Рабочая программа дисциплины «микробиология и вирусология» Код дисциплины по учебному плану опд. Ф 4 для студентов специальности 020201. 65 «Биология»
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа дисциплины «микробиология» Код дисциплины по учебному плану опд., 486.13kb.
- Рабочая программа генетика и селекция Код дисциплины по учебному плану опд ф 1 для, 292.62kb.
- Рабочая программа дисциплины «роль микроорганизмов в жизни растений» Код дисциплины, 88.04kb.
- Рабочая программа генетика Код дисциплины по учебному плану опд ф. 6 для студентов, 274.5kb.
- Рабочая программа дисциплины «нормальная микрофлора человека» Код дисциплины по учебному, 110.88kb.
- Рабочая программа дисциплины «биотехнология пищевых производств» Код дисциплины, 127.52kb.
- Рабочая программа дисциплины «цитология микроорганизмов» Код дисциплины по учебному, 119.01kb.
- Рабочая программа дисциплины «промышленная микробиология и биотехнология» Код дисциплины, 235.83kb.
- Рабочая программа дисциплины «микробиологические процессы в пищевой промышленности», 100.49kb.
- Рабочая программа дисциплины «методы микробиологических исследований» Код дисциплины, 91.54kb.
1 2
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Иркутский государственный университет»
(ФГБОУ ВПО «ИГУ»)
«Утверждаю»
_____________________
Проректор по учебной работе,
проф. И. Н. Гутник
«____»_____________20____г.
Биолого-почвенный факультет
Кафедра микробиологии
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины « МИКРОБИОЛОГИЯ И ВИРУСОЛОГИЯ»
Код дисциплины по учебному плану ОПД.Ф.1.4
для студентов специальности 020201.65 «Биология»
г. Иркутск
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Микробиология является отраслью биологии, а именно, биологией микроорганизмов, которая включает изучение всех уровней жизни – от молекулярных клеточных структур и клеточной физиологии до процессов дифференцировки и поведения отдельных видов в составе природных ассоциаций. Фундаментальные микробиологические исследования играют определяющую роль в разработке направлений прикладной микробиологии. Большинство методов с использованием микроорганизмов, применяемых в современной медицине, сельском хозяйстве, промышленности и природоохранных мероприятиях, создано с использованием достижений общей микробиологии.
Цель курса – формирование у студентов глубоких базовых теоретических и практических знаний в области микробиологии, исходя из достижений этой науки в последние годы и ее практической значимости для человека.
Задачи курса
– освоение знаний о клеточных структурах и дифференцировке прокариот, метаболических процессах, обеспечивающих многообразие способов существования прокариот и их функций в природе, генетических механизмах, основах систематики микроорганизмов и микробной экологии;
– знакомство с практическими аспектами, важными для решения продовольственных, энергетических проблем, а также для охраны окружающей среды и здоровья человека;
– формирование умений и навыков использования стандартных микробиологических методов для наблюдения и изучения микроорганизмов в полевых и лабораторных условиях, а также знакомство с современными методами микробиологических исследований.
Место курса в процессе подготовки специалиста
Общая микробиология представляет базовую дисциплину для естествоиспытателей в связи с тем, что прокариоты были первыми обитателями Земли и сформировали ту биосферную систему, в которой появились и могли существовать все остальные организмы. Без знания биологических особенностей микроорганизмов нельзя понять всего многообразия жизни на Земле, условий ее появления и эволюции. Микроорганизмы подтверждают своим существованием теорию биохимического единства жизни и одновременно иллюстрируют возможности далеко идущего разнообразия на уровне физиологии и экологических возможностей. Исследование микроорганизмов имеет огромное значение для развития таких наук, как биохимия, молекулярная биология, генетика, биофизика, экология, биотехнология и др.
2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ
для студентов очного отделения
| № | Темы, разделы | Всего часов | Виды подготовки | Самостоятельная работа | ||
| Лекции | Лабораторные занятия | Самостоятельная работа студентов | КСР | |||
| 1 | Раздел 1. Наука «Микробиология», ее объекты и методы | | | | | |
| 2 | Тема 1. Предмет, задачи микробиологии. Основные направления современной микробиологии | 14 | 2 | - | 12 | - |
| 3 | Тема 2. История возникновения и развитие микробиологии | 8 | 2 | - | 6 | - |
| 4 | Тема 3. Микроскопические методы исследования микроорганизмов | 19 | - | 8 | 10 | 1 |
| 5 | Раздел 2. Структурно-функциональная характеристика прокариотной клетки. Морфологическая дифференцировка у прокариот | | | | | |
| 6 | Тема 4. Морфологическое разнообразие прокариот | 12 | 2 | 4 | 6 | - |
| 7 | Тема 5. Структура, химический состав и функции компонентов прокариотной клетки | 18 | 4 | 4 | 10 | - |
| 8 | Тема 6. Морфологически дифференцированные клетки прокариот | 17 | 2 | 4 | 10 | 1 |
| 9 | Раздел 3. Рост и культивирование микроорганизмов | | | | | |
| 10 | Тема 7. Рост бактерий в периодической и непрерывной культуре | 14 | 2 | - | 12 | - |
| 11 | Тема 8. Культивирование микроорганизмов | 33 | - | 20 | 12 | 1 |
| 12 | Раздел 4. Метаболизм прокариот | | | | | |
| 13 | Тема 9. Общая характеристика конструктивного и энергетического метаболизма прокариот. Способы существования и типы жизни у прокариот | 2 | 2 | - | - | - |
| 14 | Тема 10. Пути получения энергии, основанные на субстратном фосфорилировании | 23 | 8 | - | 14 | 1 |
| 15 | Тема 11. Пути получения энергии, основанные на фотофосфорилировании | 17 | 2 | - | 14 | 1 |
| 16 | Тема 12. Пути получения энергии, основанные на окислительном фосфорилировании | 21 | 6 | - | 14 | 1 |
| 17 | Тема 13. Биосинтетические процессы у прокариот | 15 | 2 | - | 12 | 1 |
| 18 | Раздел 5. Генетика прокариот | | | | | |
| 19 | Тема 14. Генетика прокариот | 12 | 2 | - | 10 | - |
| 20 | Раздел 6. Разнообразие и систематика прокариот | | | | | |
| 21 | Тема 15. Систематика прокариот | 26 | 2 | 12 | 12 | - |
| 22 | Тема 16. Группы прокариотных организмов | 22 | 4 | - | 17 | 1 |
| 23 | Раздел 7. Разнообразие и систематика микроскопических грибов | | | | | |
| 24 | Тема 17. Разнообразие и систематика микроскопических грибов | 16 | 2 | 2 | 12 | - |
| 25 | Раздел 8. Вирусы | | | | | |
| 25 | Тема 18. Вирусы | 19 | 6 | - | 12 | 1 |
| 26 | Раздел 9. Экология микроорганизмов | | | | | |
| 27 | Тема 19. Влияние факторов внешней среды на жизнедеятельность микроорганизмов | 19 | 2 | - | 16 | 1 |
| 28 | Тема 20. Биогеохимическая деятельность микроорганизмов | 2 | 2 | - | - | |
| | ВСЕГО (часы) | 329 | 54 | 54 | 211 | 10 |
3. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
3.1 Общее (по всем темам)
Раздел 1. Наука «Микробиология», ее объекты и методы
Тема 1. Предмет, задачи микробиологии. Основные направления современной микробиологии
Предмет, задачи микробиологии, ее место в современной биологии. Разнообразие микроорганизмов и способов их существования. Роль микроорганизмов в биосфере, их участие в гетеротрофном процессе разложения и в биогеохимических циклах. Роль микроорганизмов в регуляции газового состава атмосферы, в самоочищении водоемов, в очистке окружающей среды от токсичных веществ, в поддержании плодородия почвы, в образовании полезных ископаемых. Использование микроорганизмов в биотехнологии, биогидрометаллургии. Бактериальные биопестициды, биоудобрения. Применение микроорганизмов в процессах биоремедиации. Микробная утилизация ТБО и других отходов. Медицинские аспекты изучения микроорганизмов.
Основные направления современной микробиологии. Медицинская, санитарная, ветеринарная, промышленная, почвенная, водная, космическая микробиология, геомикробиология. Генетика микроорганизмов, экология микроорганизмов, молекулярная экология.
Тема 2. История возникновения и развитие микробиологии
Открытие микроорганизмов А. ван Левегуком. Научная деятельность Л. Пастера. Значение работ Р. Коха для развития медицинской микробиологии. Развитие отечественной микробиологии. Научные исследования Л.С. Ценковского, И.И. Мечникова, Н.Ф. Гамалеи, П.В Циклинской, Л.А. Зильбера, Г.А. Надсона, В.Л. Омелянского, В.С. Буткевича, Б.Л. Исаченко, В.Н. Шапошникова, Н.А. Красильникова, Е.В. Талалаева и др. С.Н. Виноградский и М. Бейеринк – основоположники экологического направления микробиологии. Открытие вирусов и бактериофагов. Работы Д.И. Ивановского, Ф. Д`Эрелля. Значение работ А. Флеминга и С.А. Ваксмана. Вклад З.В. Ермольевой в разработку отечественных антибиотических препаратов. Развитие биохимического направления в микробиологии А. Клюйвером, К. ван Нилем. Открытие прионов С. Прузинером. Современный этап развития микробиологии. Значение молекулярно-генетических и молекулярно-биологических исследований в развитии микробиологии и вирусологии. Перспективы развития микробиологии и вирусологии.
Тема 3. Микроскопические методы исследования микроорганизмов
Микроскопические методы изучения микроорганизмов. Световой микроскоп и его разновидности: темнопольная, фазово-контрастная и люминесцентная микроскопия. Исследования живых и фиксированных объектов. Простые и дифференциальные методы окраски бактерий. Электронный микроскоп и его применение в микробиологии. Просвечивающий (трансмиссионный) и сканирующий микроскопы.
Подготовка биологических образцов для электронной микроскопии. Ультратонкие срезы. Методы электронной микроскопии, основанные на получении механических реплик: «замораживание – скалывание» и «замораживание – травление».
Раздел 2. Структурно-функциональная характеристика прокариотной клетки. Морфологическая дифференцировка у прокариот
Тема 4. Морфологическое разнообразие прокариот
Размеры прокариот. Разнообразие форм клеток прокариот. Клеточные ассоциации прокариот. Спорообразующие и неспорообразующие бактерии. Типы спорообразования. Типы жгутикования.
Тема 5. Структура, химический состав и функции компонентов прокариотной клетки
Сходство и различие в организации клеток эукариот и прокариот. Отличительные особенности архебактерий.
Строение, химический состав и функции компонентов клетки.
Поверхностные клеточные структуры. Клеточная стенка прокариот. Грамположительные, грамотрицательные и кислотоустойчивые бактерии. Строение, химический состав, функции клеточных стенок грамположительных и грамотрицательных бактерий. Клеточные стенки архебактерий: псевдомуреиновые, белковые, гетерополисахаридные, гликопротеиновые. Прокариоты без клеточных стенок. Образование L-форм, сфероидов, протопластов.
Капсулы, слизистые слои и чехлы. Химический состав структура и функции. Значение при взаимодействии клеток прокариот с окружающей средой и между собой. Капсулы как фактор патогенности. Микроворсинки. Пили (фимбрии). F-пили. Клеточные выросты: простеки, гифы, шипы.
Подвижность бактериальных клеток. Жгутики прокариот. Особенности строения базального тела у грамположительных и грамотрицательных бактерий. Механизм движения прокариот, имеющих жгутики. Движение в жидких средах (плавание), движение по типу роения. Движение спирохет. Подтягивающий тип движения. Движение по типу скольжения. Движение, основанное на актине. Таксисы.
Антигенные свойства поверхностных структур прокариот.
Цитоплазматические клеточные структуры. Цитоплазма бактериальной клетки как матрикс для реализации жизненно важных реакций. Коллоидная фаза и структурные элементы.
Генетический аппарат прокариот. Нуклеоид (бактериальная хромосома). Внехромосомные молекулы ДНК. Плазмиды (эписомальные и интегрированные). Регуляторные и кодирующие функции плазмид. Мигрирующие генетические элементы. Инсерционные последовательности (IS-элементы). Транспозоны (Тn-элементы).
Рибосомы бактерий: состав, строение, функции. Различия рибосом эукариот и прокариот.
Внутрицитоплазматические включения. Запасные вещества: полисахариды (гликоген, крахмал, гранулеза), липиды (гранулы поли--оксимасляной кислоты), полипептиды (цианофициновые гранулы цианобактерий), полифосфаты (волютиновые зерна), элементарная сера. Структуры (включения), имеющие функциональное и приспособительное значение: карбоксисомы, аэросомы, магнетосомы, хлоросомы зеленых бактерий, фикобилисомы цианобактерий. Параспоральные включения Bacillus thuringiensis – белковые токсины, специфичные для насекомых.
Цитоплазматическая мембрана, особенности ее состава, структуры и функций у прокариот. Понятие о полифункциональности мембран. Особенности транспорта веществ у бактерий и механизмы, обеспечивающие обмен веществ с окружающей средой. Локализация дыхательных и фотосинтетических цепей транспорта электронов.
Внутрицитоплазматические мембраны прокариот. Фотосинтетические мембраны (везикулы, ламеллы, тилакоиды). Внутрицитоплазматические мембраны хемотрофных бактерий. Мезосомы.
Деление клетки и способы размножения бактерий. Бинарное деление. Фазы амитоза. Репликация бактериальной ДНК, сегрегация нуклеоида. Цитокинез и фаза расхождения дочерних клеток. Почкование бактерий, как вариант бинарного деления. Множественное деление. Клеточные циклы бактерий (бацилл, простекобактерий, миксобактерий).
Тема 6. Морфологически дифференцированные клетки прокариот
Покоящиеся формы. Цисты, акинеты цианобактерий, экзоспоры бактерий, экзо- и эндоспоры актиномицетов, эндоспоры грамположительных бактерий. Закономерности формирования эндоспор, строение, химический состав. Устойчивость спор к экстремальным воздействиям, продолжительность жизни спор. Образование специализированных клеток (гетероцисты цианобактерий, бактероиды клубеньковых бактерий). Морфологически дифференцированные клетки, служащие для размножения (гормогонии и баеоцисты цианобактерий).
Раздел 3. Рост и культивирование микроорганизмов
Тема 7. Рост бактерий в периодической и непрерывной культуре
Рост клеток и рост популяций. Экспоненциальный рост и время генерации. Рост бактерий в периодической культуре. Кривая роста периодической культуры. Фазы роста. Параметры кривой роста. Скорость экспоненциального роста. Выход биомассы. Методы определения числа бактерий и бактериальной массы. Прямые и косвенные методы количественного учета микроорганизмов. Определение биомассы взвешиванием. Определение количества клеток и биомассы нефелометрическим методом.
Рост бактерий в непрерывной культуре. Рост в хемостате. Зависимость скорости роста от концентрации субстрата. Кривая насыщения. Уравнение Моно. Рост бактерий в турбидостате. Значение метода непрерывного культивирования для изучения свойств микроорганизмов и использование его в промышленности.
Тема 8. Культивирование микроорганизмов
Выделение и культивирование микроорганизмов. Элективные методы культивирования. Накопительные, чистые, смешанные культуры микроорганизмов. Методы получения чистых культур и их значение. Основные типы сред, используемые для культивирования микроорганизмов. Условия культивирования микроорганизмов. Культивирование мезофильных, термофильных, психрофильных, аэробных, анаэробных, фотосинтезирующих микроорганизмов. Поверхностное и глубинное выращивание.
Подавление роста и гибель микроорганизмов под действием различных агентов. Методы стерилизации.
Раздел 4. Метаболизм прокариот
Тема 9. Общая характеристика конструктивного и энергетического метаболизма прокариот. Способы существования и типы жизни у прокариот
Химический состав прокариотной клетки. Потребности прокариот в питательных элементах и микроэлементах. Источники биогенных элементов. Автотрофы и гетеротрофы. Сапрофиты и паразиты. Копиотрофы и олиготрофы. Факторы роста. Прототрофы и ауксотрофы.
Способы существования прокариот. Фототрофия и хемотрофия. Литотрофия и органотрофия. Автотрофия и гетеротрофия. Сочетания основных видов энергетического и конструктивного метаболизма у прокариотов. Понятие о миксотрофии.
Тема 10. Пути получения энергии, основанные на субстратном фосфорилировании
Определения понятия «брожение». Общая характеристика процессов брожения. Сбраживаемые и несбраживаемые субстраты. Пути сбраживания углеводов: гликолитический путь (путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса), окислительный пентозофосфатный (путь Варбурга-Диккенса-Хореккера), 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатный (путь Энтнера-Дудорова).
Молочнокислое гомо- и гетероферментативное брожение. Спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое и другие виды брожений. Характеристика микроорганизмов, вызывающих брожения. Распространение в природе, практическое значение.
Тема 11. Пути получения энергии, основанные на фотофосфорилировании
Оксигенные и аноксигенные фототрофные бактерии. Бактериальный фотосинтез. Пигменты аноксигенных фототрофных бактерий. Фотосинтетический аппарат: состав, организация. Механизм аноксигенного фотосинтеза. Циклический и нециклический пути передачи электронов. Характеристика аноксигенных фототрофных бактерий, их распространение и роль в природе. Использование световой энергии галобактериями.
Тема 12. Пути получения энергии, основанные на окислительном фосфорилировании
Аэробное дыхание. Формы участия молекулярного кислорода в окислении разных субстратов. Полное и неполное окисление субстрата. Роль цикла трикарбоновых кислот. Дыхательные цепи прокариот. Компоненты дыхательной цепи. Механизм окислительного фосфорилирования. Характеристика важнейших эубактерий, осуществляющих аэробное окисление белков, углеводов, углеводородов и других многоуглеродных веществ. Метилотрофы, уксуснокислые, аммонифицирующие, целлюлозоразрушающие бактерии.
Анаэробное дыхание. Определение понятия «анаэробное дыхание». Доноры и акцепторы электронов, используемые разными микроорганизмами при анаэробном дыхании. Анаэробные дыхательные цепи. Типы анаэробного дыхания у прокариот: нитратное, сульфатное, серное, карбонатное, фумаратное.
Хемосинтез. Окисление неорганических субстратов: восстановленных соединений серы, азота, железа, молекулярного водорода и других. Дыхательные цепи аэробных хемолитотрофных эубактерий. Основные группы хемолитотрофных эубактерий (тионовые, нитрифицирующие, водородные бактерии, железобактерии, карбоксидобактерии).
Тема 13. Биосинтетические процессы у прокариот
Пути усвоения углекислоты фотосинтезирующими эубактериями. Восстановительный цикл трикарбоновых кислот (цикл Арнона), восстановительный пентозофосфатный цикл (цикл Кальвина). Функционирование у метилотрофных бактерий рибулозомонофосфатного и серинового циклов ассимиляции формальдегида. Ассимиляция углекислоты гетеротрофными прокариотами. Использование С2-субстратов и других органических соединений. Значение цикла трикарбоновых кислот и глиоксилатного шунта для биосинтетических процессов.
Усвоение соединений азота. Ассимиляционная нитратредукция. Фиксация молекулярного азота. Свободноживущие и симбиотические азотфиксаторы. Использование соединений серы. Ассимиляционная сульфатредукция.
Синтез основных биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, липидов, углеводов, других важнейших соединений микробной клетки.
Вторичные метаболиты. Антибиотики, синтез, классификация по происхождению, химической структуре, механизмам действия. Методы выявления антибиотиков и определение чувствительности микроорганизмов к антибиотическим препаратам.
Регуляция метаболизма. Биохимические основы и уровни регуляции метаболизма. Механизмы регуляции синтеза ферментов (индукция, репрессия). Регуляция активности ферментов. Основные механизмы регуляции: аллостерический, изостерический, ковалентная модификация и др.
Раздел. 5. Генетика прокариот
Тема 14. Генетика прокариот
Генетический аппарат прокариот. Генотип и фенотип. Наследственная и ненаследственная изменчивость. Мутационная природа изменчивости. Частота и типы мутаций. Спонтанный и индуцированный мутагенезы. Применение мутантов микроорганизмов в научных исследованиях и в практических целях. Перспективы генной инженерии. Рекомбинации генетического материала у прокариот. Трансформация, трансдукция, коньюгация. Генетические основы патогенности бактерий. Ненаследуемые изменения свойств бактерий. Морфологические и биохимические модификации. Диссоциация микроорганизмов.
Раздел 6. Разнообразие и систематика прокариот
Тема 15. Систематика прокариот
Проблемы систематики прокариот. Классификация К. Вёзе с выделением трех царств Eubacteria, Archaebacteria, Eukaryota. Две основные эволюционные линии прокариот: домен Archaea и домен Bacteria. Схема клеточной эволюции. Прогенот как гипотетический предок современных типов клеток.
Разделы систематика прокариот. Номенклатура. Международный кодекс номенклатуры бактерий. Классификация и таксономия. Таксономические категории. Концепция вида у бактерий. Разнообразие прокариот и принципы их систематизации. Геносистематика и феносистематика прокариот. Нумерическая таксономия.
Основные признаки, используемые при идентификации прокариот: морфолого-культуральные, физиолого-биохимические, серологические, экологические признаки. Хемотаксономия. Систематизация бактерий на основе генетического родства. Рибосомная филогенетика. Идентификация некультивируемых микроорганизмов.
Принципы систематизации прокариот в определителе Берджи.
Тема 16. Группы прокариотных организмов
Систематический обзор прокариот в соответствии с Определителем бактерий Берджи (1994). Особенности четырех основных категорий бактерий, включенных в Определитель Берджи. Грамотрицательные и грамположительные эубактерии, имеющие клеточную стенку, микоплазмы (эубактерии, лишенные клеточной стенки) и архебактерии.
Характеристика некоторых важнейших групп эубактерий.
Группа 1. Спирохеты. Особенности морфологии клеток и структур, обеспечивающих движение спирохет. Метаболизм. Распространение и важнейшие представители. Патогенные спирохеты (рода Treponema, Borrelia, Leptospira). Свободноживущие спирохеты (род Spirochaeta).
Группа 2. Изогнутые палочки и спириллы. Морфология, метаболизм, распространение в природе. Род Spirillum – свободноживущие и паразитические формы. Helicobacter pylori – обитатель слизистой желудка и двенадцатиперстной кишки приматов, человека, ассоциированный с язвой и гастритом. Представители рода Bdellovibrio – внутриклеточные паразиты бактерий, их цикл развития, экологическая роль в водоемах.
Группа 4. Грамотрицательные аэробные палочки и кокки. Общая характеристика группы. Деление на семейства. Важнейшие представители. Семейство Pseudomonadaceae. Общая характеристика. Типовой род – Pseudomonas. P. aeruginosa – условно-патогенная бактерия, возбудитель госпитальных инфекций, паразит насекомых, рыб и растений.
Семейство Rhizobiaceae. Особенности морфологии и физиологии. Род Rhizobium – эндосимбионты растений. Образование клубеньков и процесс фиксации азота в клубеньках. Род Agrobacter – внутриклеточные паразиты растений.
Семейство Azotobacteriaceae – свободноживущие азотфиксирующие бактерии. Особенности морфологии и физиологии. Фиксация молекулярного азота. Экология, распространение и практическое значение.
Семейство Acetobacteriaceae. Особенности морфологии и физиологии. Практическое значение уксуснокислых бактерий.
Семейство Legionellaceae. Легионеллы – факультативные внутриклеточные паразиты, способные выживать и размножаться в макрофагах. Среда обитания, пути передачи.
Семейство Neisseriaceae. Нейссерии – обитатели слизистых человека. Патогенные и непатогенные виды.
Группа 5. Факультативно-анаэробные грамотрицательные палочки. Общая характеристика. Деление на семейства. Важнейшие представители. Семейство Enterobacteriaceae. Общая характеристика. Типовой род – Escherichia. E. coli – фоновый вид кишечника человека, санитарно-показательный микроорганизм (индикатор фекального загрязнения среды). Энтеробактерии – возбудители инфекционных заболеваний (представители родов Shigella, Salmonella, Yersinia и др.). Семейство Vibrionaceae. Общая характеристика, особенности морфологии и экологии. Vibrio cholerae – возбудитель холеры.
Группа 9. Риккетсии и хламидии. Облигатные внутриклеточные паразиты. Порядок Rickettsiales. Общая характеристика, важнейшие представители. Особенности метаболизма риккетсий («метаболический паразитизм»). Риккетсиозы (сыпной тиф, болезнь «кошачьих царапин», Q-лихорадка и др.). Порядок Chlamydiales. Общая характеристика, важнейшие представители. Цикл развития хламидий. Особенности метаболизма хламидий («энергетический паразитизм»). Хламидиозы (орнитоз, трахома, урогенитальный хламидиоз и др.).
Группа 10. Аноксигенные фототрофные бактерии. Фототрофные бактерии, осуществляющие бескислородный фотосинтез. Класс Anoxyphotobacteria. Общая характеристика. Морфология и физиология. Особенности фотосинтеза. Экология и важнейшие представители пурпурных, зеленых бактерий и гелиобактерий.
Группа 11. Оксигенные фототрофные бактерии. Фототрофные бактерии, осуществляющие кислородный фотосинтез. Класс Oxyphotobacteria. Общая характеристика. Морфология и физиология. Особенности фотосинтеза. Экология и важнейшие представители цианобактерий и прохлорофитов.
Группа 12. Аэробные хемолитотрофные бактерии. Общая характеристика. Деление на подгруппы. Семейство Thiobacillaceae. Особенности морфологии и физиологии. Распространение, экология и важнейшие представители. Семейство Siderocapsaceae. Особенности морфологии и физиологии. Распространение, экология и важнейшие представители. Семейство Nitrobacteriaceae. Деление на секции. Секция А: бактерии, окисляющие нитрит. Секция В: бактерии, окисляющие аммиак. Распространение, экология и важнейшие представители.
Группа 16. Миксобактерии. Скользящие бактерии, образующие плодовые тела. Порядок Муxobacteriales. Особенности морфологии миксобактерий. Образование плодовых тел. Гидролитическая и бактериолитическая активность. Экологическая роль, распространение и представители (рода Cystobacter, Myxococcus и др.).
Группа 17. Грамположительные кокки. Особенности морфологии. Метаболизм. Отношение к кислороду. Деление на подгруппы. Подгруппа аэробных, факультативно анаэробных и облигатно анаэробных кокков. Типичные представители. Род Micrococcus. Характеристика, распространение, роль в природе. Род Streptococcus – паразиты млекопитающих. Типовой вид – S. pyogenes. Род Staphylococcus. Медицинское значение стафилококков. Разнообразие инфекций, вызываемых S. aureus. Молочнокислые кокки (род Lactococcus). Облигатно анаэробные кокки (Sarcina, Ruminococcus и др.). Радиоустойчивые кокки – дейнококки (род Deinococcus).
Группа 18. Образующие эндоспоры грамположительные палочки и кокки. Морфология и физиология. Род Bacillus – аэробы или факультативные анаэробы. Род Clostridium – облигатные анаэробы. Общая характеристика родов. Сапрофитные и патогенные представители. Экология и практическое значение бацилл и клостридий.
Групп 20. Грамположительные неспорообразующие палочки неправильной формы. Общая характеристика группы. Разнообразие представителей. Род Actinomyces. Особенности морфологии. Распространение и экология. Род Arthrobacter. Род Bifidobacterium. Особенности морфологии и физиологии. Распространение и места обитания. Род Corynebacterium. Особенности морфологии и физиологии. Распространение и практическое значение. Сапрофитные и патогенные коринебактерии. Род Propionibacterium. Морфология, физиология, практическое значение пропионовокислых бактерий.
Группа 21. Микобактерии. Семейство Mycobacteriaceae. Общая характеристика семейства. Хемотаксономические особенности микобактерий, обусловливающие кислотоустойчивость. Метаболизм. M. tuberculosis – возбудител туберкулеза, M. leprae – возбудитель проказы.
Группы 22-29. Актиномицеты. Общая характеристика актиномицетов. Особенности морфологии. Типы мицелия. Способы размножения актиномицетов. Распространение, экология. Практическое значение. Актиномицеты – продуценты антибиотиков и других биологически активных веществ. Патогенные актиномицеты.
Группа 30. Микоплазмы. Отдел Tenericutes, класс Mollicutes, порядок Mycoplasmatales. Микоплазмы – прокариоты, лишенные клеточной стенки. Особенности морфологии, потребности в питательных веществах, разнообразие метаболических возможностей. Экология микоплазм. Микоплазмы – паразиты человека и животных (представители родов Mycoplasma, Ureaplasma). Сапрофитные микоплазмы (Spiroplasma, Metallogenium).
Архебактерии. Хемотаксономические особенности архебактерий. Метаболизм архебактерий. Основные филогенетические группы архей. Важнейшие представители. Метаногены (группа 31). Экстремально галофильные археи (группа 33). Экстремальные термофилы и гипертермофилы (группа 35).
Раздел 7. Разнообразие и систематика микроскопических грибов
Тема 17. Разнообразие и систематика микроскопических грибов
Морфология и физиология грибной клетки. Особенности мицелиального строения, высшие и низшие грибы. 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. Водные, почвенные, ксилотрофные, микофильные, фитопатогенные, энтомопатогенные, зоопатогенные и др. грибы и их особенности. Микроскопические грибы – возбудители биоповреждений.
Систематика грибов. Важнейшие представители микроскопических грибов.
Отдел Myxomycota. Общая характеристика отдела. Основные представители, их циклы развития, типы питания. Паразитические слизевики – возбудители болезней растений.
Отдел Eumycota – истинные грибы. Основные классы. Класс Chytridiomycetes. Особенности строения подвижных стадий. Бесполое и половое размножение. Цикл развития и смена ядерных фаз. Экология.
Класс Oomycetes. Общая характеристика. Наличие подвижных стадий – зооспор. Половое и бесполое размножение. Порядок Saprolegniales: образ жизни, практическое значение. Порядок Peronosporales: возбудители важнейших заболеваний сельскохозяйственных растений.
Класс Zygomycetes. Половое размножение. Гомо- и гетероталлизм. Бесполое размножение. Порядок Mucorales. Экология. Практическое значение. Порядок Entomophthorales – облигатные паразиты насекомых и других членистоногих. Основные представители и циклы их развития.
Класс Ascomycetes. Общая характеристика. Половое размножение. Формирование сумок и половых спор. Бесполое размножение. Формирование конидий. Морфология конидиального спороношения. Порядок Endomycetales – дрожжевые грибы. Сахаромицеты (семейство Saccharomycetaceae).
Класс Deuteromycetes. Общая характеристика. Разнообразие и вариабельность морфологических признаков. Специфическое положение дейтеромицетов в системе грибов и их таксономический статус. Распространение, экологические группы, значение в природе, использование в хозяйственной деятельности человека Представители родов Aspergillus и Penicillium, их распространение, роль в природе и практическое значение. Энтомопатогенные дейтеромицеты (рода Verticillium, Paecelomyces, Beauveria, Metarhizium). Грибы рода Trichoderma: энтомофильная и антагонистическая активность, их практическое использование в борьбе с вредными насекомыми и возбудителями болезней растений.
Раздел 8. Вирусы
Тема 18. Вирусы
История открытия и изучения вирусов. Вирусы: определение, природа. Происхождение вирусов. Форма, структурная организация и химический состав вирусов. Фазы развития и размножения вирусов. Вирусы бактерий. Морфология бактериофагов. Вирулентные и умеренные фаги. Размножение вирулентного фага: литический цикл. Развитие умеренных фагов: лизогения.
Принципы систематики и классификации вирусов. Номенклатура вирусов. 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. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ).
Методы выявления вирусов. Экспресс-диагностика, основанная на обнаружении вирусных антигенов. Количественное определение вирусов. «Метод бляшек».
Значение вирусов в природе и социально-экономический аспект их изучения.
Вироиды и прионы. Заболевания, вызываемые прионами. Болезнь Кройцфельда-Якоба, куру, спонгиоформная энцефалопатия крупного рогатого скота.
Раздел 9. Экология микроорганизмов
Тема 19. Влияние факторов внешней среды на жизнедеятельность микроорганизмов
Физические, химические и биологические факторы, их влияние на микроорганизмы.
Влияние абиотических факторов среды. Отношение микроорганизмов к молекулярному кислороду: аэробы и анаэробы (облигатные и факультативные), микроаэрофилы и аэротолерантные анаэробы. Токсические эффекты молекулярного кислорода и его производных (супероксидный анион, гидроксидный радикал, перекись водорода и др.). Защитные механизмы клетки. Влияние видимого света, УФ-излучения, ионизирующего излучения на микроорганизмы. Действие ультразвука на микробные клетки.
Влияние температуры. Рост микроорганизмов в зависимости от температуры. Кардинальные температурные точки. Температурный диапазон. Психрофилы, мезофилы, термофилы. Механизмы психро- и термофилии. Отношение микроорганизмов к кислотности среды. Механизмы рН-гомеостаза. Влияние активности воды и солености на жизнедеятельность микроорганизмов. Осмофилы, галофилы, ксерофилы. Механизмы осмофилии и ксерофилии. Влияние гидростатического давления. Барофильные и баротолерантные микроорганизмы. Влияние тяжелых металлов на микроорганизмы.
Биотические связи с участием микроорганизмов. Взаимоотношения микроорганизмов между собой и с другими организмами. Симбиоз. Мутуализм. Комменсализм. Метабиоз. Антагонизм. Паразитизм, хищничество. Особенности взаимоотношений микроорганизмов с растениями. Ризосферная и эпифитная микрофлора. Симбиоз клубеньковых бактерий с растениями. Фитопатогенные микроорганизмы. Микроорганизмы – симбионты и патогены насекомых. Использование энтомопатогенных микроорганизмов для борьбы с вредными насекомыми. Эпизоотологическое и инсектицидное направление в защите растений от насекомых-вредителей. Взаимосвязь микроорганизмов с позвоночными животными. Микрофлора кишечного тракта жвачных животных в связи с особенностями их питания. Нормальная микрофлора человека. Значение микрофлоры в жизни человека. Дисбактериоз и его предупреждение. Условно-патогенные и патогенные микроорганизмы. Разнообразие патогенных микроорганизмов. Факторы патогенности и стратегии паразитизма.
Тема 20. Биогеохимическая деятельность микроорганизмов
Участие микроорганизмов в круговороте углерода. Цикл азота и специфические группы микроорганизмов, участвующие в нем. Цикл серы: серобактерии и сульфидогены.
Для освоения курса предусмотрены лекционные, лабораторные, семинарские занятия, написание рефератов, самостоятельное изучение предложенных в программе вопросов.
3.2. Темы семинарских занятий (не предусмотрены учебным планом)
Темы лабораторных занятий
1. Правила и техника безопасности при работе в микробиологической лаборатории. Микроскопия.
2. Методы микроскопического исследования микроорганизмов. Простые методы приготовления и окраски микроскопических препаратов. Приготовление препаратов живых микроорганизмов. Приготовление фиксированных окрашенных препаратов микроорганизмов.
3. Строение прокариотной клетки. Окраска бактерий по Граму. Выявление внутриклеточных включений, капсул.
4. Морфологически дифференцированные клетки прокариот. Окраска эндоспор.
5. Морфология прокариот.
6. Актиномицеты.
7. Микроскопические грибы.
8. Методы стерилизации.
9. Принципы приготовления питательных сред для культивирования микроорганизмов. Условия культивирования.
10. Идентификация прокариот.
11. Прямые методы количественного учета микроорганизмов.
12. Косвенные методы количественного учета микроорганизмов (определение количества микроорганизмов в почве, воздухе).
3.3. Тематика заданий для самостоятельной работы
- Практические аспекты современной микробиологии.
- Развитие отечественной микробиологии.
- Открытие А. Флемингом пенициллина и С.А. Ваксманом стрептомицина.
- Принцип работы светового микроскопа.
- Красители, применяемые в практике микробиологических исследований.
- Электронный микроскоп, его применение в микробиологии.
- Подготовка биологических образцов для электронной микроскопии.
- Особенности морфологии цианобактерий, микоплазм, хламидий, риккетсий.
- Сходство и различие в организации клеток эукариот и прокариот. Отличительные особенности архебактерий.
- Протопласты, сферопласты, L-формы.
- Параспоральные включения Bacillus thuringiensis.
- Процесс образования эндоспоры у спорообразующих бактерий.
- Характеристика семейства Acetobacteriaceae.
- Характеристика семейства Legionellaceae.
- Характеристика семейства Neisseriaceae.
- Методы определения числа бактерий и бактериальной массы.
- Определение кинетических параметров роста культур микроорганизмов.
- Накопительные, чистые, смешанные культуры микроорганизмов.
- Условия культивирования микроорганизмов.
- Формы спиртового брожения по К. Нейбергу.
- Характеристика дрожжей, используемых в бродильном производстве
- Использование дрожжей при производстве хлебопродуктов. Производство пива и вин.
- Характеристика аноксигенных фототрофных бактерий. Эритробактерии и гелиобактерии.
- Целлюлозоразрушающие бактерии.
- Характеристика прокариот, осуществляющих анаэробное дыхание.
- Синтез вторичных метаболитов.
- Антибиотики: классификация по происхождению, химической структуре, механизмам действия.
- Методы выявления антибиотиков и определение чувствительности микроорганизмов к антибиотическим препаратам.
- Диссоциация бактерий.
- Методы выявления вирусов.
- Характеристика семейств ДНК- и РНК-содержащих вирусов.
- Вироиды и прионы. Заболевания, вызываемые прион-протеинами.
- Влияние излучений на микроорганизмы.
- Влияние гидростатического давления на микроорганизмы.
- Влияние тяжелых металлов на микроорганизмы.
- Взаимосвязь микроорганизмов с позвоночными животными.
- Нормальная микрофлора человека.
- Разнообразие патогенных микроорганизмов.
- Факторы патогенности и стратегии паразитизма.
Темы рефератов
- Нумерическая таксономия бактерий.
- Архебактерии.
- Энтомопатогенные микроорганизмы и их использование для защиты растений от вредных насекомых.
- Углеводородокисляющие микроорганизмы и их использование в процессах биоремедиации.
- Микробиологическая очистка сточных вод.
- Микробиология твердых бытовых отходов.
- Использование микроорганизмов в биогидрометаллургии
- План рефератов приведен в «Методических указаниях по организации самостоятельной работы студентов по дисциплине «Микробиология и вирусология»».