Программа курса «Микробиология»



Дата25.04.2016
өлшемі59.84 Kb.
түріПрограмма курса
Программа курса «Микробиология» для студентов 3 курса факультета биоинформатики и биоинженерии МГУ

(А.И.Нетрусов)
Программа раскрывает основные разделы общей микробиологии, изучая которые студенты знакомятся с обширным и разнообразным миром микроорганизмов, особенностями строения микробных клеток, их физиологией, современным состоянием систематики прокариот, их распространением на Земле, участии в глобальных природных процессах, ролью в жизни и хозяйственной деятельности человека.

Основное внимание в курсе уделено прокариотическим организмам – археям и бактериям, на их примерах описаны уникальные, свойственные только прокариотам процессы: аноксигенный бактериальный фотосинтез, метаногенез, азотфиксация, денитрификация.

Большое внимание обращено на процессы, проводимые микроорганизмами в природе: формирование биосферы и атмосферы, участие в круговороте основных химических элементов – углерода, кислорода, азота, серы, а также роли микроорганизмов в утилизации вредных органических веществ антропогенного происхождения (ксенобиотиков). Рассмотрены различные аспекты взаимоотношений между микроорганизмами и макро- и микроорганизмами, даны представления о симбиозах и паразитизме, описаны примеры микробных сообществ. Рассмотрены отдельные аспекты санитарной микробиологии и принципы способов обнаружения санитарно-показательных микроорганизмов. Особое место уделено истории микробиологии и великим микробиологическим открытиям.

Значительный раздел курса посвящен взаимодействию микроорганизмов и человека. Рассмотрены вопросы микробного патогенеза, микроорганизмов-симбионтов человека и животных, роли прокариот в защите человека от патогенов, дается представление о пре-, про- и синбиотиках, их роли в восстановлении нормального функционирования кишечника.


Введение.
Микробиология как наука, основные разделы микробиологии, роль микроорганизмов в развитии патогенных процессов у растений, животных и человека, связь с другими науками. Объекты микробиологии, открытия в микробиологии, роль в природе. Важнейшие вехи в истории микробиологии. Значение работ А.Левенгука, Л.Пастера, Р.Коха, С.Н.Виноградского, Д.И.Ивановского, М.Бейеринка, А.Клюйвера, А.Флеминга. Описание и принципы работы микроскопов Левенгука, лабораторных опытов Пастера, спор о «самозарождении», «аппертизация», открытие спор. Роль микроорганизмов в возникновении эпидемий, значение работ Листера и Пастера в развитии иммунологии, выделение чистых культур патогенов и доказательства микробной этиологии оспы, чумы, туберкулеза. Работы И.И.Мечникова и теория фагоцитоза. Нобелевские премии в области микробиологии.
Мир микроорганизмов.
Классификация микроорганизмов. Прокариоты (археи и бактерии) и эукариоты (грибы, водоросли и простейшие). Филогенетическая классификация живых существ и принципы построения филогенетического дерева родства организмов на основе сравнения последовательностей нуклеиновых кислот, «молекулярные хронометры». Значение молекулярных методов в классификации микроорганизмов. Доказательства древнего происхождения микроорганизмов. Возникновение и развитие жизни на Земле, роль микроорганизмов в формировании биосферы и современной атмосферы. Перенос спор микроорганизмов на Землю из космоса.
Раздел 1. Формы клеток и движение микроорганизмов.
Морфология и организация клеток эу- и прокариот. Размеры и формы клеток прокариот, различия архей и бактерий. Основные структуры прокариотической клетки: нуклеоид, цитозоль, ЦПМ, клеточная стенка, включения (сера, волютин, газовые вакуоли), капсулы и слизи, чехлы. Различия грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, микроорганизмов без клеточных стенок и с «неправильной» клеточной стенкой (археи). Устройство генетического аппарата прокариот, плазмиды, обмен генетической информацией (конъюгация, трансформация и трансдукция). Деление клеток. Способы движения клеток, устройство жгутиков. Формирование покоящихся форм и эндоспор бактерий. Устойчивость спор.
Раздел 2. Физиология и метаболизм микроорганизмов.
Рост и развитие микроорганизмов. Отношение микроорганизмов к кислороду (аэробы и анаэробы), кислотности и температуре, солености, свету, давлению и другим физико-химическим факторам. Устойчивость к неблагоприятным условиям. Экстремальные микроорганизмы (температура, давление, соленость, кислотность, щелочность).

Энергетический метаболизм, различные способы получения энергии микроорганизмами (хемо-, фото-, органо-, лито-, гетеро- и автотрофия). Развитие способов получения энергии – от брожения, через анаэробное дыхание - к аэробному дыханию и фотосинтезу. Бродильный тип метаболизма, основные группы бродильщиков и осуществляемые ими процессы: спиртовое, молочнокислое, пропионовое, маслянокислое и др. брожения. Использование бродильщиков на практике. Анаэробные дыхания: сульфатное, нитратное, карбонатные, серное, железное. Микроорганизмы их вызывающие, роль в природных процессах и в хозяйственной деятельности человека.

Хемолитотрофы – нитрификаторы, тионовые, водородные, карбоксидобактерии, железобактерии. Открытие хемолитоавтотрофии С.Н.Виноградским. Роль в природных процессах. Окисление микроорганизмами метана, понятие о бактериальном газовом фильтре. Окисление метанола и других одноуглеродных соединений.

Фотосинтез микроорганизмов: основные группы фотосинтетиков (пурпурные, зеленые, цианобактерии, галоархеи, водоросли). Особенности аноксигенного фотосинтеза, общая формула фотосинтеза. Пути фиксации углерода фототрофами. Роль бактериального фотосинтеза в природе.

Азотфиксация – микроорганизмы, способные к этому процессу и их роль в глобальном цикле азота. Азотфиксация, не чувствительная к кислороду. Использование различных форм азота для конструктивных процессов.

Углеродный метаболизм микроорганизмов – использование микроорганизмами различных соединений углерода, органических и неорганических. Роль микроорганизмов в минерализации и детоксикации ксенобиотиков.


Раздел 3. Микроорганизмы в природе и геологических процессах
Распространение микроорганизмов в различных местообитаниях на Земле (скальные породы, осадки, поверхность снега, вечная мерзлота, горячие серные источники, пустыни). Роль микроорганизмов в образовании и выветривании горных пород, в образовании парниковых газов.

Участие микроорганизмов в глобальных циклах N, C, O, S, P и Ca. Микробиологические процессы в осадках морей и рек, в водной толще озер, в почве.

Роль микроорганизмов в минерализации растительных остатков в аэробной и анаэробной зонах. Трофическая цепь, формируемая в анаэробном превращении полиуглеродных веществ. Аэробное и анаэробное разложение целлюлозы, крахмала, пектина, белков, нуклеиновых кислот.

Симбиозы микроорганизмов и макроорганизмов, примеры. Цианобактериальный мат как пример симбиотического и реликтового микробного сообщества. Симбиоз рубца жвачных, процессы, проходящие в рубце при разложении целлюлозы. Анаэробные симбиозы микроорганизмов и термитов, тараканов, «грибные сады», симбиозы фотобактерий и кальмаров, образование первичного органического вещества в местах «черных курильщиков» и газовых «сипов». Симбиотическая азотфиксация (бобовые, ольха). Молекулярные методы в экологии микроорганизмов: T-RFLP, FISH, DGGE, флуоресцентные белки и красители.


Раздел 4. Микроорганизмы, растения, животные и человек.
Болезнетворные микроорганизмы, вызывающие заболевания растений, животных и человека. Пути проникновения инфекций, их возбудители, способы борьбы с ними. Возникновение эпидемий. Снижение заболеваемости с появлением антибиотиков, новые поколения антибиотиков. Проблема возникновения устойчивых к антибиотикам форм.

Санитарно-эпидемиологический анализ воздуха, воды, почвы, помещений, продуктов питания. Санитарно-показательные микроорганизмы. Проблемы живых некультивируемых форм бактерий.

Микроорганизмы, поддерживающие устойчивый гомеостаз человека, микроорганизмы кожи, желудочно-кишечного тракта, пре-, про- и синбиотики, создание новых поколений пробиотиков и преодоление желудочного барьера.
Раздел 5. Традиционные и современные биотехнологии с использованием микроорганизмов.
Использованием микроорганизмов в хлебопечении, виноделии, сыроделии, пиво- и квасоварении. Молочнокислые производства и квашения. Получение с помощью микроорганизмов антибиотиков, ферментов, витаминов, гормонов растений, средств защиты растений, аминокислот, белка. Роль микроорганизмов в развитии биогеотехнологий, очистке сточных вод (аэробные и анаэробные процессы), получении горючих газов и биотоплив, в биореставрации загрязненных территорий. Биокоррозионные процессы, вызываемые микроорганизмами, пути преодоления нежелательных процессов.

Применение микроорганизмов в сельском хозяйстве: удобрения, средства защиты растений, животных, пробиотики, вакцины, повышение плодородия почв (гормоны растений, азотфиксаторы).



Генно-инженерные методы получения сверхпродуцентов гетерологичных белков, аминокислот, антибиотиков, спиртов, ферментов.
Литература

  1. Нетрусов А.И. и Котова И.Б., 2006. Микробиология, учебник для вузов, грифованный. М., Академия, 340 с.

  2. Древс Г. и др. (ред.). Современная микробиология. Пер. с англ. под ред. А.И.Нетрусова. М., Мир, 2005 г., тт. 1-2.

  3. Нетрусов А.И. (ред.). Практикум по микробиологии. Уч. пособие для вузов. М., Академия, 2005, 610 с.

  4. Нетрусов А.И. (ред.). Экология микроорганизмов. Учебник для вузов. М., Академия, 2004 г., 272 с.



Достарыңызбен бөлісу:


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет