Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный педагогический университет» УТВЕРЖДЕНА Советом факультета ИЕСЭН __________________________________ ________________И.О.Ф. председателя (подпись) «______»______________ 200__ г. Обсуждена на заседании кафедры ботаники экологии ИЕСЭН Протокол № ____ от «___»________200__г. ________________ д.б.н., проф. Ж.Ф. Пивоварова (подпись) ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ ДПП.Ф.02 «Микробиология» (код по УП) (наименование дисциплины) Специальность: 050102 «Биология» Специализация: 050000 «Образование и педагогика» Составитель: Л.В. Факторович, к.б.н., доцент кафедры ботаники и экологии Новосибирск 2007 Государственный стандарт ДПП.Ф.02 «Микробиология» Специфичность прокариотной клетки и методов ее изучения. Деление, размножение, культивирование микроорганизмов. Систематика: группы архей и группы бактерий. Типы питания бактерий. Метаболизм. Способы обеспечения энергией – брожение, аэробное дыхание, анаэробное дыхание, фотосинтез, хемосинтез. Биосинтетические процессы: ассимиляция СО2 автотрофами и гетеротрофами. Циклы рибулезобифосфатный и трикарбоновых кислот – источники метаболитов. Азотный обмен. Синтез биополимеров. Влияние факторов внешней среды. Биогеохимическая деятельность микроорганизмов: рудообразование, почвообразование, формирование состава атмосферы. Взаимодействие с растениями, животными, человеком. Вирусы, бактериофаги. Микроорганизмы и эволюционный процесс. Решение проблем продовольствия, энергетики, здравоохранения и охраны окружающей среды современными биотехнологическими производствами на базе микроорганизмов. I. Пояснительная записка 1.1. Место курса, цели и задачи. Курс «Микробиологии» представляет собой комплекс теоретических и практических вопросов, функционирования характеризующих микроорганизмов, как особенности компонентов строения и биогеоценоза. Включает в себя некоторые аспекты общей экологии и предназначен для студентов 4 курса отделений «Биология». Курс основан на знаниях, полученных слушателями в результате изучения ботаники, физиологии растений, общей и глобальной экологии, а также биохимии. Специфика предлагаемого курса заключается в обобщении и анализе материала, касающегося особенностей места обитания и функционирования микроорганизмов, как деструкторов органического вещества в биосфере. 1.1. Целью дисциплины микробиологии и является освоение изучение практических теоретических навыков основ исследования микроорганизмов. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: сформировать у студентов знания о предмете и задачах исследования микробиологии, ее различных направлений; обосновать взаимосвязь микробиологии и общей экологии, значимость и перспективы их развития; дать понятие об основных признаках строения и функционирования данной группы организмов; научить, используя необходимую литературу формулировать и анализировать состояние конкретных биогеоценозов в зависимости от состава и структуры микробных популяций. 1.2. Требования к знаниям и умениям специалиста. уметь владеть профессиональным языком изучаемой дисциплины, корректно выражать и аргументировано обосновывать основные положение; владеть современными методами поиска, обработки и использования информации, уметь интерпретировать и адаптировать ее; уметь свободно пользоваться данными различных дисциплин, т.е. владеть навыками междисциплинарных исследований; владеть понятийно-категорийным аппаратом изучаемой науки; знать особенности функционирования микробных ценозов и уметь использовать это при характеристике естественных и искусственных сообществ в регионе; свободно ориентироваться в любом из направлений микробиологии. 1.3. Принципы построения программы. Программа дисциплины: построена доступность, на основных системность, принципах любой последовательность учебной изложения учебного материала. Курс открывается основополагающим блоком, в котором рассматриваются структура микробиологии как науки, предмет и задачи исследования. Здесь дается характеристика методов и методологии науки микробиологии. Логическим продолжением материала является изложение данных, которые ложатся в основу классификации микроорганизмов в системе органического мира. После этого логично дать характеристику тех групп микроорганизмов, которые не изучались подробно в предыдущих учебных курсах: вирусов, архей и бактерий. Подробно изучаются археи и бактерии как самые примитивные представители органического мира. Целесообразно рассмотреть подробно особенности их строение и функционирования. Для этого предполагается изучение типов метаболизма бактерий, характеристика источников получения энергии и питательных веществ. Студенты ознакомятся с информацией о биогеохимической деятельности микроорганизмов. Курс завершается разделом об изучении роли различных групп микроорганизмов в биосфере и использование их в различных отраслях народного хозяйства. 1.4. Основные методологические положения дисциплины. Методология предлагаемой программы базируется на учении В.И. Вернадского о Биосфере и живом веществе. В свете этого учения рассматриваются основные законы, по которым функционирует естественные сообщества в биосфере. Руководствуясь законами диалектики и базисными постулатами учения о биосфере В.И. Вернадского, в рамках данного курса рассматриваются место и роль микроорганизмов, как неотъемлемого компонента любого биогеоценоза. Основные методические положения изучения дисциплины в целом заключаются в освоении студентами методик изучения строения и особенностей функционирования микроорганизмов. Необходимо научить студентов работать со специальной литературой по микробиологии. Существенным положением изучаемой дисциплины является освоение методик статистической обработки материала, построения корреляционных рядов и классификационных таблиц. При изучении раздела «Роль бактерий и актиномицетов составления в процессах циклов почвообразования» основных биогенных изучается элементов, методика осуществляемых микроорганизмами. В разделе «Микроорганизмы в биосфере» студенты познакомятся с методикой исследования микрофлоры воздуха. II. Содержание учебной дисциплины. Предмет, задачи науки микробиологии. Основные методы науки и ее методология. Структура науки. История возникновения, становления и развития микробиологии как науки. Современные достижения микробиологии в целом и различных ее направлений. Место микроорганизмов в системе органического мира в историческом аспекте. Понятие о микроорганизмах как сборной биоэкологической группе. Основные таксоны, к которым относятся те или иные группы микроорганизмов. Некоторые известные классификации бактерий и их характеристика. Основы современной систематики микроорганизмов. Современные достижения молекулярной биологии как основы систематики бактерий. Вирусы как доклеточная форма жизни. Понятие о двойственной природе вирусов. Строение и размножение вирусов. Литический цикл бактериофага. Основные типы классификаций вирусов в связи с паразитическим образом жизни. Современные достижения вирусологии. Роль вирусов в естественных экосистемах. Бактерии как архаичная и анахроничная группа живых организмов на Земле. Строение бактериальной клетки. Типы клеточных оболочек. Внутримембранные структуры, их строение и функции. Запасные вещества и включения. Особенности роста и размножения бактерий. Архебактерии – наиболее архаичная и анахроничная группа прокариот. Характеристика основных групп архебактерий и их роль в биосфере. Основные доказательства древности и примитивности данной группы. Метаболизм бактерий. Характеристика источников получения вещества и энергии. Углеродный и азотный обмен. Синтез биополимеров. Анаэробные и аэробные бактерии. Характеристика различных типов питания бактерий и их место в биосфере. Характеристика различных типов брожения и бактерий, которые их осуществляют. Дыхание бактерий: аэробное и анаэробное. Характеристика автотрофных и гетеротрофных групп бактерий. Фотосинтезирующие бактерии. Понятие об анаксигенном и оксигенном фотосинтезе. Хемосинтез. анаксигенный и Характеристика оксигенный бактерий, фотосинтез. осуществляющих Биосинтетические процессы: ассимиляция СО2 автотрофами и гетеротрофами. Циклы рибулезобифосфатный и трикарбоновых кислот – источники метаболитов. Типы метаболизмов бактерий как результат биохимической эволюции. Особенности функционирования бактерий в различных средах обитания в зависимости от выполняемого типа питания. Круговороты основных биогенных элементов (N2, O2, C2, H2, S, P), миграция которых осуществляется при непосредственном участии бактерий. Роль микроорганизмов в биосфере. Микроорганизмы воздуха, воды и почвы. Особенности их жизнедеятельности в воздушной среде и различных типах водоемов. Качественный состав микроорганизмов воздушной и водной сред обитания. Почва как трехфазная среда обитания микроорганизмов. Почвенная микрофлора. Концепции, принципы организации и функционирования микрофлоры почвы. Адаптивные особенности почвенной микрофлоры. Образование подстилки и плодородного слоя почвы различных типов биогеоценозов, как результат деятельности микроорганизмов. Биогеохимическая деятельность микроорганизмов: рудообразование, почвообразование, формирование состава атмосферы. Бактерии – регуляторы газового состава атмосферы. Характеристика гидротерм суши и Мирового океана. Газовый состав гидротерм. Бактериальная флора гидротермических источников суши и Мирового океана и ее роль в преобразовании мантийных газов. Кальдерные микроорганизмы. Роль бактерий и актиномицетов в процессах почвообразования. Особенности деструктивной деятельности бактерий и актиномицетов в различных природных Специфический состав зонах. Микроорганизмы микробиальных ценозов как в космополиты. зависимости от качественного и количественного состава подстилки и типа почвы различных биогеоценозов. Взаимодействие бактерий с растениями, животными, человеком. Почвенные грибы как основной компонент деструктивной флоры в биогеоценозах. Понятие о синтрофии. Трофические отношения внутри группы редуцентов. Биотехнология микроорганизмов. Применение результатов деятельности микроорганизмов в различных отраслях народного хозяйства. Образование протеолитических и гликанолитических ферментов и их применение в различных направлениях пищевой и фармацевтической промышленности. Решение проблем продовольствия, энергетики, здравоохранения и охраны окружающей среды современными биотехнологическими производствами на базе микроорганизмов.