Современная микробиология

1

04 07

2

1. Цели и задачи освоения дисциплины Цель: освоения дисциплины является расширение представлений аспирантов о строении прокариотических и эукариотических микроорганизмов, разнообразии метаболических процессов, протекающих в них и способах их регуляции, об организации и функционировании их геномов, формирование у аспирантов целостного представления о роли микроорганизмов в биосфере Земли, о возможностях применения микроорганизмов в различных отраслях хозяйственной деятельности человека.

Задачи: - знакомство с наиболее актуальными проблемами современной микробиологии,

возможными путями их решения; - расширение представлений о структурно-функциональной организации клеток

прокариотических и эукариотических микроорганизмов; - раскрытие многообразия способов получения энергии у микроорганизмов; - обобщение представления о биосинтетическх процессах, идущих в клетках

микроорганизмов; - знакомство с механизмами координации и регуляции обменных процессов. - формирование представлений о возможности использования микроорганизмов в

различных областях хозяйственной деятельности человека; - выявление основных принципов организации микробных сообществ; - обобщение представлений о влиянии абиотических и биотических факторов на

микробные сообщества; - расширение представлений о роли микробных сообществ в жизни растений,

животных, человека. - обобщение и углубление знаний о роли микроорганизмов в круговороте веществ в

природе, - знакомство с вопросами прикладной экологии микроорганизмов. 2. Место дисциплины в структуре ООП аспирантуры Дисциплина «Современная микробиология» является обязательной, входит в

состав Блока 1 «Дисциплины (модули)» и относится к вариативной части программы по направлению подготовки кадров высшей квалификации 06.06.01 «Биологические науки», направленность «Микробиология».

Дисциплина «Современная микробиология» изучается в 3, 4 и 5 семестрах. Входные знания, умения и компетенции, необходимые для изучения данной

дисциплины, формируются в процессе изучения теоретических основ и методов общей и молекулярной микробиологии, а также других дисциплин базовой и вариативной частей образовательных программ по направлению 06.04.01 «Биология». Взаимосвязь дисциплины «Современная микробиология» с другими дисциплинами ООП, такими как «История философии и науки», «Иностранный язык», «Научно-исследовательская деятельность и подготовка научно-квалификационной работы», а также научно-исследовательской и педагогической практиками способствует углубленной подготовке аспирантов к решению профессиональных задач в области микробиологии и формированию необходимых компетенций.

Для успешного освоения данной дисциплины необходимы базовые знания в области микробиологии, биохимии, цитологии, генетики, экологии. Аспирант должен иметь практические навыки работы с микроорганизмами, с современным лабораторным оборудованием.

3. Результаты обучения, определенные в картах компетенций и формируемые

по итогам освоения дисциплины Процесс изучения дисциплины «Современная микробиология» направлен на

формирование следующих компетенций:

3

УК-1: способность к критическому анализу и оценке современных научных достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях;

ОПК-1: способность самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием современных методов исследования и информационно-коммуникационных технологий;

ПК-1: способность проводить исследования строения, физиологии, экологии микроорганизмов на современном уровне;

ПК-2: готовность применять полученные теоретические знания и практические навыки работы в области микробиологии для решения актуальных проблем медицины, сельского хозяйства, промышленной биотехнологии, поддержания безопасности окружающей среды.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

•Знать: -основные разделы современной микробиологии; роль микробиологии в комплексе биологических наук; - особенности морфологии, физиологии и воспроизведения; экологию представителей основных таксонов микроорганизмов, их систематику, сходство и основные различия прокариот и эукариот, принципы классификации, номенклатуру; роль микроорганизмов в эволюционном процессе; - глобальную роль микроорганизмов в природе и различных сферах человеческой деятельности; - основные микробиологические методы исследований и сферы их применения; •Уметь: - обрабатывать и критически оценивать имеющиеся литературные данные; - применять полученные знания в своей профессиональной деятельности. •Владеть: - навыками работы с научной информацией с использованием новых технологий; - современными теориями, методическими подходами микробиологических исследований.

4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 14 зачетных единиц 504 часа. 4.1. Структура дисциплины

Виды учебной

работы, включая самостоятельную

работу аспирантов и трудоемкость (в

часах) № п/п Раздел дисциплины

Сем

ест

р

лек

ции

практич

. занятия

самост

оят.

работа

Формы текущего контроля

успеваемости (по темам) Формы

промежуточной аттестации

(по семестрам)

I Раздел 1 «Особенности организации и

3

72

36

72

180

4

функционирования клеток микроорганизмов»

1.1 Морфология и структурно-функциональная организация клеток прокариотических микроорганизмов. Систематика прокариот.

3 8 6 10 опрос, рефераты, презентации

1.2 Строение клеток эукариотических микроорганизмов. Систематика эукариотических микроорганизмов.


1.3 Организация генетического аппарата микроорганизмов. Наследственность и изменчивость.

3 8 4 10 дискуссия

1.4 Способы получения энергии у микроорганизмов.

3 12 6 10 опрос, рефераты

1.5 Основные источники химических элементов, используемые микроорганизмами


1.6 Биосинтетические процессы в клетках микроорганизмов.

3 12 4 10 дискуссия

1.7 Координация и регуляция обменных процессов в клетках микроорганизмов.


Промежуточная аттестация 3 зачёт Итого по разделу «Особенности

организации и функционирования клеток микроорганизмов»

72 36 72 180

II Раздел 2 «Роль микроорганизмов в биосфере Земли»

4 36 36 72 144

2.1 Понятие о микробном сообществе. Структура микробного сообщества. Трофические и физические связи в микробном сообществе.


2.2 Адаптации микробных сообществ к разнообразию абиотических факторов среды.


2.3 Различные типы взаимоотношений между микроорганизмами.


2.4 Взаимоотношения между микроорганизмами и растениями.


2.5 Взаимоотношения между микроорганизмами и


5

животными. 2.6 Микробные сообщества почв. 4 4 4 8 опрос, рефераты 2.7 Микробные сообщества

водоёмов. 4 4 4 8 опрос, рефераты

2.8 Микробные сообщества, участвующие в поддержании газового состава атмосферы.


2.9 Участие микробных сообществ в биогеохимических циклах элементов.


Промежуточная аттестация зачёт Итого по разделу «Роль

микроорганизмов в биосфере Земли»

36 36 72 144

III Раздел 3 «Использование микроорганизмов в хозяйственной деятельности человека»

5 36 36 108 180

3.1 Основные принципы и методы технической микробиологии.


3.2 Использование процессов брожения в промышленности и сельском хозяйстве


3.3 Производства, основанные на неполном окислении углеводов. Производство уксусной, лимонной, глюконовой и др. органических кислот.


3.4 Использование микроорганизмов для получения аминокислот, ферментов, витаминов.


3.5 Особенности биотехнологического производства лечебных и профилактических медицинских препаратов.


3.6 Использование микроорганизмов в биогеотехнологии металлов.


3.7 Основные направления использования микроорганизмов в растениеводстве.

5 4 4 12 Дискуссия, презентации

3.8 Использование микроорганизмов в животноводстве.

5 4 4 12 Дискуссия, презентации

3.9 Микробиологическое разрушение загрязняющих веществ.


Промежуточная аттестация зачёт

6

Итого по разделу «Использование микроорганизмов в хозяйственной деятельности человека»

5 36 36 108 180

Итого по курсу «Современная микробиология»

3-5 144 108 252 504

4.2. Содержание дисциплины Раздел 1 «Особенности организации и функционирования клеток

микроорганизмов» - 3 семестр 1.1. Морфология и структурно-функциональная организация клеток

прокариотических микроорганизмов. Систематика прокариот. Цитологические методы исследований: методы окраски микроорганизмов и методы

микроскопии (люминесцентная, темнопольная, фазово-контрастная, электронная и др.). Цитохимические методы. Приготовление препаратов для электронной микроскопии: тотальные препараты, ультратонкие срезы, реплики (криофрактография), контрастирование препаратов. Строение клеток прокариотических микроорганизмов (эубактерий и архебактерий). Особенности морфологических типов клеток. Клеточная стенка бактерий. Строение, химический состав и функции. Строение, функции липополисахарида и пептидогликана. Стенки эубактерий и архебактерий. Синтез и сборка компонентов клеточных стенок. Образование S-, R-, L-форм бактерий, протопластов и сферопластов, некультивируемых форм бактерий. Капсулы и фимбрии (пили). Химический состав, структура и функции. Жгутики, подвижность бактерий. Строение и химический состав жгутиков. Периплазматические жгутики спирохет; строение и функции. Скользящая подвижность некоторых бактерий и ее механизм. Хемо-, фото-, и магнитотаксисы. Периплазматическое пространство у грамотрицательных бактерий. Состав, структура и функции.

Мембраны бактерий, структура и функции: цитоплазматическая мембрана; внутрицитоплазматические мембранные структуры бактерий – производные цитоплазматической мембраны; фотосинтезирующий мембранный аппарат; тилакоиды, хлоросомы, родопсиновые мембранные структуры галобактерий; мембранные структуры метилотрофных, нитрифицирующих и других бактерий; мезосомы бактерий; наружная мембрана грамотрицательных бактерий.

Цитоплазма бактерий. Химический состав, физико-химические показатели, структура.

Включения: полифосфаты (волютин), гликоген, гранулеза, гранулы поли-бета-гидрооксимасляной кислоты, белковые кристаллы, элементарная сера, карбоксисомы, магнитосомы, фикоциановые гранулы цианобактерий. Газовые вакуоли – уникальные структуры прокариотной клетки.

Рибосомы бактерий. Состав, строение и функции. Различия рибосом эубактерий, архебактерий и эукариот. Различия в аппарате трансляции у грамположительных и грамотрицательных эубактерий и архебактерий.

Ядерный аппарат бактерий – нуклеоид. Состав и структура. Бактериальная хромосома. Репликация ДНК и сегрегация нуклеоидов при делении клеток. Связь нуклеоида с мембранными структурами клетки. Особенности ядерного аппарата архебактерий.

Основные таксономические группы бактерий. 1.2. Строение клеток эукариотических микроорганизмов. Систематика

эукариотических микроорганизмов.

7

Клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана. Строение, химический состав, функции, синтез компонентов.

Эндоплазматический ретикулум. Структура и происхождение. Функция гладкого и шероховатого ретикулума. Связь мембран ретикулума с мембранами аппарата Гольджи, цитоплазматической и ядерной мембранами. Микросомы.

Аппарат Гольджи. Строение, функции и роль в синтезе мембран, лизосом и клеточной стенки.

Лизосомы; вакуоли, фагосомы, сегрегационные и пищеварительные вакуоли. Пероксисомы. Структура, состав и функции. Митохондрии. Строение, химический состав и функции; наружная и внутренняя

мембраны, кристы, ДНК, белоксинтезирующий аппарат, гипотезы о происхождении митохондрий.

Хлоропласты. Строение, химический состав и функция; наружная и внутренняя мембраны, тилакоиды, ДНК, белоксинтезирующий аппарат.

Цитоплазма. Состав и строение компонентов цитоплазмы. Гиалоплазиа. Запасные вещества: полифосфаты, углеводы, липидные гранулы, белковые кристаллы.

Амебоидное движение. Рибосомы (строение, состав, функции). Микротрубочки и тонофиламенты -

цитоскелет клетки. Жгутики и реснички. Ядро. Ядерные структуры (строение и функции): мембрана, хромосомы, ядрышко,

ядерный сок. Митоз, эндомитоз. Макро- и микронуклеусы простейших. Клеточная дифференциация. Спорообразование у дрожжей и мицелиальных

грибов. Инцистирование простейших. Основные таксономические группы эукариотических микроорганизмов. 1.3. Организация генетического аппарата микроорганизмов.

Наследственность и изменчивость. Молекулярные основы наследственности. Доказательство генетической роли

нуклеиновых кислот. Основные структурные элементы ДНК и РНК. Первичная структура нуклеиновых кислот. Модель Уотсона-Крика. Альтернативные двуспиральные структуры ДНК. Влияние суперспирализации на структуру двойной спирали. Организация генома у про- и эукариотических микроорганизмов. Организация генов в хромосоме. Линейные хромосомы бактерий. Особенности организации клеток и жизненный цикл актиномицетов. Плазмиды. Бактериальные плазмиды, их классификация и фенотипические признаки. Репликация плазмид. Взаимодействие плазмидных репликонов в бактериальной клетке: исключение вхождения и несовместимость, рекомбинация. Интеграция плазмид в хромосому. Использование плазмид при генетическом анализе у бактерий. Методы генетического анализа плазмидной ДНК. Трансформация плазмидной ДНК. Биологическое значение плазмид. Их роль в эволюции бактерий. Плазмиды актиномицетов. Плазмиды дрожжей-сахаромицетов: двухмикронная и трехмикронная ДНК. Плазмиды мицелиальных грибов.

Инсерционные последовательности (Is) и транспозоны (Tn) бактерий. Классификация и структура. Механизмы транспозиции. Генетические эффекты, вызываемые внедрением в геном мигрирующих элементов: регуляторная роль и индукция мутаций, геномные перестройки. Интегроны. Конъюгативные транспозоны. Возможные механизмы возникновения Tn. Мигрирующие элементы и естественный отбор. Роль Tn в эволюции бактерий.

Формы переноса генетического материала и генетическое картирование у бактерий. Трансформация. Природа трансформирующего фактора. Особенности переноса генетического материала при трансформации: компетентность, проникновение ДНК донора в клетку реципиента, эффективность и механизм включения ДНК донора в геном реципиента. Генетическое картирование при трансформации: сцепление маркеров (котрансформация), рекомбинационный анализ. Трансформация у грамположительных и

8

грамотрицательных бактерий. Спонтанная трансформация. Трансфекция. Лизогения и трансдукция. Явление лизогении: лизогенные бактерии и их свойства, индукция фага в лизогенных культурах, иммунитет. Профаг, его функции в клетке, механизм интеграции в хромосому и исключение. Общая трансдукция: ее особенности и механизмы. Возможности генетического картирования при неспецифической трансдукции. Абортивная трансдукция. Трансдукция у разных видов бактерий. Конъюгация. Половой фактор, его функции, интеграция в хромосому и исключение. Сексдукция. Перенос хромосомы при конъюгации. Методы картирования хромосомы при конъюгации.

Эволюция взглядов на изменчивость микроорганизмов. Методы доказательства мутационной природы изменчивости бактерий. Современные представления о мутационной и модификационной изменчивости микроорганизмов. Молекулярные механизмы возникновения мутаций. Классификация мутаций. Мутации, возникающие в процессе репликации ДНК. Индуцированный мутагенез. Механизм действия мутагенов (УФ, радиация, аналоги оснований, алкилирующие агенты, азотистая кислота, акридиновые красители и т.д.). Мутации микроорганизмов, используемые в генетических исследованиях. Методы выделения мутантов. Мутации грибов, водорослей и бактерий: морфологические, устойчивости к ингибиторам, чувствительности к мутагенным факторам, ауксотрофные, условно летальные. Обратные мутации. Различия в частотах разных типов мутаций и их причины. Понятие о мутационных системах и мутационном анализе. Популяционная изменчивость бактерий. Популяционные изменения в относительно постоянных и меняющихся условиях среды: на твердых и в жидких средах. Популяционное давление и факторы, влияющие на скорость популяционных изменений. Популяционные изменения патогенных бактерий in vivo. Популяционная изменчивость, обусловленная модификациями.

1.4. Способы получения энергии у микроорганизмов Виды используемой микроорганизмами энергии, способы ее получения и пути

трансформации. Биологическое окисление, доноры и акцепторы электронов. Пути образования АТФ: субстратное фосфорилирование в дыхательной цепи, фотофосфорилирование. Относительная эффективность использования свободной энергии. Особенности электрон-транспортных систем различных микроорганизмов. Локализация энергетических процессов в клетках микроорганизмов.

Основные пути диссимиляции гексоз микроорганизмами. Цикл трикарбоновых кислот. Использование общих и специфических реакций при диссимиляции различных органических субстратов микроорганизмами.

Брожения. Содержание понятия, главнейшие типы брожений (молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое, смешанное, ацетоно-бутиловое). Образование водорода. Изменение характера брожений в зависимости от условий среды. Микроорганизмы - возбудители брожения. Анаэробная диссимиляция аминокислот и высокомолекулярных веществ. Токсичность кислорода для облигатных анаэробов.

Анаэробное дыхание. Углекислота как акцептор водорода: образование метана и уксусной кислоты. Диссимиляционная сульфатредукция и восстановление среды: диссимиляционное восстановление нитратов и денитрификация. Возможности использования иных акцепторов электронов.

Аэробное дыхание. Формы участия кислорода в окислении органических субстратов, их ферментное обеспечение. Окисление одноуглеродных соединений. Аэробная диссимиляция молекул различных мономеров и полимеров, особенности окисления углеводородов. Неполные окисления, образование органических кислот грибами и аэробными бактериями. Трансформация молекул органических веществ микроорганизмами. Кометаболизм.

Окисление неорганических соединений микроорганизмами. Окисление водорода, аммиака, нитрата, соединений серы, сурьмы. Конечные акцепторы электронов. Основные

9

представители хемолитотрофов, их значение. Возможность окисления железа и марганца микроорганизмами.

Использование микроорганизмами энергии света. Элементы аппарата фотосинтеза (антенна светособирающих пигментов, реакционный центр, цепь переноса электронов), их структурная организация. Циклическая и нециклическая системы транспорта электронов: фотофосфорилирование, генерация восстановительных эквивалентов. Фотосинтез с выделением и без выделения кислорода. Важнейшие представители пурпурных и зеленых бактерий, цианобактерий и микроводорослей, особенности их фотосинтеза. Использование энергии света галобактериями. Значение фотосинтеза в циклах углерода и кислорода в природе и эволюции жизни на Земле.

1.5. Основные источники химических элементов, используемые микроорганизмами

Химический состав бактериальной клетки. Потребности в основных химических элементах, их источники. Транспорт питательных веществ в клетку. Использование микроорганизмами различных источников углерода органической и неорганической природы. Разложение микроорганизмами сложных природных веществ: белков, целлюлозы, гемицеллюлозы, крахмала, хитина, пектинов, лигнина, ароматических углеводородов. Бактерии-ксенобиотики. Ассимиляция углерода углекислоты автотрофными и гетеротрофными микроорганизмами. Рибулезодифосфатный цикл восстановления углекислоты и его наличие у различных микроорганизмов. Облигатные и факультативные метилотрофы, пути ассимиляции ими одноуглеродных соединений. Использование микроорганизмами ацетата и других двууглеродных соединений. Значение цикла трикарбоновых кислот и глиоксилатного шунта в конструктивном обмене.

Использование микроорганизмами различных источников азота: аминоавтотрофы и аминогетеротрофы. Участие микроорганизмов в круговороте азота в природе. Фиксация молекулярного азота микроорганизмами. Механизм азотфиксации: распространение способности к азотфиксации, оптимальные условия ее осуществления. Практическое значение процесса. Использование микроорганизмами окисленных соединений серы и азота. Ассимиляционная нитрат- и сульфатредукция.

1.6. Биосинтетические процессы в клетках микроорганизмов. Энергетическая характеристика биосинтеза. Значение восстановительных

эквивалентов. Общая характеристика биосинтеза мономеров и полимеров. Биосинтез аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований

микроорганизмами. Центральная роль промежуточных метаболитов, образующихся в процессах катаболизма гетеротрофов или ассимиляции углекислоты автотрофами (пируват, ацетат, оксалоацетат, сукцинат, а-кетоглутарат и фосфорилированные производные сахаров).

Биосинтез полимеров микроорганизмами. Содержание понятия "сверхсинтез". Механизмы биосинтеза белка, ДНК, РНК, полисахаридов и пептидогликана. Биосинтез и выделение внеклеточных ферментов. Биосинтез липидов.

Содержание понятия "вторичные метаболиты". Биосинтез микроорганизмами пигментов, токсинов, алкалоидов. Главнейшие типы антибиотиков, образуемых микроорганизмами. Полусинтетические антибиотики.

Образование клеточных структур микроорганизмами. Биогенез рибосом, мембранных структур, клеточной стенки, жгутиков, капсул. Синтез корпускул вирусов и фагов. Значение процессов самосборки.

1.7. Координация и регуляция обменных процессов в клетках микроорганизмов

Уровни регуляции обменных процессов у микроорганизмов. Компартментализация различных типов метаболической активности в клетках микроорганизмов. Роль субклеточных структур и мультиферментных комплексов в координации метаболических процессов.

10

Конститутивные и индуцибельные ферменты. Регуляторные механизмы, связанные с изменением уровня синтеза или активности ферментов. Значение аллостерических белков и эффекторов.

Регуляция синтеза ферментов. Индукция и ее контроль. Репрессия конечными продуктами и катаболитами. Значение цАМФ. Диауксия. Примеры регуляции в разветвленных биосинтетических путях.

Регуляция активности ферментов. Представления о каталитических и регуляторных центрах ферментов. Эффекторные свойства метаболитов. Аденилатный контроль и энергетический заряд клетки. Эффект Пастера. Регуляция активности ферментов химической модификацией.

Соотношение и взаимосвязь анаболических и катаболических процессов у микроорганизмов. Основные и дополнительные (анаплеротические) пути метаболизма. Амфиболиты и центраболиты.

Регуляция синтеза РНК и ДНК в бактериальных клетках. Репликация ДНК и деление клеток. Скорость роста, синтез и деградация биополимеров в бактериальной клетке.

Координация сложных реакций микроорганизмов на изменения условий среды: хемотаксис, фототаксис, аэротаксис и т.п.

Получение и использование регуляторных мутантов. Аккумуляция запасных веществ (липидов, полисахаридов, полифосфатов, поли-

бета-оксимасляной кислоты и др.) микроорганизмами и ее роль в поддержании клеточного го-меостаза.

Раздел 2 «Роль микроорганизмов в биосфере Земли» - 4 семестр 2.1. Понятие о микробном сообществе. Структура микробного сообщества.

Трофические и физические связи в микробном сообществе. Структурная организация микробного сообщества. Трофические связи в

микробном сообществе. Примеры аэробных и анаэробных микробных сообществ. Социальное поведение бактерий. Колониальная организация и межклеточная коммуникация у микроорганизмов. Межбактериальные взаимодействия.

2.2. Адаптации микробных сообществ к разнообразию абиотических факторов среды.

Действие на микроорганизмы абиотических факторов среды. Основные понятия аутэкологии. Действие абиотических факторов на микроорганизмы. Влияние земного тяготения, солнечной активности и магнитных полей Земли на микроорганизмы. Влияние излучений на микроорганизмы. Влияние гидростатического давления на микроорганизмы. Влияние кислорода на микроорганизмы. Влияние температуры на микроорганизмы: термофилы, психрофилы, мезофиллы. Влияние pH, активности воды и концентраций солей на микроорганизмы.

2.3. Различные типы взаимоотношений между микроорганизмами. Различные типы взаимоотношений между микроорганизмами. Типы симбиоза:

экзо- и эндосимбиоз; метабиоз, мутуализм, комменсализм, паразитизм, антагонизм; факультативные и облигатные симбионты. Функции симбиоза. Эволюция симбиоза. Симбиотические ассоциации микроорганизмов. Понятие о синтрофии и синтрофных микроорганизмах.

2.4. Взаимоотношения между микроорганизмами и растениями. Взаимоотношения между микроорганизмами и растениями. Микроорганизмы,

ассоциированные с различными частями растений и их роль в жизнедеятельности растительного организма. Участие симбиотических микроорганизмов в минеральном питании растений. Фитопатогенные микроорганизмы: механизмы воздействия на растительный организм, основные группы фитопатогенных микроорганизмов. Иммунитет растений.

11

2.5. Взаимоотношения между микроорганизмами и животными. Взаимоотношения между микроорганизмами и простейшими. Эндосимбионты и

эктосимбионты. Локализация эндосимбионтов в клетках простейших. Роль симбиотических микроорганизмов в переходе простейших к вторичной анаэробности. Взаимоотношения между микроорганизмами и животными. Участие микроорганизмов в пищеварении животных. Взаимоотношения микроорганизмов и травоядных животных. Взаимоотношения микроорганизмов и хищников. Взаимоотношения микроорганизмов и глубоководных животных. Взаимоотношения между микроорганизмами и человеком. Основные принципы формирования нормальной микрофлоры. Факторы, влияющие на состав нормальной микрофлоры человека в течение жизни. Основные функции нормальной микрофлоры человека. Микрофлора кожных покровов, дыхательной, пищеварительной, мочеполовой системы. Понятие о дизбактериозе.

2.6. Микробные сообщества почв. Специфика почвы как среда обитания микроорганизмов. Микрозональность почвы.

Твердая фаза почвы. Природа явления адгезии микроорганизмов. Жидкая фаза почвы. Развитие микроорганизмов в пленках и капиллярах. Газовая фаза почвы. Строение и функционирование комплекса почвенных микроорганизмов. Роль микроорганизмов в процессе формирования плодородия почв. Характеристика основных групп почвенного микронаселения. Почвенные микроорганизмы: микроскопические грибы, аскомицеты, бактерии, простейшие. Грибы, их место и роль в биогеоценозе. Разложение растительного опада и древесины. Процессы образования и разложения гумуса и участие в них грибов. Самоочищение почв. Участие почвенных микроорганизмов в циклах углерода, азота, серы, фосфора, железа.

2.7. Микробные сообщества водоёмов. Вода как среда обитания микроорганизмов. Физико-химические свойства воды.

Классификация водоемов по степени трофии: олиготрофные, мезотрофные, евтрофный, дистрофный. Микроорганизмы водоёмов. Структура микробных сообществ водных экосистем. Микроорганизмы, составляющие бактериопланктон. Классификация бактериопланктона по размеру микроорганизмов: фемтопланктон, пикопланктон, нанопланктон, микропланктон, мезопланктон и протозоопланктон. Численность микроорганизмов в зависимости от типа водоема. Специфика микробных сообществ океанов, рек, различных типов озёр. Участие водных микроорганизмов в циклах углерода, азота, серы, фосфора, железа.

2.8. Микробные сообщества, участвующие в поддержании газового состава атмосферы.

Атмосфера как среда обитания микроорганизмов. Стратегии выживания микроорганизмов в условиях атмосферы. Участие микроорганизмов в формировании газового состава атмосферы. Методы выявления микроорганизмов в воздухе. Микроорганизмы, присутствующие в атмосфере.

2.9. Участие микробных сообществ в биогеохимических циклах элементов. Участие микроорганизмов в круговоротах веществ. Участие микроорганизмов в

биогеохимических циклах углерода, азота, серы, железа, фосфора. Основные этапы круговорота азота в природе. Биологическая фиксация азота. Примеры азотфиксирующих микроорганизмов. Аммонификация азотсодержащих соединений. Процессы нитрификации и денитрификации. Основные этапы круговорота углерода в природе. Участие микроорганизмов в разложении углеродсодержащих соединений. Участие микроорганизмов в круговороте серы в природе. Участие микроорганизмов в круговороте фосфора и железа в природе. Взаимодействие микроорганизмов с изверженными горными породами. Литофильные микробные сообщества. Взаимодействие микроорганизмов с осадочными породами - карбонатами. Образование серы и сульфидных руд. Образование железных руд с болотными рудами как пример современного процесса.

12

Раздел 3 «Использование микроорганизмов в хозяйственной деятельности человека» - 5 семестр

3.1. Основные принципы и методы технической микробиологии. Техническая микробиология как часть биотехнологии. Введение в специальность.

Предмет и задачи технической микробиологии. Основные понятия. История. Связь с другими науками. Промышленные штаммы и способы их усовершенствования. Характеристика промышленных штаммов. Требования, предъявляемые к промышленным штаммам-продуцентам. Совершенствование промышленных биообъектов методами мутагенеза и селекции. Использование методов клеточной инженерии. Создание новых промышленных штаммов методами генетической инженерии. Инженерная энзимология. Иммобилизованные биообъекты. Культивирование микроорганизмов в биотехнологическом производстве. Периодическое культивирование. Непрерывное культивирование. Поверхностное и глубинное культивирование. Управление процессами культивирования. Технологические основы получения продуктов микробного синтеза. Подготовка и стерилизация технологического воздуха. Используемое сырье. Герметизация и стерилизация оборудования. Питательные среды. Подготовка посевного материала. Процесс биосинтеза. Основные технологические параметры.

3.2. Использование процессов брожения в промышленности и сельском хозяйстве.

Химизм спиртового брожения. Основные этапы и продукты синтеза. Катализаторы и ферменты. Глицериновая форма спиртового брожения. Условия, необходимые для протекания спиртового брожения. Молочнокислое брожение. Основные возбудители. Химизм. Сырье. Оптимальные условия брожения. Практическое применение. Маслянокислое брожение. Пропионовокислое брожение. Ацетоно-бутиловое брожение. Основные возбудители. Химизм. Сырье, конечные продукты. Оптимальные условия брожения. Практическое применение продуктов брожения.

3.3. Производства, основанные на неполном окислении углеводов. Производство уксусной, лимонной, глюконовой, фумаровой и др. кислот.

Неполное окисление углеводов: химизм, значение для клетки. Микроорганизмы, используемые для получения продуктов неполного окисления углеводов, оптимальные условия их культивирования. Практическое использование органических кислот.

3.4. Использование микроорганизмов для получения аминокислот, ферментов, витаминов.

Получение и применение ферментов. Микроорганизмы как источники ферментов. Микробные ферменты, имеющие промышленное значение. Выбор штаммов и условий культивирования для получения ферментов. Иммобилизованные ферменты и их применение. Микробиологический синтез аминокислот. Получение аминокислот методом прямой ферментации. Использование диких штаммов. Использование мутантов. Продукция аминокислот с помощью штаммов, полученных методами генетической инженерии. Получение аминокислот из биосинтетических предшественников. Энзиматический синтез. Микробиологический синтез витаминов. Классификация витаминов. Использование микроорганизмов-продуцентов для синтеза витаминов В12, В2, В3, А, С, D. Производство убихинонов.

3.5. Особенности биотехнологического производства лечебных и профилактических медицинских препаратов.

Микробиологический синтез антибиотиков. Антибиотики как вторичные метаболиты. Классификация антибиотиков. Основные продуценты. Этапы биосинтеза антибиотиков. Особенности ферментации при получении антибиотиков. Получение стероидных препаратов. Основные стероидные соединения, получаемые путем микробиологического синтеза. Использование реакций биотрансформации. Сырье. Используемые продуценты. Классификация основных лечебных и профилактических вакцин и иммунопрепаратов. Основные микроорганизмы, используемые для получения

13

различных иммунобиологических препаратов. Особенности технологических производств при получении иммунобиологических препаратов и вакцин.

3.6. Использование микроорганизмов в биогеотехнологии металлов. Использование микроорганизмов для извлечения из руд цветных. редких металлов

и урана. Бактериальное выщелачивание. Используемые микроорганизмы. Аккумулирование металлов микроорганизмами. Использование микроорганизмов при добыче нефти и угля.

3.7. Основные направления использования микроорганизмов в растениеводстве.

Роль микроорганизмов в процессе формирования плодородия почв. Характеристика почвенных микроорганизмов. Специфика почвы как среды обитания микроорганизмов. Строение и функционирование комплекса почвенных микроорганизмов. Участие почвенных микроорганизмов в образовании и разложении гумуса. Влияние обработки почвы и севооборотов на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов. Эпифитная и ризосферная микрофлора. Фитопатогенные бактерии и грибы. Микрофлора кормов, плодов, овощей. Роль микробных популяций в защите растений от вредителей. Методы выделения ризосферной, планосферной, эпифитной и фитопатогенной микрофлоры. Инокуляция растений в целях повышения биологической фиксации азота, для борьбы с вредными насекомыми, болезнями растений, повышения урожая и улучшения его качества и для облегчения труда и повышения его экономичности. Использование микроорганизмов при производстве препаратов для предпосевной обработки семян, вегетирующих растений и для ускорения разложения послеуборочных остатков.

3.8. Роль микроорганизмов в животноводстве. Инфекционные болезни животных (бактериальной и вирусной природы).

Возбудители пищевых токсикоинфекций, передающихся человеку через продукты животного происхождения, кожевенно-меховое сырье. Использование вакцинации в животноводстве. Комовые белковые препараты. Требования к кормовым белковым препаратам. Основные субстраты и сырье. Выбор организма-продуцента. Оптимальные условия для максимального выхода микробной биомассы.

3.9. Микробиологическое разрушение загрязняющих веществ. Микроорганизмы как основное звено редуцентов и их функции в биосфере.

Мониторинг природного процесса биоремедиации. Ресурсы для деструкционной деятельности редуцентов. Классификация загрязняющих веществ. Промышленные, бытовые и сельскохозяйственные загрязнители. Микробиологическая обработка твердых бытовых отходов и сточных вод. Биодеструкция нефти, нефтепродуктов, пестицидов, поверхностно-активных веществ, полихлорбифенилов, фосфор- и хлорорганических веществ. Микроорганизмы - деструкторы ксенобиотиков. Характеристика наиболее известных микроорганизмов-деструкторов. Интродукция в естественные условия микроорганизмов, увеличивающих скорость или степень разложения вещества.

5. Образовательные технологии, применяемые при освоении дисциплины При реализации учебной дисциплины «Современная микробиология" используются

следующие формы обучения: 1) традиционные: лекции, семинары. 2) современные интерактивные технологии: интерактивные лекции, решение

проблемных вопросов, дискуссии. Практические занятия включают элементы компьютерных симуляций, встречи с

представителями крупнейших научно-исследовательских институтов г. Саратова (РОС НИПЧИ «Микроб», ИБФРМ РАН), представителями коммерческих организаций, работающих в смежных областях (ЗАО «Биоамид», ЗАО «Нита-Фарм»).

14

Семинарские занятия организованы в форме ответов на поставленные вопросы или докладов аспирантов. Доклады завершаются дискуссией по основным вопросам, затронутым в устных сообщениях. Темы докладов приведены в Приложении 1.

Лекционные занятия по данной дисциплине составляют 28,7% аудиторных занятий. Удельный вес интерактивных форм обучения составляет около 20% аудиторных занятий.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы аспирантов. 6.1. Виды самостоятельной работы

Самостоятельная работа аспирантов заключается в поиске и обработке информации по основным разделам дисциплины как в библиотечном фонде, так и в электронных базах данных. Раздел/тема

дисциплины Вид самостоятельной работы Литература

I Раздел 1 «Особенности организации и функционирования клеток микроорганизмов»

1.1 Морфология и структурно-функциональная организация клеток прокариотических микроорганизмов. Систематика прокариот.

подготовка к устному опросу: проработка конспектов лекций и вопросов, вынесенных на самостоятельное изучение с помощью основной и дополнительной литературы; подготовка реферата, презентации

1.2 Строение клеток эукариотических микроорганизмов. Систематика эукариотических микроорганизмов.


1.3 Организация генетического аппарата микроорганизмов. Наследственность и изменчивость.

подготовка к дискуссии

1.4 Способы получения энергии у микроорганизмов.

подготовка к устному опросу: проработка конспектов лекций и вопросов, вынесенных на самостоятельное изучение с помощью основной и дополнительной литературы; подготовка реферата.

1.5 Основные источники химических элементов,

подготовка к устному опросу: проработка конспектов лекций и

1.Воробьёв А.А., Быков А.С., Пашков Е.П. и др. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии. М.: Академия, 2011.

2.Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М.: Академия, 2003. – 420 с.

3.Определитель бактерий Берджи. В 2-х т.: Пер.с англ. / Под ред. Дж.Хоулта и др.- М.: Мир, 1997.

4.Практикум по микробиологии: уч. пособие для студ. высш. учебн. заведений /

15

используемые микроорганизмами

вопросов, вынесенных на самостоятельное изучение с помощью основной и дополнительной литературы; подготовка реферата.

1.6 Биосинтетические процессы в клетках микроорганизмов.

Подготовка к дискуссии

1.7 Координация и регуляция обменных процессов в клетках микроорганизмов.


А.И.Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук и др.; Под ред. А.И. Нетрусова. – М.: Академия, 2005. 5.Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах. /Под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля.- М.:Мир, 2005.

6.Елинов Н.П. Химическая микробиология. М.: "Высшая школа", 1989.

II Раздел 2

«Роль микроорганизмов в биосфере Земли» 2.1 Понятие о микробном

сообществе. Структура микробного сообщества. Трофические и физические связи в микробном сообществе.


2.2 Адаптации микробных сообществ к разнообразию абиотических факторов среды.


2.3 Различные типы взаимоотношений между микроорганизмами.


2.4 Взаимоотношения между микроорганизмами и растениями.


1. Воробьёв А.А., Быков А.С., Пашков Е.П. и др. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии. М.: Академия, 2011.

2. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М.: Академия, 2003.

3. Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. С.-Пб.: Спец. литература, 2002.

4. Бухарин О.В., Гинзбург А.Л., Романова Ю.М.,

16

2.5 Взаимоотношения

между микроорганизмами и животными.

подготовка к устному опросу: проработка конспектов лекций и вопросов, вынесенных на самостоятельное изучение с помощью основной и дополнительной литературы; подготовка реферата, презентации.

2.6 Микробные сообщества почв.


2.7 Микробные сообщества водоёмов.


2.8 Микробные сообщества, участвующие в поддержании газового состава атмосферы.


2.9 Участие микробных сообществ в биогеохимических циклах элементов.


Эль-Регистан Г.И. Механизмы выживания бактерий. – М.: Медицина, 2005. 5. Бухарин О.В., Валышев А.В., Гильмутдинова Ф.Г. и др. Экология микроорганизмов человека. Екатеринбург: УрО РАН, 2006.

6. Ермилова Е.В. Молекулярные аспекты адаптации прокариот.- СПб.: Изд-во С.-Пб.ун-та, 2007.

7. Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах. /Под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля.- М.:Мир, 2005.

8. Елинов Н.П. Химическая микробиология. М.: "Высшая школа", 1989.

III Раздел 3 «Использование микроорганизмов в хозяйственной деятельности человека»

3.1 Основные принципы и методы технической микробиологии.


3.2 Использование процессов брожения в промышленности и сельском хозяйстве

подготовка к устному опросу: проработка конспектов лекций и вопросов, вынесенных на самостоятельное изучение с помощью основной и дополнительной литературы; подготовка реферата,

1. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М.: Академия, 2003.

2. Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. С.-Пб.: Спец. литература,

17

презентации 3.3 Производства,

основанные на неполном окислении углеводов. Производство уксусной, лимонной, глюконовой и др. органических кислот.


3.4 Использование микроорганизмов для получения аминокислот, ферментов, витаминов.


3.5 Особенности биотехнологического производства лечебных и профилактических медицинских препаратов.


3.6 Использование микроорганизмов в биогеотехнологии металлов.


3.7 Основные направления использования микроорганизмов в растениеводстве.

подготовка к дискуссии, подготовка презентации

3.8 Использование микроорганизмов в животноводстве.

подготовка к дискуссии, подготовка презентации

3.9 Микробиологическое разрушение загрязняющих веществ.


2002. 3. Медицинская микробиология./ Под ред. А.М. Королюка, В.Б. Сбойчакова. СПб., 2002.

4. Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах. /Под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля.- М.:Мир, 2005.

5. Химическая микробиология Елинов Н.П.. - М.: "Высшая школа", 1989. – 320 с.

6. Шлегель Г. Общая микробиология. М., 1987.

Итого часов на самостоятельную работу

252

18

6.2. Вопросы для углубленного самостоятельного изучения

Раздел 1 «Особенности организации и функционирования клеток микроорганизмов»

1. Цитологические методы исследований: 2. Мембраны бактерий, структура и функции: цитоплазматическая мембрана;

внутрицитоплазматические мембранные структуры бактерий – производные цитоплазматической мембраны.

3. Основные таксономические группы прокариот. 4. Основные таксономические группы эукариотических микроорганизмов. 5. Молекулярные основы наследственности. 6. Формы переноса генетического материала и генетическое картирование у

бактерий. 7. Современные представления о мутационной и модификационной изменчивости

микроорганизмов. 8. Биосинтез полимеров микроорганизмами.

Раздел 2 «Роль микроорганизмов в биосфере Земли»

1. Колониальная организация и межклеточная коммуникация у микроорганизмов. 2. Симбиотические ассоциации микроорганизмов. 3. Микроорганизмы-антагонисты фитопатогенов. 4. Фитопатогенные микроорганизмы: механизмы воздействия на растительный

организм, основные группы фитопатогенных микроорганизмов. Иммунитет растений.

5. Участие микроорганизмов в пищеварении животных. 6. Роль микроорганизмов в процессе формирования плодородия почв. 7. Процесс самоочищения воды. 8. Участие микроорганизмов в формировании газового состава атмосферы. 9. Литотрофные микробные сообщества.

Раздел 3 «Использование микроорганизмов в хозяйственной деятельности человека»

1. Использование методов клеточной инженерии. Создание новых промышленных

штаммов методами генетической инженерии. 2. Процесс биосинтеза. Основные технологические параметры. 3. Особенности технологических производств при получении иммунобиологических

препаратов и вакцин.. 4. Аккумулирование металлов микроорганизмами. 5. Использование микроорганизмов при добыче нефти и угля. 6. Роль микробных популяций в защите растений от вредителей. 7. Инфекционные болезни животных (бактериальной и вирусной природы). 8. Возбудители пищевых токсикоинфекций, передающихся человеку через 9. Интродукция в естественные условия микроорганизмов, увеличивающих скорость

или степень разложения вещества. 6.3. Порядок выполнения самостоятельной работы

Самостоятельная работа аспирантов подкреплена учебно-методическим и информационным обеспечением, включающим учебники, учебно-методические пособия,

19

конспекты лекций, Интернет-ресурсы. Список рекомендуемой литературы представлен в разделе 8 настоящей рабочей программы.

Реализация данной учебной дисциплины предусматривает следующие формы организации самостоятельной работы аспирантов:

1) внеаудиторная самостоятельная работа; 2) аудиторная самостоятельная работа, которая осуществляется под

непосредственным руководством преподавателя. Основная задача организации самостоятельной работы аспирантов заключается в

создании психолого-дидактических условий развития интеллектуальной инициативы и мышления на занятиях любой формы. Цель самостоятельной работы – научить аспиранта осмысленно и самостоятельно работать сначала с учебным материалом, затем с научной информацией, развить способности к самоорганизации и самовоспитанию с тем, чтобы привить умение в дальнейшем непрерывно повышать свою квалификацию.

Внеаудиторная самостоятельная работа аспирантов по дисциплине «Современная микробиология» заключается в следующем:

1) подготовка к семинарским занятиям, изучение основной и дополнительной литературы (список рекомендуемой литературы приведен в разделе 8 данной рабочей программы);

2) подготовка к текущему контролю и промежуточной аттестации; 3) подготовка к дискуссиям 4) подготовка презентаций; 5) подготовка и написание рефератов; 6) выполнение домашних заданий, включающих, в том числе, подбор и изучение

литературных источников. В ходе освоения курса предполагается написание не менее 3 рефератов, подготовка

не менее 3 мультимедийных презентаций по тематическим разделам курса. Аудиторная самостоятельная работа реализуется при проведении семинаров и во

во время чтения лекций. 7. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной

аттестации по итогам освоения дисциплины 7.1. Формы текущего контроля работы аспирантов Текущий контроль проводится в ходе проверки и оценки выполнения заданий для

самостоятельной работы. К формам текущего контроля относятся: устные и письменные опросы, рефераты, презентации, участие в дискуссиях. Текущий контроль освоения отдельных разделов дисциплины может также осуществляется при помощи творческих заданий. Устный опрос может проходить как в форме индивидуального опроса, так и в форме беседы. Письменный опрос проводится в форме ответов на поставленные вопросы.

7.2. Порядок осуществления текущего контроля Текущий контроль выполнения заданий осуществляется регулярно, начиная со 2

недели семестра. Контроль и оценивание выполнения осуществляется на заключительной неделе семестра. Текущий контроль освоения отдельных разделов дисциплины осуществляется при помощи опроса или дискуссий в завершении изучения каждого раздела. Система текущего контроля успеваемости служит в дальнейшем наиболее качественному и объективному оцениванию в ходе промежуточной аттестации.

7.3. Промежуточная аттестация по дисциплине Промежуточная аттестация проводится в 3, 4 и 5 семестрах в форме зачетов. Зачет

проводится в форме устного опроса аспирантов по билетам. Билет включает два вопроса. Список вопросов для промежуточной аттестации представлен в Приложении 1. Для лиц с ограниченными возможностями здоровья (слабослышащих и др.) текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация может проводиться в письменной форме.

20

7.4. Фонд оценочных средств Содержание фонда оценочных средств см. Приложение №1. 8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.

а) Основная литература: 1. Воробьёв А.А., Быков А.С., Пашков Е.П. и др. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии. М.: Академия, 2009. 2. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. М.: Академия, 2007. 3. Белясова Н.А. Микробиология [электронный ресурс]: учебник – Минск: Вышэйшая школа, 2012. (Книга находится в базовой версии ЭБС IPRbooks) 4. Павлович С.А. Микробиология с микробиологическими исследованиями [электронный ресурс]: учебное пособие. Минск: Вышэйшая школа, 2009. (Книга находится в базовой версии ЭБС IPRbooks) 5. Ксенофонтов Б.С. Основы микробиологии и экологической биотехнологии [электронный ресурс]: Учебное пособие.- М.: Форум, 2015. б) Дополнительная литература: 1. Ермилова Е.В. Молекулярные аспекты адаптации прокариот.- СПб.: Изд-во С.-Пб.ун-та, 2007. 2. Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. С.-Пб.: Спец. литература, 2002. 3. Нетрусов А.И., Бонч-Осмоловская Е.А., Горленко В.М. и др. Экология микроорганизмов. М.:Академия, 2004. 4. Определитель бактерий Берджи. В 2-х т.: Пер.с англ. / Под ред. Дж.Хоулта и др.- М.: Мир, 1997. 5. Практикум по микробиологии: уч. пособие для студ. высш. учебн. заведений / А.И.Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук и др.; Под ред. А.И. Нетрусова. – М.: Академия, 2005. в) Справочная литература: 1. Бухарин О.В., Гинзбург А.Л., Романова Ю.М., Эль-Регистан Г.И. Механизмы выживания бактерий. – М.: Медицина, 2005. 2. Бухарин О.В., Валышев А.В., Гильмутдинова Ф.Г. и др. Экология микроорганизмов человека. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 3. Медицинская микробиология./ Под ред. А.М.Королюка, В.Б.Сбойчакова. СПб., 2002. 4. Павлович С.А. Основы вирусологии: Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 2001. 5. Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах. /Под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля.- М.:Мир, 2005. 6. Химическая микробиология Елинов Н.П.. - М.: "Высшая школа", 1989. 7. Шлегель Г. Общая микробиология. М., 1987. г) Программное обеспечение и Интернет-ресурсы: http://www. jmicrobiol.com http://www. escmid.org/sites/index.asp http://mic. sgmjournals.org/ http://dronel.genebee.msu.su/journals/ microb-r.html http://www. rusmedserv.com/microbiology/ http://www. infections.ru/rus/all/mvb journals.shtml http://www.rji.ru http://www.rji.ru/ruimmr.htm http://www.jimmunol.org

22

Приложение 1 Фонд оценочных средств текущего контроля

и промежуточной аттестации

1. Карта компетенций

Контролируемые компетенции (шифр компетенции)

Планируемые результаты обучения (знает, умеет, владеет, имеет навык)

Знать: современные научные достижения в области микробиологии, роль микробиологии в комплексе биологических наук.

Уметь: обрабатывать и критически оценивать имеющиеся литературные данные;

УК-1: способность к критическому анализу и оценке современных научных достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях.

Владеть: навыками работы с научной информацией с использованием новых технологий;

Знать: основные микробиологические методы исследований и сферы их применения; принципы выбора методов исследований, в наибольшей степени соответствующих цели исследований. Уметь: применять полученные знания в своей профессиональной деятельности, самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую деятельность в области микробиологии с использованием современных методов исследования и информационно-коммуникационных технологий.

ОПК-1: способность самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием современных методов исследования и информационно-коммуникационных технологий. Владеть: современными теориями, методическими подходами микробиологических

исследований.

ПК-1: способность проводить исследования строения, физиологии,

Знать: метаболизм микроорганизмов, принципы распределения микроорганизмов в различных эконишах, основные области применения микроорганизмов в медицине,

23

сельском хозяйстве, промышленной биотехнологии, в поддержании безопасности окружающей среды Уметь: использовать современные экспериментальные методы работы с микроорганизмами; находить практическое применение выявляемым биологическим процессам и закономерностям, интерпретировать полученные экспериментальные результаты.

экологии микроорганизмов на современном уровне.

Владеть: навыками поиска необходимой информации в различных источниках, основными методами работы с микроорганизмами; базовыми представлениями о физиологии, генетике и экологии микроорганизмов, представлениями о современных проблемах медицины, сельского хозяйства, промышленной биотехнологии. Знать: особенности метаболизма микроорганизмов, которые позволяют использовать их для решения практических задач в области медицины, сельского хозяйства, промышленной биотехнологии; роль микроорганизмов в функционировании различных экосистем; возможные последствия интродукции новых микроорганизмов в природные экосистемы; современные возможности применения микроорганизмов в медицине, сельском хозяйстве, промышленной биотехнологии, в поддержании безопасности окружающей среды.

Уметь: на основании анализа современной литературы самостоятельно выявлять актуальные проблемы медицины, сельского хозяйства, промышленной биотехнологии, разрабатывать методологию их решения, проводить необходимые для их решения теоретические изыскания и практические микробиологические исследования на современном уровне, самостоятельно интерпретировать их результаты.

ПК-2: готовность применять полученные теоретические знания и практические навыки работы в области микробиологии для решения актуальных проблем медицины, сельского хозяйства, промышленной биотехнологии, поддержания безопасности окружающей среды.

Владеть: свободно ориентироваться в научной литературе, владеть теоретическими знаниями в области физиологии, генетики и экологии микроорганизмов, основными современными методами работы с микроорганизмами, принципами использования микроорганизмов для получения пищевых и кормовых продуктов, химических реактивов и лекарственных препаратов, применения их в сельском хозяйстве, при выщелачивании металлов из руд, очистке стоков и получении топлив; ответственным отношением к биологической безопасности при работе с микроорганизмами.

24

2. Показатели оценивания планируемых результатов обучения

Шкала оценивания Семестр

2 3 4 5

3 семестр Не знает особенности организации и функционирования клеток микроорганизмов, основные микробиологические методы исследований и сферы их применения. Не умеет обрабатывать и критически оценивать имеющиеся литературные данные; применять полученные знания в своей профессиональной деятельности. Не владеет теоретическими знаниями в области морфологии, физиологии, генетики микроорганизмов,

Знает не в полном объеме особенности организации и функционирования клеток микроорганизмов, основные микробиологические методы исследований и сферы их применения. Умеет частично обрабатывать и критически оценивать имеющиеся литературные данные; применять полученные знания в своей профессиональной деятельности. Владеет частично теоретическими знаниями в области морфологии, физиологии, генетики микроорганизмов,

Знает хорошо особенности организации и функционирования клеток микроорганизмов, основные микробиологические методы исследований и сферы их применения. Умеет обрабатывать и критически оценивать имеющиеся литературные данные; применять полученные знания в своей профессиональной деятельности, но допускает незначительные ошибки. Владеет теоретическими знаниями в области морфологии, физиологии, генетики микроорганизмов, но допускает незначительные ошибки.

В совершенстве знает особенности организации и функционирования клеток микроорганизмов, основные микробиологические методы исследований и сферы их применения. Умеет обрабатывать и критически оценивать имеющиеся литературные данные; применять полученные знания в своей профессиональной деятельности. Владеет теоретическими знаниями в области морфологии, физиологии, генетики микроорганизмов,

4 семестр Не знает роль микроорганизмов в биосфере Земли Не умеет выявлять актуальные проблемы экологии микроорганизмов,

Знает не в полном объеме роль микроорганизмов в биосфере Земли Умеет частично выявлять актуальные проблемы экологии микроорганизмов,

Знает хорошо роль микроорганизмов в биосфере Земли Умеет с наводящими вопросами выявлять актуальные проблемы

В совершенстве знает роль микроорганизмов в биосфере Земли Умеет самостоятельно выявлять актуальные проблемы экологии

25

разрабатывать методологию их решения, проводить необходимые для их решения теоретические изыскания и практические микробиологические исследования на современном уровне, самостоятельно интерпретировать их результаты. Не владеет теоретическими знаниями в области экологии микроорганизмов.

разрабатывать методологию их решения, проводить необходимые для их решения теоретические изыскания и практические микробиологические исследования на современном уровне, интерпретировать их результаты. Владеет частично теоретическими знаниями в области экологии микроорганизмов.

экологии микроорганизмов, разрабатывать методологию их решения, проводить необходимые для их решения теоретические изыскания и практические микробиологические исследования на современном уровне, самостоятельно интерпретировать их результаты. Владеет теоретическими знаниями в области экологии микроорганизмов.

микроорганизмов, разрабатывать методологию их решения, проводить необходимые для их решения теоретические изыскания и практические микробиологические исследования на современном уровне, самостоятельно интерпретировать их результаты. Владеет в совершенстве теоретическими знаниями в области экологии микроорганизмов.

5 семестр Не знает основные области применения микроорганизмов в медицине, сельском хозяйстве, промышленной биотехнологии, в поддержании безопасности окружающей среды. Не умеет самостоятельно выявлять актуальные проблемы медицины, сельского хозяйства, промышленной биотехнологии, разрабатывать методологию их решения, проводить необходимые для их решения

Знает не в полном объеме основные области применения микроорганизмов в медицине, сельском хозяйстве, промышленной биотехнологии, в поддержании безопасности окружающей среды. Умеет частично выявлять актуальные проблемы медицины, сельского хозяйства, промышленной биотехнологии, разрабатывать методологию их решения, проводить необходимые для их решения теоретические изыскания и практические микробиологические

Знает хорошо основные области применения микроорганизмов в медицине, сельском хозяйстве, промышленной биотехнологии, в поддержании безопасности окружающей среды. Умеет выявлять актуальные проблемы медицины, сельского хозяйства, промышленной биотехнологии, разрабатывать методологию их решения, проводить необходимые для их решения теоретические изыскания и практические

Знает в совершенстве основные области применения микроорганизмов в медицине, сельском хозяйстве, промышленной биотехнологии, в поддержании безопасности окружающей среды. Умеет самостоятельно выявлять актуальные проблемы медицины, сельского хозяйства, промышленной биотехнологии, разрабатывать методологию их решения, проводить необходимые для их решения теоретические изыскания и практические микробиологические

26

теоретические изыскания и практические микробиологические исследования на современном уровне, самостоятельно интерпретировать их результаты. Не владеет принципами использования микроорганизмов для получения пищевых и кормовых продуктов, химических реактивов и лекарственных препаратов, применения их в сельском хозяйстве, при выщелачивании металлов из руд, очистке стоков и получении топлив; ответственным отношением к биологической безопасности при работе с микроорганизмами.

исследования на современном уровне, самостоятельно интерпретировать их результаты. Владеет частично принципами использования микроорганизмов для получения пищевых и кормовых продуктов, химических реактивов и лекарственных препаратов, применения их в сельском хозяйстве, при выщелачивании металлов из руд, очистке стоков и получении топлив; ответственным отношением к биологической безопасности при работе с микроорганизмами.

микробиологические исследования на современном уровне, самостоятельно интерпретировать их результаты. Владеет принципами использования микроорганизмов для получения пищевых и кормовых продуктов, химических реактивов и лекарственных препаратов, применения их в сельском хозяйстве, при выщелачивании металлов из руд, очистке стоков и получении топлив; ответственным отношением к биологической безопасности при работе с микроорганизмами.

исследования на современном уровне, самостоятельно интерпретировать их результаты. Владеет в совершенстве принципами использования микроорганизмов для получения пищевых и кормовых продуктов, химических реактивов и лекарственных препаратов, применения их в сельском хозяйстве, при выщелачивании металлов из руд, очистке стоков и получении топлив; ответственным отношением к биологической безопасности при работе с микроорганизмами.

27

1.Задания для текущего контроля

Вопросы для проведения опросов по разделам дисциплины «Современная микробиология»

Раздел 1 «Особенности организации и функционирования клеток

микроорганизмов» 1. Морфология и структурно-функциональная организация клеток прокариотных микроорганизмов. Основные таксономические группы прокариот.

1. Структурно-функциональные особенности эубактерий, архебактерий и различных представителей эукариот.

2. Цитологические методы исследований: 3. Строение клеток прокариотических микроорганизмов (эубактерий и архебактерий). 4. Клеточная стенка бактерий. Строение, химический состав и функции. Синтез и сборка

компонентов клеточных стенок. Образование S-, R-, L-форм бактерий, протопластов и сферопластов, некультивируемых форм бактерий.

5. Капсулы и фимбрии (пили). Химический состав, структура и функции. 6. Жгутики, подвижность бактерий. Строение и химический состав жгутиков.

Периплазматические жгутики спирохет; строение и функции. Скользящая подвижность некоторых бактерий и ее механизм. Хемо-, фото-, и магнитотаксисы.

7. Периплазматическое пространство у грамотрицательных бактерий. Состав, структура и функции.

8. Мембраны бактерий, структура и функции: цитоплазматическая мембрана; внутрицитоплазматические мембранные структуры бактерий – производные цитоплазматической мембраны.

9. Цитоплазма бактерий. Химический состав, физико-химические показатели, структура. 10. Включения: полифосфаты (волютин), гликоген, гранулеза, гранулы поли-бета-

оксимасляной кислоты, белковые кристаллы, элементарная сера, карбоксисомы, магнитосомы, фикоциановые гранулы цианобактерий.

11. Рибосомы бактерий. Состав, строение и функции. Различия рибосом эубактерий, архебактерий и эукариот.

12. Ядерный аппарат бактерий – нуклеоид. Состав и структура. Бактериальная хромосома. Репликация ДНК и сегрегация нуклеоидов при делении клеток. Связь нуклеоида с мембранными структурами клетки. Особенности ядерного аппарата архебактерий.

13. Основные таксономические группы прокариот. 2. Строение клеток эукариотических микроорганизмов 1. Жизненный и клеточный цикл. Размножение. Клеточная дифференциация.

Спорообразование у дрожжей и мицелиальных грибов. Инцистирование простейших. 2. Клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана. Строение, химический состав,

функции, синтез компонентов. 3. Эндоплазматический ретикулум. Структура и происхождение. Функция гладкого и

шероховатого ретикулума. Связь мембран ретикулума с мембранами аппарата Гольджи, цитоплазматической и ядерной мембранами. Микросомы.

4. Аппарат Гольджи. Строение, функции и роль в синтезе мембран, лизосом и клеточной стенки.

5. Лизосомы; вакуоли, фагосомы, сегрегационные и пищеварительные вакуоли. 6. Пероксисомы. Структура, состав и функции. 7. Митохондрии. Строение, химический состав и функции; наружная и внутренняя

мембраны, кристы, ДНК, белоксинтезирующий аппарат, гипотезы о происхождении митохондрий.

28

8. Хлоропласты. Строение, химический состав и функция; наружная и внутренняя мембраны, тилакоиды, ДНК, белоксинтезирующий аппарат.

9. Цитоплазма. Состав и строение компонентов цитоплазмы. Гиалоплазиа. Запасные вещества: полифосфаты, углеводы, липидные гранулы, белковые кристаллы.

10. Рибосомы (строение, состав, функции). 11. Микротрубочки и тонофиламенты - цитоскелет клетки. Жгутики и реснички. 12. Ядро. Ядерные структуры (строение и функции): мембрана, хромосомы, ядрышко,

ядерный сок. Митоз, эндомитоз. Макро- и микронуклеусы простейших. 13. Основные таксономические группы эукариотических микроорганизмов. 3. Организация генетического аппарата микроорганизмов. Наследственность и

изменчивость. 1. Молекулярные основы наследственности. 2. Организация генома у про- и эукариотических микроорганизмов. Организация генов в

хромосоме. 3. Плазмиды. Бактериальные плазмиды, их классификация и фенотипические признаки.

Репликация плазмид. Использование плазмид при генетическом анализе у бактерий. 4. Инсерционные последовательности (Is) и транспозоны (Tn) бактерий. Классификация и

структура. Механизмы транспозиции. Роль Tn в эволюции бактерий. 5. Формы переноса генетического материала и генетическое картирование у бактерий. 6. Трансформация. Природа трансформирующего фактора. Особенности переноса

генетического материала при трансформации: 7. Лизогения и трансдукция. Явление лизогении: лизогенные бактерии и их свойства,

индукция фага в лизогенных культурах, иммунитет. Профаг, его функции в клетке, механизм интеграции в хромосому и исключение.

8. Общая трансдукция: ее особенности и механизмы. Возможности генетического картирования при неспецифической трансдукции.

9. Половой фактор, его функции, интеграция в хромосому и исключение. Сексдукция. Перенос хромосомы при конъюгации. Методы картирования хромосомы при конъюгации.

10. Современные представления о мутационной и модификационной изменчивости микроорганизмов.

11. Молекулярные механизмы возникновения мутаций. Классификация мутаций. Понятие о мутационных системах и мутационном анализе.

12. Популяционная изменчивость бактерий. Популяционное давление и факторы, влияющие на скорость популяционных изменений.

4. Способы получения энергии у микроорганизмов 1. Виды используемой микроорганизмами энергии, способы ее получения и пути

трансформации. 2. Биологическое окисление, доноры и акцепторы электронов. 3. Пути образования АТФ: субстратное фосфорилирование в дыхательной цепи,

фотофосфорилирование. Относительная эффективность использования свободной энергии. Особенности электрон-транспортных систем различных микроорганизмов. Локализация энергетических процессов в клетках микроорганизмов.

4. Основные пути диссимиляции гексоз микроорганизмами. Цикл трикарбоновых кислот. Использование общих и специфических реакций при диссимиляции различных органических субстратов микроорганизмами.

5. Брожения. Содержание понятия, главнейшие типы брожений (молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое, смешанное, ацетоно-бутиловое). Микроорганизмы - возбудители брожения.

6. Анаэробное дыхание. Углекислота как акцептор водорода: образование метана и уксусной кислоты. Диссимиляционная сульфатредукция и восстановление среды: диссимиляционное восстановление нитратов и денитрификация. Возможности использования иных акцепторов электронов.

29

7. Аэробное дыхание. Формы участия кислорода в окислении органических субстратов, их ферментное обеспечение.

8. Неполные окисления, образование органических кислот грибами и аэробными бактериями.

9. Трансформация молекул органических веществ микроорганизмами. Кометаболизм. 10. Окисление неорганических соединений микроорганизмами. Окисление водорода,

аммиака, нитрата, соединений серы, сурьмы. Конечные акцепторы электронов. Основные представители хемолитотрофов, их значение.

11. Использование микроорганизмами энергии света. Элементы аппарата фотосинтеза (антенна светособирающих пигментов, реакционный центр, цепь переноса электронов), их структурная организация. Циклическая и нециклическая системы транспорта электронов: фотофосфорилирование, генерация восстановительных эквивалентов.

12. Фотосинтез с выделением и без выделения кислорода. Важнейшие представители пурпурных и зеленых бактерий, цианобактерий и микроводорослей, особенности их фотосинтеза. Использование энергии света галобактериями.

13. Значение фотосинтеза в циклах углерода и кислорода в природе и эволюции жизни на Земле.

5. Основные источники химических элементов, используемые микроорганизмами 1. Химический состав бактериальной клетки. Потребности в основных химических

элементах, их источники. 2. Транспорт питательных веществ в клетку. 3. Использование микроорганизмами различных источников углерода органической и

неорганической природы. 4. Разложение микроорганизмами сложных природных веществ: белков, целлюлозы,

гемицеллюлозы, крахмала, хитина, пектинов, лигнина, ароматических углеводородов. 5. Ассимиляция углерода углекислоты автотрофными и гетеротрофными

микроорганизмами. 6. Облигатные и факультативные метилотрофы, пути ассимиляции ими одноуглеродных

соединений. 7. Использование микроорганизмами ацетата и других двууглеродных соединений. 8. Использование микроорганизмами различных источников азота: аминоавтотрофы и

аминогетеротрофы. Участие микроорганизмов в круговороте азота в природе. 9. Фиксация молекулярного азота микроорганизмами. Механизм азотфиксации:

распространение способности к азотфиксации, оптимальные условия ее осуществления. Практическое значение процесса.

10. Основные источники серы, фосфора, используемые микроорганизмами. 6. Биосинтетические процессы в клетках микроорганизмов. 1. Общая характеристика биосинтеза мономеров и полимеров. 2. Ассимиляция углерода углекислоты автотрофными и гетеротрофными

микроорганизмами. Рибулезодифосфатный цикл восстановления углекислоты и его наличие у различных микроорганизмов.

3. Облигатные и факультативные метилотрофы, пути ассимиляции ими одноуглеродных соединений.

4. Использование микроорганизмами ацетата и других двууглеродных соединений. 5. Значение цикла трикарбоновых кислот и глиоксилатного шунта в конструктивном обмене. 6. Фиксация молекулярного азота микроорганизмами. Механизм азотфиксации:

распространение способности к азотфиксации, оптимальные условия ее осуществления. Практическое значение процесса.

7. Использование микроорганизмами окисленных соединений серы и азота. Ассимиляционная нитрат- и сульфатредукция.

8. Биосинтез аминокислот, пуриновых и пиримидиновых оснований микроорганизмами.

30

9. Роль промежуточных метаболитов, образующихся в процессах катаболизма гетеротрофов, или ассимиляции углекислоты автотрофами (пируват, ацетат, оксалоацетат, сукцинат, а-кетоглутарат и фосфорилированные производные сахаров).

10. Биосинтез полимеров микроорганизмами. Содержание понятия "сверхсинтез". 11. Механизмы биосинтеза белка, ДНК, РНК, полисахаридов и пептидогликана. 12. Биосинтез и выделение внеклеточных ферментов. 13. Биосинтез липидов. 14. Содержание понятия "вторичные метаболиты". Биосинтез микроорганизмами пигментов,

токсинов, алкалоидов. Главнейшие типы антибиотиков, образуемых микроорганизмами. Полусинтетические антибиотики.

15. Образование клеточных структур микроорганизмами. Биогенез рибосом, мембранных структур, клеточной стенки, жгутиков, капсул.

7. Координация и регуляция обменных процессов в клетках микроорганизмов 1. Уровни регуляции обменных процессов у микроорганизмов. Компартментализация

различных типов метаболической активности в клетках микроорганизмов. Роль субклеточных структур и мультиферментных комплексов в координации метаболических процессов.

2. Конститутивные и индуцибельные ферменты. Регуляторные механизмы, связанные с изменением уровня синтеза или активности ферментов. Значение аллостерических белков и эффекторов.

3. Регуляция синтеза ферментов. Индукция и ее контроль. Репрессия конечными продуктами и катаболитами. Примеры регуляции в разветвленных биосинтетических путях.

4. Регуляция активности ферментов. Представления о каталитических и регуляторных центрах ферментов. Эффекторные свойства метаболитов. Аденилатный контроль и энергетический заряд клетки. Регуляция активности ферментов химической модификацией.

5. Соотношение и взаимосвязь анаболических и катаболических процессов у микроорганизмов. Основные и дополнительные (анаплеротические) пути метаболизма. Амфиболиты и центраболиты.

6. Регуляция синтеза РНК и ДНК в бактериальных клетках. Репликация ДНК и деление клеток. Скорость роста, синтез и деградация биополимеров в бактериальной клетке.

7. Координация сложных реакций микроорганизмов на изменения условий среды: хемотаксис, фототаксис, аэротаксис и т.п.

8. Аккумуляция запасных веществ (липидов, полисахаридов, полифосфатов, поли-бета-оксимасляной кислоты и др.) микроорганизмами и ее роль в поддержании клеточного гомеостаза.

Раздел 2 «Роль микроорганизмов в биосфере Земли» 1. Понятие о микробном сообществе. Структура микробного сообщества.

Трофические и физические связи в микробном сообществе. 1. Структурная организация микробного сообщества. 2. Трофические связи в микробном сообществе. 3. Примеры аэробных и анаэробных микробных сообществ. 4. Социальное поведение бактерий. 5. Колониальная организация и межклеточная коммуникация у микроорганизмов. 6. Межбактериальные взаимодействия.

2. Адаптации микробных сообществ к разнообразию абиотических факторов среды.

1. Действие на микроорганизмы абиотических факторов среды. 2. Основные понятия аутэкологии. 3. Влияние земного тяготения, солнечной активности и магнитных полей Земли на

микроорганизмы.

31

4. Влияние излучений на микроорганизмы. 5. Влияние гидростатического давления на микроорганизмы. 6. Влияние кислорода на микроорганизмы. 7. Влияние температуры на микроорганизмы: термофилы, психрофилы, мезофиллы. 8. Влияние pH, активности воды и концентраций солей на микроорганизмы.

3. Различные типы взаимоотношений между микроорганизмами. 1. Различные типы взаимоотношений между микроорганизмами. 2. Типы симбиоза: экзо- и эндосимбиоз; метабиоз, мутуализм, комменсализм, паразитизм,

антагонизм; факультативные и облигатные симбионты. 3. Функции симбиоза. 4. Эволюция симбиоза. 5. Симбиотические ассоциации микроорганизмов. 6. Понятие о синтрофии и синтрофных микроорганизмах.

4. Взаимоотношения между микроорганизмами и растениями. 1. Растение как среда обитания микроорганизмов. 2. Микроорганизмы, ассоциированные с различными частями растений и их роль в

жизнедеятельности растительного организма. 3. Участие симбиотических микроорганизмов в минеральном питании растений. 4. Взаимоотношения растений и азотфиксирующих микроорганизмов. 5. Микроорганизмы-антагонисты фитопатогенов. 6. Фитопатогенные микроорганизмы: механизмы воздействия на растительный организм,

основные группы фитопатогенных микроорганизмов. Иммунитет растений. 5. Взаимоотношения между микроорганизмами и животными.

1. Взаимоотношения между микроорганизмами и простейшими. Эндосимбионты и эктосимбионты.

2. Участие микроорганизмов в пищеварении животных. 3. Взаимоотношения микроорганизмов и травоядных животных. 4. Взаимоотношения микроорганизмов и хищников. 5. Взаимоотношения микроорганизмов и глубоководных животных. 6. Взаимоотношения между микроорганизмами и человеком. 7. Основные принципы формирования нормальной микрофлоры. 8. Факторы, влияющие на состав нормальной микрофлоры человека в течение жизни. 9. Основные функции нормальной микрофлоры человека. 10. Микрофлора кожных покровов, дыхательной, пищеварительной, мочеполовой системы.

Понятие о дизбактериозе. 6. Микробные сообщества почв.

1. Специфика почвы как среда обитания микроорганизмов. Микрозональность почвы. 2. Твердая фаза почвы. Природа явления адгезии микроорганизмов. 3. Жидкая фаза почвы. Развитие микроорганизмов в пленках и капиллярах. 4. Строение и функционирование комплекса почвенных микроорганизмов. 5. Роль микроорганизмов в процессе формирования плодородия почв. 6. Характеристика основных групп почвенного микронаселения. 7. Почвенные микроорганизмы: микроскопические грибы, аскомицеты, бактерии,

простейшие. 8. Грибы, их место и роль в биогеоценозе. 9. Участие почвенных микроорганизмов в циклах углерода, азота, серы, фосфора, железа.

7. Микробные сообщества водоёмов. 1. Вода как среда обитания микроорганизмов. Физико-химические свойства воды. 2. Классификация водоемов по степени трофии: олиготрофные, мезотрофные, евтрофный,

дистрофный. 3. Структура микробных сообществ водных экосистем. 4. Микроорганизмы, составляющие бактериопланктон.

32

5. Специфика микробных сообществ океанов, рек, различных типов озёр. 6. Процесс самоочищения воды. 7. Участие водных микроорганизмов в циклах углерода, азота, серы, фосфора, железа.

8. Микробные сообщества, участвующие в поддержании газового состава атмосферы.

1. Атмосфера как среда обитания микроорганизмов. 2. Стратегии выживания микроорганизмов в условиях атмосферы. 3. Участие микроорганизмов в формировании газового состава атмосферы. 4. Методы выявления микроорганизмов в воздухе. Микроорганизмы, присутствующие в

атмосфере. 5. Парниковые газы, метаногенез, бактериальный газовый фильтр.

9. Участие микробных сообществ в биогеохимических циклах элементов. 1. Участие микроорганизмов в биогеохимических циклах углерода, азота, серы, железа,

фосфора. 2. Основные этапы круговорота азота в природе. Биологическая фиксация азота. Примеры

азотфиксирующих микроорганизмов. 3. Аммонификация азотсодержащих соединений. 4. Процессы нитрификации и денитрификации. 5. Основные этапы круговорота углерода в природе. 6. Участие микроорганизмов в разложении углеродсодержащих соединений. 7. Участие микроорганизмов в круговороте серы в природе. 8. Участие микроорганизмов в круговороте фосфора и железа в природе. 9. Литофильные микробные сообщества.

Раздел 3 «Использование микроорганизмов в хозяйственной деятельности

человека» 1. Основные принципы и методы технической микробиологии.

1. Промышленные штаммы и способы их усовершенствования. Характеристика промышленных штаммов. Требования, предъявляемые к промышленным штаммам-продуцентам.

2. Совершенствование промышленных биообъектов методами мутагенеза и селекции. 3. Использование методов клеточной инженерии. Создание новых промышленных штаммов

методами генетической инженерии. 4. Культивирование микроорганизмов в биотехнологическом производстве. Периодическое

культивирование. Непрерывное культивирование. Поверхностное и глубинное культивирование. Управление процессами культивирования.

5. Технологические основы получения продуктов микробного синтеза. 6. Подготовка и стерилизация технологического воздуха. Используемое сырье.

Герметизация и стерилизация оборудования. 7. Питательные среды. Подготовка посевного материала. 8. Процесс биосинтеза. Основные технологические параметры.

2. Использование процессов брожения в промышленности и сельском хозяйстве.

1. Химизм спиртового брожения. Основные этапы и продукты синтеза. Катализаторы и ферменты. Глицериновая форма спиртового брожения. Условия, необходимые для протекания спиртового брожения.

2. Молочнокислое брожение. Основные возбудители. Химизм. Сырье. Оптимальные условия брожения. Практическое применение.

3. Маслянокислое брожение. Пропионовокислое брожение. Ацетоно-бутиловое брожение. Основные возбудители. Химизм. Сырье, конечные продукты. Оптимальные условия брожения. Практическое применение продуктов брожения.

33

3. Производства, основанные на неполном окислении углеводов. Производство уксусной, лимонной, глюконовой, фумаровой и др. кислот.

1. Неполное окисление углеводов: химизм, значение для клетки. 2. Микроорганизмы, используемые для получения продуктов неполного окисления

углеводов, оптимальные условия их культивирования. 3. Практическое использование органических кислот.

4. Использование микроорганизмов для получения аминокислот, ферментов, витаминов.

1. Получение и применение ферментов. Микроорганизмы как источники ферментов. Микробные ферменты, имеющие промышленное значение.

2. Микробиологический синтез аминокислот. Получение аминокислот методом прямой ферментации. Использование диких штаммов. Использование мутантов. Продукция аминокислот с помощью штаммов, полученных методами генетической инженерии.

3. Получение аминокислот из биосинтетических предшественников. 4. Энзиматический синтез. 5. Микробиологический синтез витаминов. Классификация витаминов. Использование

микроорганизмов-продуцентов для синтеза витаминов В12, В2, В3, А, С, D. 6. Производство убихинонов.

5. Особенности биотехнологического производства лечебных и профилактических медицинских препаратов.

1. Микробиологический синтез антибиотиков. Антибиотики как вторичные метаболиты. 2. Классификация антибиотиков. Основные продуценты. 3. Этапы биосинтеза антибиотиков. Особенности ферментации при получении

антибиотиков. 4. Получение стероидных препаратов. Основные стероидные соединения, получаемые путем

микробиологического синтеза. Использование реакций биотрансформации. Сырье. Используемые продуценты.

5. Классификация основных лечебных и профилактических вакцин и иммунопрепаратов. Основные микроорганизмы, используемые для получения различных иммунобиологических препаратов.

6. Особенности технологических производств при получении иммунобиологических препаратов и вакцин.

6. Использование микроорганизмов в биогеотехнологии металлов. 1. Использование микроорганизмов для извлечения из руд цветных. редких металлов и

урана. 2. Бактериальное выщелачивание. Используемые микроорганизмы. 3. Аккумулирование металлов микроорганизмами. 4. Использование микроорганизмов при добыче нефти и угля.

7. Основные направления использования микроорганизмов в растениеводстве. 1. Роль микроорганизмов в процессе формирования плодородия почв. Участие почвенных

микроорганизмов в образовании и разложении гумуса. 2. Влияние обработки почвы и севооборотов на жизнедеятельность почвенных

микроорганизмов. 3. Эпифитная и ризосферная микрофлора. Фитопатогенные бактерии и грибы. 4. Роль микробных популяций в защите растений от вредителей. 5. Инокуляция растений в целях повышения биологической фиксации азота, для борьбы с

вредными насекомыми, болезнями растений, повышения урожая и улучшения его качества и для облегчения труда и повышения его экономичности.

6. Использование микроорганизмов при производстве препаратов для предпосевной обработки семян, вегетирующих растений и для ускорения разложения послеуборочных остатков.

8. Роль микроорганизмов в животноводстве.

34

1. Инфекционные болезни животных (бактериальной и вирусной природы). 2. Возбудители пищевых токсикоинфекций, передающихся человеку через продукты

животного происхождения, кожевенно-меховое сырье. 3. Использование вакцинации в животноводстве. 4. Комовые белковые препараты. Требования к кормовым белковым препаратам. Основные

субстраты и сырье. Выбор организма-продуцента. Оптимальные условия для максимального выхода микробной биомассы.

9. Микробиологическое разрушение загрязняющих веществ. 1. Микроорганизмы как основное звено редуцентов и их функции в биосфере. Мониторинг

природного процесса биоремедиации. 2. Ресурсы для деструкционной деятельности редуцентов. 3. Классификация загрязняющих веществ. Промышленные, бытовые и

сельскохозяйственные загрязнители. 4. Микробиологическая обработка твердых бытовых отходов и сточных вод. 5. Биодеструкция нефти, нефтепродуктов, пестицидов, поверхностно-активных веществ,

полихлорбифенилов, фосфор- и хлорорганических веществ. 6. Микроорганизмы - деструкторы ксенобиотиков. Характеристика наиболее известных

микроорганизмов-деструкторов. 7. Интродукция в естественные условия микроорганизмов, увеличивающих скорость или

степень разложения вещества. Критерии оценки:

«зачтено» Аспирант хорошо ориентируется в рассматриваемом вопросе, приводит современные данные из отечественных и зарубежных источников, умеет связать рассматриваемую тему с другими разделами микробиологии, видит возможности практического применения теоретических знаний.

«не зачтено» Аспирант плохо ориентируется в рассматриваемом вопросе, приводит неполные или устаревшие данные из отечественных источников, не использует информацию из иностранных источников, не умеет связать рассматриваемую тему с другими разделами микробиологии, не видит возможности практического применения теоретических знаний.

Требования к презентации

Презентации служат иллюстративным дополнением подготовленных аспирантом докладов, позволяющим выступающему на большом экране или мониторе наглядно продемонстрировать дополнительные материалы к своему сообщению. Презентации могут содержать текстовые материалы, фотографии, рисунки, слайд-шоу, необходимые для иллюстрации основных положений докладов.

Правила оформления презентации

Структура материалов в электронном виде: 1) титульный слайд; 2) информационные слайды; 3) завершающий слайд. В титульном слайде указываются: 1) тема доклада; фамилия, имя и отчество докладчика. Информационные слайды могут содержать диаграммы и графики, также текстовые, табличные. Выбор типа информации, схем структурирования данных, очередности их изложения осуществляется непосредственно докладчиком. Завершающий слайд представляет краткое заключение или выводы по теме доклада. Формат слайдов: ориентация – альбомная; ширина – 24 см; высота – 18 см; нумерация слайдов с №1; формат выдачи слайдов – «Презентация на экране»; Графический и текстовый материал размещаются на слайдах так, чтобы слева и справа оставалось использованное поле шириной не менее 0,5 см. Оформление слайдов: Рекомендуется использовать светлый фон слайдов; Используемые шрифты Times New

35

Roman, Arial, Arial Narrow; Начертания: обычный, курсив, полужирный; Цвет и размер шрифта должен быть подобран так, чтобы все надписи отчетливо читались на выбранном поле слайда.

Критерии оценки:

«зачтено» Презентация соответствует правилам оформления. Порядок слайдов

соответствует логике изложения текста доклада. Иллюстрации информативны, не содержат ошибок, выполнены в одном стиле.

«не зачтено» Презентация не соответствует правилам оформления. Порядок слайдов не соответствует логике изложения текста доклада. Иллюстрации не информативны, содержат ошибки, не выдержаны в одном стиле.

Темы рефератов

1. Организация генома у про- и эукариотических микроорганизмов. 2. Бактериальные плазмиды, их классификация и фенотипические признаки. 3. Современные представления о мутационной и модификационной

изменчивости микроорганизмов. 4. Популяционная изменчивость бактерий. Популяционное давление и

факторы, влияющие на скорость популяционных изменений. 5. Типы брожений (молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое,

маслянокислое, смешанное, ацетоно-бутиловое). Микроорганизмы - возбудители брожения. фотосинтеза в циклах углерода и кислорода в природе и эволюции жизни на Земле.

6. Механизмы биосинтеза белка, ДНК, РНК, полисахаридов и пептидогликана. 7. Биогенез рибосом, мембранных структур, клеточной стенки, жгутиков,

капсул. 8. Структурная организация микробного сообщества. 9. Межбактериальные взаимодействия. 10. Действие на микроорганизмы абиотических факторов среды. 11. Различные типы взаимоотношений между микроорганизмами. 12. Типы симбиоза: экзо- и эндосимбиоз; метабиоз, мутуализм, комменсализм,

паразитизм, антагонизм; факультативные и облигатные симбионты. 13. Эволюция симбиоза. Симбиотические ассоциации микроорганизмов. 14. Участие симбиотических микроорганизмов в минеральном питании

растений. 15. Взаимоотношения растений и микроорганизмов. 16. Трансформация молекул органических веществ микроорганизмами.

Кометаболизм. 17. Значение азотфиксирующих микроорганизмов. 18. течение жизни. 19. Основные функции нормальной микрофлоры человека. 20. Строение и функционирование биогеоценозе. 21. Структура микробных сообществ водных экосистем. 22. Парниковые газы, метаногенез комплекса почвенных микроорганизмов. 23. Грибы, их место и роль в, бактериальный газовый фильтр. 24. Участие микробных сообществ в биогеохимических циклах элементов. 25. Технологические основы получения продуктов микробного синтеза. 26. Микробиологический синтез антибиотиков. Антибиотики как вторичные

метаболиты.

36

27. Использование микроорганизмов при добыче нефти и угля. 28. Роль микробных популяций в защите растений от вредителей. 29. Микроорганизмы - деструкторы ксенобиотиков. Характеристика наиболее

известных микроорганизмов-деструкторов.

Требования к реферату - Реферат должен состоять из следующих разделов: содержание, ведение, основная часть, заключение, список использованных источников. - во введении должна быть показана актуальность и практическая значимость рассматриваемого вопроса; - при написании основной части должно быть использовано не менее 10 литературных источников, не менее половины которых должна быть иностранных авторов; - в заключении необходимо проанализировать степень изученности данного вопроса и перспективы дальнейших исследований.

Правила оформления реферата

Реферат должен быть выполнен с использованием компьютера и принтера на бумаге формата А4 через полтора интервала. Шрифт – Times New Roman, черный, размер – 14 пт. Обязательными разделами реферата должны быть: введение, основная часть, заключение, список использованных источников. При необходимости текст может быть дополнен таблицами, графиками, рисунками и фотографиями.


«зачтено» Реферат построен по традиционному плану, показана актуальность и практическая значимость рассматриваемого вопроса; использовано не менее 10 литературных источников, не менее половины которых иностранных авторов, проанализирована степень изученности данного вопроса и перспективы дальнейших исследований. Работа написана грамотным языком, с использованием современной научной терминологии.

«не зачтено» В реферате не соблюдается последовательность изложения материала, не показана актуальность и практическая значимость рассматриваемого вопроса; использовано менее 10 литературных источников, менее половины которых иностранных авторов, не проанализирована степень изученности данного вопроса и перспективы дальнейших исследований. В работе допущены грамматические и стилистические ошибки, отмечается неправильное использование научной терминологии.

Перечень дискуссионных тем

1. Проблемы методологии микробиологических исследований. 2. Современная систематика микроорганизмов: достижения и проблемы. 3. Изменчивость микроорганизмов: значение для биосферы и человека. 4. Проблема идентификации микроорганизмов. 5. Социальное поведение бактерий – мифы или реальность? 6. Адаптационные возможности микроорганизмов. 7. Участие микроорганизмов в трансформации химических соединений. 8. Симбиозы микроорганизмов с макроорганизмами: современные взгляды. 9. Использование микроорганизмов в сельском хозяйстве: современное состояние

вопроса и дальнейшие перспективы.

37

10. Проблема антибиотикоустойчивости микроорганизмов. 11. Перспективы использования микроорганизмов в биотехнологических

производствах. 12. Возможности использования микроорганизмов в биоремедиации почв.


«зачтено» Аспирант хорошо ориентируется в рассматриваемом вопросе,

приводит современные данные из отечественных и зарубежных источников, умеет связать рассматриваемую тему с другими разделами микробиологии, видит возможности практического применения теоретических знаний.

«не зачтено» Аспирант плохо ориентируется в рассматриваемом вопросе, приводит неполные или устаревшие данные из отечественных источников, не использует информацию из иностранных источников, не умеет связать рассматриваемую тему с другими разделами микробиологии, не видит возможности практического применения теоретических знаний.

2. Задания для промежуточной аттестации Контрольные вопросы к зачету по дисциплине «Современнаямикробиология»

(3 семестр) 1. Структурно-функциональные особенности эубактерий, архебактерий и различных

представителей эукариот. 2. Строение клеток прокариотических микроорганизмов (эубактерий и

архебактерий). 3. Клеточная стенка бактерий. Строение, химический состав и функции. Синтез и

сборка компонентов клеточных стенок. Образование S-, R-, L-форм бактерий, протопластов и сферопластов, некультивируемых форм бактерий.

4. Капсулы и фимбрии (пили). Химический состав, структура и функции. 5. Жгутики, подвижность бактерий. Строение и химический состав жгутиков.

Периплазматические жгутики спирохет; строение и функции. Скользящая подвижность некоторых бактерий и ее механизм. Хемо-, фото-, и магнитотаксисы.

6. Мембраны бактерий, структура и функции: цитоплазматическая мембрана; внутрицитоплазматические мембранные структуры бактерий – производные цитоплазматической мембраны.

7. Цитоплазма бактерий. Химический состав, физико-химические показатели, структура.

8. Включения: полифосфаты (волютин), гликоген, гранулеза, гранулы поли-бета-оксимасляной кислоты, белковые кристаллы, элементарная сера, карбоксисомы, магнитосомы, фикоциановые гранулы цианобактерий.

9. Рибосомы бактерий. Состав, строение и функции. Различия рибосом эубактерий, архебактерий и эукариот.

10. Ядерный аппарат бактерий – нуклеоид. Состав и структура. Бактериальная хромосома. Репликация ДНК и сегрегация нуклеоидов при делении клеток. Связь нуклеоида с мембранными структурами клетки. Особенности ядерного аппарата архебактерий.

11. Основные таксономические группы прокариот.

38

12. Жизненный и клеточный цикл. Размножение. Клеточная дифференциация. Спорообразование у дрожжей и мицелиальных грибов. Инцистирование простейших.

13. Основные таксономические группы эукариотических микроорганизмов. 14. Организация генома у про- и эукариотических микроорганизмов. Организация

генов в хромосоме. 15. Плазмиды. Бактериальные плазмиды, их классификация и фенотипические

признаки. Репликация плазмид. Использование плазмид при генетическом анализе у бактерий.

16. Инсерционные последовательности (Is) и транспозоны (Tn) бактерий. Классификация и структура. Механизмы транспозиции. Роль Tn в эволюции бактерий.

17. Формы переноса генетического материала и генетическое картирование у бактерий.

18. Трансформация. Природа трансформирующего фактора. Особенности переноса генетического материала при трансформации:

19. Лизогения и трансдукция. Явление лизогении: лизогенные бактерии и их свойства, индукция фага в лизогенных культурах, иммунитет. Профаг, его функции в клетке, механизм интеграции в хромосому и исключение.

20. Общая трансдукция: ее особенности и механизмы. Возможности генетического картирования при неспецифической трансдукции.

21. Половой фактор, его функции, интеграция в хромосому и исключение. Сексдукция. Перенос хромосомы при конъюгации. Методы картирования хромосомы при конъюгации.

22. Современные представления о мутационной и модификационной изменчивости микроорганизмов.

23. Виды используемой микроорганизмами энергии, способы ее получения и пути трансформации.

24. Биологическое окисление, доноры и акцепторы электронов. 25. Пути образования АТФ: субстратное фосфорилирование в дыхательной цепи,

фотофосфорилирование. Относительная эффективность использования свободной энергии. Особенности электрон-транспортных систем различных микроорганизмов. Локализация энергетических процессов в клетках микроорганизмов.

26. Основные пути диссимиляции гексоз микроорганизмами. Цикл трикарбоновых кислот. Использование общих и специфических реакций при диссимиляции различных органических субстратов микроорганизмами.

27. Брожения. Содержание понятия, главнейшие типы брожений (молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое, смешанное, ацетоно-бутиловое). Микроорганизмы - возбудители брожения.

28. Анаэробное дыхание. Углекислота как акцептор водорода: образование метана и уксусной кислоты. Диссимиляционная сульфатредукция и восстановление среды: диссимиляционное восстановление нитратов и денитрификация. Возможности использования иных акцепторов электронов.

29. Аэробное дыхание. Формы участия кислорода в окислении органических субстратов, их ферментное обеспечение.

30. Неполные окисления, образование органических кислот грибами и аэробными бактериями.

31. Трансформация молекул органических веществ микроорганизмами. Кометаболизм.

39

32. Окисление неорганических соединений микроорганизмами. Окисление водорода, аммиака, нитрата, соединений серы, сурьмы. Конечные акцепторы электронов. Основные представители хемолитотрофов, их значение.

33. Использование микроорганизмами энергии света. Элементы аппарата фотосинтеза (антенна светособирающих пигментов, реакционный центр, цепь переноса электронов), их структурная организация. Циклическая и нециклическая системы транспорта электронов: фотофосфорилирование, генерация восстановительных эквивалентов.

34. Фотосинтез с выделением и без выделения кислорода. Важнейшие представители пурпурных и зеленых бактерий, цианобактерий и микроводорослей, особенности их фотосинтеза. Использование энергии света галобактериями.

35. Значение фотосинтеза в циклах углерода и кислорода в природе и эволюции жизни на Земле.

36. Химический состав бактериальной клетки. Потребности в основных химических элементах, их источники. Транспорт питательных веществ в клетку.

37. Использование микроорганизмами различных источников углерода органической и неорганической природы. Разложение микроорганизмами сложных природных веществ: белков, целлюлозы, гемицеллюлозы, крахмала, хитина, пектинов, лигнина, ароматических углеводородов.

38. Ассимиляция углерода углекислоты автотрофными и гетеротрофными микроорганизмами.


40. Использование микроорганизмами различных источников азота: аминоавтотрофы и аминогетеротрофы. Участие микроорганизмов в круговороте азота в природе.

41. Фиксация молекулярного азота микроорганизмами. Механизм азотфиксации: распространение способности к азотфиксации, оптимальные условия ее осуществления. Практическое значение процесса.

42. Основные источники серы, фосфора, используемые микроорганизмами. 43. Общая характеристика биосинтеза мономеров и полимеров. 44. Ассимиляция углерода углекислоты автотрофными и гетеротрофными

микроорганизмами. Рибулезодифосфатный цикл восстановления углекислоты и его наличие у различных микроорганизмов.


46. Фиксация молекулярного азота микроорганизмами. Механизм азотфиксации: распространение способности к азотфиксации, оптимальные условия ее осуществления. Практическое значение процесса.

47. Использование микроорганизмами окисленных соединений серы и азота. Ассимиляционная нитрат- и сульфатредукция.

48. Биосинтез полимеров микроорганизмами. Содержание понятия "сверхсинтез". Биосинтез и выделение внеклеточных ферментов.

49. Содержание понятия "вторичные метаболиты". Биосинтез микроорганизмами пигментов, токсинов, алкалоидов. Главнейшие типы антибиотиков, образуемых микроорганизмами. Полусинтетические антибиотики.

50. Образование клеточных структур микроорганизмами. Биогенез рибосом, мембранных структур, клеточной стенки, жгутиков, капсул.

51. Уровни регуляции обменных процессов у микроорганизмов. Компартментализация различных типов метаболической активности в клетках микроорганизмов. Роль субклеточных структур и мультиферментных комплексов в координации метаболических процессов.

40

52. Конститутивные и индуцибельные ферменты. Регуляторные механизмы, связанные с изменением уровня синтеза или активности ферментов. Значение аллостерических белков и эффекторов.

53. Регуляция синтеза ферментов. Индукция и ее контроль. Репрессия конечными продуктами и катаболитами. Примеры регуляции в разветвленных биосинтетических путях.

54. Регуляция активности ферментов. Представления о каталитических и регуляторных центрах ферментов. Эффекторные свойства метаболитов. Аденилатный контроль и энергетический заряд клетки. Регуляция активности ферментов химической модификацией.

55. Соотношение и взаимосвязь анаболических и катаболических процессов у микроорганизмов. Основные и дополнительные (анаплеротические) пути метаболизма. Амфиболиты и центраболиты.

56. Регуляция синтеза РНК и ДНК в бактериальных клетках. Репликация ДНК и деление клеток. Скорость роста, синтез и деградация биополимеров в бактериальной клетке.

57. Координация сложных реакций микроорганизмов на изменения условий среды: хемотаксис, фототаксис, аэротаксис и т.п.

58. Аккумуляция запасных веществ (липидов, полисахаридов, полифосфатов, поли-бета-оксимасляной кислоты и др.) микроорганизмами и ее роль в поддержании клеточного гомеостаза.


«зачтено» Дает полные, исчерпывающие и аргументированные ответы на все основные и дополнительные вопросы; правильно использует микробиологическую терминологию; демонстрирует знание основных особенностей морфологии, анатомии, физиологии, генетики и экологии микроорганизмов, основных микробиологических методов исследований и сфер их применения. Показывает умение обрабатывать и критически оценивать имеющиеся литературные данные; применять полученные знания в своей профессиональной деятельности. Ответы на вопросы хорошо структурированы.

«не зачтено» Демонстрирует незнание и непонимание существа поставленных вопросов; не отвечает на большинство основных и дополнительных вопросов; неправильно использует микробиологическую терминологию; не знает основных особенностей морфологии, анатомии, физиологии, генетики и экологии микроорганизмов, основные микробиологические методы исследований и сферы их применения; плохо ориентируется в современных достижениях микробиологии. Ответы на вопросы плохо структурированы, непоследовательны.

Контрольные вопросы к зачету по дисциплине «Современнаямикробиология» (4 семестр)

1. Структурная организация микробного сообщества. 2. Трофические связи в микробном сообществе. 3. Примеры аэробных и анаэробных микробных сообществ. 4. Социальное поведение бактерий. 5. Колониальная организация и межклеточная коммуникация у микроорганизмов.

41

6. Межбактериальные взаимодействия. 7. Действие на микроорганизмы абиотических факторов среды. 8. Влияние земного тяготения, солнечной активности и магнитных полей Земли на

микроорганизмы. 9. Влияние излучений на микроорганизмы. 10. Влияние гидростатического давления на микроорганизмы. 11. Влияние кислорода на микроорганизмы. 12. Влияние температуры на микроорганизмы: термофилы, психрофилы, мезофиллы. 13. Влияние pH, активности воды и концентраций солей на микроорганизмы. 14. Различные типы взаимоотношений между микроорганизмами. 15. Типы симбиоза: экзо- и эндосимбиоз; метабиоз, мутуализм, комменсализм,

паразитизм, антагонизм; факультативные и облигатные симбионты. 16. Эволюция симбиоза. 17. Симбиотические ассоциации микроорганизмов. 18. Понятие о синтрофии и синтрофных микроорганизмах. 19. Растение как среда обитания микроорганизмов. 20. Микроорганизмы, ассоциированные с различными частями растений и их роль в

жизнедеятельности растительного организма. 21. Участие симбиотических микроорганизмов в минеральном питании растений. 22. Взаимоотношения растений и азотфиксирующих микроорганизмов. 23. Микроорганизмы-антагонисты фитопатогенов. 24. Фитопатогенные микроорганизмы: механизмы воздействия на растительный организм,

основные группы фитопатогенных микроорганизмов. Иммунитет растений. 25. Взаимоотношения между микроорганизмами и простейшими. Эндосимбионты и

эктосимбионты. 26. Участие микроорганизмов в пищеварении животных. 27. Взаимоотношения микроорганизмов и травоядных животных. 28. Взаимоотношения микроорганизмов и хищников. 29. Взаимоотношения микроорганизмов и глубоководных животных. 30. Взаимоотношения между микроорганизмами и человеком. 31. Основные принципы формирования нормальной микрофлоры. 32. Факторы, влияющие на состав нормальной микрофлоры человека в течение жизни. 33. Основные функции нормальной микрофлоры человека. 34. Микрофлора кожных покровов, дыхательной, пищеварительной, мочеполовой

системы. Понятие о дизбактериозе. 35. Специфика почвы как среда обитания микроорганизмов. Микрозональность почвы. 36. Твердая фаза почвы. Природа явления адгезии микроорганизмов. 37. Жидкая фаза почвы. Развитие микроорганизмов в пленках и капиллярах. 38. Строение и функционирование комплекса почвенных микроорганизмов. 39. Роль микроорганизмов в процессе формирования плодородия почв. 40. Характеристика основных групп почвенного микронаселения. 41. Почвенные микроорганизмы: микроскопические грибы, аскомицеты, бактерии,

простейшие. 42. Грибы, их место и роль в биогеоценозе. 43. Участие почвенных микроорганизмов в циклах углерода, азота, серы, фосфора, железа. 44. Вода как среда обитания микроорганизмов. Физико-химические свойства воды. 45. Классификация водоемов по степени трофии: олиготрофные, мезотрофные,

евтрофный, дистрофный. 46. Структура микробных сообществ водных экосистем. 47. Микроорганизмы, составляющие бактериопланктон. 48. Специфика микробных сообществ океанов, рек, различных типов озёр. 49. Процесс самоочищения воды.

42

50. Участие водных микроорганизмов в циклах углерода, азота, серы, фосфора, железа. 51. Атмосфера как среда обитания микроорганизмов. 52. Стратегии выживания микроорганизмов в условиях атмосферы. 53. Участие микроорганизмов в формировании газового состава атмосферы. 54. Методы выявления микроорганизмов в воздухе. Микроорганизмы, присутствующие в

атмосфере. 55. Парниковые газы, метаногенез, бактериальный газовый фильтр. 56. Участие микроорганизмов в биогеохимических циклах углерода, азота, серы, железа,

фосфора. 57. Основные этапы круговорота азота в природе. Биологическая фиксация азота.

Примеры азотфиксирующих микроорганизмов. 58. Аммонификация азотсодержащих соединений. 59. Процессы нитрификации и денитрификации. 60. Основные этапы круговорота углерода в природе. 61. Участие микроорганизмов в разложении углеродсодержащих соединений. 62. Участие микроорганизмов в круговороте серы в природе. 63. Участие микроорганизмов в круговороте фосфора и железа в природе. 64. Литофильные микробные сообщества.


«зачтено» Дает полные, исчерпывающие и аргументированные ответы на все основные и дополнительные вопросы; правильно использует микробиологическую терминологию; демонстрирует знание основных особенностей экологии микроорганизмов, роли микроорганизмов в биосфере Земли; показывает умение обрабатывать и критически оценивать имеющиеся литературные данные; умеет выявлять актуальные проблемы экологии микроорганизмов. Ответы на вопросы хорошо структурированы.

«не зачтено» Демонстрирует незнание и непонимание существа поставленных вопросов; не отвечает на большинство основных и дополнительных вопросов; неправильно использует микробиологическую терминологию; не знает основных особенностей экологии микроорганизмов, роли микроорганизмов в биосфере Земли; плохо ориентируется в современных достижениях микробиологии. Не умеет выявлять актуальные проблемы экологии микроорганизмов. Ответы на вопросы плохо структурированы, непоследовательны.

Контрольные вопросы к зачету по дисциплине «Современная микробиология»

(5 семестр) 1. Промышленные штаммы и способы их усовершенствования. Характеристика

промышленных штаммов. Требования, предъявляемые к промышленным штаммам-продуцентам.

2. Совершенствование промышленных биообъектов методами мутагенеза и селекции. 3. Использование методов клеточной инженерии. Создание новых промышленных штаммов

методами генетической инженерии. 4. Культивирование микроорганизмов в биотехнологическом производстве. Периодическое

культивирование. Непрерывное культивирование. Поверхностное и глубинное культивирование. Управление процессами культивирования.

5. Технологические основы получения продуктов микробного синтеза. 6. Подготовка и стерилизация технологического воздуха. Используемое сырье.

Герметизация и стерилизация оборудования.

43

7. Питательные среды. Подготовка посевного материала. 8. Процесс биосинтеза. Основные технологические параметры. 9. Химизм спиртового брожения. Основные этапы и продукты синтеза. Катализаторы и

ферменты. Глицериновая форма спиртового брожения. Условия, необходимые для протекания спиртового брожения.

10. Молочнокислое брожение. Основные возбудители. Химизм. Сырье. Оптимальные условия брожения. Практическое применение.

11. Маслянокислое брожение. Пропионовокислое брожение. Ацетоно-бутиловое брожение. Основные возбудители. Химизм. Сырье, конечные продукты. Оптимальные условия брожения. Практическое применение продуктов брожения.

12. Неполное окисление углеводов: химизм, значение для клетки. 13. Микроорганизмы, используемые для получения продуктов неполного окисления

углеводов, оптимальные условия их культивирования. 14. Практическое использование органических кислот. 15. Получение и применение ферментов. Микроорганизмы как источники ферментов.

Микробные ферменты, имеющие промышленное значение. 16. Микробиологический синтез аминокислот. Получение аминокислот методом прямой

ферментации. Использование диких штаммов. Использование мутантов. Продукция аминокислот с помощью штаммов, полученных методами генетической инженерии.

17. Получение аминокислот из биосинтетических предшественников. 18. Энзиматический синтез. 19. Микробиологический синтез витаминов. Классификация витаминов. Использование

микроорганизмов-продуцентов для синтеза витаминов В12, В2, В3, А, С, D. 20. Производство убихинонов. 21. Микробиологический синтез антибиотиков. Антибиотики как вторичные метаболиты. 22. Классификация антибиотиков. Основные продуценты. 23. Этапы биосинтеза антибиотиков. Особенности ферментации при получении

антибиотиков. 24. Получение стероидных препаратов. Основные стероидные соединения, получаемые путем

микробиологического синтеза. Использование реакций биотрансформации. Сырье. Используемые продуценты.

25. Классификация основных лечебных и профилактических вакцин и иммунопрепаратов. Основные микроорганизмы, используемые для получения различных иммунобиологических препаратов.

26. Особенности технологических производств при получении иммунобиологических препаратов и вакцин.

27. Использование микроорганизмов для извлечения из руд цветных. редких металлов и урана.

28. Бактериальное выщелачивание. Используемые микроорганизмы. 29. Аккумулирование металлов микроорганизмами. 30. Использование микроорганизмов при добыче нефти и угля. 31. Роль микроорганизмов в процессе формирования плодородия почв. Участие почвенных

микроорганизмов в образовании и разложении гумуса. 32. Влияние обработки почвы и севооборотов на жизнедеятельность почвенных

микроорганизмов. 33. Эпифитная и ризосферная микрофлора. Фитопатогенные бактерии и грибы. 34. Роль микробных популяций в защите растений от вредителей. 35. Инокуляция растений в целях повышения биологической фиксации азота, для борьбы с

вредными насекомыми, болезнями растений, повышения урожая и улучшения его качества и для облегчения труда и повышения его экономичности.

44

36. Использование микроорганизмов при производстве препаратов для предпосевной обработки семян, вегетирующих растений и для ускорения разложения послеуборочных остатков.

37. Инфекционные болезни животных (бактериальной и вирусной природы). 38. Возбудители пищевых токсикоинфекций, передающихся человеку через продукты

животного происхождения, кожевенно-меховое сырье. 39. Использование вакцинации в животноводстве. 40. Комовые белковые препараты. Требования к кормовым белковым препаратам. Основные

субстраты и сырье. Выбор организма-продуцента. Оптимальные условия для максимального выхода микробной биомассы.

41. Микроорганизмы как основное звено редуцентов и их функции в биосфере. Мониторинг природного процесса биоремедиации.

42. Ресурсы для деструкционной деятельности редуцентов. 43. Классификация загрязняющих веществ. Промышленные, бытовые и

сельскохозяйственные загрязнители. 44. Микробиологическая обработка твердых бытовых отходов и сточных вод. 45. Биодеструкция нефти, нефтепродуктов, пестицидов, поверхностно-активных веществ,

полихлорбифенилов, фосфор- и хлорорганических веществ. 46. Микроорганизмы - деструкторы ксенобиотиков. Характеристика наиболее известных

микроорганизмов-деструкторов. 47. Интродукция в естественные условия микроорганизмов, увеличивающих скорость или

степень разложения вещества. 48. Использование микроорганизмов при поиске полезных ископаемых.


«зачтено» Дает полные, исчерпывающие и аргументированные ответы на все основные и дополнительные вопросы; правильно использует микробиологическую терминологию; демонстрирует знание основных областей применения микроорганизмов в медицине, сельском хозяйстве, промышленной биотехнологии, в поддержании безопасности окружающей среды; показывает умение выявлять актуальные проблемы медицины, сельского хозяйства, промышленной биотехнологии, разрабатывать методологию их решения, демонстрирует умение обрабатывать и критически оценивать имеющиеся литературные данные; ответы на вопросы хорошо структурированы.

«не зачтено» Демонстрирует незнание и непонимание существа поставленных вопросов; не отвечает на большинство основных и дополнительных вопросов; неправильно использует микробиологическую терминологию; не знает основных областей применения микроорганизмов в медицине, сельском хозяйстве, промышленной биотехнологии, в поддержании безопасности окружающей среды; Ответы на вопросы плохо структурированы, непоследовательны.

Современная микробиология

Documents

Transcript of Современная микробиология