Общая биология и микробиология

Рабочая программа для направления 240100

«Химическая технология и биотехнология»,

специальности 240901 «Биотехнология»

Факультет – Химико-технологический (ХТФ)

Обеспечивающая кафедра – Органической химии и технологии

органического синтеза (ОХОС)

Курс - четвертый

Семестр - седьмой

Учебный план набора 2006 года

Распределение учебного времени

Лекции 50 часов (ауд.)

Лабораторные работы 16 часов (ауд.)

Консультации 5 часов (ауд.)

Всего аудиторных занятий 71 час

Самостоятельная (внеаудиторная) работа - 144 часа

Общая трудоемкость 215 часов

Экзамен в седьмом семестре

Томск 2009

Предисловие

Рабочая программа составлена на основе ГОС по направлению 655500 (240900) «Биотехнология», специальности 070100 (240901) «Биотехнология», утвержденного 05.03.2000 г., и учебного плана направления 240100 «Химическая технология и биотехнология», специальности 240901 «Биотехнология».

РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры органической химии и технологии органической химии «01» сентября 2008 г., протокол № 2.

2. Разработчик

доцент кафедры ОХОС, к.м.н. ____________ М.В. Чубик

3. Зав. обеспечивающей каф. ОХОС В.Д.Филимонов

4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими кафедрами специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.

Зав. выпускающей кафедрой ОХОС В. Д. Филимонов

УДК 579 (075.8) и 28.3

Ключевые слова: биология, молекулы, метаболизм, клетки, микроорганизмы, культивирование, гены, питание, микробиология.

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ

240100 (б) – 240901 (с)

Каф. ОХОС ХТФ

Доцент, к.м.н. Чубик Марианна Валериановна

Тел. (3822)563861, e-mail: m_shamis@mail.ru

Цель: формирование знаний и умений в области современной биологии, химического состава, обмена веществ и генетики организмов, используемых в биотехнологических процессах.

Содержание: Уровни организации и свойства живых систем; химическая организация, строение и функции клетки эукариотов и прокариотов; обмен веществ и превращение энергии в клетке. Жизненный цикл клетки; закономерности наследования и изменчивости; макро- и микроэволюция; генетический и экологические основы эволюции. Роль микроорганизмов в природе и практике; классификация микроорганизмов и особенности строения клетки; морфология, питание и метаболизм микроорганизмов; процессы биосинтеза и биотрансформации у микроорганизмов; экология микроорганизмов.

Курс 4 (7 сем. – экзамен).

Всего 224 ч., в т.ч. Лк. – 50 ч., Лб. – 16 ч.

Цели преподавания дисциплины

Курс «Общая биология и микробиология» представляет собой специальный естественнонаучный курс для бакалавров, обучающихся по специальности направлению «Биотехнология». Основными задачами курса являются формирование у студентов знаний по основам систематики, строения, метаболизма живых систем. Подготовка их к работе по созданию и использованию организмов-продуцентов на производствах биотехнологического профиля. Материал является также основой для более глубокого изучения курсов специальных дисциплин и подготовки бакалавров к выполнению выпускной квалификационной работы и дипломного проекта.

Для полноценного усвоения данного курса большое значение имеют знания, приобретенные студентами, на таких дисциплинах, как "Неорганическая химия", "Органическая химия", "Физическая химия», "Экология", а также специальных дисциплинах - "Основы биотехнологии".

После изучения курса «Общая биология и микробиология» студент должен иметь представление:

об уровне организации и свойствах живых систем;
о химической организации, строении и функциях клеток эукариотов и прокариотов;

о генетике организмов и эволюционном учении;

об основах микробиологии, процессах биосинтеза и биотрансформации у микроорганизмов.

Знать и уметь использовать:

принципы устройства и применения микроскопов;
методы культивирования клеток – продуцентов БАВ;

способы выделения организмов-продуцентов и поддержания чистоты культуры.

Студент должен иметь опыт:

обнаружения макромолекул в биологических системах;
получения чистых и накопительных культур микроорганизмов;

приготовления питательных сред и стерилизации;
количественного учета микроорганизмов.

Задачи изложения и изучения дисциплины

Для достижения целей при совместной и индивидуальной познавательной деятельности студентов в части овладения теоретическими знаниями и практическими умениями используются лекции, тесты и контрольные задания для проверки знаний студентов.

Для закрепления теоретических знаний, полученных на лекциях, в курсе предусмотрено проведение лабораторных работ в совместной и индивидуальной (самостоятельной) формах.

Содержание теоретического раздела дисциплины (лекции)

1 Введение…………………………………………………………(2 часа)

Входной контроль. Предмет и задачи курса. Связь с общетехническими и специальными дисциплинами, с выполнением выпускной квалификационной работы и дипломным проектированием. Уровни организации и свойства живых систем.

Блок «Общая биология»

2. Химическая организация, строение и функции клеток

(12 часов)

Химические компоненты живого: элементы, содержащиеся в живых системах, биологические молекулы, макромолекулы.

Углеводы: моносахариды, дисахариды, полисахариды – их строение и функции. Гидролиз полисахаридов.

Липиды: компоненты липидов, образование липидов, свойства и функции триглицеридов, фосфолипиды, гликолипиды.

Аминокислоты: строение и классификация, амфотерность. Связи в белковых молекулах.

Белки: размеры белковых молекул, классификация белков, структура, денатурация и ренатурация белков.

Ферменты: свойства, механизм действия. Скорость ферментативных реакций и факторы, влияющие на неё. Ингибирование ферментов, кофакторы и коферменты.

Нуклеиновые кислоты: строение нуклеотидов, образование динуклеотидов и полинуклеотидов. Структура ДНК и РНК.

Концепция клеточного строения. Прокариоты и эукариоты. Компартменты клеток.

Ультраструктура клеток. Клеточная мембрана. Внутриклеточные компоненты клеток эукариот и прокариот – ядро, цитоплазма, эндоплазматический ретикулум, рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы, микротрубочки и микроворсинки, митохондрии, клеточные стенки, вакуоли - их строение и функции.

Функции клеток. Ткани: простые и сложные.

3. Обмен веществ и превращение энергии в клетке (4 часа)

Классификация организмов в соответствии с источниками энергии и углерода.

Автотрофное питание. Фотосинтез, факторы, влияющие на фотосинтез.

Гетеротрофное питание. Типы гетеротрофного питания. Механизм питания.

Энергетический обмен. АТФ. Клеточное дыхание. Гликолиз, аэробное и анаэробное дыхание, эффективность превращения энергии. Использование процессов брожения в промышленности. Газообмен.

4. Жизненный цикл клетки (2 часа)

Воспроизведение и клеточный цикл. Половое и бесполое размножение организмов. Рост и развитие клеток и целых организмов: типы роста, кривые роста, способы измерения роста.

5. Основы генетики и эволюция организмов (6 часов)

Хромосомы. Гаплоидные и диплоидные клетки. Митоз и мейоз. Структура хромосом. Репликация ДНК. Синтез белка. Регуляция генной активности. Теория эволюции. Естественный отбор. Биосфера, экосистемы и биоценозы.

Блок «Общая микробиология»

6. Строение и

разнообразие микроорганизмов (6 часов)

Роль микроорганизмов в природе и практике человека. Классификация микроорганизмов. Разнообразие микроорганизмов. Особенности строения клетки, химический состав, морфология бактерий. Методы исследования. Морфология и методы исследования микробов-эукариотов. Вирусы и бактериофаги: морфология и методы исследования.

7. Метаболизм микроорганизмов. Экология микроорганизмов.

(10 часов)

Питание бактерий. Питательные среды. Ферменты метаболизма бактерий, определение биохимических свойств. Дыхание бактерий, классификация микроорганизмов по типам дыхания, условия культивирования аэробных и анаэробных бактерий. Размножение микроорганизмов. Рост и развитие бактериальной популяции. Процессы биосинтеза, превращение биологических молекул микроорганизмами. Действие физических, химических и биологических факторов на микроорганизмы. Антибиотики. Микрофлора окружающей среды, пищевых продуктов, организма человека, растительного лекарственного сырья и готовых лекарств.

8. Генетика и изменчивость микроорганизмов (4 часа)

Генетика микроорганизмов. Фенотипическая и генотипическая изменчивость. Генная инженерия бактерий. Практическое использование бактерий, в том числе, полученных с помощью методов генной инженерии.

9. Рубежные контроли (4 часа)

Содержание практического раздела дисциплины

Темы лабораторных работ (16 ч)

Микроскопы. Техника микроскопии. Иммерсионная микроскопия. Биологические рисунки…………………………………………..(2 час.)
Определение биологических молекул в клетках с помощью светового микроскопа ……………..…………………………… (2 час.)
Обнаружение биологических молекул в субстратах качественными реакциями ……… …(2 час.)
Приготовление питательных сред для микроорганизмов, способы их стерилизации. Автоклавирование …………………… ………(4 час.)
Выделение чистой культуры микроорганизмов ……… ……(4 час.)
Методы количественного учета микроорганизмов (2 час.)

Лабораторные работы посвящаются получению практических навыков работы с организмами, используемыми в биотехнологической промышленности с применением классических методов. Работы проводятся по следующей схеме:

1) рассмотрение теоретических вопросов по изучаемой теме, подробное изучение методики проведения работы;

2) самостоятельная работа студентов с использованием методической литературы и консультаций преподавателя;

3) оформление и защита отчета по выполненной работе.

Программа самостоятельной познавательной деятельности

Самостоятельная (внеаудиторная) работа студентов состоит в проработке лекционного материала, составлении конспекта лекций по темам, вынесенным на самостоятельное изучение, подготовке к лабораторным работам, написание реферата по выбранной теме. Она составляет 144 часа и включает следующие пункты:

самостоятельное изучение студентами отдельных тем дисциплины (60 час.);
подготовка к лабораторным работам (32 час.);
подготовка к рубежным контролям (20 час.).
написание реферата (32 час.)

Содержание работ определяется целью научить студентов самостоятельно выполнять задание, работать с литературой.

Предусматривается написание реферата, позволяющего студентам в более полном объеме изучить выбранную тему, научиться работать с литературой и электронными источниками информации, анализировать и систематизировать полученный материал. Тема реферата выдается студенту в начале семестра. Срок выполнения работы отражен в календарном плане изучения дисциплины. Проверка и оценка работы по написанию и защите реферата осуществляется преподавателем.

Планирование самостоятельной работы по дисциплине

Тема самостоятельной работы	Вид занятия	Технология организации самостоятельной работы	Контроль результатов самостоятельной работы	Бюджет времени, час.
Подготовка к лабораторным работам	домашняя работа	Проработка курса лекций материалов учебников	решение задач и ответы на вопросы	8
Подготовка к контрольной работе № 1	домашняя работа	Проработка курса лекций и учебников	контрольная работа № 1	8
Подготовка к контрольной работе № 2	домашняя работа	Проработка курса лекций и учебников	контрольная работа № 2	8
Самостоятельное изучение отдельных тем дисциплины	домашняя работа	Проработка рекомендованной литературы	Представление в письменном виде (конспект)	30
Написание реферата	домашняя работа	Проработка литературы, написание реферативной работы	представление в письменном виде, доклад с использованием эл. оборудования.	90

Темы дисциплины, вынесенные на

cамостоятельное изучение

Минеральное питание клеток. Дефицит минеральных веществ. Способы получения незаменимых элементов.
Биологические функции воды.
Процесс фотосинтеза: пигменты и биохимия. Факторы, влияющие на фотосинтез.
Этические и социальные проблемы генной инженерии
Хранение микроорганизмов.
Цикл азота и участвующие в нем микроорганизмы.
Микроорганизмы, участвующие в разложении силикатов.

Темы рефератов

Методы изучения образования витаминов микроорганизмами.
Образование микроорганизмами ферментов и методы их учета.
Анаэробная биодеградация азокрасителей и их производных.
Полифункциональные белки бактерий.
Метаболизм дрожжей.
Образование и направленный синтез антибиотиков-актиномицетов.
Бактериальные удобрения.
Молочнокислые бактерии.
Выделение углеводородокисляющих микроорганизмов.
Микроорганизмы – вредители хлебопекарного производства.
Типы гетеротрофного питания.
Нормы потребления питательных веществ, их стандартные значения для человека. Неправильное питание.
Круговорот воды и биогенных элементов.
Биотехнологическое производство инсулина.
Генная инженерия бактерий.

Текущий и итоговый контроль результатов

изучения дисциплины

При изучении курса «Общая биология и микробиология» используется рейтинговая система оценка знаний студентов. В течение семестра студент может набрать 1000 баллов.

Рейтинг реферата (РР) – это оценка за написание реферата по одной из предложенных преподавателем тем. Если тема реферата раскрыта полностью и реферат сдан в срок, то он оценивается в 180 баллов. Рефераты «сданные» с опозданием, оцениваются в 90 баллов.

В семестре студенты выполняют 2 рубежных контроля, максимальный РРК каждого из которых равен 150 баллов, следовательно, общий РРК равен 300 баллов.

Рейтинг лабораторных работ (РЛР) складывается из оценок на тех лабораторных занятиях, которые проводятся как самостоятельные работы под контролем преподавателя. Максимальная оценка одного занятия 20 баллов. В семестре проводится 6 лабораторных работ, следовательно, максимальный РЛР равен 120 баллов.

В конце семестра подсчитывается рейтинг семестра (РС), максимальное значение которого 600 баллов:

РС = РР + РРК + РЛР= 180 + 300 + 120= 600 б.

Студент допускается к сдаче экзамена, если он полностью выполнил учебный план и его рейтинг (РС) более 350 баллов.

Максимальный рейтинг экзамена (РЭ) 400 баллов. Форма проведения экзамена – устная. Экзамен считается сданным, если его оценка не менее 230 баллов. Эта оценка суммируется с рейтингом семестра и подсчитывается общий рейтинг: ОР = РС + РЭ.

Общий рейтинг переводится в оценку по соотношению:

Более 900 баллов ОТЛИЧНО

от 750 до 900 баллов ХОРОШО

от 580 до 750 баллов УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО

Если оценка экзамена менее 230 баллов, то экзамен считается не сданным, и студент теряет рейтинг семестра. Преподаватель имеет право выставить студенту оценку «отлично» без экзамена, если рейтинг студента за семестр равен 600 баллов.

Контролирующие материалы

В 7 семестре при изучении дисциплины осуществляются следующие виды контроля:

входной контроль – проводится с целью выявления реальной готовности студентов к освоению данной дисциплины за счет знаний, умений и навыков, сформированных ранее, а также для формирования корректирующих мероприятий процесса обучения для более ранних дисциплин;
текущий (внутрисеместровый) контроль в части промежуточного (рубежного) контроля – осуществляется по выполнению контрольных работ, вынесенных преподавателем в рейтинг-план;
семестровые испытания – предполагают на основе оценки уровня знаний, умений и навыков, полученных обучающимися в течение семестра, установить качество проведенных образовательных услуг и соответствие приобретенных личностных и профессиональных качеств студента целевым установкам дисциплины.

В соответствие с рейтинг-планом дисциплины в 7 семестре осуществляется 2 рубежных контроля. Рубежные контроли проводятся в часы лекций, в письменной форме и включают задания по одному или нескольким разделам лекционного курса.

Билеты рубежных контрольных работ составлены лектором М.В.Чубик. содержание фонда контролирующих материалов определяется обозначенными в рабочей программе целями и задачами.

В контрольную работу № 1 входят вопросы по блоку «Общая биология», разделы «Химическая организация, строение и функции клеток» и «Обмен веществ и превращение энергии в клетке» «Жизненный цикл клетки», «Основы генетики и эволюция организмов» (всего 3 вопроса – 150 баллов).

В контрольную работу № 2 входят вопросы по блоку «Общая микробиология», разделы «Строение и разнообразие микроорганизмов», «Метаболизм микроорганизмов», «Экология микроорганизмов», «Генетика и изменчивость микроорганизмов» (всего 3 вопроса – 150 баллов).

По каждому рубежному контролю имеются 20 вариантов заданий. Вариант содержит теоретические вопросы, охватывающие блок тем, изученных на лекциях.

Итог изучения курса – экзамен – проводится в период экзаменационной сессии. Экзамен проводится в устной форме. Чубик М.В. составлены экзаменационные вопросы по курсу, куда включены теоретические вопросы, охватывающие материал двух блоков.

Образцы контролирующих материалов

Входной контроль

Билет № 1

Выберите один правильный ответ

Укажите оптимальные значения температуры и рН для большинства живых клеток:

А) t = 37°С, рН = 10,0

Б) t = 30°С, рН = 5,0

В) t = 37°С, рН = 6,5

2. К какой группе биологических молекул относятся ферменты?

А) углеводы

Б) белки

В) липиды

3. Выберите правильное утверждение.

А) Биология – это наука, изучающая живые организмы

Б) Биология – это наука, изучающая живые клетки организмов

В) Биология – это наука, изучающая взаимоотношения организмов с окружающей их средой

4. Микробиология - это наука, изучающая бактерии, вирусы и …

А) грибы

Б) ткани

В) растения

5. Для последовательности ДНК (А-Г-Ц-Т) выберите комплементарную последовательность РНК

А) (У-Ц-Г-А)

Б) (Т-Г-Ц-А)

В) (А-Г-Ц-Т)

Контрольная работа № 1

Блок «Общая биология»

Билет №1

1. Строение и классификация аминокислот. Амфотерность аминокислот.

2. Четвертичная структура белка. Денатурация, факторы её вызывающие. Ренатурация белков.

3. Автотрофное питание. Источники энергии. Источники углерода. Классификация организмов по источникам энергии и углерода.

Контрольная работа № 2

Блок «Общая микробиология»

Билет № 3

1. Классификация микроорганизмов по морфологии. Методы изучения морфологии бактерий.

2. Дыхание бактерий. Классификация бактерий по типу дыхания.

3. Действие биологических факторов на рост и развитие бактерий.

4. Фенотипическая изменчивость микроорганизмов.

5. Микрофлора лекарственных растений, лекарственного сырья и готовых лекарств.

Экзаменационный билет

Экзаменационные билеты ХТФ		ЭБ ТПУ 8.4/СД.03/2006
Томский политехнический университет	ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1 по дисциплине «Общая биология и микробиология» курс 4
1.Механизм ферментативной реакции. Кофакторы и коферменты, их роль в работе ферментов.
2. Рост и развитие бактериальной популяции. Кривые роста.
3. Транспорт веществ через клеточную мембрану.
4. Механизмы действия физических факторов на рост и развитие микроорганизмов. Стерилизация. Методы стерилизации.
Составитель, доцент ______________ /М.В. Чубик/ Утверждаю: зав. кафедрой ОХОС ______________/В.Д.Филимонов «01» сентября 2008 г.

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

В каталоге НТБ ТПУ имеется около 10 наименований учебников и учебных пособий, относящихся к данной дисциплине.

Однако эти пособия, разные по качеству, стилю и манере изложения материала. Большинство из них более чем тридцатилетней давности и имеются в единственном экземпляре, что не вполне соответствуют рабочей программе дисциплины. Поэтому кафедра ОХОС создает собственное комплексное методическое обеспечение (КМО) по дисциплине «Общая биология и микробиология» для студентов очного обучения.

Основными компонентами КМО являются:

1) Рабочая программа дисциплины.

2) Календарный план изучения дисциплины.

3) Рейтинг-лист.

4) Лекции по курсу «Общая биология и микробиология».

Дополнительными компонентами КМО являются:

1) Темы рефератов.

2) Задания для рубежных и итогового контролей.

Перечень рекомендуемой литературы

В.Д.Тимаков, В.С.Левашев, Л.Б.Борисов. Микробиология. М.:Медицина, 1983.
Р. Досон, Д. Эллиот и др. Справочник биохимика. – М.: Мир- 1991,544с.
Н.Грин, У. Стаут, Д. Тейлор. Биология (в 3-х томах) – М.: Мир, 1996
Бейли Дж. Э., Оллис Д.Ф. Основы биохимической инженерии в 2-х частях. - М: Мир, 1989
Уэбб Ф. Биохимическая технология и микробиологический синтез. — М.: Медицина, 1969
Я. Мусил, О. Новакова, К. Кунц. Современная биохимия в схемах. – М.: Мир-1981, 216с.
П. Эткинс. Молекулы. –М.: Мир.- 1991, 215с.

Учебное издание

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ

Рабочая программа для направления 240100

«Химическая технология и биотехнология»,

специальности 240901 «Биотехнология»

Разработчик Чубик Марианна Валериановна

Подписано к печати . .2009. Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка». Печать Xerox. Усл. печ. л. 000. Уч.-изд. л. 000. Заказ ХХХ. Тираж ХХХ экз.
	Томский политехнический университет Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2000
. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30.

Blog

Общая биология и микробиология

Содержание

УТВЕРЖДАЮ

Декан ХТФ

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1