МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Саратовский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского»
Балашовский институт (филиал)
УТВЕРЖДАЮ
Директор БИ СГУ
доцент А.В.Шатилова
____________________
12 ноября 2014 г.
Рабочая программа учебной дисциплины
Микробиология
Направление подготовки
44.03.01 – Педагогическое образование
Квалификация (степень) выпускника
бакалавр
Форма обучения
Очная и заочная
Балашов 2014
Содержание:
1.
|
Цели освоения учебной дисциплины
|
3
|
2.
|
Место учебной дисциплины в структуре образовательной программы
|
3
|
3.
|
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
|
3
|
4.
|
Структура и содержание учебной дисциплины
|
5
|
5.
|
Образовательные технологии
|
12
|
6.
|
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
|
13
|
7.
|
Данные для учета успеваемости студентов в БАРС
|
21
|
8.
|
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
|
21
|
9.
|
Материально-техническое обеспечение дисциплины
|
22
|
Цели освоения учебной дисциплины
Целями освоения учебной дисциплины «Микробиология» является дать научные знания о развитии, строении и жизнедеятельности микроорганизмов, о роли микроорганизмов в живой природе, выявлений связей с другими организмами, пользы или вреда для растений, животных и растений, сформировать общие и наиболее важные закономерности и понятия микробиологии. Развить на этой основе простейшие навыки практической работы в области микробиологических анализов.
Основными задачами дисциплины «Микробиология» являются:
- таксономия микробов, различных групп, входящих в надцарство прокариот;
- исследование роли микроорганизмов в круговороте основных биогенных элементов в природе (С, О, N, P,S и др.);
- выяснение участия микроорганизмов в геохимических процессах, в формировании месторождений нефти, меди, марганца, фосфоритов и др.;
- разработки биотехнологических направлений по исследованию микроорганизмов в генной, клеточной инженерии и др.
2. Место учебной дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «Микробиология» на очной форме обучения в учебном плане находится в профессиональном цикле Б.3.В.15; на заочной форме обучения – ОПД.Р.15.
Изучение данной дисциплины базируется на знании следующих дисциплин:
Для освоения дисциплины студенты используют знания, умения и виды деятельности, сформированные в процессе изучения предметов цитология, генетика, биология, химия (профессиональный цикл базовой части блока Б.3);
Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении следующих дисциплин: ботаника, зоология, анатомия, физиология человека и животных, эмбриология, генетика, молекулярная биология, эволюционное учение, биохимия, экология человека, иммунология, вирусология.
Компетенции студента, формируемые в результате освоения учебной дисциплины
Дисциплина «Микробиология» способствует формированию следующих общекультурных (ОК) и профессиональных (ПК) компетенций:
- следует этическим и правовым нормам в отношении других людей и в отношении природы (принципы биотики), имеет чёткую ценностную ориентацию на сохранение природы и охрану прав и здоровья человека (ОК-1);
- способен использовать навыки публичной речи, ведения дискуссии и полемики (ОК-16).
- 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);
- знать основы учения об атмосфере, о гидросфере, о биосфере и ландшафтоведении (ПК-5);
- владеет основными биологическими понятиями, знаниями биологических законов и явлений (СК-1);
- владеет знаниями об особенностях морфологии, экологии, размножения и географического распространения растений, животных, грибов и микроорганизмов, понимает их роль в природе и хозяйственной деятельности человека (СК-2);
- способен объяснять химические основы биологических процессов и физиологические механизмы работы различных систем и органов растений, животных и человека (СК-3);
- способен ориентироваться в вопросах биохимического единства органического мира, молекулярных основах наследственности, изменчивости и методах генетического анализа (СК-4);
- владеет знаниями о закономерностях развития органического мира (СК-5);
- способен понимать принципы устойчивости и продуктивности живой природы и пути ее изменения под влиянием антропогенных факторов, способен к системному анализу глобальных экологических проблем, вопросов состояния окружающей среды и рационального использования природных ресурсов (СК -6);
- способен применять биологические и экологические знания для анализа прикладных проблем хозяйственной деятельности (СК -7);
- способен к самостоятельному проведению исследований, постановке естественнонаучного эксперимента, использованию информационных технологий для решения научных и профессиональных задач, анализу и оценке результатов лабораторных и полевых исследований (СК – 8).
В результате изучения дисциплины студенты должны:
знать:
- основные разделы современной микробиологии; историю; роль микробиологии в комплексе биологических наук;
- особенности морфологии, физиологии и воспроизведения; географическое распространение и экологию представителей основных таксонов микроорганизмов, их систематику, сходство и основные различия прокариот и эукариот, принципы классификации, номенклатуру; роль микроорганизмов в эволюционном процессе;
- важнейшие свойства микроорганизмов и вирусов, их глобальная роль в природе и различных сферах человеческой деятельности;
- основные микробиологические методы и сферы их применения;
- разнообразие биологических объектов, значение биоразнообразия для устойчивости биосферы;
- знать основы учения об атмосфере, о гидросфере, о биосфере и ландшафтоведении.
уметь:
- уметь готовить питательные среды, получить накопленные и чистые культуры микроорганизмов;
- наблюдать, описывать, идентифицировать, классифицировать, культивировать биологические объекты;
- объяснять химические основы биологических процессов и физиологические механизмы работы различных систем и органов растений, животных и человека;
- применять биологические и экологические знания для анализа прикладных проблем хозяйственной деятельности.
- ориентироваться в вопросах биохимического единства органического мира, молекулярных основах наследственности, изменчивости и методах генетического анализа.
владеть:
- методами микроскопирования, изготовления и окраски микробиологических препаратов; стерилизации;
- знаниями об особенностях морфологии, экологии, размножения и географического распространения растений, животных, грибов и микроорганизмов;
- знаниями о закономерностях развития органического мира:
- навыками самостоятельного проведения исследований, постановке естественнонаучного эксперимента.
4. Структура и содержание учебной дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы -144 час.
очная форма обучения: аудиторной работы – 72 час.: лекций – 28 час., практических занятий – 44 час., самостоятельной работы – 36 час. Изучение дисциплины заканчивается в 5 семестре экзаменом.
заочная форма обучения: аудиторной работы 16 час.: лекций – 6 час., практических занятий – 10 час.; самостоятельной работы – 119 час. Изучение дисциплины заканчивается в 5 семестре экзаменом.
Календарно-тематический план
Очная форма обучения
№
п/п
|
Раздел дисциплины
|
Семестр
|
Неделя семестра
|
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)
|
Примерные формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)
Формы промежуточной аттестации (по семестрам)
|
Всего
|
лекции
|
Практ / Из них в интеракт. форме
|
Самостоятельная работа
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
1
|
Введение в микробиологию.
Предмет и методы науки, задачи и значение микробиологии в народном хозяйстве, роль микроорганизмов в природе, основные направления микробиологии.
|
5
|
1-2
|
6
|
2
|
4
|
4
|
|
2
|
История развития микробиологии. Открытие бактерий А. Левингуком. Развитие представлений о природе процессов брожения и причинах возникновения инфекционных болезней. Работы Луи Пастера. Развитие микробиологии в 19-20 в.в.
|
5
|
3-4
|
8
|
2
|
4/2
|
4
|
Блиц-опрос
|
3
|
Структурная организация прокариотной клетки. Основные и временные структуры клеток прокариот.
|
5
|
5-6
|
8
|
4
|
4
|
4
|
Блиц-опрос
|
4
|
Классификация прокариот. Принципы построения, наиболее перспективные признаки, используемые в систематике. Характеристика наиболее важных групп микроорганизмов по определителю Берги.
|
5
|
7-8
|
8
|
4
|
4
|
4
|
Составление таблицы классификации
|
5
|
Рост и размножение бактерий. Типы клеточных циклов бактерий. Кривая роста бактериальной популяции в статкультуре. Непрерывное культивирование микроорганизмов.
|
5
|
9-10
|
8
|
2
|
8/4
|
4
|
Блиц-опрос
|
6
|
Генетика прокариот. Фенотипическая изменчивость. Генотипическая изменчивость, мутации, их виды, мутагены. Рекомбинации или пути передачи генетического материала у бактерий. Конъюгация, трансформация, трансдукция.
|
5
|
11-12
|
10
|
4
|
4/2
|
4
|
Обсуждение рефератов
|
7
|
Физиология микроорганизмов Питание прокариот. Химический состав прокариотной клетки. Пищевые потребности и типы питания прокариот.
|
5
|
13-14
|
12
|
4
|
4
|
4
|
Составление таблиц и схем
|
8
|
Метаболизм прокариот. Процессы катаболизма и анаболизма. Ферменты ЭТЦ у анаэробных и анаэробных прокариот. Типы брожений. Аэробное и анаэробное окисление. Анаболизм прокариот: биосинтез углеводов, аминокислот, нуклеотидов, липидов.
|
5
|
15-16
|
12
|
4
|
4
|
4
|
Составление терминологичес
кого словаря
|
9
|
Участие микроорганизмов в процессе трансформации основных биогенных элементов. Процессы превращения углерода, азота, фосфора, серы, железа.
|
5
|
17-18
|
18
|
2
|
8/2
|
4
|
Тест
|
|
Всего по дисциплине
|
|
|
108
|
28
|
44/10
|
36
|
Экзамен
|
Заочная форма обучения
№
п/п
|
Раздел дисциплины
|
Семестр
|
Неделя семестра
|
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)
|
Примерные формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)
Формы промежуточной аттестации (по семестрам)
|
Всего
|
лекции
|
Практ / Из них в интеракт. форме
|
Самостоятельная работа
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
1
|
Введение в микробиологию.
Предмет и методы науки, задачи и значение микробиологии в народном хозяйстве, роль микроорганизмов в природе, основные направления микробиологии.
|
4
|
1
|
|
1
|
|
17
|
|
2
|
История развития микробиологии. Открытие бактерий А. Левингуком. Развитие представлений о природе процессов брожения и причинах возникновения инфекционных болезней. Работы Луи Пастера. Развитие микробиологии в 19-20 веках.
|
4
|
2
|
|
1
|
|
17
|
Блиц-опрос
|
|
|
|
|
|
2
|
|
34
|
|
3
|
Структурная организация прокариотной клетки. Основные и временные структуры клеток прокариот.
|
5
|
1
|
|
2
|
|
13
|
Блиц-опрос
|
4
|
Классификация прокариот. Принципы построения, наиболее перспективные признаки, используемые в систематике. Характеристика наиболее важных групп микроорганизмов по определителю Берги.
|
5
|
1
|
|
2
|
|
12
|
Составление таблицы классификации
|
5
|
Рост и размножение бактерий. Типы клеточных циклов бактерий. Кривая роста бактериальной популяции в статкультуре. Непрерывное культивирование микроорганизмов.
|
5
|
2
|
|
|
2/2
|
12
|
Блиц-опрос
|
6
|
Генетика прокариот. Фенотипическая изменчивость. Генотипическая изменчивость, мутации, их виды, мутагены. Рекомбинации или пути передачи генетического материала у бактерий. Конъюгация, трансформация, трансдукция.
|
5
|
2
|
|
|
2
|
12
|
Обсуждение рефератов
|
7
|
Физиология микроорганизмов Питание прокариот. Химический состав прокариотной клетки. Пищевые потребности и типы питания прокариот.
|
5
|
3
|
|
|
2
|
12
|
Составление таблиц и схем
|
8
|
Метаболизм прокариот. Процессы катаболизма и анаболизма. Ферменты ЭТЦ у анаэробных и анаэробных прокариот. Типы брожений. Аэробное и анаэробное окисление. Анаболизм прокариот: биосинтез углеводов, аминокислот, нуклеотидов, липидов.
|
5
|
3
|
|
|
2
|
12
|
Составление терминологичес
кого словаря
|
9
|
Участие микроорганизмов в процессе трансформации основных биогенных элементов. Процессы превращения углерода, азота, фосфора, серы, железа.
|
5
|
3
|
|
|
2
|
12
|
Тест
|
|
|
|
|
|
4
|
10
|
85
|
|
|
Всего по дисциплине
|
|
|
135
|
6
|
10/2
|
119
|
Экзамен
|
Содержание разделов дисциплины
Тема 1. Введение в микробиологию
Микробиология - наука о строении, физиологии, биохимии, генетике, экологии микроорганизмов, практическом использовании полезных свойств и устранении их вредного воздействия. Сформировавшись значительно позднее ведущих биологических дисциплин - ботаники и зоологии, эта наука к настоящему времени заняла ведущее место в биологии по уровню теоретических и прикладных исследований. Основную группу микроорганизмов составляют бактерии, служащие предметом изучения микробиологии. Кроме бактерий, в эту группу входят актиномицеты. грибы, водоросли, простейшие и вирусы, т.е. организмы различных систематических групп, имеющие сходное строение, экологию деятельности, объединяемые общностью методов исследования и культивирования в связи с их размерами.
Изучение морфологии, структур и ультраструктур клеток проводится с помощью различных методов световой и электронной микроскопии. Изучение физиологии, биохимии и генетики микроорганизмов включает выделение микроорганизма в чистую культуру для изоляции из смешанной природной популяции бактерий и последующее выращивание на искусственной питательной среде в лаборатории в стерильных условиях с применением разнообразных методов исследования этих наук.
Соответственно профилю в связи с потребностями человека и жизнеобитанием микроорганизмов в науке выделяют следующие разделы: общая, медицинская, техническая, сельскохозяйственная, ветеринарная, водная микробиология, а также появившиеся в последнее время космическая микробиология, вирусология, генетика микроорганизмов. Развитие микробиологии шло в тесной связи с общим прогрессом и запросами практики.
С конца 70-х годов перед человечеством встали глобальные проблемы: недостаток пищевого белка, вызванный ростом народонаселения; нарастающий дефицит природных ресурсов; антропогенное загрязнение окружающей среды. В решении этих проблем высокую роль должна сыграть современная биотехнология-использование биохимических, генетических свойств прокариот и самих микроорганизмов, а также культур клеток, тканей, органоидов эукариот для получения необходимых веществ или запрограммированных видов организмов.
Основной ветвью биотехнологии является микробиология: ведь биохимические свойства организмов человек испокон веков использовал в практике для сбраживания молочных продуктов, в хлебопечении, сыроварении, получении спирта и т.д. В нашей стране промышленная микробиология поставлена на высокий технический уровень и служит для получения кормовых белков – белков одноклеточных организмов (БОО), аминокислот, витаминов, ферментов и многих лекарственных препаратов. В последнее время успешно развиваются клеточная и генная инженерия, благодаря которым появился новый подход в генетико-селекционной работе - получение соматических гибридов, мутагенез и клеточная селекция, избирательный перенос генов в клетку растений и микроорганизмов. В наши дни интенсифицировалось физико-химическое изучение процессов жизнедеятельности организмов на уровне молекулярных структур.
Активизировались работы в области биологии клетки, физиологии, биологии развития и генетики. Высокий уровень метаболизма, уникальная скорость размножения при относительно простой структурной организации сделали прокариот излюбленной моделью в проводимых научных экспериментах.
Царство бактерий чрезвычайно древнее и широко распространено на нашей планете. Микроорганизмы занимают беспредельные экологические ниши, обитая во льдах Арктики и Антарктики, нефтяных скважинах и горячих источниках, существуют и внутри живых организмов- эу -и прокариот, где ведут паразитический образ жизни. Всё это составляет зоны их жизнедеятельности.
Поразительна их приспособленность к жизни: прокариоты могут быть аэробами и анаэробами, фото- и хемотрофами, авто-и гетеротрофами. Практически любые естественные продукты и вещества химического синтеза способны перерабатываться бактериями, они участвуют в геохимических процессах в формировании месторождений нефти, меди, железа, серы, марганца и фосфоритов. Минерализуя органические вещества, микроорганизмы возвращают в почву такие элементы, как S, Р, С, N и другие, в атмосферу- углекислоту, необходимую для фотосинтеза. Клубеньковые и свободноживущие азотфиксаторы связывают молекулярный азот, обогащают растения и почву азотистыми веществами, тем самым способствуя включению связанного азота в обменные процессы эукариот. Представители микромира, при всём многообразии их полезной деятельности и природе, играют негативную роль как возбудители особо опасных инфекционных заболеваний, и в этом случае также служат объектами изучения с целью профилактики и лечения таких болезней.
Таким образом, решение многих актуальных проблем человечества связано с изучением представителей микромира и перспективами их практического использования в различных отраслях науки, медицины, промышленности и сельского хозяйства.
Тема 2. История развития микробиологии
Зарождение микробиологической науки во 2-й половине XVII века. Открытие клетки Р. Гуком и исследование микромира А. ван Левенгуком. Три основные проблемы, послужившие стимулом для развития микробиологии. Физико-химическая природа процессов брожения. Исследования Л. Пастера в области различных видов брожений, доказательства их биологической природы. Метод вакцинации и развитие физиологического направления в микробиологической науке. Успехи медицинской микробиологии. Работы Р. Коха, И.И. Мечникова, Н.Ф. Гамалеи, П. Эрлиха. Развитие почвенной микробиологии. Открытия С.Н. Виноградского, В.Л. Омелянского, М. Бейеринка. Открытие вирусов Д.И. Ивановским. Успехи вирусологии: открытие бактериофага д'Эррелем. Развитие биохимического направления в микробиологии. Работы В.И. Палладина, А.Н. Баха, С.П. Костычева.
Успехи микробиологии в ХХ столетии. Теория А. Клюйвера и К.ван Ниля "биохимического единства жизни". Исследования Э. Чаргаффа, А.С. Спирина, А.Н. Белозерского по нуклеотидному составу ДНК. Расшифровка генетического кода механизмов репликации ДНК Дж. Уотсоном и Ф. Криком. Исследования Г.А. Надсона, О. Эйвери, К. Мак-Леода, М. Мак-Карти по генетике микроорганизмов. Открытие плазмид - внехромосомных факторов наследственности Ф. Жакобом и Э. Вольманом.
Достижения медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии. Новые методы изучения микроорганизмов (флуоресцентная и электронная микроскопия, фракционное центрофугирование, радиоавтография, спектрометрия и др.).
Тема 3. Структурная организация прокариотной клетки
Формы и размеры бактериальных клеток. Основные и временные структуры клеток прокариот. Клеточная стенка: химический состав и строение. Окраска бактерий по Граму. Грамположительные и грамотрицательные бактерии. Функции клеточной стенки. Цитоплазматическая мембрана и ее производные. Внутриплазматические мембранные системы (хроматофоры) у фотосинтезирующих бактерий. Цитоплазма и ее включения. Мембранные органеллы: аэросомы, хлоросомы, фикобилисомы, карбоксисомы. Структурные немембранные элементы -рибосомы. Запасные питательные вещества (волютин, гликоген, гранулеза, липиды, воска, сера). Ультраструктура цитоплазмы. Нуклеоид-генетический материал прокариот. Капсула, ее химический состав, строение и функции. Жгутики и фимбрии, их строение, роль в жизни клетки. Движение бактерий. Эндоспоры, их образование, биологический смысл. Типы спорообразования. Прорастание спор. Принципиальные особенности клеточной организации прокариот.
Тема 4. Классификация прокариот
Принципы построения классификации прокариот. Наиболее перспективные признаки, используемые при классификации микроорганизмов (по С.Н. Виноградскому и М. Бейеринку). Метод нумерической (числовой) таксономии по принципу М. Адамсона. Работы Э. Чаргаффа, А.Н. Белозерского, А.Н. Спирина, Ли, Валя и Барбю. Метод молекулярной гибридизации ДНК. Результаты работ по нуклеотидному составу молекул р-РНК "средней и малой величины" под руководством Вуза. Проблемы построения новой структуры систематики микроорганизмов. Сравнительная характеристика классификации микроорганизмов Н.А. Красильникова и Берги.
Характеристика наиболее важных групп микроорганизмов II отдела "Бактерии" по определителю Берги, 1974. Фотосинтезирующие бактерии, миксобактерии, стебельковые и почкующиеся бактерии, спирохеты, спириллы, спорообразующие бактерии, актиномицеты и микобактерии, риккетсии и микоплазмы.
Тема 5. Рост и размножение бактерий
Рост бактериальной клетки. Размножение бактерий. Мономорфный, диморфный и полиморфный клеточный цикл. Кривая роста бактериальной популяции в статической культуре. Непрерывная культура микроорганизмов.
Тема 6. Основы вирусологии
Специфичность вирусов. Морфология и размеры вирусов растений и животных. Строение и химический состав вирусов. Капсиды спиральные и изометрические. Нуклеиновые кислоты. ДНК- и РНК-геномные вирусы. Одно- и многохромосомные вирусы. Моновирусы и ковирусы. Молекулярная масса генома ДНК и РНК вирусов. Внешняя оболочка вириона, строение суперкапсида. Цикл репродукции вирусов, его стадии. Бакериофаги, их морфология, химический состав. Антигенные свойства бактериофагов. Взаимодействие фага с бактериальной клеткой. Практическое применение бактериофагов. Принципы классификации вирусов. Культивирование вирусов. Вирусный канцерогенез. Лечение и профилактика вирусных инфекций.
Тема 7. Генетика прокариот
Генетический аппарат бактерий. Фенотипическая изменчивость. Генотипическая изменчивость, мутации, их виды. Работы С. Лурия и М. Дельбрюка, мутагены. Рекомбинации, или пути передачи генетического материала у бактерий. Конъюгация, трансформация, трандукция. Значение мутаций. Перспективы генной инженерии.
Тема 8. Физиология микроорганизмов. Питание прокариот
Химический состав прокариотной клетки. Пищевые потребности прокариот. Характеристика питательных субстратов. Источники биогенных элементов. Факторы роста. Механизм поступления питательных веществ в бактериальную клетку.
Типы питания прокариот. Фотолитоавтотрофы. Бактериальный фотосинтез. Пигменты фотобактерий. Сущность фоторедукции у зеленых бактерий (сем.Chlorobacteriaceae) и серных пурпурных бактерий (сем. Chromatiaceae). Фотоорганоавтотрофы: характеристика бактерий сем. Rhodospirillaceae. Хемоавтотрофы. Значение открытия хемосинтеза С.Н.Виноградским. Характеристика нитрофицирующих бактерий, бесцветных тионовых (серобактерий), ацидофильных железобактерий и водородных бактерий. Хемоорганогетеротрофы: сапрофиты и паразиты. Факультативный и облигатный паразитизм. Питательные среды, их виды, химизм. Методы стерилизации. Чистые и элективные культуры микроорганизмов.
Тема 9. Метаболизм прокариот
Процессы катаболизма и анаболизма. Ферменты прокариотной клетки. Способы получения энергии клетками прокариот. Дыхательная цепь (ЭТЦ) анаэробных хемоорганотрофов и фотосинтезирующих аэробных бактерий. Общая характеристика процессов брожения. Окислительная стадия или пути превращения глюкозы в пировиноградную кислоту (ПВК). Гликолиз, или схема Эмбдена-Мейергофа-Парнаса (ЭПМ). Схема Энтнера-Дудорова. Пентозофосфатный путь расщепления углеводов, или путь Варбурга-Диккенса-Хорекера. Молочнокислое брожение, гомо- и гетероферментативное, химизм, представители. Микрофлора молока и молочных продуктов. Биологическое консервирование овощей и фруктов. Силосование кормов. Спиртовое брожение, его использование в промышленных производствах: виноделии, получении спирта, пивоварении, хлебопечении. Расы сахаромицетов и их использование. Маслянокислое брожение, химизм, представители, получение масляной кислоты. Пропионовокислое брожение и другие виды брожений, их использование.
Аэробное окисление органических веществ. Полное окисление органического субстрата - цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Неполное окисление органических соединений. Промышленное производство органических кислот: уксусной, лимонной. Анаэробное окисление. Катаболизм денитрификаторов, или нитратное дыхание. Деятельность сульфатвосстанавливающих бактерий, или сульфатное дыхание. Деятельность метанообразующих бактерий.
Анаболизм прокариот. Биосинтез углеводов. Биосинтез аминокислот. Биосинтез нуклеотидов. Биосинтез липидов.
Тема 10. Прокариоты и окружающая среда
Влияние факторов внешней среды на организмы. Кардинальные точки развития микроорганизмов (minimum, optimum, maximum). Действие физических факторов: температуры, иссушения, лучистой энергии, ультразвука на микробную клетку. Химические факторы: реакция среды, аэрация, химические вещества (антисептики). Методы культивирования аэробов и анаэробов. Методы стерилизации питательных сред и микробиологического оборудования.
Взаимоотношения микроорганизмов. Метабиоз, симбиоз, комменсализм, сателлизм как примеры ассоциативных взаимоотношений. Конкурентные взаимоотношения: антагонизм и антибиоз, паразитизм. Антибиотики, продуценты антибиотических веществ. Механизм действия антибиотиков на микробную клетку. Антибиотики легкого действия (фитонциды, лизоцим и др.), узкого и широкого спектров действия. Побочные явления вызываемые антибиотиками в организме человека.
Взаимоотношения микроорганизмов с растениями. Микрофлора ризосферы. Эпифитная микрофлора растений. Фитопатогенные микроорганизмы.
Взаимоотношения микроорганизмов с животными и человеком. Нормальная микрофлора человека и животных. Патогенные микроорганизмы. Инфекция и иммунитет. Механизм иммунитета. Антигены, их специфичность. Антитела, их свойства.
Кооперативная деятельность макрофагов, Т- и В-лимфоцитов. Работы И.И.Мечникова о значении фагоцитоза в иммунитете. Профилактика и терапия инфекционных заболеваний. Виды вакцин, их применение.
Тема 11. Экология микроорганизмов
Микроорганизмы как компонент экосистемы. Микрофлора воздуха. Атмосфера как среда обитания микроорганизмов. Микрофлора воздуха у поверхности Земли и в верхних слоях атмосферы, в промышленных центрах и зеленых зонах, над морями и океанами и в полярных районах. Зависимость численности микрофлоры от сезонов года. Микрофлора воздуха закрытых помещений: санитарно-гигиенические показатели воздуха.
Микрофлора воды. Вода как среда для развития микроорганизмов. Микрофлора природных вод: подземных, дождя и снега, рек, прудов, озер, водохранилищ. Морские микроорганизмы. Роль бактерий в продуктивности водоемов и Мирового океана, защите от загрязнения и самоочищении водоемов. Геохимическая деятельность морских микроорганизмов. Микрофлора питьевой воды. Проблема очистки воды. Зоны сапробности. Санитарно-бактериологический контроль воды: коли-титр и коли-индекс.
Микрофлора почвы. Характеристика почвы как среды обитания микроорганизмов. Роль микроорганизмов в почвообразовательном процессе и трансформации основных биогенных элементов. Численность и динамика микробного населения почвы. Микрофлора почв различных типов. Структура микробиоценоза почвы.
Тема 12. Участие микроорганизмов в процессе трансформации основных биогенных элементов
Процессы превращения углерода. Разложение целлюлозы путем ферментативного гидролиза в аэробных и анаэробных условиях. Типичные представители. Разложение гемицеллюлозы, лигнина, пектина, химизм процессов и представители. Трансформация углеводородов.
Процессы превращения азота. Биологическая фиксация атмосферного азота. Роль биологического азота в общем азотном балансе атмосферы. Свободноживущие азотфиксаторы, открытые С.Н.Виноградским и М. Бейеринком. Активность азотфиксации родов Clostridium, Azotobakter, сине-зеленых водорослей и др.бактерий. Симбиотические азотфиксирующие микроорганизмы. Представители клубеньковых бактерий, их специфичность и активность. Стадии симбиоза клубеньковых бактерий с бобовыми растениями. Химизм биологической фиксации азота. Исследования нитрогеназной системы и использование методов генной инженерии для решения проблемы азотфиксации. Процессы аммонификации органических азотосодержащих веществ - белка, нуклеиновых кислот, мочевиныи др. Аммонификаторы в аэробных и анаэробных условиях. Нитрофикация.ю ее фазы, ферменты и представители микроорганизмов. Денитрификация, прямая и косвенная. Химизм, представители.
Процессы трансформации органических и неорганических соединений фосфора. Участие в разложении фосфороорганических и неорганических соединений фосфора микроорганизмов.
Процессы трансформации органических и неорганических соединений серы. Иммобилизация, сульфофикация, десульфофикация. Проблемы защиты окружающей среды от техногенного загрязнения сернистым газом. Процессы трансформации содединений железа. Деятельность хемолитоавтотрофных железобактерий. Геохимическая деятельность микроорганизмов и ее использование в народном хозяйстве.
5. Образовательные технологии
Преподавание курса «Микробиология» основано на проведении традиционных объяснительно-иллюстративных лекций и лабораторных занятий с использованием натуральных объектов, разнообразного лабораторного оборудования и приборов.
В процессе изучения курса применяются следующие активные и интерактивные формы проведения занятий:
- проблемные лекции и практические занятия по отдельным темам;
- использование диспутов, дискуссий;
- использование технологии проектного обучения;
- использование элементов игровых технологий обучения (предметные, деловые, ролевые, имитационные);
- работа в группах сменного состава на лабораторных и практических занятиях;
- использование мультимедийного оборудования;
- использование информационных технологий обучения (мультимедийные программы, электронные учебники, программы-тренажёры, контролирующие программы).
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, составляет не менее 20% аудиторных занятий.
В преподавании дисциплины могут быть использованы следующие адаптивные технологии: интернет-технологии и дистанционное обучение – для обучающихся с нарушениями опорно-двигательного аппарата; разноуровневое и дифференцированное обучение – для слабовидящих обучающихся; ИКТ – технологии, использование ассистивных устройств – для слабослышащих студентов. Универсальные технологии тьюторского сопровождения; инклюзивного и адаптивного обучения; определения образовательного маршрута, технология обособленного контроля самостоятельной работы студентов используются для обучения инвалидов и лиц с ОВЗ. Подбор и разработка учебных материалов предоставлять в различных формах: для обучающихся с нарушениями слуха информацию представлять визуально, с нарушением зрения – аудиально. Для лиц с ограниченным зрением изображения микроскопических объектов представлять в форме презентаций. Общение преподавателей с обучающимися осуществлять с помощью дистанционных технологий (сети Интернет, электронной почты, социальных сетей). Выбор мест прохождения практик осуществляется с учетом с ограниченных возможностей здоровья обучающихся.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
|
