ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФЕН НГУ, профессор
_____________ Резников В.А.
«____»______________ 2015 г.
«Микробиология»
Курс 3–й, VI семестр.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
Учебно-методический комплекс ориентирован на студентов 3 курса факультета
естественных наук, направление подготовки 020400 "Биология" (бакалавр).. В состав разработки
включены: программа курса лекций, программа практикума, структура курса, приведены примеры
контрольных вопросов по материалам лекций.
Составители
Щелкунов Сергей Николаевич
Ильичева Татьяна Николаевна
Учебно-методический комплекс подготовлен в
рамках реализации Программы развития НИУНГУ
© Новосибирский государственный университет, 2015
2
Содержание:
Аннотация рабочей программы
4
1. Цели освоения дисциплины
5
2. Место дисциплины в структуре ООП
5
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
«Микробиология»:
6
4. Структура и содержание дисциплины
7
Рабочий план
8
Часть I. Основные понятия и методы микробиологии
11
Часть II. Царство прокариот
12
Часть III. Царство вирусов
15
Часть IV. Лечебные антимикробные соединения. Вакцинопрофилактика
инфекционных заболеваний
17
5. Образовательные технологии.
18
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины.
18
Примеры вопросов на кооллоквиумах.
19
Вопросы для подготовки к экзамену.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
20
20
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
21
3
Аннотация рабочей программы
Дисциплина «Микробиология» является частью биологического цикла
ООП по направлению подготовки «020400 БИОЛОГИЯ» (квалификация
(степень) бакалавр). в области, касающейся вариативной части
профессионального цикла. Дисциплина реализуется на Факультете
естественных
наук
Федерального
государственного
бюджетного
образовательного учреждения высшего профессионального образования
Новосибирского
государственного
университета
(НГУ)
кафедрой
молекулярной биологии.
Содержание дисциплины охватывает основы современных представлений
о мире микробов и вирусов, их классификациях, методах изучения и
способах борьбы с инфекционными заболеваниями и др., необходимых для
современного ученого-биолога.
Дисциплина предназначена для повышения биологической грамотности и
развития абстрактного и структурного стиля мышления у студентовбиологов и нацелена на формирование у выпускника общекультурных
компетенций: ОК-3, ОК-4, ОК-8, профессиональных компетенций: ПК-1, ПК2, ПК-3, ПК-20.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы
организации учебного процесса: лекции, лабораторные работы,
коллоквиумы, самостоятельная работа студента.
Результатом прохождения дисциплины является итоговая оценка по
пятибалльной шкале (экзамен).
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля:
Текущий контроль. Формой текущего контроля при прохождении
дисциплины «Микробиология» является контроль посещаемости занятий и
сдача коллоквиумов.
Для того чтобы быть допущенным к экзамену, студент должен выполнить
следующее:
 в ходе обучения посетить не менее 70 % лекционных занятий, а
также выполнить все лабораторные работы.
Итоговый контроль. Итоговую оценку за семестр студент может получить
на экзамене в конце семестра в виде любой положительной или
неудовлетворительной оценки.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144
академических часа. Программой дисциплины предусмотрены 30 часов
лекционных и 45 часов практических занятий на выполнение лабораторных
работ, 2 часа на прием экзаменов, 19 часов на прием лабораторных работ и
коллоквиумов, а также 48 часов самостоятельной работы студентов.
4
1. Цели освоения дисциплины
Дисциплина «Микробиология» имеет своей целью формирование у
студентов профессиональных научно-исследовательских навыков по
использованию современных биологических знаний за счет теоретического и
практического усвоения:
1. теоретических основ, достижений и проблем современной
микробиологии, включая вирусологию;
2. широким
спектром
методов
и
подходов
микробиологии
(бактериологии) и вирусологии;
3. использования приобретенных знаний и навыков для решения задач
генетической инженерии, биотехнологии, биологического контроля
окружающей среды.
В рамках курса даются базовые знания по теоретическому описанию
основных положений микробиологии. Особое внимание уделяется
рассмотрению свойств и экологии основных представителей царства
прокариот и царства вирусов.
На лекциях разбираются способы противомикробной защиты человека и
животных.
На лабораторных занятиях студенты осваивают морфологические,
биохимические, физиологичекие, иммунохимические методы работы с
микроорганизмами.
Основной целью освоения дисциплины является получение и творческое
освоение студентами систематизированных микробиологических знаний и
терминологий,
формирование
умения
анализа
полученных
экспериментальных данных для активного использования их в своей научноисследовательской работе.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Микробиология» является частью биологического цикла
ООП, вариативная (профильная) часть профессионального цикла, по
направлению подготовки «020400 БИОЛОГИЯ», уровень подготовки –
«бакалавр».
Дисциплина «Микробиология» опирается на следующие дисциплины
данной ООП:
 Введение в биологию;
 Ботаника (про- и эукариоты, высшие организмы);
 Молекулярная биология (структура и функции белков и нуклеиновых
кислот, гены и геномы, самоорганизация живых систем,
биотехнология).
5
Результаты освоения дисциплины «Микробиология» используются в
следующих дисциплинах данной ООП:
 Механизмы репликации, транскрипции и трансляции;
 Иммунология;
 Генетическая инженерия.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины «Микробиология»:
 общекультурные компетенции:
 приобретает новые знания и формирует суждения по научным,
социальным и другим проблемам, используя современные
образовательные и информационные технологии (ПК-3);
 выстраивает и реализует перспективные линии интеллектуального,
культурного, нравственного, физического и профессионального
саморазвития и самосовершенствования (ОК-4);
 проявляет экологическую грамотность и использует базовые знания в
области биологии в жизненных ситуациях; понимает социальную
значимость и умеет прогнозировать последствия своей
профессиональной деятельности, готов нести ответственность за
свои решения (ОК-8);
 профессиональные компетенции:
 демонстрирует базовые представления о разнообразии биологических
объектов, понимание значения биоразнообразия для устойчивости
биосферы (ПК-1);
 использует методы наблюдения, описания, идентификации,
классификации, культивирования биологических объектов (ПК-2);
 демонстрирует знание принципов структурной и функциональной
организации
биологических
объектов
и
механизмов
гомеостатической регуляции; применяет основные физиологические
методы анализа и оценки состояния живых систем (ПК-3);
 пользуется
нормативными
документами,
определяющими
организацию и технику безопасности работ (ПК-20).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
 знать задачи современной микробиологии и основные понятия
структурной и функциональной организации всех уровней организации
клетки и вирусов;
 иметь представление о взаимосвязи таких фундаментальных
биологических дисциплин как клеточная биология, физиология,
генетика, иммунология;
 знать системы микроорганизмов, входящих в состав биосферы и
виросферы Земного шара;
 знать методы исследования микроорганизмов;
6
 уметь – грамотно излагать свои знания по всем вопросам программы
курса «Микробиология» и работать с научной и учебной литературой,
уметь квалифицированно провести лабораторные работы.
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, всего
144 академических часа.
Виды учебной работы, включая
самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
С
е
м
№
Раздел дисциплины е
п/п
с
т
р
Не
де
ля
се
ме
стр
а
Л
е
к
ц
и
я
1-3
4-8
Формы текущего контроля
успеваемости (по неделям
семестра)
Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)
Ла
бор
ато
рн
ые
раб
от
ы
Се
ми
нар
ски
е
зан
яти
я
Ко
лло
кви
ум
ы
6
9
-
3
10
Домашнее задание
10
15
-
10
16
1.3 Царство вирусов
6 9-13 10
1.4 Лечебные
6 14-15 4
антимикробные
соединения.
Вакцинопрофилакти
ка инфекционных
заболеваний.
Итого
30
15
6
-
6
16
6
Домашнее задание
Коллоквиум
Домашнее задание
Домашнее задание
Коллоквиум
19
50
1.1 Основные понятия и 6
методы
микробиологии
1.2 Царство прокариот
6
45
7
До
ма
шн
ие
зад
ани
я
Са
мо
ст.
раб
ота
Эк
зам
ен
Экзамен
Рабочий план
О
с
н
о
в
н
ы
е
п
о
н
я
т
и
я
и
м
е
т
о
д
ы
Неделя
Темы занятий
ФЕВРАЛЬ Лекция 1. История появления и развития микробиологии.
1-я неделя Микроорганизмы как возбудители болезней.
Микроорганизмы как геохимические агенты.
Лабораторная работа 1. Техника безопасности при работе с
микроорганизмами. Прижизненные препараты бактерий.
2-я неделя Лекция 2. Устойчивость микробов к внешним физическим и
химическим факторам. Понятие о стерильности. Методы
тепловой стерилизации.
Лабораторная работа 2. Фиксированные препараты
бактерий. Определение формы предложенных культур
микроорганизмов (7-8 культур), используя простой метод
окраски.
м
и
к
р
о
б
и
о
л
о
г
и
и
3-я неделя Лекция 3. Принципы питания микроорганизмов. Физиология
роста микробных культур.
Лабораторная работа 3. Строение клеточной стенки Грам+ и
Грам- бактерий. Определение типа клеточной стенки методом
окрашивания по Граму (5-6 культур).
8
МАРТ Лекция 4. Место бактерий в живой природе. Разнообразие
1-я неделя физиологии бактерий. Классификация бактерий.
Лабораторная работа 4. Формирование эндоспоры.
Параспоральные тельца. Капсулы и слизистые слои.
Определение формы и расположения споры и типа
спорообразования (3-4 культуры).
2-я неделя Лекция 5. Фототрофные прокариоты.
Ц
а
р
с
т
в
о
п
р
о
к
а
р
и
о
т
Коллоквиум 1 по теме «Морфология микроорганизмов».
Посев накопительной культуры для последующего
выделения бактерий-нефтедеструкторов.
3-я неделя Лекция 6. Хемоавтотрофы. Метилотрофы. Аэробные
хемогетеротрофы.
Лабораторная работа 5. Выделение чистой культуры
бактерий. Метод разведений. Метод истощающего штриха.
4-я неделя Лекция 7. Факультативно-анаэробные хемогетеротрофные
бактерии. Грамположительные бактерии.
Лабораторная работа 6. Морфологическая характеристика
выделенной чистой культуры: характеристика колонии,
форма бактерий, тип клеточной стенки, способность к
спорообразованию.
АПРЕЛЬ Лекция 8. Риккетсии. Микоплазмы.
1-я неделя
Лабораторная работа 7. Физиологическая характеристика
выделенной чистой культуры: потребность в кислороде,
способность использовать нефть как единственный источник
углерода и энергии, отношение к концентрации хлористого
натрия, кислотности среды и температуре.
Ц 2-я неделя Лекция 9. Вирусы бактерий – бактериофаги.
Внутриклеточное развитие фагов. Фаги Т4 и Т7.
а
р
Лабораторная работа 8. Биохимическая характеристика
с
выделенной чистой культуры: каталазная и оксидазная
т
активность, определение активности пероксидазы,
в
сахаролитических ферментов, др. тесты
о
9
в 3-я неделя
и
р
у
с
о
в 4-я неделя
Лекция 10. Бактериофаг лямбда. Бактериофаги P1, Mu,
Х174, М13 и MS2.
Лабораторная работа 9. Идентификация выделенной
культуры бактерий до рода по Определителю Берги.
Лекция 11. Вирусы животных. Классификация. ДНКсодержащие вирусы. Семейства Parvoviridae, Polyomaviridae,
Adenoviridae.
Научный отчет – презентация о выделении и идентификации
чистой культуры бактерий.
Лекция 12. ДНК-содержащие вирусы семейств Herpesviridae,
МАЙ
1-я неделя Poxviridae. РНК-содержащие вирусы животных. Семейства
Picornoviridae, Flaviviridae.
Лабораторная работа 10. Титрование нитчатых
бактериофагов методом агаровых слоев по Грациа.
2-я неделя Лекция 13. РНК-содержащие вирусы семейств
Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Reoviridae, Retroviridae.
Лабораторная работа 11. Титрование нитчатых
бактериофагов методом агаровых слоев по Грациа
(продолжение).
3-я неделя Лекция 14. Борьба с вирусными инфекциями.
Иммунопрофилактика. Разные типы вакцин.
Лабораторная работа 12. Серотипирование штаммов вируса
гриппа в реакции торможения гемагглютинации с
использованием инактивированных антигенов и референс
сывороток.
4-я неделя Лекция 15. Лечебные антимикробные соединения.
Химиотерапевтические препараты и антибиотики.
Коллоквиум 2 по теме «Физиология и биохимия
микроорганизмов», «Бактериофаги»
Экзамен.
1
0
Программа курса лекций
Лекция 1.
1. Основные понятия и методы микробиологии
История появления и развития микробиологии. Открытие А. ван
Левенгуком мира микробов (XVII в). Доктрина абиогенеза самозарождения) и ее опровержение: опыты Ф. Рэди (XVII в), Л.
Спалланцани (XVIII в), Ф. Аппера (XIX в); исследования Л. Пастера
(XIXв). Аэробность и анаэробность. Сравнение энергетической
эффективности аэробного дыхания и брожения.
Микроорганизмы как возбудители болезней. Антисептические
методы Дж. Листера в хирургии (1864 г.). Доказательство
бактериальной этиологии сибирской язвы (1876 г.). Постулаты Р. Коха.
Учения о плеоморфизме и мономорфизме микроорганизмов.
Смешанные популяции (культуры) микробов. Выделение и
культивирование микроорганизмов как методическая основа
микробиологии. Чистые культуры. Получение О. Брефельдом чистых
культур грибов. Другие методы получения чистых культур
микроорганизмов. Разработка питательных сред Р. Кохом и его
последователями.
Микроорганизмы как геохимические агенты. Исследования С.
Виноградского и М. Бейеринка. Метод накопительных культур.
Открытие автотрофных бактерий. Фиксация бактериями атмосферного
азота.
Разработка в институте Л. Пастера бактериальных фильтров.
Открытие Д. Ивановским субмикроскопического инфекционного
агента, проходящего через бактериальные фильтры (1892 г.). Новый
класс инфекционных микроорганизмов - вирусы.
Лекция 2.
Устойчивость микробов к внешним физическим и химическим
факторам. Понятие о стерильности. Методы тепловой стерилизации.
Стерилизация и обеззараживание объектов растворами химических
средств. Стерилизация фильтрованием. Другие методы стерилизации.
Дезинфекция воздуха и поверхностей в помещениях. Контроль
стерильности. Способы стерильной работы с микроорганизмами.
Сохранение культур микроорганизмов в чистоте.
Микроорганизмы как объекты исследований в биохимии
(Бюхнер, 1897 г.) и генетике (Бидл, Татум, 1941 г; Дельбрюк, Луриа,
1943 г.; Эвери, Мак-Леод, Мак-Карти, 1944 г.). Появление
молекулярной биологии.
1
1
2. Природа микроорганизмов
Общность свойств биологических клеточных систем. Типы
клеточной организации - одноклеточность, многоклеточность,
одноядерность, многоядерность (ценоцитность). Разделение клеточных
организмов на царства. Степень сложности биологической организации
как основа первичного подразделения живых организмов. Деление
клеток на эукариотические и прокариотические. Выделение царства
Procaryotae. Структурно-функциональная организация эукариотической
клетки. Организация и функционирование прокариотической клетки.
Лекция 3.
3. Рост микроорганизмов
Принципы питания микроорганизмов. Питательные вещества.
Факторы роста. Микроэлементы. Разделение микробов на группы по
типам питания. Автотрофы и гетеротрофы. Фототрофы и хемотрофы.
Условия роста. Влияние температуры на рост микроорганизмов.
Максимальная, минимальная и оптимальная температура роста.
Факторы, определяющие температурные пределы роста. Термофилы,
мезофилы,
психрофилы.
Облигатность
и
факультативность.
Прототрофность и ауксотрофность. Подбор питательных сред.
Сложные и синтетические среды. Селективные среды. Методы
определения числа клеток.
Физиология роста культуры микроорганизма. Сбалансированный
рост. Удельная скорость роста и время генерации. Периодическое
культивирование. Кривая роста культуры. Синхронные культуры. Рост
в непрерывной культуре; саморегулируемость системы. Хемостат и
турбидостат. Влияние концентрации питательных веществ на скорость
роста культуры.
Лекция 4.
4. ЦАРСТВО PROCARIOTAE
4.1. Общие положения. Место бактерий в живой природе.
Разнообразие физиологии бактерий. Величина клеток прокариот.
Основные морфологические формы клеток бактерий. Микрококки,
диплококки, стретококки, стафилококки, сарцины, палочковидные
бактерии, спириллы, вибрионы. Полиморфизм бактерий. Основные
структуры бактериальных клеток. Клеточная стенка. Метод
дифференциальной
окраски
по
Граму.
Грамположительные,
грамотрицательные бактерии и различия в строении их клеточных
стенок. Плазматическая мембрана - осмотический барьер клетки, место
1
2
локализации
ферментных
систем.
Плазмолиз.
Сферопласты,
протопласты, "тени". Цитоплазма. Основные включения цитоплазмы.
Бактериальная хромосома (генофор) и связь ее с плазматичесчкой
мембраной. Жгутики, их расположение, состав, функции. Основные
типы жгутикования. Монотрих, политрих, перитрих. Капсулы, их
состав и физиологическая роль.
Мутационный процесс у микроорганизмов. Классификация
мутаций и методы их выявления. Морфологические, физиологические и
биохимические мутации. Прямые и обратные, спонтанные и
индуцированные
мутации.
Естественная
изменчивость
микроорганизмов
и
обеспечение
генетической
стабильности
микробных культур.
4.2. Классификация бактерий. Современные классификации
бактерий. Вид - единица классификации. Биноминальная система
номенклатуры. Стабильность видового названия. Понятие о генотипе и
фенотипе у микроорганизмов. Дикий тип. Типовой (неотиповой)
штамм. Проблемы таксономического расположения микроорганизмов.
Влияние молекулярной биологии на таксономию бактерий. Коллекции
культур микроорганизмов, их задачи и функции. Методы хранения
культур бактерий.
Лекция 5.
4.3. ОТДЕЛ 1. ФОТОТРОФНЫЕ ПРОКАРИОТЫ
(ФОТОБАКТЕРИИ)
Разнообразие
строения
и
размеров
клеток.
Наличие
бактериохлорофиллов и каратиноидных пигментов в клетках. Отличие
фотосинтетического метаболизма бактерий от такового зеленых
растений.
4.3.1.
Класс
I.
Цианобактерии
(сине-зеленые
фотобактерии).
Строение клеток и способы размножения. Потребности в
питательных веществах. Гетероцисты. Тилакоиды и фикобилисомы.
4.3.2. Класс II. Пурпурные фотобактерии. Серные и несерные
пурпурные бактерии. Влияние кислорода на рост пурпурных несерных
бактерий и на синтез пигментов. Фиксацияя азота и образование
водорода. Строение клеточной мембраны.
4.3.3. Класс III. Зеленые фотобактерии. Серные и несерные
зеленые фотобактерии. Хлоробиум везикулы.
Эволюция фотосинтеза.
Лекция 6.
1
3
4.4. ОТДЕЛ II. ПРОКАРИОТЫ, ИНДЕФФЕРЕНТНЫЕ К
СВЕТУ (СКОТОБАКТЕРИИ)
4.4.1. Класс I. БАКТЕРИИ. Разделение бактерий на эубактерии
и архебактерии. Основные свойства архебактерий.
ГРАМОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ЭУБАКТЕРИИ
Хемоавтотрофы. Нитрифицирующие бактерии (Семейство
Nitrobacteraceae). Бактерии, метаболизирующие серу и ее соединения.
Железобактерии. Водородные бактерии.
Метилотрофы. Облигатные метилотрофы (Семейство
Methylomonadaceae). Ограниченность органических субстратов,
способных поддерживать рост бактерий. Внутриклеточные мембраны
типов I и II. Факультативные метилотрофы. Химический путь полного
окисления метана и метанола.
Аэробные хемогетеротрофы. Основные свойства. Семейство
Pseudomonadaceae. Наличие жгутиков. Способность использовать
широкий
спектр
органических
субстратов,
в
том
числе
гетероциклических и ароматических соединений, не усваиваемых
другими бактериями. Плазмиды биодеградации. Подразделение
псевдомонад на 4 группы.
Семейство Rhizobiaceae. Род Rhizobium. Фиксация
молекулярного азота на симбиотической стадии в корневых клубеньках
бобовых. Род Agrobacterium. Плазмиды Ti. Род Alcaligenes.
Семейство Azotobacteraceae. Фиксация молекулярного азота в
аэробных условиях. Образование цист.
Семейство
Spirillaceae.
Облигатная
аэробность
и
микроаэрофильность.
Скользящие бактерии. Скользящее движение клеток. Порядок
Myxobacterales.
Семейство
Myxococcaceae,
Polyangiaceae,
Cystobacteraceae.
Образование
плодовых
тел,
миксоспор.
Бактериолитические,
целлюлозолитические,
алгицидные
миксобактерии. Порядок Cytophagales. Отсутствие способности
образовывать плодовые тела.
Лекция 7.
Факультативно-анаэробные хемогетеротрофные бактерии
Палочковидные бактерии с перитрихальным жгутикованием.
Семейство Enterobacteriaceae. 4 подгруппы энтеробактерий, их
основные свойства.
Бактерии с полярным жгутикованием. Семейство Vibrionaceae.
Роды Vibrio и Photobacterium.
1
4
Спирохеты. (порядок Spirochaetales). Строение клеток. Механизм
и типы движения. Аксиальные фибриллы. Свойства основных
представителей.
ГРАМПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ БАКТЕРИИ
Одноклеточные
спорообразующие
хемогетеротрофные
бактерии. Семейство Bacillaceae. Первичное таксономическое
делением по признаку отношения к кислороду. Роды Bacillus,
Clostridium, Sporosarcina. Образование эндоспор. Устойчивость спор к
воздействию внешних факторов. Активация спор, прорастание.
Актиномицеты.
(порядок
Actinomycetales,
семейства
Actinomycetacea, Mycobacteriaceae, Nocardiaceae, Streptomycetaceae).
Мицелиальный рост. Деление на проактиномицеты и эуактиномицеты.
Биохимическая активность отдельных представителей порядка.
Свойства спор эуактиномицетов. Морфология спор как отличительный
признак разных видов стрептомицетов.
Лекция 8.
4.4.2. Класс II. РИККЕТСИИ - облигатные внутриклеточные
скотобактерии в эукариотических клетках. Полиморфность. Наличие
клеточной стенки. Размер генома. Особенности размножения. Скрытая
фаза. Порядки Rickettsiales и Chlamydiales. Риккетсии как возбудители
заболеваний. Способы передачи.
4.4.3. Класс III. МИКОПЛАЗМЫ - скотобактерии без
клеточных стенок (порядок Mycoplasmatales). Мелкие плеоморфные
клетки. Фильтруемость через бактериальные фильтры. Особенности
строения и состава мембраны клеток. Размер генома. Сложные
пищевые потребности. Микоплазмы как возбудители хронических
заболеваний. L-формы бактерий. Схожесть и отличия от микоплазм.
Лекция 9.
5. ЦАРСТВО VIRA
Различные определения вирусов. Терминология: вирион, капсид,
нуклеокапсид, бляшка (инфекционный центр, негативная колония),
бляшкообразующая единица (Б.О.Е.).
5.1. Вирусы бактерий - бактериофаги (фаги). Строение фаговых
частиц. Адсорбция фаговых частиц на бактериальной клетке.
Одиночный цикл развития фага: эксперименты Дельбрюка и Эллиса
(1939 г.), Дермана (1948 г.). Скрытый период развития фага.
1
5
Проникновение фаговой нуклеиновой кислоты в клетку: эксперимент
Херши, Чейз (1952 г.). Вегетативный и инфекционный фаг.
ДНК-содержащие фаги. Генетические карты вирулентных
фагов Т4 и Т7. Особенности структуры ДНК и внутриклеточного
развития фагов Т4 и Т7.
Лекция 10.
Умеренный фаг лямбда (). Понятие о лизогении. Лизогенная
конверсия. Генетическая карта и регуляция внутриклеточного развития
фага лямбда. Литический путь развития. Модель репликации фаговой
ДНК. Лизогенный путь развития. Модель интеграции фаговой ДНК в
бактериальную
хромосому.
Профаг.
Иммунность
к
суперинфицированию. Основной и вторичные участки интеграции ДНК
фага лямбда в хромосому E.coli. Исключение из профага.
Специфическая трансдукция бактериальных генов.
Умеренный фаг P1. Общая трансдукция бактериальных генов.
Псевдовирионы вирусов животных. Общая трансдукция бактериальных
генов определенными мутантами вирулентного фага T4.
Умеренный фаг Mu. Генетическая карта. Особенности
внутриклеточного развития фага Mu. Модель интеграции фаговой ДНК
в бактериальную хромосому. Модель упаковки фаговой ДНК в капсид.
Инверсия G-сегмента и изменение хозяйской специфичности фага Mu.
Фаг Х174. Перекрытие генов. Механизм репликации и
созревания ДНК.
Нитевидный фаг М13. Генетическая карта. Особенности
инфекционного процесса.
РНК-содержащие фаги. Генетическая и структурная
организация
одноцепочечной
РНК
фага
MS2.
Регуляция
внутриклеточного развития фага MS2.
Лекция 11.
5.2. Вирусы животных. Химический состав вирусов животных.
Роль клеточных культур в изучении вирусов животных. Ранние стадии
инфекции: адсорбция, проникновение, "раздевание". Размножение
вирусов. Действие вирусов животных на клетку и организм в целом.
Классификация вирусов животных. Криптограммы.
ДНК-содержащие
вирусы:
семейства
Parvoviridae,
Polyomaviridae, Adenoviridae.
Лекция 12.
1
6
ДНК-содержащие вирусы: семейства Herpesviridae, Poxviridae.
Вирусы насекомых семейства Baculoviridae, их основные свойства и
использование в качестве живых инсектицидов.
РНК-содержащие вирусы: семейства Picornoviridae, Flaviviridae.
Лекция 13.
РНК-содержащие вирусы: семейства Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae,
Reoviridae, Retroviridae.
Молекулярная мимикрия, латенция вирусов. Вирусные
инфекции и аутоиммунные заболевания.
Лекция 14.
Борьба с вирусными инфекциями. Иммунопрофилактика. Разные
типы вакцин. Новейшие лекарства - антисмысловые нуклеиновые
кислоты, малые интерферирующие молекулы РНК.
Лекция 15.
Лечебные антимикробные соединения
Разработка
химиотерапевтических препаратов П. Эрлихом.
Требования,
предъявляемые
к
химиопрепаратам.
Химиотерапевтический индекс. Производные мышьяка. Открытие
сульфаниламида.
Антибиотики
как
разновидность
химиотерапевтических
препаратов. Классификация антибиотиков и их характерные свойства.
Бактериостатическое и бактерицидное действие антибиотиков.
Механизм антимикробного действия некоторых антибиотиков:
пенициллины,
стрептомицин,
тетрациклин,
хлорамфеникол,
триметоприм, рифампицин. Препараты пролонгированного действия.
Побочные эффекты, оказываемые антибиотиками на организм человека
и животных. Генетические факторы, обусловливающие формирование
устойчивости (резистентности) микробов к антибиотикам. Методы
определения чувствительности микробов к антибиотикам. Проблема
преодоления
лекарственной
резистентности
у
патогенных
микроорганизмов. Полусинтетические антибиотики.
5. Образовательные технологии
1
7
Виды/формы образовательных технологий.
Преподавание курса ведется в виде чередования лекций и лабораторных
работ.
Преподаватели лекционного и лабораторного курсов являются
действующими специалистами в области микробиологии и молекулярной
биологии, и заинтересованы в освоении студентами основ этих дисциплин. В
связи с этим студентам на лабораторном практикуме часто предлагается
решать задачи, построенные на основе современных исследовательских
данных, полученных научными сотрудниками.
Практикум по микробиологии содержит работы, посвященные
морфологическим,
биохимическим,
физиологическим
методам,
используемым в современной микробиологии, и выполняется в лаборатории
микробиологии кафедры молекулярной биологии, оснащенной современной
лабораторной техникой. В ходе выполнения задач студент не только
знакомится
с
методами
и
приборами,
используемыми
при
микробиологических исследованиях, но и, как правило, использует свои
знания биохимии и молекулярной биологии для описания строения
клеточной стенки бактерий, органелл движения, механизмов брожения и
дыхания микроорганизмов. В ходе обсуждения с преподавателем каждой
выполненной работы студент должен показать понимание ее теоретических
основ.
Преподаватель курса является действующим специалистом в области
молекулярной биологии, микробиологии и вирусологии, и заинтересован в
освоении студентами основ этих дисциплин. В связи с этим на практических
занятиях студентам предлагается найти ответы на вопросы, связанные с
современными
направлениями
микробиологии
и
биотехнологии.
Практические занятия в ряде случаев проводятся аспирантами кафедры
молекулярной биологии и профильных институтов СО РАН.
На первом занятии практикума по микробиологии студенты знакомятся с
основами техники безопасности и правилами работы в микробиологической
лаборатории. Необходимо знать, как безопасно обращаться со спиртовыми
горелками, слабыми растворами кислот, непатогенными макроорганизмами.
Особое внимание следует уделить правилам безопасной работы ламинарном
шкафу второго класса биобезопасности, мерам первой медицинской помощи
при термических ожогах, попадании микроорганизмов на слизистую глаз,
носа или ротовой полости. Следует знать все о наличии в лаборатории
противопожарных средств и о способах их применения. Каждый студент
после прохождения инструктажа по технике безопасности обязан расписаться
в соответствующем журнале о том, что он прошел первичный инструктаж на
рабочем месте и готов к работе. Без персональной росписи студент к работе в
лаборатории не допускается!
1
8
Студент, выполняющий практикум, обязан вести лабораторный журнал,
который заполняется непосредственно по ходу работы с подробной записью
всех операций и результатов измерений.
Литература к практикуму:
1. Краткий определитель Берги. М.: Мир, 1980.
2. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987.
3. Ильичев А.А., Ильичева Т.Н., Романовская А.А., Щербакова Н.С.
Практикум по микробиологии. Выделение и идентификация
микроорганизмов-нефтедеструкторов.
Титрование
нитчатых
бактериофагов методом агаровых слоев по Грациа. Методические
указания // НГУ. – 2009.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Формой
текущего
контроля
при
прохождении
дисциплины
«Микробиология» является контроль посещаемости занятий, сдача заданий
по лабораторным работам.
Для того, чтобы быть допущенным к экзамену, студент должен выполнить
следующее:
 в ходе прохождения дисциплины посетить не менее 70 %
занятий;
 выполнить все лабораторные работы;
- сдать 2 коллоквиума;
- написать и сдать научный отчет о проделанной научной работе.
В случае отсутствия на лабораторной работе по уважительной причине
(наличие медицинской справки) ее можно выполнить в течение недели от
окончания срока действия справки. Время и место обговаривается отдельно с
преподавателем.
Коллоквиум № 1
Коллоквиум № 2
Тема
Морфология микроорганизмов
Физиология и биохимия микроорганизмов.
Бактериофаги
Примеры вопросов на коллоквиумах:
1.
2.
3.
4.
Организация прокариотических и эукариотических клеток.
Формы, размеры, взаиморасположение бактериальных клеток.
Тонкое строение клеточной стенки бактерий.
Приготовление фиксированных препаратов бактерий.
1
9
5. Простые и сложные методы окрашивания бактериальных клеток.
6. Методы прижизненного изучения микроорганизмов.
7. Природа цитоплазматических включений и запасных веществ
прокариот. Методы их выявления.
8. Организация ядерного материала бактерий.
9. Спорообразовательный процесс у прокариот. Происхождение
споровых оболочек, их состав и назначение. Цитоплазма споры.
10.Типы спорообразований, расположение спор, форма свободных
спор.
11.Биохимические явления в клетке, связанные со спорообразованием
– синтез параспоральных телец - антимикробных пептидов (эдеинов,
бацитрацинов, грамицидинов, полимиксинов, тироцидинов и т.д.)
Механизм синтеза этих белков.
12.Капсулы и слизистые слои. Их состав, биосинтез и значение для
бактерий.
13.Принципы составления питательных сред для микроорганизмов.
14.Классификация питательных сред.
15.Методы стерилизации питательных сред, посуды, инструментов и
приборов.
16.Условия культивирования микроорганизмов.
17.Методы количественного учета микроорганизмов в естественных
субстратах.
18.Методы выделения чистых культур микроорганизмов.
19.Брожение.
20.Неполное окисление.
21.Аэробное дыхание.
22.Анаэробное дыхание.
23.Аэробный фотосинтез.
24.Анаэробный фотосинтез.
25.Галобактерии, их энергетический метаболизм.
26.Принцип элективных культур, введенный Виноградским и
Бейеринком.
27.Микроорганизмы как геохимические агенты.
28.Поступление питательных веществ в бактериальную клетку.
29.Цитоплазматические включения и запасные вещества прокариот.
30.Особые органеллы прокариот
31.Методы определения биомассы клеток микроорганизмов
32.Условия культивирования микроорганизмов: активная кислотность
среды, аэрация, температура, свет, вода.
33.Современные методы идентификации бактерий.
34.Нитчатые бактериофаги. Структурная организация.
35.Особенности биологии нитчатых бактериофагов. Использование
нитчатых бактериофагов в генной инженерии.
36.Структура вируса гриппа А.
2
0
37.Серотипирование вирусов
гемагглютинации.
гриппа
А.
Реакция
торможения
Вопросы для подготовки к экзамену (Совпадают с программой курса).
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины:. При подготовке к
лекциям и лабораторным работам студенты могут использовать
рекомендованные преподавателем литературные источники и
Интернет-ресурсы, а также любую доступную справочную литературу,
программное обеспечение и базы данных.
Список основной рекомендуемой литературы
1. Стейниер З., Эдельберг Э., Ингрэм Дж. Мир микробов. В 3-х т., М.:
Мир, 1979.
2. Краткий определитель Берги. М.: Мир, 1980.
3. Вирусология. / Под ред. Б. Филдса, Д. Найпа и др. В 3-х т., М.: Мир,
1989.
4. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. М.: Высшая школа, 1986.
5. Ильичев А.А., Ильичева Т.Н., Романовская А.А., Щербакова Н.С.
Практикум по микробиологии. Выделение и идентификация
микроорганизмов-нефтедеструкторов.
Титрование
нитчатых
бактериофагов методом агаровых слоев по Грациа. Методические
указания // НГУ. – 2009.
Дополнительная литература
1. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987.
2. Лурия С., Дарнелл Дж., Балтимор Д., Кэмпбелл Э. Общая вирусология.
М.: Мир, 1981.
3. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия: Учеб.-справ. пособие. – 3-е
изд., испр. и доп. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2008. – 514 с.
4. Ильичева Т.Н., Нетесов С.В., Гуреев В.Н.. Микробиология. Практикум.
"Вирусы гриппа". Части I, II. // Изд-во НГУ, Новосибирск, 2012, 166 с.
2
1
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины







В качестве технического обеспечения лекционного процесса
используется ноутбук, мультимедийный проектор, доска.
Для демонстрации иллюстрационного материала используется
программа Microsoft Power Point 2003.
Проведение кооллоквиумов и экзамена обеспечивается
печатным раздаточным материалом.
Практические
работы
выполняются
в
помещении
микробиологического практикума, организованного с соблюдением всех
санитарных норм, необходимых при работе с патогенами 4 группы
(условно-патогенные, вакцинные и аттенуированные культуры).
Помещение практикума оснащено ламинарными шкафами 2
класса биобезопасности (5 шт), микроскопами (10 шт), термостатами (2
шт.), водяной баней, холодильниками (2 шт.), бактерицидными лампами
(4 шт.), одноразовой пластиковой посудой, рабочей одежной и обувью
на каждого студента.
Рабочее место каждого студента оснащено спиртовкой,
набором для приготовления и окрашивания бактериальных препаратов.
Учебное помещение практикума оснащено компьютером (с
интернетом), проектором и экраном, это позволяет проводить
презентации студенческих работ и демонстрацию учебных материалов.
 Приборы:
Автоклав вертикальный DGM-200
Бактерицидный облучтель UVR-M
Баня водяная Wise Bft
Весы лабораторные Ohaus
Дозаторы механические
Ламинарный бокс 2-го класса
Концентратомер
Микроскоп PrimoStar
Морозильник низкотемпературный вертикальный
Смеситель медицинский, виброционный (вортекс)
Термостат с охлаждением СН-100 bioSan
Термостат суховоздушный WoF-105
Трансиллюминатор УВТ-1 с системой видеодокументации
Холодильник Indesit
Центрифуга MiniSpin
Центрифуга лаборатрная Eppendorf
Шкаф сушильный WON-50
Штатиф магнитный DynaMag-Spin
Колбонагреватель
.
2
2
Лабораторная техника:
Магнитные мешалки с подогревом и терморегуляторами, и без подогрева,
шкафы сушильные, термостаты, электронные весы различного класса от
технических до аналитических (Ohaus). Кроме того, имеется ассортимент
лабораторной посуды для проведения современного микробиологического
практикума.
Лаборатория оснащена необходимой специализированной мебелью,
включая ламинарные шкафа класса II биобезопасности, вытяжные шкафы,
лабораторные химические столы, аквадистилляторы, холодильники и т.п..

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с
учетом рекомендаций ПООП ВПО по направлению «020400 БИОЛОГИЯ», а
также в соответствии с Образовательным стандартом высшего
профессионального образования, принятым в Федеральном государственном
бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального
образования Новосибирский государственный университет.
Авторы: Щелкунов Сергей Николаевич,
молекулярной биологии ФЕН НГУ
д.б.н.,
профессор
кафедры
Подпись
Ильичева Татьяна Николаевна, д.б.н., доцент кафедры молекулярной
биологии ФЕН НГУ
Подпись
Программа одобрена на заседании кафедры молекулярной биологии ФЕН
"23" января 2015 г.
Секретарь кафедры к.х.н., доцент _____________ Л. М. Халимская.
2
3