3.2 Содержание разделов и тем лекционного курса
Названия модулей, разделов и тем
|
Объем, часы
|
Ауд.
|
Самост.
|
Модуль 1. Структурно-морфологические особенности клеток микроорганизмов
|
3
|
10
|
Раздел 1.1. Наука «Микробиология», ее объекты и методы
|
1
|
5
|
Тема 1.1.1. История и развитие микробиологии
Предмет и задачи микробиологии, ее место и роль в современной биологии. Значение микробиологии в народном хозяйстве и медицине.
Открытие микроорганизмов А.Левенгуком. Научная деятельность Л. Пастера, его роль в формировании науки о функциях микроорганизмов и возникновении различных областей микробиологии. Значение работ Р. Коха, М. Бейеринка, А. Флеминга, А Де Бари.
Развитие отечественной микробиологии. Первые русские микробиологи, их вклад в развитие науки о микроорганизмах. Значение работ и С.Н. Виноградского и В.Л. Омелянского для развития нового направления – экологической микробиологии. Открытие вирусов и бактериофагов. Работы Д.И. Ивановского, Ф. Д`Эрелля.
Развитие микробиологии в XX веке. Открытие антибиотиков. Работы А.Флеминга, Х. Флори и Э. Чейна. Вклад З.В. Ермольевой в разработку отечественных антибиотических препаратов.
Основные направления развития современной микробиологии; общая микробиология, медицинская, промышленная, сельскохозяйственная, почвенная и др. Новые направления в микробиологии и перспективы развития.
|
1
|
2
|
Тема 1.1.2. Микроскопические методы исследования микроорганизмов
Световой микроскоп и его разновидности: темнопольная, фазово-контрастная и люминесцентная микроскопия. Электронный микроскоп и его применение в микробиологии. Ультратонкие срезы. Способы разрушения клеток и выделения отдельных структур. Препараты клеток микроорганизмов. Простые и дифференцированные методы окраски клеток.
|
-
|
3
|
Раздел 1.2. Морфология и функциональная структура бактериальной клетки
|
2
|
5
|
Тема 1.2.1. Морфология микроорганизмов
Размеры. Одноклеточные и многоклеточные формы. Основные формы одноклеточных бактерий. Характерные объединения клеток. Морфологическая дифференцировка микроорганизмов. Покоящиеся формы микроорганизмов.
|
1
|
2
|
Тема 1.2.2. Строение и химический состав прокариотов
Особенности строения клеток прокариотов в сравнении с эукариотами. Поверхностные структуры прокариотов. Клеточные стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий. Значение клеточных стенок. Протопласты и сферопласты. L-формы и микоплазмы, возможные причины их возникновения. Слизистые слои и капсулы; химический состав и функции. Жгутики. Движение. Реакции таксиса у прокариотов. Фимбрии и пили у бактерий, их функции.
Мембранные структуры прокариотов. Цитозоль и рибосомы.
Включения, их состав и значение у разных микроорганизмов.
Состав и особенности организации генетического аппарата (нуклеоида). Репликация ДНК. Генетический код и синтез белка. Внехромосомные элементы наследственности прокариотов.
|
1
|
3
|
Модуль 2. Разнообразие и систематика микроорганизмов
|
6
|
20
|
Раздел 2.1. Микроорганизмы и их классификация
|
2
|
8
|
Тема 2.1.1. Принципы классификации прокариотов.
Положение микроорганизмов среди других организмов. Классификация, правила номенклатуры и диагностика. Значение морфологических, цитологических, культуральных, физиологических и биохимических признаков для систематики бактерий. Система классификации Определителя бактерий Берджи. Молекулярные основы систематики и филогении. Систематика бактерий и архей.
|
1
|
4
|
Тема 2.1.2. Разнообразие мира прокариотов
Мир микроорганизмов, общие признаки и разнообразие. Характеристика некоторых важнейших представителей микробного мира.
Археи. Общая характеристика. Особенности морфологии и физиологии. Экстремальные и метаногенные археи. Распространение, места обитания и роль в природе.
Фотосинтезирующие бактерии: общая характеристика, особенности систематики, морфология, физиология, экология. Цианобактерии. Пурпурные и зеленые бактерии, осуществляющие бескислородный фотосинтез.
Спирохеты. Особенности морфологии и передвижения. Распространение, места обитания и важнейшие представители. Патогенные и сапротрофные спирохеты: Spirochaeta, Cristispira, Treponema, Borrelia и Leptospira.
Протеобактерии. Разнообразие классов α-, β-, γ-, δ-, ε-протеобактерий.
Порядок Chlamydiales. Общая характеристика, важнейшие представители. Цикл развития хламидий. Особенности метаболизма хламидий.
Грамположительные бактерии с низким содержанием ГЦ. Класс Bacilli. Характеристика семейств Bacillaceae, Staphylococcaceae, Lactobacillaceae, Streptococcaceae. Класс Clostridia. Характеристика семейства Clostridiaceae.
Микоплазмы. Класс Mollicutes, порядок Mycoplasmatales. Свойства микоплазм, обусловленные отсутствием клеточной стенки. Распространение и места обитания. Сапротрофные и патогенные микоплазмы.
Общая характеристика актинобактерий. Особенности морфологии и физиологии. Распространение и места обитания. Разнообразие представителей.
|
1
|
4
|
Раздел 2.2. Разнообразие и систематика грибов
|
2
|
6
|
Тема 2.2.1. Общая характеристика царства грибов (Fungi)
Морфология и физиология грибной клетки. Дрожжевые и мицелиальные формы. Гетерокариоз. Покоящиеся структуры грибов. Особенности питания грибов: сапротрофы, паразиты, хищники. Способы размножения грибов: вегетативное, бесполое, половое размножение. Совершенные и несовершенные грибы. Экологические группы грибов и их практическое значение.
|
1
|
3
|
Тема 2.2.2. Систематика грибов
Принцип построения современной системы грибов. Основные таксономические критерии.
Отдел Myxomycota. Общая характеристика отдела. Основные представители и их циклы развития. Паразитные слизевики возбудители болезней растений. Отдел Oomycota. Общая характеристика. Строение подвижных стадий, дипланетизм зооспор. Половое и бесполое размножение. Порядок Saprolegniales: образ жизни, практическое значение. Порядок Peronosporales: возбудители важнейших заболеваний сельскохозяйственных растений. Отдел Zygomycota. Половое размножение. Гомо и гетероталлизм. Бесполое размножение. Эволюция бесполого размножения от спорангиоспор к конидиям. Порядок Mucorales. Экология. Практическое значение. Отдел Ascomycota. Общая характеристика. Сумчатая стадия – телеоморфа. Формирование сумок и половых спор. Типы плодовых тел и их строение. Бесполое размножение – стадия анаморфы. Формирование конидий. Морфология конидиального спороношения. Представители родов Aspergillus и Penicillium, их распространение, роль в природе и практическое значение. Пиреномицеты. Характеристика, важнейшие представители. Цикл развития на примере спорыньи. Отдел Basidiomycota. Общая характеристика. Распространение агарикоидных гименомицетов в природе. Их экологическая и биоценотическая роль. Значение в жизни человека. Съедобные и ядовитые грибы. Культивируемые грибы. Ржавчинные и головневые грибы – паразиты высших растений. Характеристика. Циклы развития. Типы спороношений. Одно и разнохозяйственность.
Митоспоровые грибы. Специфическое положение в системе грибов и их таксономический статус. Распространение, экологические группы, значение в природе, использование в хозяйственной деятельности человека.
|
1
|
3
|
Раздел 2.3. Неклеточные формы организации
|
2
|
6
|
Тема 2.3.1. Природа вирусных частиц и вирусологические методы исследования
Краткие сведения об открытии вирусов. Работы Д. И. Ивановского, М. Бейеринка, Д'Эрреля, В.М. Стенли, Г. Херста, Д.К. Гайдузека и Б.С. Бламберга. Открытие интерферона А. Айзексом и Дж. Линдеманом. Прионные инфекции. Открытие прионов Стенли Прузинером.
Природа вирусов. Гипотезы происхождения вирусов. Методы изучения вирусов. Проблема диагностики вирусных инфекций.
Строение вирусов. Две формы существования вирусов: вирус покоящийся (вирион) и внутриклеточный комплекс «вирус-клетка» (вегетативный вирус). Химический состав вирусов. Этапы взаимодействия вируса с клеткой: адсорбция и проникновение, период эклипса, репликация, созревание и выход вирусных частиц. Особенности взаимодействия зоопатогенных, фитопатогенных вирусов и бактериофагов с клеткой-хозяином.
Абортивная, продуктивная и интегративная формы взаимодействия. Разные формы продуктивной инфекции: цитолитическое действие, персистентная инфекция. Лизогения и умеренные бактериофаги. Типы лизогении. Защитные реакции клетки. Интерференция и интерферон.
Вироиды и прионы. Заболевания, вызываемые прион-протеинами.
|
1
|
3
|
Тема 2.3.2. Классификация вирусов человека и животных
ДНК-содержащие вирусы. Характеристика семейств Herpesviridae, Papovaviridae, Adenoviridae, Poxviridae, Hepadnaviridae, Parvoviridae. РНК-содержащие вирусы. Характеристика семейств Reoviridae, Picornaviridae. Togaviridae, Flaviviridae, Coronaviridae, Caliciviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Rhabdoviridae, Bunyaviridae, Arenaviridae, Filoviridae. Ретровирусы. Характеристика семейства Retroviridae.
|
1
|
3
|
Модуль 3. Метаболизм прокариотов
|
4
|
20
|
Раздел 3.1. Питание и рост микроорганизмов
|
2
|
5
|
Тема 3.1.1. Разнообразие типов питания у микроорганизмов
Способы существования прокариотов. Автотрофия и гетеротрофия. Фототрофия и хемотрофия. Прототрофы и ауксотрофы.
Проникновение в клетку экзогенных веществ. Диффузия и активный транспорт. Использование микроорганизмами высокомолекулярных соединений, нерастворимых в воде.
Органические и неорганические соединения углерода, используемые микроорганизмами, их роль в метаболизме. Участие микроорганизмов в круговороте углерода.
Органические и минеральные соединения азота, используемые микроорганизмами, их роль в метаболизме клеток. Участие микроорганизмов в круговороте азота.
Способность микроорганизмов использовать различные соединения cеры и фоcфора. Потребность в железе, магнии, кальции; калии, натрии, марганце, молибдене и других элементах. Их роль в метаболизме.
Потребности микроорганизмов в готовых аминокислотах, витаминах и других факторах роста. Практическое применение ауксотрофных микроорганизмов.
|
2
|
5
|
Раздел 3.2. Энергетические процессы
|
2
|
15
|
Тема 3.2.1. Пути получения энергии, основанные на субстратном фосфорилировании
Конструктивные (биосинтетические) и энергетические процессы. Их взаимосвязи у разных микроорганизмов (автотрофов, гетеротрофов).
Способы получения микроорганизмами энергии. Эндогенные и экзогенные окисляемые субстраты. Их разнообразие и пути унификации. Органические и неорганические доноры и акцепторы электронов. Особенности электроннотранспортных систем различных микроорганизмов. Формы энергии, используемые микроорганизмами. Роль АТФ и способы ее образования (субстратное фосфорилирование, окислительное фосфорилирование при дыхании, фотофосфорилирование).
Брожение. Общая характеристика процесса. Определение понятия «брожение». Пути сбраживания углеводов (гексозодифосфатный и монофосфатные пути). Сбраживание других мономерных и полимерных соединений. Молочнокислое гомо- и гетероферментативное брожение, пропионовокислое, маслянокислое, ацетонобутиловое и спиртовое брожение. Основные продукты различных брожений. Изменение брожений в зависимости от условий выращивания микроорганизмов. Двухфазность брожений, ее причины. Характеристика микроорганизмов, вызывающих различные брожения. Практическое значение этих процессов.
Тема 3.2.2. Пути получения энергии, основанные на фотофосфорилировании
Фототрофные микроорганизмы. Использование энергии света фототрофными микроорганизмами. Особенности бактериального и растительного фотосинтеза. Пигменты. Устройство фотосинтетического аппарата. Начальные стадии фотосинтеза. Образуемые продукты и пути их использования.
|
1
|
10
|
Тема 3.2.3. Пути получения энергии, основанные на окислительном форилировании
Аэробное дыхание. Формы участия кислорода в окислении органических субстратов. Разнообразие субстратов, окисляемых микроорганизмами. Цикл трикарбоновых кислот и пентозофосфатный окислительный цикл. Неполное окисление органических субстратов, образуемые продукты. Окисление неорганических соединений. Группы хемолитоавтотрофных микроорганизмов. Основные свойства. Электроннотранспортные системы различных хемолитотрофов. Конечные акцепторы электронов.
Анаэробное дыхание. Сульфат и серовосстанавливающие бактерии. Путь диссимиляционной сульфатредукции. Окисляемые субстраты. Микроорганизмы, восстанавливающие нитраты. Путь диссимиляционной нитратредукции. Окисляемые субстраты. Денитрификация.
|
1
|
5
|
Модуль 4. Микроорганизмы и экология
|
2
|
10
|
Раздел 4.1. Микроорганизмы в биосфере
|
2
|
10
|
Тема 4.1.1. Действие факторов внешней среды на рост микроорганизмов
Физические, химические и биологические факторы, их влияние на микроорганизмы. Рост микроорганизмов в зависимости от температуры. Особенности психрофилов, мезофилов, термофилов. Причины психрофилии и термофилии. Термоустойчивость вегетативных клеток различных микроорганизмов, эндоспор бактерий и других покоящихся форм. Использование высоких температур для стерилизации. Действие низких температур.
Влияние гидростатического давления. Осмотическое давление. Oсобенности осмофилов и галофилов.
Излучения и их действие на микроорганизмы. Устойчивость микроорганизмов к ультрафиолетовым лучам и ионизирующим излучениям. Фотореактивация. Применение в микробиологии ультразвука.
Рост микроорганизмов в зависимости от влажности. Показатель активности воды (dw), оптимальные, максимальные и минимальные значения роста разных микроорганизмов. Устойчивость к высушиванию. Лиофилизация.
Значение рН среды. Щелочеустойчивые, кислотоустойчивые и ацидофильные микроорганизмы.
Отношение микроорганизмов к кислороду:. Возможные причины ингибиторного действия кислорода на строгие анаэробы. Рост различных аэробов в зависимости от содержания кислорода. Окислительно-восстановительный потенциал среды.
Понятие «питательные и антимикробные вещества». Природа и происхождение антимикробных веществ. Специфичность и механизм действия. Микробостатический и микробоцидный эффект. Применение антибиотиков и меры безопасности.
Взаимоотношения микроорганизмов между собой и с другими организмами. Симбиоз и антибиоз. Формы симбиотических взаимоотношений между организмами. Различные формы антагонизма, фактическое использование антагонизма в медицине и сельском хозяйстве.
Микроорганизмы и растения. Ризосферная и эпифитная микрофлора. Симбиотические взаимоотношения между микроорганизмами и растениями. Фитопатогенные микроорганизмы.
Нормальная микрофлора человека и животных. Симбиотические взаимоотношения микроорганизмов и животных (микрофлора рубца, симбиоз микробов и насекомых).
Паразитизм и патогенные микроорганизмы. Вирулентность. Факторы патогенности. Образование микроорганизмами токсинов. Понятие об иммунитете. Условно-патогенные микроорганизмы.
|
1
|
5
|
Тема 4.1.2. Микробиологические экосистемы
Биосфера и распространение микроорганизмов. Экологические ниши и экосистемы. Численность и разнообразие микроорганизмов в экосистемах: в почве, водоемах и атмосфере.
Роль микроорганизмов в почвообразовательных процессах и плодородии почв. Участие микроорганизмов почвы в биодеградации загрязняющих веществ. Значение микроорганизмов в первичной продукции водоема и минерализации органических веществ. Биологические методы очистки сточных вод. Микрофлора воздуха. Роль микроорганизмов в круговороте газов атмосферы. Санитарно-микробиологическая оценка микрофлоры объектов внешней среды.
|
1
|
5
| |
