэротаксис, фототаксис,
магнитотаксис и фоботаксис. Биолюминесценция бактерий.
- Генетика микроорганизмов.
Генетический аппарат микроорганизмов, его строение и функции. Мутации бактерий.
Основные типы передачи наследственных признаков – трансформация, конъюгация и
трансдукция. Половой фактор F и клетки Hfr. Плазмиды и их свойства. Транспозоны. Вклад
генетики микроорганизмов в научные и практические разработки, перспективы развития.
-Эволюция микроорганизмов.
Гипотезы происхождения жизни на земле. Основные этапы эволюции по А.И.Опарину.
Роль прокариот в эволюции эукариот.
1
4
- Микроорганизмы и окружающая среда.
Среда обитания микроорганизмов. Влияние различных абиотических факторов на бактерии.
Биотические факторы или взаимоотношения микроорганизмов. Взаимодействие
микроорганизмов с растениями и животными. Автохтонные и аллохтонные
микроорганизмы.
РАЗДЕЛ 4. Словарь терминов (Глоссарий).
По разделам лекций.
1. Введение в микробиологию. История развития. Предмет, задачи, ее место и
роль в современной биологии:
- Микробиология (лат.micro-малый, bios-жизнь, logos-наука) – биологическая
дисциплина, изучающая микроорганизмы – их систематику, морфологию, физиологию,
биохимию, генетику и т.д.
2. Классификация микроорганизмов:
- Классификация (лат.сlassis-разряд,группа; facere-делать) – условное распределение
всей совокупности живых организмов по иерархическим соподчиненным группам в
соответствии с каким-либо общим признаком или признаками.
- Микроорганизм (греч. микрос-малый) – мельчайший в основном одноклеточный
организм различной систематической принадлежности, видимый только в микроскоп.
- Пили – нитевидные выросты на поверхности бактериальных клеток; состоят из
белка пилина и участвуют в переносе ДНК в процессе конъюгации.
- Прокариоты (лат. pro-вместо, перед, греч. karyon-ядро) – предъядерные или
доядерные организмы, клетки которых не имеют структурно оформленного ядра.
- Штамм (немец. Stamm-ствол, основа) – генетически однородная (чистая) культура в
пределах данного вида микроорганизмов, которая характеризуется определенными
свойствами.
- Эукариоты (греч. eu-хорошо, полностью, karyon-ядро) – организмы, клетки
которых содержат оформленное ядро, а также хорошо развита система мембран и
присутствуют клеточные органоиды.
3. Вирусы:
- Вирион – вирусная частица, существующая вне клетки и состоящая из нуклеиновой
кислоты и белковой оболочки.
- Вирусы (лат.virus-яд) – неклеточная форма жизни, способная проникать в живую
клетку и размножаться только внутри ее; вирусы – неклеточные частицы с упорядоченной
организацией, содержащие генетический материал (ДНК или РНК), упакованный в
белковую оболочку или капсид.
- Капсомеры – субъединицы одинаковые по строению образованные капсидом,
которые организованны в один или два слоя по двум системам симметрии – кубической или
спиральной.
- Лизис (греч. Lysis – растворение) – разрушение и растворение клеток под
воздействием ферментов или других агентов, обладающих литическим действием.
- Нуклеокапсид – комплекс капсида и вирусного генома, который повторяет
симметрию капсида.
- Фаг, …фаги (греч.phagos-пожиратель) – часть сложных слов, соответствующая по
значению словам «поглощающий», «поедающий»; бактериофаг – вирус бактерий,
способный поражать бактериальную клетку, размножаться в ней и вызывать ее растворение.
4. Морфология и клеточное строение микроорганизмов:
- Бацилла (лат.bacillum-палочка) – бактерия, имеющая форму палочки.
1
5
- Вибрионы, спириллы и спирохеты – извитые бактерии, различающиеся
морфологическим строением клетки.
- Жгутики, приспособления необходимые бактериальной клетке для передвижения;
- Капсула (лат.сapsula-коробочка, футляр) – слизистое образование, расположенное
поверх клеточной стенки.
- Клетка – основная структурная, генетическая и функциональная единица всех
живых организмов; это самовоспроизводящаяся и саморегулируемая элементарная живая
система, прошедшая длительную эволюцию.
- Кокки – шаровидные бактерии, способные образовывать различные
морфологические группы – диплококки, тетракокки, стафилококки и т.д..
- Морфология (греч.morphe- форма и logos-понятие, учение) – комплекс научных
отраслей и их разделов, исследующий форму и строение живых организмов.
- Органоиды (греч.organon-орган, eidos-вид) – постоянно присутствующие в клетке
структуры, выполняющие определенные жизненно важные функции.
5. Размножение бактерий. Спорообразование. Рост и культивирование. Питание:
- Анаэробы (греч.a,an-отрицательная частица, aer-воздух) – организмы, способные
жить при отсутствии свободного кислорода.
- Аэробы (греч.aer-воздух, bios-жизнь) – организмы, живущие в среде, содержащей
свободный, молекулярный кислород.
- Культура микроорганизмов – совокупность жизнеспособных микроорганизмов
одного или нескольких видов, выращенных на определенной питательной среде.
- Размножение – важнейшее свойство живых организмов, обеспечивающее
воспроизводство и увеличение количества особей данной популяции или вида.
- Рост – увеличение массы особи, его органов, происходящее вследствие увеличения
числа и размеров клеток и неклеточных образований.
- Сидерофоры – вещества, выделяемые микроорганизмами, переводящие соединения
железа в растворимую форму.
- Спорообразование – фаза развития, способствующая распространению организмов
в виде спор или сохранению их в неблагоприятных условиях существования.
- Транспорт веществ (лат.transporto-переношу, перемещаю) – поступление
различных веществ в клетку, а также выведения продуктов обмена веществ.
- Фототрофы или автотрофы (авто … и греч.trophe-питание) – организмы,
синтезирующие из неорганических соединений необходимые для жизни органические
вещества за счет энергии солнца (фотосинтез) или энергии химических реакций
(хемосинтез).
6. Метаболизм микроорганизмов:
- Ингибиторы (лат.inhibeo-останавливаю) – вещества, подавляющие активность
ферментативных систем живых клеток, а также регулируют интенсивность обмена веществ,
изменяя скорость биохимических процессов.
- Индукция (лат.inductor-возбудитель, эффектор) – процессы, вызываемые
веществом, которое стимулирует выработку фермента и без которого фермент в бактерии не
синтезируется.
- Метаболизм (греч.metabole-перемена, превращение) – совокупность всех
химических изменений и превращений веществ энергии в организме, обеспечивающих
развитие, жизнедеятельность, самовоспроизведение, а также связь организма с окружающей
средой и адаптацию к изменениям внешних условий.
- Регулятор (лат.regulo-направляю) – вещество, регулирующее скорость протекания
тех или иных процессов в живых системах.
- Субстрат (лат.substratum-основа, подстилка) – опорный компонент и питательная
среда, где постоянно обитают и развиваются микроорганизмы.
1
6
- Цикл трикарбоновых кислот или цикл Кребса – циклический ферментативный
процесс полного окисления в организмах активированной уксусной кислоты до углекислого
газа и воды; это – конечный путь, завершающий распад углеводов, жиров и белков в
организме,
в
результате
которого
накапливается
энергия,
обеспечивающая
жизнедеятельность.
- Ферменты или энзимы (лат.fermentum-брожение) - биологически активные
вещества белковой природы, катализирующие все процессы обмена веществ в клетке.
7. Дыхание микроорганизмов:
- Дыхание – совокупность протекающих в организме физико-химических и
физиологических процессов, в результате которых используемый клетками кислород
окисляет органические вещества с освобождением энергии, необходимой для их
жизнедеятельности.
- Дыхание анаэробное – организмы получают необходимый для жизнедеятельности
кислород в результате расщепления кислородосодержащих органических соединений
(нитратное, сульфатное, карбонатное, другие разновидности анаэробного дыхания).
8. Основные типы брожения у микроорганизмов:
- Акцептор (лат.acceptor-приемщик) – вещество, принимающее электроны, молекулы
которого способны их воспринимать и восстанавливаться.
- Брожение – процесс окислительно-восстановительного превращения органических
соединений, протекающий в анаэробных условиях и сопровождающийся выходом энергии,
которую микроорганизмы используют для своей жизнедеятельности.
- Донор (лат.donare-дарить) – соединения, способные окисляться, т.е. являющиеся
источниками отрываемых электронов, которые передаются акцепторам.
- Фосфорилирование – реакция включения в молекулу вещества фосфатной
группировки, которая идет с поглощением большого количества энергии и образованием
макроэргических связей.
9. Фотосинтез. Хемосинтез. Таксисы. Биолюминесценция:
- Биолюминесценция (греч.bios-жизнь, лат.lumen-свет) – видимое свечение
организмов, связанное с процессами их жизнедеятельности.; каротиноиды –
вспомогательные фотосинтетические пигменты, основу которых составляют длинные
полиизопреноидные цепи и поглощающие свет в синем и зеленом участках спектра.
- Пигменты (лат.nigmentum-краска) – специфические фоторецепторные молекулы,
которые характерны и постоянны для определенных групп фотосинтезирующих
микроорганизмов.
- Таксис (греч.taxis-расположение в порядке) – движение свободно передвигающихся
организмов по направлению к действующему стимулу (положительный таксис) или в
сторону от него (отрицательный таксис).
- Фикобилипротеины – красные и синие пигменты, в основе которых лежит
тетрапиррольная структура, относящиеся к фотосинтетическим пигментам; содержатся
только у цианобактерий.
- Фотосинтез (греч.photos-свет, syntesis-соединение) – превращение, в частности,
фотосинтезирующими микроорганизмами лучистой энергии Солнца в энергию химических
связей органических веществ; энергия аккумулированная в АТФ и НАД.Н, используется для
синтеза углеводов из углекислого газа и воды на ферментативных системах цикла Кальвина
(темновая фаза фотосинтеза).
- Хемосинтез (греч.chemeia-химия, synthesis-соединение) – процесс синтеза
некоторыми видами бактерий органического вещества из углекислого газа за счет энергии,
получаемой при окислении неорганических соединений.
- Хлорофилл (греч.chloros-зеленоватый, phyllon-лист) – пигмент, в основе которого
лежит тетрапиррольная структура, участвующий в процессе фотосинтеза.
1
7
10. Генетика микроорганизмов:
- Бактериоцид (греч.bakterion-палочка, cido-убиваю) – антибактериальное вещество,
вырабатываемое бактериями определенного вида и подавляющее жизнедеятельность
бактерий другого вида.
- Генетика (греч.genesis-происхождение) – наука, изучающая механизмы и
закономерности наследственности и изменчивости организмов, методы управления этими
процессами.
- Ген – основная единица наследственной информации.
- Генная инженерия – направление в генетических исследованиях, целью которого
является создание клеток и организмов с заранее запланированными свойствами
посредством введения в геном чужеродной информации (генов).
- Компетентность (лат.competo-соответствую) – особое физиологическое состояние
клетки, когда она способна воспринимать чужеродную ДНК.
- Конъюгация (лат.conjugatio-соединение) – половой процесс у бактерий, который
контролируется специфической плазмидой (фактор фертильности); при этом происходит
перенос генетического материала от одной бактериальной клетки к другой.
- Локус (лат.locus-место) – место расположения гена в хромосоме.
- Мутация (лат.mutatio-изменение) – резкое, скачкообразное изменение
наследственных свойств организма, которое или естественно, или вызываемо искусственно.
- Парасексуальный процесс (греч.para-возле, все, лат. sexus-пол) – аналог полового
процесса, слияние соматических клеток с генетически неоднородными ядрами.
- Репликация (лат.replicato-повторение) – процесс самовоспроизведения молекул
нуклеиновых кислот (ДНК и РНК); в его основе лежит матричный синтез по принципу
комплементарности дочерних цепей молекул.
- Трансдукция (лат.transductio-перемещение) – способ переноса информации от
одной бактериальной клетки к другой с помощью бактериофагов; фаг, осуществляющий
перенос, называется трансдуцирующим.
- Транскрипция (лат.transcripto-переписывание) – перенос генетической информации
с ДНК на молекулу иРНК; механизм транскрипции – матричный синтез на основе принципа
комплементарности, с заменой в РНК тимина на урацил.
- Трансляция (лат.translatio-передача) – синтез белка по матрице информационной
РНК в соответствии с ее генетическим кодом.
- Транспозон (лат.trans-через, position-местоположение) – мобильный генетический
элемент прокариот, состоящий из нескольких тысяч пар нуклеотидов и содержащий в своем
составе кроме участков ДНК, отвечающих за транспозицию, различные структурные гены.
- Трансформация (лат.transformatio-преобразование) – изучение наследственных
свойств клетки под влиянием включения в геном чужеродной ДНК.
- Триплет – последовательность из трех азотистых оснований в молекуле ДНК или
РНК, определяющая включение в молекулу белка в процессе ее синтеза определенной
аминокислоты.
- Хромосома (греч.chroma-цвет, soma-тело) – самовоспроизводящийся структурный
элемент, материальный носитель наследственной информации.
10. Эволюция микроорганизмов:
- Эволюция (лат.evolutio-развертывание) – процесс исторического развития живой
природы.
11. Микроорганизмы и окружающая среда:
- Абиотические факторы – совокупность факторов неорганической среды,
влияющих на жизнедеятельность и распространение живых организмов.
1
8
- Антропогенные факторы – факторы, включающие различные формы воздействия
человека на отдельные компоненты и природные комплексы.
- Биота (греч.biote-жизнь) – сложившаяся совокупность живых организмов,
объединенных общей территорией, вне зависимости от наличия или отсутствия
экологических связей между ними.
- Биотические факторы – совокупность влияний жизнедеятельности одних
организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания
относительно однотипным комплексом абиотических факторов, занятый одним биоценозом
(сообщество живых организмов, заселяющих определенную территорию).
РАЗДЕЛ 5. Практикум по решению задач по темам лекций.
Нет.
РАЗДЕЛ 6. Изменения в рабочей программе, которые произошли после
утверждения программы.
Характер изменений в
программе
Номер и дата протокола
заседания кафедры, на
котором было принято
данное решение
Подпись заведующего
кафедрой,
утверждающего
внесенное изменение
Подпись декана
факультета (проректора
по учебной работе),
утверждающего данное
изменение
Раздел 7. Учебные занятия по дисциплине ведут:
Ф.И.О., ученое звание и степень
преподавателя
Прохорова С.А., к.б.н., доцент
Учебный год
Факультет
Специальность
2011/2012
ЕФКиБЖД
020201 Биология
Прохорова С.А., к.б.н., доцент
2012/2013
ЕФКиБЖД
020201 Биология