Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) 6 конспект лекций 20 материалы для практических занятий и лабораторных работ 54 контрольно-измерительные материалы

Скачать 0.82 Mb.

Название	Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) 6 конспект лекций 20 материалы для практических занятий и лабораторных работ 54 контрольно-измерительные материалы
страница	2/10
Дата публикации	08.05.2015
Размер	0.82 Mb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Биология > Рабочая программа

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Тема 3. Участие почвенных микроорганизмов в превращении веществ и энергии в биосфере. Почвообразовательные процессы (7 часов).

Роль микроорганизмов в малом биологическом круговороте веществ на Земле и в функционировании биогеоценозов.

Превращения соединений углерода

Основные этапы циклических превращений углерода: фотосинтез и минерализация органических веществ микроорганизмами. Превращение одноуглеродных соединений: фиксация СО₂ в бактериальном фотосинтезе; связывание СО₂за счетэнергии окисления неорганических веществ (аноргоксидация); гетеротрофная фиксация СО₂; образование метана; окисление метана и окиси углерода - метилотрофы и карбоксидобактерии. Практическое использование микробной ассимиляции метанола и его производных.

Разложение сложных безазотистых веществ: крахмала, гемицеллюлоз, пектина. Практическое значение процессов. Аэробное и анаэробное разложение целлюлозы. Возбудители процессов: истинные бактерии, миксобактерии, актиномицеты и грибы. Разложение микроорганизмами ароматических углеводородов. Значение процесса в самоочищении почвы от загрязнений нефтью и продуктами ее переработки. Лигнин и его разложение микроорганизмами. Значение процесса для гумусообразования. Захороненный углерод и его мобилизация.

Круговорот азота

Биологическая фиксация азота. Современные представления о механизме азотфиксации. Симбиотические азотфиксирующие микроорганизмы. Свободноживущие аэробные и анаэробные азотфиксаторы. Ассоциативная азотфиксация.

Аммонификация. Аэробная и анаэробная минерализация белков, нуклеиновых кислот, мочевины и мочевой кислоты, хитина. Судьба аммиака, образующегося при аммонификации.

Нитрификация. История открытия биологической природы процесса и возбудителей. Характеристика нитрозных и нитратных бактерий. Гетеротрофная нитрификация. Оценка процесса.

Иммобилизация азота. Стимуляция процессов биологического закрепления азота в почве.

Денитрификация или нитратное дыхание. Прямая и косвенная денитрификация. Источники и продукты. Характеристика возбудителей. Значение денитрификации в природе. Регуляция денитрификации агротехническими приемами.

Круговорот серы.

Цикл серы в природе. Окисление серы в аэробные и анаэробных условиях. Характеристика фотосинтезирующих и бесцветных серных бактерий. Тионовые бактерии, использование тионовых бактерий в гидрометаллургии.

Восстановление сульфатов. Образование сероводорода сульфатвосстанавливающими бактериями и его судьба в разных почвах. Теория биогенногосодонакопления.

Превращения фосфора

Минерализация фосфорорганических соединений: разложение фитина, фосфолипидов, нуклеиновых кислот. Мобилизация неорганических соединений фосфора. Микробиологическое закрепление фосфора.

Превращения калия, железа, марганца и алюминия

Роль микроорганизмов и лишайников в извлечении калия из первичных и вторичных минералов.

Прямое и косвенное участие микроорганизмов почвы в превращении железа. Характеристика железобактерий. Автотрофные облигатно-ацидофильные и гетеротрофные железоокисляющие бактерии. Восстановление железа.

Участие микроорганизмов в образовании биогенных отложений марганца в почве. Механизмы, лежащие в основе окисления и накопления марганца. Марганцеокисляющие микроорганизмы.

Мобилизация алюминия из первичных и вторичных минералов. Минерализация алюмоорганических соединений.

Роль микроорганизмов в образовании и разложении гумуса. Микробиологическая концепция образования гумусовых веществ. Микробный синтез меланинов и образование почвенного гумуса. Зимогенная и автохтонная микрофлора. Работы Е.З. Теппер, Т.В. Аристовской. Участие микроорганизмов в разрушении и новообразовании минералов.

Тема 4. Экология и география почвенных микроорганизмов и вопросыбиодиагностики почв (3 часа).

Цели и задачи экологического исследования почвенных организмов. Основные понятия экологии в применении к микроорганизмам. Почва – как среда обитания микроорганизмов – бактерий, грибов, водорослей, простейших.

Твердая часть почвы как субстрат питания и прикрепления микроорганизмов. Явление адсорбции микроорганизмов и их метаболитов. Оценка этого явления с точки зрения распределения микроорганизмов по профилю почв, их активности и учета численности.

Почвенный воздух и деление микроорганизмов на аэробы, анаэробы и микроаэрофилы. Роль почвенных микроорганизмов в «дыхании» почвы.

Почвенный раствор как среда обитания и источник питательных веществ для микроорганизмов. Влияние осмотического давления на микроорганизмы. Значение рН для развития микроорганизмов.

Значение влажности и температуры на проявление активности почвенных микроорганизмов. Экологическое деление микроорганизмов на температурные группы и по их отношению к влаге.

Распределение микроорганизмов в почвенной толще. Активное и пассивное перемещение микроорганизмов. Роль корневых систем.

Почвенно-географические зоны и микробные ассоциации почв. Микроорганизмы – эврибионты и стенобионты. Перспективы поиска экологических индикаторов среди почвенных микроорганизмов.

Тема 5. Типы биологических связей в мире почвенных организмов (3 часа).

Концепция биотического сообщества. Типы связей в биотическом сообществе. Трофические связи. Синтрофные и метабиотические взаимоотношения среди микроорганизмов. Метаболические (аллелохимические) связи. Положительные взаимодействия: симбиоз (протокооперация, комменсализм, мутуализм). Отрицательные взаимодействия: паразитизм, антогонизм. Типы антогонистических взаимоотношений. Аменсализм. Антибиотики и их практическое использование в растениеводстве, животноводстве и медицине.

Взаимодействие почвенных микроорганизмов с растениями. Роль микроорганизмов в питании растений. Ризосфера, ризосферный эффект. Ризоплана. Микориза. Взаимоотношения микроорганизмов и почвообитающих животных. Зоомикробиальные комплексы.
II. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА (17 часов)

Занятия №1- 3. Выделение и культивирование почвенных микроорганизмов. Получение чистой культуры (6 часов).

Посев образца почвы на плотные питательные среды с использованием чашечного метода Коха.
Определение численности микроорганизмов в почве.
Получение чистой культуры.
Проверка чистоты культуры.
Изучение культуральных особенностей микроорганизмов.
Описание колоний.
Описание роста культуры в жидкой среде.
Пересев культуры на скошенный агар.

Занятие № 4. Окраска микроорганизмов по Граму (2 часа).

Окрашивание выделенных культур по Граму. Просмотр препаратов с иммерсионной системой.

Занятия № 5-6. Участие микроорганизмов почвы в круговороте веществ(4 часа)

Выделение аэробных целлюлозоразрушающих микроорганизмов.
Постановка опыта по выявлению пектинразрушающих бактерий.
Выявление в почве аммонифицирующих, нитрифицирующих и денитрифицирующих микроорганизмов.
Выделение из почвы аэробных и анаэробных азотфиксирующих микроорганизмов.

Занятия № 7-8.Экология микроорганизмов (4 часа).

Микрофлора естественных субстратов.
Выделение аэробных спорообразующих бактерий.
Приготовление препаратов микроорганизмов, участвующих в молочнокислом брожении.
Выделение маслянокислых бактерий.

Занятие № 9. Экологические методы исследования почвенных микроорганизмов (1 час).

Наблюдение и зарисовка почвенных «микробных пейзажей» на стеклах обрастания (по Росси- Холодному).

контроль достижения целей курса

Контрольные работы

Для текущего контроля знаний используются письменные контрольные задания. Разработаны тестовые контрольные работы, включающие 50 заданий

Вопросы к экзамену

1. Почвенная биология как наука. Общие проблемы и методы почвенной биологии. Объекты почвенной биологии. Связь с другими науками.

2. История возникновения и развития почвенной микробиологии.

3. Основные группы почвенных бактерий: грациликуты.

4. Основные группы почвенных бактерий и актиномицетов: фирмакуты.

5. Основные группы почвенных бактерий: молликуты.

6. Основные группы почвенных бактерий: мендозикуты.

7. Роль микроорганизмов почвы в малом биологическом круговороте веществ на Земле и в функционировании биогеоценозов.

8. Превращение соединений углерода: превращение одноуглеродных соединений.

9. Микробное разложение целлюлозы, пектина, крахмала, гемицеллюлоз, лигнина в природе.

10. Круговорот азота. Фиксация азота. Современные представления о механизме азотфиксации.

11. Круговорот азота. Аммонификация. Возбудители процессов.

12. Круговорот азота: нитрификация.

13. Иммобилизация азота.

14. Круговорот азота: денитрификация.

15. Роль микроорганизмов в образовании и разрушении гумусовых веществ.

16. Превращения фосфора.

17. Превращения калия.

18. Превращения железа.

19. Превращения марганца.

20. Круговорот серы.

21. Роль микроорганизмов в образовании и разложении гумуса

22. Характеристика почвы как среды обитания микроорганизмов – бактерий, грибов, водорослей, простейших.

23. Почвенный воздух и деление микроорганизмов на аэробы, анаэробы и микроаэрофилы

24. Почвенный раствор как среда обитания и источник питательных веществ для микроорганизмов. Значение рН для развития микроорганизмов.

25. Твердая фаза почвы как субстрат питания и прикрепления микроорганизмов.

26. Значение влажности и температуры на проявление активности почвенных микроорганизмов. Экологическое деление микроорганизмов на температурные группы и по их отношению к влаге.

27. Микроорганизмы – биологические индикаторы. Перспективы поиска экологических индикаторов среди почвенных микроорганизмов.

28. Распределение микроорганизмов в почвенной толще. Активное и пассивное перемещение микроорганизмов

29. Концепция биотического сообщества. Видовое разнообразие и гомеостаз экосистемы. Суксессии.

30. Трофические и метаболические связи.

31. Положительные и отрицательные ассоциации: протокооперация, комменсализм, нейтрализм, мутуализм, паразитизм, антогонизм.

32. Антибиотики и их практическое использование в растениеводстве, животноводстве, медицине.

33. Взаимоотношения почвенных микроорганизмов с растениями.

34. Взаимоотношения микроорганизмов и почвообитающих животных. Зоомикробиальные комплексы.

35. Биологическая индикация загрязнений почвенной среды и самоочищение почв.

36. Почвенно-географические зоны и микробные ассоциации

тематика и перечень курсовых работ и рефератов

Рефераты

История развития почвенной микробиологии.
Роль русских ученых в развитии микробиологии.
Самоочищение почв. Биологическая индикация загрязнений почвенной среды.
Антибиотики и их практическое использование.
Работы Пастера и значение этих работ.
Морфология и ультраструктура вирусов и фагов.
Роль микроорганизмов в образовании и разрушении гумуса.
Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы.
Использование микроорганизмов в сельском хозяйстве как альтернатива химизации
Архебактерии в системе царств органического мира.
Микоплазмы.
Почвенные актиномицеты.

V. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Основная литература

Емцев В.Т., Мишустин Е.Н. Микробиология. М: Дрофа, 2007.
Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: МГУ, 2005.
Мишустин Е.Н., Емцев В.Т., Нетрусов А.И., Котова И.Б. Микробиология, 2006.
Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. М.: Дрофа, 2004.

Дополнительная литература

Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: МГУ. 1989.

Зенова Г.М., Степанов А.Л. Лихачев А.А., Манучарова Н.А. Практикум по биологии почв. М: МГУ, 2002.

Почвенная микробиология./ Под ред. Д.И.Никитина. М.: Колос.1979.

Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М.: МГУ, 2004.

Мишустин Е.Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов. М.: Наука.1975.

Нетрусов А.И. Микробиология. М.: Академия, 2006.

Пиневич А.В. Микробиология. Биология прокариотов. 2009.

Современная микробиология. Прокариоты. /под ред. Ленгелера И., Древса Г., Шлегеля Г. М.: Мир, 2005, т. 1,2.

Список образовательных интернет-ресурсов

http://window.edu.ru/resource/002/19002	Алёхина Г.П. Микробиология с основами вирусологии: Методические указания к лабораторным занятиям. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2003. - 73 с
http://window.edu.ru/resource/866/39866	Иванова Е.Ю. Микробиология: Учебно-методическое пособие. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2004. - 23 с.
http://window.edu.ru/resource/541/68541	Березовская В. А., Белоусова И. Н., Клочкова Н. Г. Биология и микробиология: Учебно-методическое пособие (практикум). - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2006. - 92 с.
http://mirknig.com/knigi/guman_nauki/1181211288-mikrobiologiya-uchebnik-dlya-studentov.html	Гусев М.В., Минеева Л.А., Микробиология: Учебник для студентов биологических специальных ВУЗов, 2003

Основная литература

Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: МГУ. 1989.
Емцев В.Т., Мишустин Е.Н. Микробиология. М: Дрофа, 2007.

3. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: МГУ, 2005.

4. Зенова Г.М., Степанов А.Л. Лихачев А.А., Манучарова Н.А. Практикум по биологии почв. М: МГУ, 2002.

5. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т., Нетрусов А.И., Котова И.Б. Микробиология, 2006.

6. Почвенная микробиология./ Под ред. Д.И.Никитина. М.: Колос.1979.

7. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. М.: Дрофа, 2004.

Дополнительная литература

1. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М.: МГУ, 2004.

2. Мишустин Е.Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов. М.: Наука.1975.

3. Нетрусов А.И. Микробиология. М.: Академия, 2006.

4. Пиневич А.В. Микробиология. Биология прокариотов. 2009.

5. Современная микробиология. Прокариоты. /под ред. Ленгелера И., Древса Г., Шлегеля Г. М.: Мир, 2005, т. 1,2.

6. Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрем Дж. Мир микробов. М.: Мир, 1987, Т.1…3.

7. Шильникова В.К., Ванькова А.А, Годова Г.В. Микробиология М.: Дрофа, 2006.

8. Шлегель Г. Общая микробиология, М.: Мир, 1987.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)

ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине «Почвенная микробиология»

Специальность- 020209.65 Микробиология

г. Владивосток

2012

Тема 1. История возникновения и развития почвенной микробиологии (2 часа)

Предмет и задачи почвенной микробиологии. Связь почвенной микробиологии с другими разделами наук о почве и с биологическими науками. Объекты исследования почвенной микробиологии: представители всех царств живой природы – растения, животные, протисты, грибы и прокариотные организмы. Проблемы и методы почвенной микробиологии.

С.Н. Виноградский (1856-1953) - основоположник почвенной микробиологии. В 1890 г. он открыл нитрифицирующие бактерии и изучил их значение в круговороте азота в природе. С.Н. Виноградским и М. Бейеринком (1851-1931) были выявлены азотфиксирующие бактерии.

Усвоению бактериями молекулярного азота в почве и распространению бактерий в море были посвящены работы Б. Л. Исаченко (1871-1948).

В.Л. Омелянский (1867-1928), ученик Виноградского, изучал процессы нитрификации, азотфиксации, распада клетчатки, а также экологию микроорганизмов почвы. В работе «Микроорганизмы как химические индикаторы» (1924) первым указал на возможность применения бактерий в качестве химических индикаторов. Идея, высказанная Омелянским, легла в основу методических приемов по использованию микроорганизмов для аналитических целей (определения витаминов, токсических веществ, различных химических соединений и т.д.). Написал учебник «Основы микробиологии», который выдержал 10 изданий.

Ивановский Д.И. (1864-1920) основоположник учения о вирусах. Занимался изучением мозаичной болезни табака, в 1892 г. установил, что болезнь вызывается вирусом. Это открытие показало, что наряду с клеточными формами существования существуют живые системы, лишенные клеточной структуры и невидимые в обычный световой микроскоп.

М. Бейеринк - исследования физиологии азотфиксирующих свободноживущих и симбиотических клубеньковых бактерий (1888), изучение процессов денитрификации и сульфатредукции. Бейеринк выделил возбудителей пектинового брожения, выделил и описал чистые культуры азотобактера (1901). Эти работы послужили началом развития так называемой «голландской школы», которую часто сопоставляют с русской

Г.А. Надсон (1867-1942) – основоположник русской школы микробиологов.

Красильников Н. А. (1896-1973). Он один из первых рассматривал жизнь почвенных микроорганизмов в единой системе с высшими растениями. Он создал определители бактерий и актиномицетов, описал много новых видов микроорганизмов, разработал эволюционный принцип в систематике актиномицетов. Ему принадлежат работы по защите растений от фитопатогенных бактерий, антагонизму микробов.

Костычев С. П. (1877-1931)- труды по физиологии и биохимии микроорганизмов.

Холодный Н. Г. (1882 – 1953) - труды по физиологии, анатомии и экологии растений, микробиологии и почвоведению.

Мишустин Е. Н. Работы по сельскохозяйственной микробиологии, географической зональности распространения почвенной микрофлоры, биологической фиксации азота. Автор учебника «Микробиология».

Более 100 лет назад В.В. Докучаев разработал основы учения о почве как о природном теле. Он был первым, кто связал процессы почвообразования с деятельностью почвенных микроорганизмов.

Развивая представления о почве как естественно - историческом теле, Вильямс В. Р. (1930) указал, что понятие о почве включает способность ее производить урожай. Вместе с тем он подчеркивал, что было бы верхом «не научности» рассматривать плодородие почвы как ее неизменное свойство. Плодородие – это процесс, протекающий в почве, и поддающийся активному воздействию человека.

Особенности современного периода развития почвенной микробиологии:расцвет молекулярной биологии, расшифрованы, клонированы и синтезированы отдельные гены, созданы рекомбинантные ДНК, получены генно-инженерным путем сложные биологически – активные соединения, используемые в медицине и сельском хозяйстве.

Тема 2. Основные группы бактерий и актиномицетов, встречающихся в почвах (2 часа)

Все прокариоты делят на 4 группы по признаку строения наружных покровов клетки:

1. Грамотрицательные бактерии

2. Грамположительные бактерии

3. Микоплазмы

4. Архебактерии

Первые 3 объединяются как эубактерии, четвертая – особый таксон.

1. Грамотрицательные бактерии. Наиболее обширная и разнообразная по числу видов и физиологическим функциям группа прокариот, объединяющая фототрофных и хемотрофных бактерий, среди которой встречаются также сапротрофы, олиготрофы, внутриклеточные паразиты.

Фототрофные прокариоты делятся на Oxyphotobacteria (с кислородным фотосинтезом), к которой принадлежат цианобактерии; и Anoxyphotobacteria (с бескислородным фотосинтезом) – пурпурные и зеленые. Многие способны к азотфиксации.

Хемотрофные грамотрицательные прокариоты (Scotobacteria)

- псевдомонады( Pseudomonas, Xanthomonas);

- бделловибрионы и бделловибрионоподобные бактерии;

-азотобактерии (Azotobacterchroococcum);

- клубеньковые бактерии (Rhizobium, Bradirhizobium);

- энтеробактерии – 3 группы: 1).представители нормальной кишечной флоры (E. coli) и возбудители кишечных инфекций (Salmonella, Shigella) ; 2). эпифитные и патогенные для растений бактерии (Erwinia); 3). обитатели воды и почв (Serratia, Proteus);

- почкующиеся бактерии (Nitrobacter, Hyphomicrobium);

- миксобактерии (Polyangium, Myxococcus) и цитофаги (Cytophaga, Sporocytophaga)– слизеобразующие, скользящие бактерии;

- стебельковые бактерии (Caulobacter, Stellagumosa).

- Спириллы и другие изогнутые бактерии: спириллы (Spirillium, Aquaspirillium, вибрионы (Cellvibrio).

- спирохеты. В почвах встречаются редко.

2. Грамположительные бактерии

Составляют огромную массу почвенных микроорганизмов. Среди них мало патогенных форм, нет внутриклеточных паразитов. Не обнаружено и автотрофных фото- и хемосинтетиков.

- спорообразующие бактерии. Один род представлен кокками (Sporosarcina) , остальные - палочки (Bacillus, Clostridium).

Бациллы в почвах участвуют в различных процессах: вызывают аммонификацию белков, мочевины, мочевой кислоты, разлагают фосфоорганические соединения. Клостридии :сахаролитические, сбраживающие простые углеводы, крахмал, пектин, целлюлозу; разлагающие в анаэробных условиях беки и вызывающие гниение;

пуринолитические, сбраживающие азотсодержащие пурины и пиримидины; сульфатредуцирующие.

- коринеподобные бактерии ( Corynebacterium и Arthrobacter);

- актиномицеты. Относятся бактерии, образующие подобие мицелия. Выделено несколько групп актиномицетов: нокардиоподобные, актиномицеты с множественными

спорангиями, стрептомицеты, актинопланы, мадуромицеты, термофильные актиномицеты и виды неопределенного таксономического положения. Streptomyces, Nocardia и др.

3. Микоплазмы

Не имеют ригидной клеточной стенки, в связи с этим обладают высокой степенью плеоморфизма. Клетки могут иметь форму кокков, палочек, дисков, спирально закрученных нитей. Систематика разработана слабо. В почвах существенное значение имеют микоплазмы Gallionella, Metallodenium, Siderococcus. Могут быть комменсалами, паразитами. Metallodeniumsymbioticum, распространенная в почве, живет в ассоциации с грибами и участвует в окислении марганца и железа.

4. Архебактерии

Нет патогенных и паразитических видов. Не обладают сложной организацией клеток, не имеют сложных жизненных циклов. К ним относятся метанообразующие, сероокисляющие, серовосстанавливающие, термоацидофильные и галофильные бактерии.