1 Цели и задачи освоения дисциплины
Цель
– ознакомить студентов с морфологией и строением микроорганизмов, особенностями их физиологических и биохимических процессов, условиями существования и их ролью в природе и жизни человека.
Задачи:
изучить систематику, морфологию, генетику и размножение бактерий;
метаболизм микроорганизмов, участие микроорганизмов в превращениях различных соединений.
2 Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Дисциплина «Микробиология» в структуре ООП бакалавриата относится к базовой части профессионального цикла Б.3.1.1.5
Предшествующими курсами, на которых непосредственно базируется дисциплина «Микробиология», являются школьный курс биологии; «Ботаника низших растений», «Систематика высших растений»; «Зоология беспозвоночных животных»; «Зоология позвоночных животных»; «Химия органическая и неорганическая»; «Органическая химия».
Курс «Микробиология» является основополагающим для изучения следующих дисциплин: молекулярная биология, вирусология, почвоведение и растениеводство, экология микроорганизмов, теория эволюции.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
систематику, морфологию, генетику и размножение микроорганизмов;
основные разделы современной микробиологии, историю, роль микробиологии в комплексе биологических наук;
особенности морфологии, физиологии и воспроизведения; экологию представителей основных таксонов микроорганизмов, систематику, сходство и различие прокариот и эукариот, принципы классификации, номенклатуру; роль микроорганизмов в эволюционном процессе;
важнейшие свойства микроорганизмов и вирусов, их глобальную роль в природе и практических сферах деятельности человека;
основные микробиологические методы и сферы их применения;
метаболизм микроорганизмов, трансформацию различных соединений микроорганизмами.
Уметь:
готовить питательные среды, препараты микроорганизмов, получать накопленные и чистые культуры микроорганизмов
управлять микробиологической активностью почвы и с.-х. продукции при хранении и переработке;
Владеть:
понятийным аппаратом дисциплины;
методами работы с микроорганизмами, методами микроскопирования, изготовления и окраски микробиологических препаратов
методами приготовления препаратов и микроскопирования, методами культивирования микроорганизмов, получения чистых культур.
Приобрести опыт деятельности
исследовательской и аналитической работы по изучению строения микроорганизмов.
3 Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ООП ВПО по данному направлению подготовки:
а) общекультурных (ОК): следует этическим и правовым нормам в отношении других людей и в отношении природы (принципы биоэтики), имеет четкую ценностную ориентацию на сохранение природы и охрану прав и здоровья человека (ОК-1); 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); владеет основными методами защиты персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК-19)
б) профессиональных (ПК): демонстрирует базовые представления о разнообразии биологических объектов, понимание значения биоразнообразия для устойчивости биосферы ( ПК-1); использует методы наблюдения, описания, идентификации, классификации и культивирования биообъектов (ПК-2); демонстрирует знания принципов, структурной и функциональной организации биообъектов и механизмов гомеостатической регуляции; применяет основные физиологические методы анализа и оценки состояния живых систем (ПК-3); применяет современные экспериментальные методы работы с биологическими объектами в полевых и лабораторных условиях, навыки работы с современной аппаратурой (ПК-5);знает принципы мониторинга, оценки состояния природной среды и охраны живой природы, участвует в планировании и реализации соответствующих мероприятий (ПК-12).
4 Содержание и структура дисциплины
4.1 Содержание разделов дисциплины
№ раздела
|
Наименование
раздела
|
Содержание раздела
|
Форма
текущего
контроля
|
1
|
2
|
3
|
4
|
Модуль 1
|
1
|
Предмет и задачи микробиологии в их историческом развитии.
|
Основные особенности прокариот. Классификация микроорганизмов. Методы микробиологии.
Открытие микроорганизмов. Развитие представлений о микробной природе брожения, гниения, инфекционных заболеваний. Научная деятельность Л.Пастера. Микробиология в ХХ в. Развитие микробиологии в России. Прокариоты и эукариоты: сходства и различия. Общие свойства микроорганизмов. Проблемы систематики прокариот. Нумерическая таксономия, хемотаксономия, геносистематика. Группы прокариотных организмов. Основные методы микробиологических исследований.
|
коллоквиум
Контроль по модулю 1
|
Модуль 2
|
2
|
Морфология, строение и химический состав прокариотной клетки.
|
Форма прокариот. Структура. Химический состав и функции компонентов прокариотной клетки. Клеточная стенка грамположительных, грамотрицательных бактерий, архебактерий. Капсулы, слизистые слои и чехлы. Жгутики и механизмы движения. Ворсинки (фимбрии, пили). Мембраны. Цитозоль и рибосомы. Внутрицитоплазматические включения. Генетический аппарат и репликация хромосомы.
|
Контрольное занятие
|
3
|
Размножение, рост и развитие прокариот. Прокариоты и факторы внешней среды.
|
Способы размножения прокариот. Морфологически дифференцированные и покоящиеся клетки. Образование эндоспор. Элективные методы культивирования микроорганизмов. Рост бактериальной популяции в периодической культуре. Непрерывные культуры микроорганизмов. Отношение прокариот к молекулярному кислороду и кислотности среды. Влияние температуры, излучения и других факторов на микроорганизмы.
|
коллоквиум
Контроль по модулю 2
|
Модуль 3
|
4
|
Обмен веществ и питание микроорганизмов. Поступление питательных веществ в клетку прокариот.
|
Особенности конструктивного и энергетического метаболизма микроорганизмов. Типы питания прокариот. Хемотрофия и фототрофия; органотрофия и литотрофия; автотрофия и гетеротрофия. Основные механизмы поступления питательных веществ в клетку: пассивная и облегченная диффузия, активный транспорт, перенос групп.
|
коллоквиум
|
5
|
Основные механизмы обмена веществ и преобразования энергии у микроорганизмов.
|
Типы брожения и анаэробного дыхания. Неполные окисления. Пути катаболизма гексоз. Цикл трикарбоновых кислот. Дыхательная цепь и фосфорилирование, сопряженное с транспортом электронов. Биосинтез низкомолекулярных веществ. Способы получения энергии у хемоорганотрофных бактерий: брожение, анаэробное и аэробное дыхание. Основные типы брожения – молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое и др. Типы анаэробного дыхания – нитратное (денитрификация), сульфатное и серное, карбонатное, фумаратное. Неполные окисления. Образование уксусной и других органических кислот. Группы хемоорганотрофных эубактерий: метилотрофы; уксуснокислые бактерии; аммонифицирующие бактерии; бактерии, разрушающие целлюлозу; денитрифицирующие бактерии.
|
Тестовый контроль, коллоквиум
|
6
|
Использование неорганических доноров водорода:
хемолитотрофные бактерии.
|
Общая характеристика хемолитотрофов. Группы хемолитотрофных эубактерий: тионовые бактерии, ацидофильные железобактерии, нитрифицирующие бактерии, водородные бактерии, карбоксидобактерии, сульфатвосстанавливающие бактерии.
|
коллоквиум
Контроль по модулю 3
|
Модуль 4
|
7
|
Архебактерии.
|
Общая характеристика архебактерий. Группы архебактерий: экстремальные галлфилы; метанобразующие бактерии; архебактерии без клеточной стенки; архебактерии, восстанавливающие сульфиты; экстремальные термофилы, метаболизирующие молекулярную серу.
|
коллоквиум
|
8
|
Фототрофные бактерии и фотосинтез.
|
Группы фотосинтезирующих эубактерий: пурпурные бактерии, зеленые бактерии, гелиобактерии, цианобактерии, прохлорофиты. Оксигенный и аноксигенный фотосинтез. Основные пигменты фототрофных бактерий, особенности спектров поглощения. Организация фотосинтетического аппарата. Фотофосфорилирование. Пути ассимиляции углекислоты фототрофными бактериями. Особенности использования энергии света галобактериями (бесхлорофилльный фотосинтез). Фототрофные бактерии в природе.
|
коллоквиум
|
9
|
Фиксация молекулярного азота.
|
Фиксация азота свободноживущими бактериями. Фиксация азота симбиотическими бактериями. Биохимия азотфиксации.
|
Контроль по модулю 4
|
Модуль 5
|
10
|
Фенотипическая и генотипическая изменчивость.
Мутации и генетическая рекомбинация.
|
Наследственная и ненаследственная изменчивость. Генотипическая изменчивость у прокариот как результат мутации и рекомбинации. Типы мутаций. Рекомбинация у прокариот: трансформация, конъюгация и трансдукция. Плазмиды. Свойства плазмид. Основные группы плазмид.
|
коллоквиум
|
11
|
Микрофлора воздуха, воды, почвы.
|
Распространение микроорганизмов в природе. Почва и вода как естественные среды обитания микроорганизмов. Основные группы микроорганизмов почвы, воды, воздуха. Методы определения численности микроорганизмов в почве, воде, воздухе. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе.
|
коллоквиум
|
12
|
Взаимоотношения микроорганизмов с растениями, животными, человеком.
|
Взаимоотношение микроорганизмов и растений. Микрофлора ризосферы. Корневые клубеньки и микориза. Эпифитная микрофлора растений. Фитопатогенные микроорганизмы. Взаимоотношения микроорганизмов с человеком и животными. Нормальная микрофлора человека и животных. Патогенные микроорганизмы.
|
Контроль по модулю 5
|
4.2 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы (108 ча
сов), для студентов полного срока обучения
Вид работы
|
Трудоемкость, часов
|
№ семестра 4
|
Всего
|
Общая трудоемкость
|
108
|
108
|
Аудиторная работа:
|
54
|
54
|
Лекции (Л)
|
36
|
36
|
Практические занятия (ПЗ)
|
-
|
-
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
18
|
18
|
Самостоятельная работа:
|
27
|
27
|
Самостоятельное изучение разделов
|
9
|
9
|
Самоподготовка
-проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий,
- подготовка к лабораторным и практическим занятиям,
-подготовка к коллоквиумам
|
18
6
6
6
|
18
6
6
6
|
Подготовка и сдача экзамена
|
27
|
27
|
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
|
Экзамен
|
Экзамен
|
Для студентов сокращённого срока обучения
Вид работы
|
Трудоемкость, часов
|
№ семестра 5
|
Всего
|
Общая трудоемкость
|
108
|
108
|
Переаттестация
|
36
|
36
|
Аудиторная работа:
|
18
|
18
|
Лекции (Л)
|
9
|
9
|
Практические занятия (ПЗ)
|
-
|
-
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
9
|
9
|
Самостоятельная работа:
|
45
|
45
|
Самостоятельное изучение разделов
|
9
|
9
|
Самоподготовка
-проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий,
- подготовка к лабораторным и практическим занятиям,
-подготовка к коллоквиумам
|
36
12
12
12
|
36
12
12
12
|
Подготовка и сдача экзамена
|
9
|
9
|
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
|
Экзамен
|
Экзамен
|
Разделы дисциплины, изучаемые в 4 семестре, студентами полного срока обучения
№
раз-
дела
|
Наименование разделов
|
Количество часов
|
Всего
|
Аудиторная
работа
|
Вне-
ауд.
работа
СР
|
Л
|
ЛР
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
1
|
Предмет и задачи микробиологии в их историческом развитии.
|
7
|
4
|
1
|
2
|
2
|
Морфология, строение и химический состав прокариотной клетки.
|
8
|
4
|
2
|
2
|
3
|
Размножение, рост и развитие прокариот. Прокариоты и факторы внешней среды.
|
8
|
4
|
2
|
2
|
4
|
Обмен веществ и питание микроорганизмов. Поступление питательных веществ в клетку прокариот.
|
5
|
2
|
1
|
2
|
5
|
Основные механизмы обмена веществ и преобразования энергии у микроорганизмов.
|
6
|
2
|
1
|
3
|
6
|
Использование неорганических доноров водорода: хемолитотрофные бактерии.
|
7
|
2
|
2
|
3
|
7
|
Архебактерии.
|
5
|
2
|
1
|
2
|
8
|
Фототрофные бактерии и фотосинтез.
|
6
|
2
|
1
|
3
|
9
|
Фиксация молекулярного азота.
|
5
|
2
|
1
|
2
|
10
|
Фенотипическая и генотипическая изменчивость. Мутации и генетическая рекомбинация.
|
8
|
4
|
2
|
2
|
11
|
Микрофлора воздуха, воды, почвы.
|
8
|
4
|
2
|
2
|
12
|
Взаимоотношения микроорганизмов с растениями, животными, человеком.
|
8
|
4
|
2
|
2
|
|
Итого
|
81
|
36
|
18
|
27
|
Разделы дисциплины, изучаемые в 5 семестре, студентами сокращённого срока обучения
№
раз-
дела
|
Наименование разделов
|
Количество часов
|
Всего
|
Аудиторная
работа
|
Вне-
ауд.
работа
СР
|
Л
|
ЛР
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
1
|
Предмет и задачи микробиологии в их историческом развитии.
|
5
|
1
|
-
|
4
|
2
|
Морфология, строение и химический состав прокариотной клетки.
|
5
|
1
|
-
|
4
|
3
|
Размножение, рост и развитие прокариот. Прокариоты и факторы внешней среды.
|
5
|
1
|
-
|
4
|
4
|
Обмен веществ и питание микроорганизмов. Поступление питательных веществ в клетку прокариот.
|
6
|
1
|
1
|
4
|
5
|
Основные механизмы обмена веществ и преобразования энергии у микроорганизмов.
|
5
|
1
|
1
|
3
|
6
|
Использование неорганических доноров водорода: хемолитотрофные бактерии.
|
5
|
1
|
1
|
3
|
7
|
Архебактерии.
|
6
|
1
|
1
|
4
|
8
|
Фототрофные бактерии и фотосинтез.
|
5
|
1
|
1
|
3
|
9
|
Фиксация молекулярного азота.
|
6
|
1
|
1
|
4
|
10
|
Фенотипическая и генотипическая изменчивость. Мутации и генетическая рекомбинация.
|
5
|
-
|
1
|
4
|
11
|
Микрофлора воздуха, воды, почвы.
|
5
|
-
|
1
|
4
|
12
|
Взаимоотношения микроорганизмов с растениями, животными, человеком.
|
5
|
-
|
1
|
4
|
|
Итого
|
63
|
9
|
9
|
45
|
4.3 Лабораторные работы
Для студентов полного срока обучения
№ ЛР
|
№ раздела
|
Наименование лабораторных работ
|
Кол-во часов
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1
|
2
|
Изучение микроорганизмов в световом микроскопе: препараты живых и фиксированных окрашенных клеток микроорганизмов.
|
4
|
2
|
2
|
Культуральные свойства микроорганизмов.
|
2
|
3
|
3
|
Определение чувствительности бактерий к антибиотическим веществам.
|
2
|
4
|
4
|
Молочнокислое брожение и микрофлора молочнокислых продуктов. Маслянокислое брожение.
|
2
|
5
|
6
|
Выявление хемолитоавтотрофных нитрифицирующих бактерий.
|
2
|
6
|
9
|
Азотфиксация. Изучение свободноживущих и симбиотических азотфиксирующих бактерий.
|
2
|
7
|
11
|
Определение численности микроорганизмов в воздухе и воде.
|
4
|
Итого
|
18
|
Для студентов сокращённого срока обучения
№ ЛР
|
№ раздела
|
Наименование лабораторных работ
|
Кол-во часов
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1
|
2
|
Изучение микроорганизмов в световом микроскопе: препараты живых и фиксированных окрашенных клеток микроорганизмов.
|
1
|
2
|
2
|
Культуральные свойства микроорганизмов.
|
1
|
3
|
3
|
Определение чувствительности бактерий к антибиотическим веществам.
|
2
|
4
|
4
|
Молочнокислое брожение и микрофлора молочнокислых продуктов. Маслянокислое брожение.
|
1
|
5
|
6
|
Выявление хемолитоавтотрофных нитрифицирующих бактерий.
|
1
|
6
|
9
|
Азотфиксация. Изучение свободноживущих и симбиотических азотфиксирующих бактерий.
|
1
|
7
|
11
|
Определение численности микроорганизмов в воздухе и воде.
|
2
|
Итого
|
9
|
4.4 Самостоятельное изучение разделов дисциплины, студентами сокращённого и полного сроков обучения
№
раздела
|
Вопросы, выносимые на самостоятельное изучение
|
Кол-во часов
|
1
|
2
|
3
|
1
|
Научная деятельность зарубежных ученых микробиологов: А. Ван Левенгука, Л. Пастера, Р. Коха. Научная деятельность русских ученых – микробиологов
|
2
|
2
|
Морфология простейших
|
2
|
2
|
Способы культивирования бактерий и риккетсий в лабораторных условиях
|
2
|
3
|
Антибиотики, выделяемые из природных источников и механизм их действия на микроорганизмы
|
2
|
12
|
Использование микроорганизмов в народном хозяйстве.
|
1
|
|
Итого
|
9
|
5 Образовательные технологии
В ходе освоения дисциплины при проведении аудиторных занятий используются следующие образовательные технологии: лекции, лабораторные работы с использованием активных и интерактивных форм проведения занятий и др.
При организации самостоятельной работы используются следующие образовательные технологии: рефераты, компьютерные презентации, работа с интерактивным диском «Открытая биология».
5.1 Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях
Семестр
|
Вид занятия
(Л, ЛР)
|
Используемые интерактивные образовательные технологии
|
Количество
часов
|
1
|
2
|
3
|
4
|
4
|
Л
|
Проблемная лекция: «Взаимоотношения микроорганизмов с растениями, животными, человеком»
|
2
|
Л
|
Лекция- дискуссия: «Фенотипическая и генотипическая изменчивость. Мутации и генетическая рекомбинация»
|
2
|
Л
|
Мультимедийная лекция: «Морфология, строение и химический состав прокариотной клетки»
|
2
|
ЛР
|
Создание компьютерной презентации на лабораторном занятии: «Азотфиксация. Изучение свободноживущих и симбиотических азотфиксирующих бактерий»
|
2
|
ЛР
|
Метод развивающейся кооперации на лабораторном занятии: «Определение численности микроорганизмов в воздухе и воде»
|
2
|
ЛР
|
Метод малых групп на лабораторном занятии: «Молочнокислое брожение и микрофлора молочнокислых продуктов
|
2
|
Итого:
|
12
|
6 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации
Контрольные вопросы для проведения текущего контроля знаний по дисциплине
|
