МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КАЛМЫЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
«УТВЕРЖДАЮ»
Декан факультета
педагогического образования
и биологии Кекеева З.О.
_____________________
(Ф.И.О., подпись)
«___» _________ 2011 г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
МИКРОБИОЛОГИЯ И ВИРУСОЛОГИЯ
ПО ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЕ
020400 «Биология»
Квалификация (степень) выпускника
бакалавр
Форма обучения
очная
Элиста
2011 г.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки
_________________020400 Биология__________________________________________________
Программа составлена:
кандидатом ветеринарных наук, доцентом кафедры общей биологии и
физиологии Босхомджиевой Е.Д
Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры общей биологии и физиологии
________________________________________________________________________________
протокол от __________ № _____
Заведующий кафедрой общей биологии и физиологии Лиджиева Н.Ц. __________________
Программа одобрена на заседании УМК факультета педагогического образования и биологии
протокол от __________ № _____
Председатель УМК ФПОиБ __________________Аппаева Я.Б., к.пед.н., доцент______________
(название факультета)
(Ф.И.О., ученое звание, подпись)
Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры общей биологии и физиологии
_______________________________________________________________________________________
протокол от __________ № _____ Заведующий кафедрой
___________________________
Программа одобрена на заседании УМК факультета педагогического образования и биологии
(название факультета)
протокол от __________ № _____
Председатель УМК ФПОиБ ________________________________
(название факультета)
(Ф.И.О., ученое звание, подпись)
Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры ________________________________________
___________________________________________________________________________________________
протокол от __________ № _____ Заведующий кафедрой _________________________________________
Программа одобрена на заседании УМК факультета педагогического образования и биологии
(название факультета)
протокол от __________ № _____
Председатель УМК ФПОиБ _______________________________________________________
(название факультета)
(Ф.И.О., ученое звание, подпись)
Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры ______________________________
________________________________________________________________________________
протокол от __________ № _____
Заведующий кафедрой _____________________________________
Программа одобрена на заседании УМК факультета педагогического образования и биологии
(название факультета)
протокол от __________ № _____
Председатель УМК ФПОиБ _______________________________________________________
(название факультета)
(Ф.И.О., ученое звание, подпись)
1.
Цели освоения модуля
Целью освоения дисциплины «Микробиология и вирусология» является формирование
студентам представление о многообразии прокариотных организмов и архей в сравнении с
миром растений, грибов, животных, а также сложность взаимоотношений между этими
организмами; дать студентам представление о строении и химическом составе бактериальной
клетки, особенностях метаболизма и существования в экстремальных условиях;
дать представление о филогении п рокариот.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата (Б.3)
Дисциплина «Микробиология и вирусология» в структуре ООП относится к естественнонаучному и циклу
(базовая часть) и является обязательной к изучению.
Дисциплины и практики, для которых освоение данной дисциплины (модуля) необходимо как
предшествующее:
Взаимосвязь с другими дисциплинами ООП и требования к «входным» знаниям, умениям и
готовностям обучающегося, необходимым при освоении данной дисциплины и приобретенным
в результате освоения предшествующих дисциплин (модулей). Цитология; биохимия;
молек улярная биология; экология; ботаника, физиология растений
В таблице приведены предшествующие и последующие дисциплины, направленные на
формирование компетенций, заявленных в разделе «Цели освоения дисциплины»:
№
Наименование компетенции
Последующие дисциплины
п/п
1
1
ПК-2:
использует
методы
наблюдения, Биохимия, иммунология, генетика
описания,
идентификации,
классификации, Профессиональные дисциплины,
культивирования биологических объектов
организм и среда
ПК-4 демонстрирует знание принципов
клеточной организации биологических объектов,
биофизических и биохимических основ,
мембранных процессов и молекулярных
механизмов жизнедеятельности
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
«Микробиология и вирусология»
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих общекультурных
компетенций:
- следует этическим и правовым нормам в отношении других людей и в отношении
природы (принципы биоэтики), имеет четкую ценностную ориентацию на сохранение
природы и охрану прав и здоровья человека (ОК-1);
и профессиональных компетенций:
- использует методы наблюдения, описания, идентификации, классификации, культивирования
биологических объектов (ПК-2);
- демонстрирует знание принципов клеточной организации биологических объектов,
биофизических и биохимических основ, мембранных процессов и молекулярных механизмов
жизнедеятельности (ПК-4)
В результате изучения дисциплины «Микробиология и вирусология» студент должен:
Знать:
на уровне представлений:
- об основных группах микроорганизмов.
- о молекулярных механизмах физиологических процессов, о принципах восприятия, передачи
и переработки информации в организме.
- об основных методах микробиологических и вирусологических исследований.
на уровне воспроизведения:
- о механизмах основных процессов жизнедеятельности микроорганизмов
на уровне понимания:
- проявление основных закономерностей жизнедеятельности микроорганизмов на всех
уровнях организации (молекулярном, клеточном, организменном)
- о роли микробиологии и вирусологии как фундаментальной основы биологических наук,
биотехнологии.
- зависимость роста и размножения микроорганизмов от условий внешней среды.
Уметь:
использовать теоретические:
- знания о влиянии факторов среды на микроорганизмы;
- особенности участия микроорганизмов в круговороте химических веществ в природе;
-принципы и методы микробиологических исследований.
практические:
- использовать методы исследования культур микроорганизмов, математическими методами
обработки результатов микробиологических исследований
Владеть:
- навыками, позволяющими выполнять требования по технике безопасности
- навыками работы с культурами клеток с применением микробиологических методов.
4. Структура и содержание дисциплины основы микробиологии
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы- 108 часа
часы
10
6
20
6
7-8
2
6
4
12
4
9-10
2
6
4
12
4
5
3.
Влияние внешних факторов на
микроорганизмы.
5
Формы текущего контроля
успеваемости (по неделям
семестра)
Форма промежуточной
аттестации (по семестрам)
4
Общая трудоемкость с
учетом зачета и экзамена
(ч/кредит)
1-6
СРС
Систематика микроорганизмов
Всего
2.
СРС преподавателем
5
Лабораторные р.
Морфология бактерий
Практ., семинары
Семестр
1.
Лекции
Наименование модулей, разделов,
(тем)
Неделя семестра
№ п/п
Аудиторные занятия
Результат практ.
работ, опрос (устн. и
тест)
Результат практ.
работ, опрос (устн. и
тест)
Проверка знаний по
темам, опрос
5
11-12
2
8
4
10
5.
Культивирование
микроорганизмов
Метаболизм микроорганизмов
5
13-16
4
6
4
14
6.
Основы вирусологии
5
17-18
4
-
5
13
5
36
27
81
27
4.
Всего
18
-
4
4
108\3
Проверка знаний по
темам, опрос
Результат прак.
работ, опрос (устн. и
тест)
Результат прак.
работ, опрос (устн. и
тест)
экзамен
4.2. 1. Лекции
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Номер раздела
дисциплины
Трудоем
кость
(часов)
4
1
Предмет и задачи микробиологии. История развития
микробиологии. Значение микроорганизмов в природе и
жизни человека. Морфология бактерий. Особенности
строения клеток микроорганизмов грамположительные,
грамотрицательные, безклеточные). Мембранные структуры
бактериальных клеток. Клеточные стенки разных групп
бактерий.Морфологическая дифференцировка и уровни
клеточной организации. Покоящиеся формы клеток (
эндоспоры, экзоспоры, цисты, акинеты и др.).
микроорганизмов. Систематика микроорганизмов.
Принципы классификации микроорганизмов (естественная и
искусственная) Проблемы систематики микроорганизмов. Группы
прокариотных, эукариотных микроорганизмов.
2
Систематика
2
Влияние факторов внешней среды на рост микроорганизмов. Отношение
к молекулярному кислороду, температуре, кислотности среды,
излучению.
2
Культивирование микроорганизмов. Методы стерилизации.
Приготовление питательных сред для культивирования
микроорганизмов. Рост микроорганизмов при периодическом
культивировании
4
Ме та бо ли зм м икр о о р г ан из м о в Т и пы п и та н и я пр о к ар ио т.
Эн ер ге т ич ес к и й м ет а бо л изм пр о к ар ио т. Б ио х им иче с ко е
ед и нс т во пр о цес со в м е та бо л изм а.
Б р о же н и е. Т ип ы ж и зн и о с но ва н ные на с убс тр а т но м
фо сфо р и л ир о в а н и и. Об ща я х ар а кт ер ис т и к а пр о цес со в
бр о же н и я (м о ло ч но - к ис ло е, с п ир то во е, м а сл я но - к ис ло е,
пр о п ио но во - к и с ло е).
Д ы ха н ие. Т и пы ж из н и, о с но ва н ны е н а о к ис л и те ль но м
фо сфо р и л ир о в а н и и.
Зап аса н и е
кл е то ч но й
эн е р г и и
в
пр о це ссе
ды х а ни я.
Хем о л и то тр о ф ные
ба к тер и и.
Хем о о р г а но тр о ф ные б а к тер и и.
Ф о то с и н тез .
Т ип ы
жи з н и,
о с но в ан н ые
на
фо то фо сфо р и л ир о ва н и и.
П и гм е н ты
фо то с и н тез ир ую щ и х
э уба к тер и й.
Гр уп п ы
фо то с и н тез ир ую щ и х
э уба кт ер и й
( п ур п ур ны е,
зеле н ые,
ци а но б а кт е р и и,
пр о х ло р о ф и ты, ге л ио ба к тер и и).
4
Основы вирусологии. Общая характеристика вирусов. Классификация
вирусов. Строение бактериального фага. Развитие вирусов.
Генетический аппарат вирусов. Культивирование вирусов. Онкогенные
вирусы.
2
3
4
5
6
Тема лекции
4.2.2.
4.2.3.
№ п/п
Практические занятия (не предусмотрены учебным планом)
Лабораторные работы
Номер
Наименование
Наименование
раздела
лабораторной работы
лаборатории
дисциплины
Знакомство с микробиологической
лабораторией. Форма и размер
микроорганизмов
Окрашивание микроорганизмов (простое и
сложное)
Изучение бактерий в живом состоянии.
1
1
1
2
1
1
5
2
3
6
4
7
(часов)
Межфакультетская
лаборатория
микробиологии
2
4
2
Приготовление препарата «висячая капля»,
«раздавленная капля». Типы движения
микроорганизмов.
Изучение дифференцированных клеток и
запасных веществ клетки
Плесневые грибы, Простейшие
Влияние температуры на рост
микроорганизмов. Экология
микроорганизмов
Методы стерилизации. Приготовление
питательных сред
Культивирование микроорганизмов.
Смешанная культура, накопительная
культура Из уч е н ие к ультуральных
свойств микроорганизмов.
3
4
Трудоемкость
4
8
2
6
6
2
4
Изучение физиолого-биохимических
свойств микроорганизмов
Антибиотикочувствительность
Брожения. Масляно-кислое, молочнокислое
5
9
5
4
4
Итого:
36
4.2.4.
Самостоятельная работа студента
Раздел дисциплины
Морфология
бактерий.
Систематика
микроорганизмов
Влияние внешних
факторов на
микроорганизмы.
Культивирование
микроорганизмов
Метаболизм
микроорганизмов.
Дыхание и брожения
Основы вирусологии
№
п/п
Трудоемкость
(часов)
6
Вид СРС
1
Подготовка к практическим работам, работа с тестами
2
Подготовка к практическим работам, оформление реферата
3
Подготовка к семинару, работа с тестами
4
Подготовка к зачету работа с тестами
4
4
5
6
4
4
Подготовка к практическим работам, оформление реферата
Подготовка к семинару, работа с тестами
5
Итого
27
4.2.5.
Интерактивные формы занятий:
Номер раздела
дисциплины
1
2
Интерактивные
формы (часы)
4
2
3
2
4
5
Итого
2
2
12
Тема лекции
Морфология бактерий
Систематика микроорганизмов
Влияние внешних факторов на микроорганизмы
Метаболизм микроорганизмов.
Основы вирусологии
5. Образовательные технологии
Информационные технологии (см приложение 2)
Проблемное обучение (см приложение 2)
Контекстное обучение (см. приложение 2)
Обучение на основе опыта (см. приложение 2)
Опережающая самостоятельная работа (см. приложение 2)
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего
контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
6. 1. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
6. 1. 1. Домашние задания, типовые расчеты и т.п.
Изучение теории к практическим занятиям по темам: «Морфология бактерий»:1.Охарактеризуйте значение
микроорганизмов в природе и жизни человека ( приведите примеры положительные и отрицательные); 2.
Перечислите основные формы бактериальных клеток. 3. Дайте сравнительную характеристику клеточных стенок
грамположительных и грамотрицательных бактерий.
«Систематика микроорганизмов» 1. Каково принципиальное разлисие между образованием спор у бактерий и
грибов? 2. Какие микроорганизмы являются прокариотами, п какие эукариотами? 3. Почему старое название
актиномицетов «лучистые грибы» ошибочно? 4. Каково строение и образ жизни микроплазм? 4. Представители
каких групп водорослей встречаются в почве? 5. Какова роль грибов в жизни высших растений? Чем отличаются
дрожжи от остальных грибов?
«Влияние внешних факторов на микроорганизмы. Культивирование микроорганизмов»: 1. Что такое чистая
культура микроорганизмов, и чем отличаются от смешанной? 2. Охарактеризуйте закономерности роста
микроорганизмов на питательной среде. Фазы роста культуры микроорганизмов в периодической культуре. 3. Чем
отлмичаются облигатные анаэробы от аэротолерантных? 4. Как влиянт на микроорганизмы температуры выше
максимума и ниже минимума? Как это используется в практике?
«Питание микроорганизмов. Метаболизм микроорганизмов. Дыхание и брожения» 1. Основные
энергетические процессы встречающиеся у микроорганизмов. 2. Какие виды брожений вызываются
клостридиями? 3. В основе каких технологических процессов лежит молочнокислое брожение.
6. 1. 2. Контрольные вопросы
Перечень контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы к лабораторным работам по всем
разделам дисциплины.
Примерный перечень вопросов для зачета, а также для оценки компетенций, сформированных у обучаемых
Морфология микроорганизмов
1. Значение микроорганизмов в природе и жизни человека.
2. Дайте сравнительную характеристику эукариотным и прокариотным клеточным организациям.
3. Морфология бактерий (форма, размер)
4. Какие способы активного передвижения встречаются у прокариот.
5. Механизм движения бактерий.
6. Дайте характеристику клеточных стенок разных групп бактерий. Их значение для жизнедеятельности
бактерий.
7. Какими способами размножаются микроорганизмы. Приведите примеры.
8. Спорообразование бактерий.
9. Строение спор.
10. Какие покоящиеся формы встречаются у бактерий?
Систематика микроорганизмов
11. Принципы классификации микроорганизмов. Какие признаки лежат в основе построения классификации
микроорганизмов?
12.
13.
14.
15.
16.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Дайте характеристику семейства энтеробактерий
Каково строение и образ жизни микоплазм?
Морфология плесневых грибов. Аскомицеты. Базидиомицеты.
Морфология и экология дрожжей.
Морфология и экология простейших.
Влияние внешних факторов на рост микроорганизмы.
Отношение микроорганизмов к молекулярному кислороду.
Какое влияние оказывает влажность и давление на микроорганизмы?
Как влияет температура на жизнедеятельность микроорганизмов? Рост микроорганизмов в зависимости от
температуры.
Какое влияние оказывает радиация на микроорганизмы? Какие лучи вызывают их гибель?
Влияние влажности на рост микроорганизмов
Культивирование микроорганизмов
Какие типы питательных сред используют для культивирования микроорганизмов?
Охарактеризуйте рост культур при периодическом культивировании.
Что такое чистая культура? Чем отличается чистая культура от накопительной?
В чем сущность непрерывного культивирования бактерий?
Метаболизм микроорганизмов.
По каким признакам определяется тип питания микроорганизмов? Приведите классификацию типов
питания прокариот.
Способы получения энергии микроорганизмами. Дайте характеристику этим процессам. Способы
образования АТФ и ее роль у прокариот.
Из каких этапов состоит процесс аэробного дыхания? Каков энергетический выход аэробного дыхания?
Особенности дыхательной цепи у микроорганизмов.
Дайте характеристику бактериям не полностью окисляющих органические субстраты при аэробном
дыхании.
Опишите особенности метаболизма нитрифицирующих бактерий.
Опишите особенности метаболизма тионовых бактерий.
Какова сущность анаэробного дыхания? Какие доноры и акцепторы электронов используют
микроорганизмы при анаэробном дыхании?
Как происходит аэробное разложение белков? Какие микроорганизмы вызывают аммонификацию?
Что такое нитрификация? Ее значение для высших растений. Опишите фазы нитрификации и возбудителей
этих фаз.
Свободноживущие и симбиотические азотфиксаторы.
Основы вирусологии
1. Строение вирусов. Когда и кем открыты вирусы.
2. РНК и ДНК- вирусов.
3. Бактериофаги. Строение и экология.
4. Онкогенные вирусы.
5. Культивирование вирусов.
6. 1. 3. Рефераты
Типы взаимоотношений микроорганизмов с другими организмами.
Микроорганизмы, участвующие в круговороте азота, железа, серы в природе.
Перспективы развития микробиологии в ХХI столетии:
Взаимоотношения микроорганизмов в другими организмами.
Межвидовые отношения в мире микроорганизмов
Использование микроорганизмов в решении продовольственных, медицинских и энергетических проблем
человечества.
7. Микроорганизмы почвы.
8. Распространение микроорганизмов в воде, воздухе.
9. Биологический круговорот азота в природе
10. Участие микроорганизмов в круговороте серы в природе
11. Бактериальный фотосинтез. Механизм фотосинтеза у бактерий.
12. Взаимоотношения микробов с животными и человеком.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
6. 1. 4. Курсовые работы по дисциплине
(не предусмотрены учебным планом)
6. 1. 5. Методические указания студентам (рекомендуемый режим и характер различных видов
учебной работы, а также выполнение самостоятельной работы, в том числе, курсовых работ
(проектов)
При изучении прокариот обратите внимание на отличительные признаки групп истинных бактерий,
микоплазм, актиномицетов. Обратите внимание на морфологию прокариотных и эукариотных микроорганизмов.
Отличительные признаки плесневых грибов, дрожжей и простейших их морфологию и экологию.
В основной и дополнительной литературе выясните, какие признаки лежат в основе классификации типов питания
микроорганизмов. Обратите внимание на относительную условность этого разделения, так как ряд бактерий при
изменении внешних условий могут изменять тип питания. Такие микроорганизмы называют миксотрофами
(мезотрофами). Следует знать элементный состав клетки и роль важнейших элементов в её жизнедеятельности.
Обратите внимание на способы поступления питательных веществ в клетки прокариот, на значение экзоферментов
для усвоения высокомолекулярных соединений.
Энергетический метаболизм микроорганизмов. Главным поставщиком энергии являются катаболические реакции,
заключающиеся в расщеплении сложных веществ до простых, сопровождающиеся выделением энергии, которая
аккумулирована в форме АТФ и других соединений. Энергетические процессы состоят из окислительновосстановительных реакций. У прокариот восстановителями могут быть восстановленные неорганические доноры
водорода (хемоавтотрофы) и органические доноры водорода (хемогетеротрофы), окислителями водородакислород, органические кислоты и др.вещества. Разберитесь с химизмом процессов брожения, аэробного и
анаэробного дыхания. Обратите внимание на то как влияют факторы внешней среды на рост микроорганизмов(
физические и химические факторы). Следует знать методы культивирования микроорганизмов и их рост при
изменении режима культивирования.
Используя литературу выясните, какие особенности метаболизма имеют эукариотные и прокариотные
микроорганизмы и какова роль этих групп бактерий в природе.
6.2. Оценочные средства
Текущий контроль студентов производится на практических занятиях в следующих формах:

тестирование;

письменные домашние задания;

выполнение и защита реферата;

доклады по материалам специальной литературы;

Контрольные работы по темам.
Промежуточный контроль в форме контрольных работ, компьютерное тестирование, коллоквиумы. Проводится
по окончании каждой темы по контрольным вопросам.
Итоговый контроль студентов производится по окончании изучения дисциплины в форме зачета (включает в
себя ответ на теоретические вопросы) либо компьютерное тестирование
Фонды оценочных средств, включающие вопросы к зачету и контрольные вопросы, позволяющие оценить
РО по данной дисциплине, включенные в состав УМКД дисциплины перечислены в Приложении 4.
Критерии оценивания, перечень контрольных точек и таблица планирования результатов обучения
приведены в Приложениях к Рабочей программе.
Итоговый контроль в виде экзамена по окончании курса, в содержание экзамена входят 3 вопроса по курсу.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины микробиологии и вирусологии
7. 1. Методические рекомендации (материалы) преподавателю приведены в приложении 2 к программе
дисциплины
При изучении прокариот обратите внимание на отличительные признаки групп истинных бактерий, почкующихся,
спирохет, миксобактерий, микоплазм. Эукариотные микроорганизмы - плесневые грибы, дрожжи, простейшие
обратить внимание на морфологию и экологию групп. Обратите внимание на морфологию прокариотных
микроорганизмов. Уделить внимание на пищевые потребности микроорганизмов, минеральные и органические
источники углерода, азота, фосфора, серы и др. Иметь представление о типах питания у различных
микроорганизмов. Необходимо знать химическую природу, основные свойства ферментов (активность,
специфичность), их классификаци., роль экзоферментов, пермеаз и эндоферментов для жизнедеятельности
клетки. Учтите, что распространенным способом получения энергии у микроорганизмов является брожение.
Дайте характеристику
микроорганизмов использующих молочно-кислое, спиртовое, масляно-кислое,
пропионокислое и др. брожения. Разберитесь с химизмом процессов аэробного, анаэробного дыхания и брожения.
Обратите внимание на ферменты, участвующие в этих процессах.
7. 2. Перечень справочных, иллюстративных и других раздаточных материалов к практическим занятиям.
Раздаточных материалов: микрофотографии микроорганизмов, таблицы, схемы, компьютер.
7. 3. Рекомендации по использованию информационных технологий.
Kniga-mikrobiologiya, Likebook.ru , for-um.ru.>obrazovanie_knigi, kodges.ru
7.
4. Рекомендуемая литература (основная и дополнительная)
№
Автор
1.
2.
Шлегель Г.
Гусев М.В., Минеева
Л.А
Чурикова ВВ.,
Викторов Д.П.
Никитина Е.В..
Киямова С.Н.
Ожередова Н.А.
3.
4.
5.
1.
Заварзин Г.А.
Колотилова Н.Н.
2.
3.
Чурбанова И.Н.
Никитина Е.В..
Киямова С.Н.
1.
Заварзин Г.А.
Колотилова Н.Н.
2.
3.
Чурбанова И.Н.
Никитина Е.В..
Киямова С.Н.
Название
Место
издательства
Основная (по всем разделам)
Общая микробиология.
М.
Микробиология
М.
Издательство
Год
Мир
МГУ
1987
1992
Основы микробиологии
и вирусологии.
Микробиология
Воронеж
ВорГУ
1989
С-Пб
ГИОРД
2009
СГАУ
2008
МГУ
2001
Высшая школа
ГИОРД
1987
2009
МГУ
2001
Высшая школа
ГИОРД
1987
2009
Санитарная
Ставрополь
микробиология
Дополнительная (по модулям)
Морфология микроорганизмов
Введение а
М
природоведческую
микробиологию
Микробиология
М
Микробиология
С-Пб
Систематика микроорганизмов
Введение а
М
природоведческую
микробиологию
Микробиология
М
Микробиология
С-Пб
4.
1.
Егоров Н.С.
2.
Егоров Н.С.
3.
Ожередова Н.А.
4.
Воробьев А.А.
1.
Заварзин Г.А.
Колотилова Н.Н.
2.
3.
Чурбанова И.Н.
Никитина Е.В..
Киямова С.Н.
1
2
Чурикова ВВ.,
Викторов Д.П.
Лукомская Л.В.
Влияние внешних факторов на микроорганизмы
Промышленная
М.
микробиология
Руководство к
М.
практическим занятиям
по микробиологии
Санитарная
Ставрополь
СГАУ
микробиология
Медицинская и
М
Академия
санитарная
микробиология
Метаболизм микроорганизмов
Введение а
М
природоведческую
микробиологию
Микробиология
М
Микробиология
С-Пб
Основы вирусологии
Основы микробиологии
Воронеж
и вирусологии.
Микробиология с
М
основами вирусологии
1989
1989
2008
2006
МГУ
2001
Высшая школа
ГИОРД
1987
2009
ВорГУ
1989
Высшая школа
1990
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
Раздел дисциплины
№
п/п
Вид материально-технического обеспечения
Морфология бактерий
1
компьютер с процессором Pentium 3, подключенный к сети
Систематика микроорганизмов
2
Влияние внешних факторов на
микроорганизмы.
3
Культивирование
микроорганизмов
4
Метаболизм микроорганизмов.
Питание микроорганизмов.
5
Основы вирусологии
6
INTERNET, мультимедиапроектор, таблицы, презентации,
микроскопы световые.
компьютер с процессором Pentium 3, подключенный к сети
INTERNET, мультимедиапроектор, таблицы, презентации
компьютер с процессором Pentium 3, подключенный к сети
INTERNET,
мультимедиапроектор,
компьютерный
класс,
термостаты, сушильные шкафы, холодильник,
таблицы,
презентации
компьютер с процессором Pentium 3, подключенный к сети
INTERNET, мультимедиапроектор, микроскопы, таблицы,
презентации, термостаты, сушильные шкафы,
INTERNET,
мультимедиапроектор,
компьютерный
класс,
термостаты, сушильные шкафы, холодильник,
таблицы,
презентации
INTERNET,
мультимедиапроектор,
компьютерный
класс,
термостаты, сушильные шкафы, холодильник,
таблицы,
презентации
Приложения к рабочей программе дисциплины:
1. Аннотация рабочей программы.
2. Технологии и формы преподавания.
3. Технологии и формы обучения.
4. Оценочные средства и методики их применения.
5. Методика рейтингового контроля знаний студентов.
6. Календарный график всех видов контроля, включая самостоятельную работу студентов.
7. Конспект лекций (тезисы).
8. Учебники, учебно-методические пособия и указания, разработанные преподавателями кафедры.
9. Глоссарий (перечень определений, терминов и сокращений).
10. Карта обеспеченности учебно-методической литературой.
11. Результаты Интернет-экзамена по данной дисциплине (не предусмотрен).
12. Электронная версия учебно-методического комплекса.
Приложение 1
к рабочей программе дисциплины
«Микробиология и вирусология»
Аннотация рабочей программы
Дисциплина «Микробиология и вирусология» является частью профессионального цикла (Б3) цикла
дисциплин подготовки студентов по направлению подготовки 020400-биологическое образование, профиль
подготовки «Биология». Дисциплина реализуется на факультете Педагогического образования и биологии ФГБОУ
ВПО «Калмыцкий государственный университет» кафедрой общей биологии и физиологии.
Дисциплина нацелена на формирование общекультурных компетенций ОК-1,
профессиональных
компетенций ПК-2, ПК-4 выпускника.
Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с микробиологией и вирусологией.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: лекции,
лабораторные занятия, семинары, самостоятельную работу студента, консультации.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: текущий контроль успеваемости в
форме тестов и контрольных вопросов, рубежный контроль в форме зачета
Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов. Программой
дисциплины предусмотрены лекционные (18 часов), лабораторных (36 часов) занятий и самостоятельной (27
часов) работа студента.
Приложение 2
к рабочей программе дисциплины
«Микробиология и вирусология»
ТЕХНОЛОГИИ И ФОРМЫ ПРЕПОДАВАНИЯ
Рекомендации по организации и технологиям обучения для преподавателя
I.
Образовательные технологии
Преподавание дисциплины ведется с применением следующих видов образовательных технологий:
Информационные технологии: используются электронных образовательных ресурсов при подготовке к лекциям,
лабораторным занятиям, лекции сопровождаются мультимедийными презентациями, внедряется интерактивный
образовательный комплекс «1С Образование», проводится текущий контроль знаний в тестовой оболочке
«Testmаker» по темам «Морфология бактерий», «Плесневые и дрожжевые грибы», «Влияние факторов внешней
среды на микроорганизмы»; «Культивирование микроорганизмов», «Метаболизм микроорганизмов», «Основы
вирусологии»
Проблемное обучение: стимулирование студентов к самостоятельному приобретению знаний, необходимых для
решения конкретной проблемы, его элементы используются в ходе лекций и практических занятий по темам:
«Простейшие. Строение, физиология и экология», « Метаболизм микроорганизмов. Дыхание и брожения».
Контекстное обучение: мотивация студентов к усвоению знаний путем выявления связей между конкретным
знанием и его применением используется в ходе анализа результатов по «Систематике микроорганизмов»,
«Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы»;
Обучение на основе опыта: активизация познавательной деятельности студента проводится за счет ассоциации и
собственного опыта работы с микроорганизмами «Дрожжи», «Плесневые грибы».
Опережающая самостоятельная работа: изучение студентами нового материала до его изучения в ходе
практических занятий в разделе «Систематика микроорганизмов». «Культивирование микроорганизмов».
II.
Виды и содержание учебных занятий
Раздел 1. Введение
Тема1. Морфология бактерий.
Тема 1.1. Предмет и задачи микробиологии. История развития микробиологии. Развитие отечественной
микробиологии. Главные направления развития современной микробиологии. Методы микробиологических
исследований. Значение микроорганизмов в природе и жизни человека.
Тип: Информационная лекция
Структура лекции. Предмет, задачи, проблемы микробиологии. Место в системе биологических наук. Этапы
развития науки, роль отечественных ученых в развитии микробиологии.
Лабораторный практикум – 4час
Управление самостоятельной работой студента - 2 час.
Консультация по изучению теоретического материала.
Тема 1.2. Одноклеточные бактерии, размеры и морфология.
Особенности строения клеток микроорганизмов грамположительные, грамотрицательные, безклеточные).
Тип: Информационная лекция
Структура лекции. Форма и размер бактерий. Подвижность.Механизм движения бактерий.
Специфические черты фототрофных организмов, их единство и отличительные признаки.
Лабораторный практикум – 4ч
Управление самостоятельной работой студента - 2час.
Консультация по изучению теоретического материала.
Тема 1.3. Мембранные структуры бактериальных клеток. Клеточные стенки разных групп бактерий.
Тип: Информационная лекция
Структура
лекции.
Основные
структурные
компоненты
прокариотной
клетки.
Взаимосвязь,
взаимообусловленность структуры и функциональной активности клеточных структур. Структура и свойства
биологических мембран. Значение мембранной системы в компартментации ферментов и метаболических фондов
протопласта. Основные понятия биоэнергетики. Значение макроэргических соединений в метаболизме. Единство
энергетических процессов организмов. Изменение донор-акцепторных систем в эволюции. Фосфорилирование.
Электрохимический потенциал.
Лабораторный практикум – 4ч
Управление самостоятельной работой студента - 3 час.
Консультация по изучению теоретического материала.
Тема 2 Систематика микроорганизмов
Тема 2.1. Мир микроорганизмов. Общие признаки и разнообразия. Прокариотные и эукариотные клеточные
организации. Систематика микроорганизмов.
Тип: Информационная лекция
Структура лекции. Основные структурные компоненты эукариотной клетки. Их схожесть и отличительные
признаки от прокариотов. Основные признаки классификации микроорганизмрв. Цианобактерии
Лабораторный практикум – 2 часа
Управление самостоятельной работой студента - 5 час.
Тема 2.2. Принципы классификации микроорганизмов (естественная и искусственная) Проблемы систематики
микроорганизмов. Группы прокариотных микроорганизмов. Эукариотные микроорганизмы.
Тип: Информационная лекция
Структура лекции. Морфология, экология и физиология дрожжей, плесневых грибов
Лабораторный практикум – 2 часа
Управление самостоятельной работой студента - 5 час.
Тема 3. Влияние внешних факторов на микроорганизмы
Тема 3.1. Влияние факторов внешней среды на рост микроорганизмов. Отношение к молекулярному кислороду,
температуре, кислотности среды, излучению.
Тип: Информационная лекция
Структура лекции. Влияние физических факторов среды на рост микроорганизмов.
Лабораторный практикум– 4часа
Управление самостоятельной работой студента - 4час
Консультация по изучению теоретического материала.
Тема 3.2. Культивирование микроорганизмов. Методы стерилизации.
Тип: Информационная лекция
Методы стерилизации культур микроорганизмов, лабораторной посуды, подготовка питательных сред к
культивированию. Фазы роста бактерий при периодическом культивировании.
Лабораторный практикум – 6 час
Управление самостоятельной работой студента - 4 час
Консультация по изучению теоретического материала.
Тема 4 . Метаболизм микроорганизмов. Дыхание и брожения.
Тип: Информационная лекция.
Лабораторный практикум – 4 часа
Управление самостоятельной работой студента - 4час
4.2. Распространение и биогеохимическая деятельность микробов.
Тип: Информационная лекция
Структура лекции. Распространение микроорганизмов в воде, в почве, в воздухе. Биологический круговорот
химических веществ в природе
Лабораторный практикум- 2часа
Управление самостоятельной работой студента - 4 час
Приложение 4
к рабочей программе дисциплины
«Микробиология и вируология»
ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА И МЕТОДИКИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Оценивание уровня учебных достижений студента осуществляется в виде текущего, рубежного и промежуточного
контроля в соответствии с ПОЛОЖЕНИЕМ о проведении текущего контроля успеваемости и промежуточной
аттестации студентов СПбГУ ИТМО (БаРС).
Фонды оценочных средств
Фонды оценочных средств, позволяющие оценить РО по данной дисциплине, включают в себя :

комплект тестовых заданий по теме «Морфология бактерий» - 10 шт. размещены в системе
ЦДО в составе УМК по дисциплине;

комплект тестовых заданий по теме «Размножение и спорообразование бактерий» - 10 шт

комплект типовых заданий по теме «Систематика микроорганизмов»– 10 шт,

комплект тестовых заданий по теме «Плесневые и дрожжевые грибы» - 10 шт

комплект тестовых заданий по теме «Простейшие» - 10 шт,




комплект тестовых заданий по теме «Влияние факторов среды на микроорганизмы» - 10 шт,
комплект тестовых заданий по теме «Культивирование микроорганизмов»– 10 шт.
комплект типовых заданий по теме «Метаболизм микроорганизмов»-10 шт.
комплект типовых заданий по теме «Основы вирусологии» - 10 шт
Критерии оценивания
Приводятся критерии оценивания каждого вида элементов текущего, рубежного и промежуточного контроля
(тестирование, выполнение домашних заданий, работа на практических и семинарских занятиях, выполнение
контрольных работ, подготовка и защита реферата).
Подготовка и защита реферата
Объем реферата – не менее 10 стр. Обязательно использование не менее 5отечественных и не менее 5 зарубежных
источников, опубликованных в последние 20лет. Обязательно использование электронных баз данных (см. п.7.3. ).
Процедура защиты реферата: ответы на вопросы преподавателя, выступление с устной презентацией результатов с
последующим групповым обсуждением. ( см. приложение 5)
Реферат по теме предложенной преподавателем, оценивается по следующим параметрам:
 соответствие целям и задачам дисциплины -1 балл
 постановка проблемы, корректное изложение смысла основных научных идей, их теоретическое обоснование и
объяснение -1балл;
 способность к работе с литературными источниками, Интернет-ресурсами, справочной и энциклопедической
литературой- 1 балл;
 способность к анализу и обобщению информационного материала, степень полноты обзора состояния вопроса- 1
балл
 умение извлекать информацию, соответствующую поставленной цели, и перераспределять информацию- 1 балл
 обоснованность выводов- 1 балл
Приложение 5
к рабочей программе дисциплины
««Микробиология и вирусология»
»
Методика рейтингового контроля знаний студентов.
Разделение баллов по дисциплине ««Микробиология и вирусология»
»
№
занятия
Тема по дисциплине
Виды учебных поручений
и формы контроля
Баллы
Мин.
Макс.
Опрос
Проверка лекций
2
1
4
1
Тестирование
Реферат
1
3
2
5
Размножение бактерий .
Спорообразование бактерий.
Подвижность бактерий.
IV
Систематический обзор бактерий.
Цианобактерии
1 контрольная точка
V
Плесневые грибы. Дрожжи. Строение,
физиология и экология.
Тестирование
Коллоквиум «Морфология
бактерий»
Опрос
Проверка лекций
1
3
2
5
3
1
15
1
3
5
1
25
1
5
VI
Тестирование
Коллоквиум
«Систематика
микроорганизмов»
3
4
3
5
25
40
Проверка лекций
опрос
1
3
1
5
Проверка лекций
тестирование
реферат
1
3
3
1
4
4
Проверка лекций
Реферат
Коллоквиум « Влияние
факторов внешней среды
на микроорганизмы»
1
3
1
4
40
21
61
60
40
100
I
Значение микроорганизмов в природе и
жизни человека.
II
Форма и размеры клеток бактерий.
III
Простейшие. Строение, физиология и
экология
Проверка лекций
опрос
2 контрольная точка
VII
Организм и среда. Влияние влаги.
Кислотность среды.
VIII
Влияние температуры, света на рост
микроорганизмов
Культивирование микроорганизмов.
Методы стерилизации
IX
Метаболизм микроорганизмов. Дыхание
и брожения.
Распространение и биогеохимическая
деятельность микробов.
3 контрольная точка
Итоговая аттестация – зачет
ВСЕГО ЗА СЕМЕСТР
17
Приложение 3
к рабочей программе дисциплины
««Микробиология и вирусология»
ТЕХНОЛОГИИ И ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ
Рекомендации по освоению дисциплины для студента
Трудоемкость освоения дисциплины составляет 108 часов, из них 54 часа аудиторных занятий и 27 часов, отведенных на самостоятельную работу студента.
Рекомендации по распределению учебного времени по видам самостоятельной работы и разделам дисциплины приведены в таблице.
Контроль освоения дисциплины осуществляется в соответствии с ПОЛОЖЕНИЕМ о проведении текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации
студентов Калмыцкого государственного университета.
Формы контроля и критерии оценивания приведены в Приложениях 4 и 5 к Рабочей программе.
Вид работы
Содержание (перечень вопросов)
Раздел 1 «Введение»
Подготовка
Изучение вопросов развития микробиологии.
к лекции № 1
Подготовка
к Изучение теоретического материала
лабораторным занятиям
Подготовка у лекции Изучение прокариотных клеток. Строение и физиология.
№2
Подготовка
к Изучение теоретического материала
лабораторным занятиям
Подготовка у лекции Изучение мембранных структур бактериальных клеток.
№3
Вопросы размножения и спорообразования.
Подготовка
к Изучение теоретического материала
лабораторным занятиям
Итого по разделу
Раздел 2 «Систематика микроорганизмов
Подготовка к лекции № Изучение систематики микроорганизмов.
4
Подготовка
к Изучение теоретического материала
лабораторной работе
групп
прокариотных
и
эукариотных
Подготовка к лекции № Изучение
микроорганизмов.
5
Подготовка
к Изучение теоретического материала
Трудоемкость,
час.
2
Рекомендации
тезисы лекций
2
См. описание практических работ
2
тезисы лекций
2
См. описание практических работ
2
тезисы лекций
2
См. описание практических работ
12
2
тезисы лекций
3
См. описание практических работ
2
тезисы лекций
3
См. описание практических работ
18
лабораторной работе
Итого по разделу
Раздел 3 «Влияние внешних факторов на микроорганизмы
Подготовка к лекции № Изучение влияния факторов внешней среды на рост
микроорганизмов.
6
Подготовка
к Изучение теоретического материала
лабораторной работе
Раздел 4 Культивирование микроорганизмов
Подготовка к лекции № Вопросы культивирования микроорганизмов.
7
Подготовка
к Изучение теоретического материала
лабораторной работе
Итого по разделу
Раздел 5 «Метаболизм микроорганизмов»
Подготовка к лекции № Изучение типов питания микроорганизмов. Изучение
метаболизма микроорганизмов.
8
Подготовка
к Изучение теоретического материала
лабораторной работе
Итого по разделу
Раздел 5 «Основы вирусологии»
Подготовка к лекции №
9
Итого по разделу
10
2
тезисы лекций
2
См. описание практических работ
2
тезисы лекций
2
См. описание практических работ
6
2
тезисы лекций
2
См. описание практических работ
4
2
тезисы лекций
2
19
20
Методические рекомендации (материалы) преподавателю (средства, методы обучения, способы учебной
деятельности)
Основным объектом микробиологии являются прокариоты, к которым относятся бактерии, актиномицеты,
микоплазмы, риккетсии и другие. Изучение прокариотных микроорганизмов нужно начать с их
систематики. Необходимо знать, что морфологические, цитологические, биохимические, физиологические
признаки служат основанием для классификации прокариот.
При изучении прокариот обратите внимание на отличительные признаки групп истинных бактерий,
почкующихся, ничтатых, спирохет, миксобактерий, микоплазм, актиномицетов. Обратите внимание на
морфологию прокариотных микроорганизмов.
При изучении влияния факторов внешней среды нужно знать какие факторы являются оптимальными, а
какие обладают бактериостатическим и бактерицидным действием.Изучите критические пределы
температур для различных групп микробов (психрофилов, нейтрофилов, термофилов). Дайте определение
понятиям стерилизация, пастерилизация, ознакомьте с методами и режимами. Изучите действие давления.
Света, ультразвука, Ионизирующей радиации, Р-лучей. Какова роль этих факторов в самоочищении воздуха,
воды, плчвы(.
Изучите особенности поступления питательных веществ, химический состав клеток микробов и функции
различных органических веществ. Уделить внимание на пищевые потребности микроорганизмов,
минеральные и органические источники углерода, азота, фосфора, серы и др. Иметь представление о типах
питания у различных микроорганизмов.
Метаболизм микроорганизмов. Необходимо знать химическую природу, основные свойства ферментов
(активность, специфичность), их классификаци., роль экзоферментов, пермеаз и эндоферментов для
жизнедеятельности клетки. Необходимо знать, что имеется ряд микроорганизмов, получающих энергию
за счет окисления неорганических соединений ( нитрифицирующие, тионовые, водородные и др.). –
разновидность аэробного дыхания.
Изучите микроорганизмы, которые неполностью окисляют органические вещества (ацетобактер,
глюконобактер, плесневые грибы пенициллиум, аспергилюс).В природе существуют микроорганизмы,
способные использовать для окисления углеводов, не свободный, а связанный кислород окисленных
соединений (нитратов, сульфатоф, и др.) –это анаэробное дыхание. Учтите, что распространенным способом
получения 0энергии у микроорганизмов является брожение. Дайте характеристику микроорганизмов
использующих молочно-кислое, спиртовое, масляно-кислое, пропионокислое и др. брожения. Разберитесь с
химизмом процессов аэробного, анаэробного дыхания и брожения. Обратите внимание на ферменты,
участвующие в этих процессах.
Пр и из уче н и и азо тф и кс ир ую щ и х м и кр о о р га н и зм о в, з на ть э ко ло ги ю
(сво бо д но ж ив ущ и х и с им б ио т и чес к и х). Оз на к о м и ть с о с но в ным и св о йс т вам и
к л уб е нь ко вы х ба к тер и й, ц и к ло м и х р аз ви т и я и ус ло в и ям и, б ла го пр и ят с тв ую щ им и
азо т ф ик са ц и и.
Методические указания студентам (рекомендуемый режим и характер различных видов учебной работы, а
также выполнение самостоятельной работы, в том числе, курсовых работ (проектов)
При изучении прокариот обратите внимание на отличительные признаки групп истинных бактерий,
почкующихся, ничтатых, спирохет, миксобактерий, микоплазм, актиномицетов. Обратите внимание на
морфологию прокариотных микроорганизмов.
Питание микроорганизмов. В основной и дополнительной литературе выясните, какие признаки лежат в
основе классификации типов питания микроорганизмов. Обратите внимание на относительную условность
этого разделения, так как ряд бактерий при изменении внешних условий могут изменять тип питания. Такие
микроорганизмы называют миксотрофами (мезотрофами). Следует знать элементный состав клетки и роль
важнейших элементов в её жизнедеятельности. Обратите внимание на способы поступления питательных
веществ в клетки прокариот, на значение экзоферментов для усвоения высокомолекулярных соединений.
Энергетический метаболизм микроорганизмов. Главным поставщиком энергии являются катаболические
реакции, заключающиеся в расщеплении сложных веществ до простых, сопровождающиеся выделением
энергии, которая аккумулирована в форме АТФ и других соединений.Энергетические процессы состоят из
окислительно-восстановительных реакций. У прокариот восстановителями могут быть восстановленные
неорганические доноры водорода (хемоавтотрофы) и органические доноры водорода (хемогетеротрофы),
окислителями водорода- кислород, органические кислоты и др.вещества. Разберитесь с химизмом процессов
брожения, аэробного и анаэробного дыхания. Следует знать химизм гомо- и гетероферментативного
молочнокислого, спиртового, маслянокислого и пропионовокислого брожений, а также характеристику
возбудителей этих брожений, их практическое значение. Обратить внимание на двухфазность брожений,
21
присущее большинству типов брожений со сложным набором конечных продуктов ( например
маслянокислому брожению).
Используя литературу выясните, какие особенности метаболизма имеют денитрифицирующие и
метанообразующие бактерии, какова роль этих групп бактерий в природе.
3.2. Перечень наглядных пособий, технических средств, прикладных
программ и других материалов, используемых в учебном процессе
1.Таблицы
2.Микроскопы
3.Препараты
4.Слайды
5. Атлас по микробиологии
4. Требования к уровню освоения содержания курса
Студент, изучивший курс должен знать:
 особенности строения эукариотных и прокариотных клеток;
 особенности метаболизма различных групп микроорганизмов;
 морфологические
особенности
различных
групп
микроорганизмов;
должен уметь:
 ориентироваться в морфологическом и функциональном
многообразии прокариот;
 совершенстве пользоваться микроскопическими методами
исследования микроорганизмов;
 практически определять по общим признакам и разбираться в
группах микроорганизмов;
 уметь готовить питательные среды, получать накопительные и
чистые культуры микроорганизмов;
 применять микробиологические знания в школе.
5. Формы текущего, промежуточного и итогового контроля и
материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения
промежуточных и итоговых аттестаций (в соответствии с
требованиями к итоговой аттестации, установленными ГОС ВПО):
Текущий контроль осуществляется в ходе учебного процесса на
лабораторных занятиях путем предварительного опроса по теме
22
лабораторной работы, проверки результатов лабораторной
работы, записей и рисунков в альбоме и тетради и т.д.
Наименов
Форма контроля
ание темы
Текущий контроль
Занятие 1.
Устный или тестовый опрос,
Занятие 2.
Устный или тестовый опрос, проверка результатов
лабораторной работы.
Занятие 3.
Устный или тестовый опрос, проверка результатов
лабораторной работы.
Занятие 4 -10.
Устный или тестовый опрос, проверка результатов
лабораторной работы
Занятие 11.
Устный или тестовый опрос.
Занятие 12.
Занятие 13.
Занятие 14.
Устный и тестовый опрос, проверка качества выполнения
лабораторной работы.
Устный или тестовый опрос
Рефераты:
Занятие 15.
Занятие 16.
Занятие 17.
Устный или тестовый опрос.
Устный или тестовый опрос
Устный опрос, проверка тем заданных на дом.
Занятие 18.
Реферат: 1
Промежуточный контроль
Коллоквиум
Контр.работа
Темы рефератов по микробиологии
1 3 . Типы
взаимоотношений
микроорганизмов
с
другими
организмами.
1 4 . Вирусы и роль клетки хозяина в их жизни.
1 5 . Симбиотические и свободноживущие азотфиксаторы.
1 6 . Архебактерии и их место в эволюционном процессе
1 7 . Жизнь бактерий в экстремальных условиях.
1 8 . Микроорганизмы, участвующие в круговороте азота, железа,
серы в природе.
1 9 . Перспективы развития микробиологии в ХХI столетии: а).
решение глобальных проблем по стабилизации бактериями
газового состава атмосферы Земли;
б).охрана окружающей
среды; в). участие в решении продовольственных, медицинских
и энергетических проблем человечества.
Промежуточный контроль проводится на коллоквиумах по
завершению рассмотрения крупных блоков программы.
23
Вопросы к коллоквиуму по курсу «Микробиология» раздел
«Морфология бактерий»
Значение микроорганизмов в природе и жизни человека.
Дайте
сравнительную
характеристику
эукариотным
и
прокариотным клеточным организациям.
19. Морфология бактерий (форма, размер)
20. Какие
способы активного передвижения встречаются у
прокариот.
21. Механизм движения бактерий.
22. Дайте
характеристику клеточных стенок разных групп
бактерий. Их значение для жизнедеятельности бактерий.
23. Какими способами размножаются микроорганизмы. Приведите
примеры.
24. Спорообразование бактерий.
25. Строение спор.
26. Какие покоящиеся формы встречаются у бактерий?
27. Состав, функции и строение ЦПМ.
28. Транспорт
веществ
через
ЦПМ.
Использование
микроорганизмами
высокомолекулярных
нерастворимых
соединений.
29. Какие
внутриплазматические структуры встречаются у
бактерий (приведите примеры). Функции.
30. Принципы классификации микроорганизмов. Какие признаки
лежат в основе построения классификации микроорга низмов?
31. Архебактерии. Особенности физиологии, экологии.
32. Дайте характеристику сем. Enterobacteriaceae.
33. Каково строение и образ жизни микоплазм?
17.
18.
11.
12.
13.
14.
15.
Вопросы к коллоквиуму по разделу «Метаболизм
микроорганизмов»
По
каким
признакам
определяется
тип
питания
микроорганизмов? Приведите классификацию типов питания
прокариот.
Способы получения энергии микроорганизмами. Дайте
характеристику этим процессам. Способы образования АТФ и
ее роль у прокариот.
Пути образования и использования мН+ в клетке.
Различия в способе получения энергии при аэробном и
анаэробном дыхании.
Дайте характеристику понятию «брожение». Чем отличается
брожение от аэробного дыхания?
Химизм спиртового
брожения.
24
Какие виды брожений вызываются бактериями из р.
Clostridium?
1 7 . Гомоферментативное
молочно-кислое брожение. В чем
состоит
отличие
гомоферментативного
молочно -кислого
брожения
от
гетероферментативного?
Характеристика
возбудителей.
1 8 . Масляно-кислое брожение. Характеристика микроорганизмов.
1 9 . Из каких этапов состоит процесс аэробного дыхания? Каков
энергетический выход аэробного дыхания? Особенности
дыхательной цепи у микроорганизмов.
2 0 . Дайте характеристику бактериям не полностью окисляющих
органические субстраты при аэробном дыхании.
2 1 . Охарактеризуйте
особенности
метаболизма
бактерий,
окисляющих водород. Пути использования молекулярного
водорода.
2 2 . Опишите
особенности
метаболизма
нитрифицирующих
бактерий.
2 3 . Опишите особенности метаболизма тионовых бактерий.
2 4 . Какова сущность анаэробного дыхания? Какие доноры и
акцепторы электронов используют микроорганизмы при
анаэробном дыхании?
2 5 . Как
происходит аэробное разложение белков? Какие
микроорганизмы вызывают аммонификацию?
2 6 . Что такое нитрификация? Ее значение для высших растений.
Опишите фазы нитрификации и возбудителей этих фаз.
19.Свободноживущие и симбиотические азотф иксаторы.
20 Бактериальный фотосинтез. Механизм фотосинтеза у бактерий.
21. Пурпурные и зеленые бактерии. Пигментные системы у
пурпурных и зеленыхий.
22. Цианобактерии. Механизм фотосинтеза.
16.
Итоговый контроль:
Итоговый контроль по микробиологии
экзамена по окончании курса
проводится
в
виде
5.4. Экзаменационные вопросы по микробиологии
Предмет и задачи микробиологии, ее место и роль в современной
биологии.
1 1 . История
развития микробиологии. Вклад Л. Пастера, С.Н.
Виноградского, Р. Коха.
1 2 . Значение микроорганизмов в природе и жизни человека.
1 3 . Дайте
сравнительную
характеристику
эукариотным
и
пррокариотным клеточным организациям.
1 4 . Морфология бактерий (форма, размер)
10.
25
Какие способы активного передвижения встречаются у прокариот.
Механизм движения.
1 6 . Характеристика клеточных стенок разных групп бактерий. Их
значение для жизнедеятельности бактерий.
1 7 . Какими
способами размножаются микроорганизмы. Приведите
примеры.
1 8 . Спорообразование бактерий. Строение спор.
1 9 . Какие покоящиеся формы встречаются у бактерий?
2 0 . Состав, функции и с троение ЦПМ.
2 1 . Транспорт веществ через ЦПМ. Использование микроорганизмами
высокомолекулярных нерастворимых соединений.
2 2 . Какие внутриплазматические структуры встречаются у бактерий
(приведите примеры). Функции.
2 3 . Организация генетического материала прокариот. Х арактеристика
рибосом.
2 4 . Плазмиды.
2 5 . Какие типы питательных сред используют для культивирования
микроорганизмов?
2 6 . Охарактеризуйте
рост
культур
при
периодическом
культивировании.
2 7 . Что такое чистая культура? Чем отличается чистая культура от
накопительной?
2 8 . В чем сущность непрерывного культивирования бактерий?
2 9 . Отношение микроорганизмов к молекулярному кислороду.
3 0 . Токсические
эффекты
молекулярного
кислорода
и
его
производных.
3 1 . Какое
влияние
оказывает
влажность
и
давление
на
микроорганизмы?
3 2 . Как влияет температура на жиз недеятельность микроорганизмов?
Рост микроорганизмов в зависимости от температуры.
3 3 . Какое влияние оказывает радиация на микроорганизмы? Какие
лучи вызывают их гибель?
3 4 . Принципы
классификации микроорганизмов. Какие признаки
лежат в основе построения классифик ации микроорганизмов?
3 5 . Архебактерии. Особенности физиологии, экологии.
3 6 . Дайте характеристику сем. Enterobacteriaceae.
3 7 . Каково строение и образ жизни микоплазм?
3 8 . Как осуществляются генетические рекомбинации бактерий?
3 9 . Как происходит трансформация у бактерий? При ведите примеры.
4 0 . Как
происходит трансдукция у бактерий? Чем отличается
специфическая трансдукция от неспецифической?
4 1 . Что такое катаболизм и анаболизм? Охарактеризуйте связь межд у
ними.
4 2 . По каким признакам определяется тип питания микроорганизмов?
Приведите классификацию типов питания прокариот.
4 3 . Роль ферментов в метаболизме микроорганизмов.
4 4 . Факторы роста микроорганизмов.
4 5 . Какова потребность микроорганизмов в С, О, Н, S?
15.
26
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
Способы
получения
энергии
микроорганизмами.
Дайте
характеристику этим процессам.
Способы образования АТФ и ее роль у прокариот.
Пути образования и использования мН+ в клетке.
Различия в способе получения энергии при аэробном и анаэробном
дыхании.
Перечислите основные энергетические процессы, встречающиеся у
прокариот.
Дайте характеристику поняти ю «брожение». Чем отличается
брожение от аэробного дыхания?
Какие виды брожений вызываются бактериями из р. Clostridium?
Опишите
химизм
спиртового
брожения.
Микроорганизмы
спиртового брожения.
Гомоферментативное молочно -кислое брожение. В чем состоит
отличие гомоферментативного молочно -кислого брожения от
гетероферментативного? Характеристика возбудителей.
В основе каких технологических процессов лежит молочно -кислое
брожение?
Особенности дыхательной цепи у микроорганизмов.
Из каких этапов состоит процесс а эробного дыхания? Каков
энергетический выход аэробного дыхания?
Дайте характеристику бактериям не полностью окисляющих
органические субстраты при аэробном дыхании.
Охарактеризуйте особенности метаболизма бактерий, окисляющих
водород. Пути использования мол екулярного водорода.
Опишите особенности метаболизма нитрифицирующих бактерий.
Опишите особенности метаболизма тионовых бактерий.
Какова сущность анаэробного дыхания? Какие доноры и
акцепторы
электронов
используют
микроорганизмы
при
анаэробном дыхании?
Как
происходит
аэробное
разложение
белков?
Какие
микроорганизмы вызывают аммонификацию?
Денитрифицирующие
бактерии.
Как
влияет
процесс
денитрификации на плодородие почвы?
Что такое нитрификация? Ее значение для высших растений.
Опишите фазы нитрификации и воз будителей этих фаз.
Свободноживущие и симбиотические азотфиксаторы.
Какие группы микроорганизмов являются фототрофами?
Из каких компонентов состоит фотосинтетический аппарат
фототрофов? Перечислете пигменты, участвующие в фотосинтезе.
Опишите
механизмы
фотосинтеза
у
бактерий,
осуществляющих оксигенный и аноксигенный фотосинтез.
Дайте
характеристику
цианобактериям.
Особенности
фотосинтеза у цианобактерий и растений.
Чем отличается оксигенный фотосинтез от аноксигенного?
Приведите пример.
Биогеохимическая деятельность микроорганизмов?
27
Какова роль микроорганизмов в образовании и разложении
гумуса?
7 5 . Какие
типы
взаимоотношений
встречаются
между
микроорганизмами?
7 6 . Взаимоотношения микроорганизмов и высших растений.
7 7 . Каковы взаимоотношения микроорганизмов с человеком и
животными?
7 8 . Что такое антагонизм микроорганизмов? Как используют это
явление в практике?
7 9 . Какие вещества называют антибиотиками? Каков механизм их
действия?
8 0 . Патогенные бактерии. Факторы патогенности бактерий.
8 1 . Особенности
физиологии
пурпурных
бактерий.
Чем
отличаются серные пурпурные бактерии от несерных?
8 2 . Дайте общую характеристику вирусов. Когда и кем они были
открыты?
8 3 . Охарактеризуйте строение спиральных и кубических вирусов.
Отличие вирусов от клеточных форм жизни.
8 4 . Опишите строение бактериофага. Чем они отл ичаются от
остальных вирусов?
8 5 . ДНК и РНК как генетический материал вирусов. Химический
состав вирионов.
8 6 . Каковы особенности репродукции вирусов в клетке хозяина?
8 7 . Дайте
характеристику
цикла
развития
умеренных
и
вирулентных бактериофагов.
8 8 . Вирусы как инфекционные агенты, вызывающие заболевания
человека, животных и растений. Приведите примеры
патогенных вирусов.
8 9 . Онкогенные вирусы.
90. Культивирование вирусов.
82. Экология и физиология Chlorobiales, их характеристика
74.
Пример экзаменационного билета
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КАЛМЫЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Естественно-математический институт
Кафедра Общей биологии и физиологии
Дисциплина Микробиология
Экзаменационный билет № 2
28
1.Предмет и задачи микробиологии, ее место и роль в современной
биологии.
2. Принципы классификации микроорганизмов. Какие признаки
лежат в основе построения классификации микроорганизмов?
3. Дайте общую характеристику вирусов. Когда и кем о ни были
открыты?
Зав. кафедрой общей биологии и физиологии
«19_» мая 2008 г.
Н.Ц.Лиджиева
ПРИЛОЖЕНИЕ
29
Приложение 7
Тезисы лекций «ОСНОВЫ МИКРОБИОЛОГИИ.»
ПОНЯТИЕ О МИКРООРГАНИЗМАХ
Микробиология — наука, изучающая жизнь и свойства микробов. Микробы — одноклеточные организмы —
широко распространены в почве, воде, воздухе. Они участвуют в процессах круговорота веществ в природе,
расщепляя сложные органически вещества остатков животного и растительного происхождения на простые
неорганические вещества, используемые растениями для питания.
Одни микробы играют положительную, а другие отрицательную роль в жизни человека. Полезные микробы
участвуют в производстве пищевых продуктов (сыр, творог, хлеб, квас), в процессе их сохранения и
консервирования (квашеная капуста, соленые огурцы), в производстве пищевых и кормовых белков из
углеводородов для сельскохозяйственных животных из дешевого растительного сырья. Вредные микробы вызывают
различные заболевания человека, а также порчу пищевых продуктов (гниение, плесневение), которые служат
прекрасной питательной средой для их развития.
Микробы были открыты голландским естествоиспытателем Антонием Левенгуком (1632—1723),
сконструировавшим микроскоп, который увеличивал изображение до 160—200 раз. Через этот прибор он наблюдал
мир мельчайших существ в различных средах. Французский ученый Луи Пастер (1822—1895) положил начало
изучению физиологии микроорганизмов. Он впервые установил причинную связь между микроорганизмами и
процессами, происходящими в природе (брожение), доказал, что ряд болезней человека и животных возникает
от болезнетворных микробов, разработал вакцины против бешенства и сибирской язвы, применение которых
предупреждает возникновение этих грозных заболеваний. Немецкий бактериолог Роберт Кох (1843—1910)
внес большой вклад в микробиологию, разработав методы исследования микробов и питательные среды для их
выращивания. Он открыл возбудителей туберкулеза и холеры.
Развитие микробиологии связано с именами выдающихся русских ученых. И.И. Мечников (1845—1916) открыл
защитные свойства организма (явление фагоцитоза), создал учение о невосприимчивости (иммунитете)
организма к заразным заболеваниям. С.Н. Ви-ноградский (1856—1953) — основоположник учения о роли микробов
в плодородии почвы. Д.И. Ивановский (1864—1920) впервые обнаружил существование ультрамалых
микроорганизмов-вирусов, положил начало науке по изучению фильтрующихся вирусов — вирусологии. Наука о
вирусах достигла большого развития с изобретением академиком А.А. Лебедевым электронного микроскопа. Н.Ф.
Гамалея (1859—1949) впервые установил существование паразитов микробов - бактериофагов.
МОРФОЛОГИЯ МИКРОБОВ
Микробы, наиболее часто встречающиеся в процессе приготовления пищи, делят на бактерии, плесневые грибы,
дрожжи и вирусы. Большинство микробов — одноклеточные организмы, размер которых измеряется в
микрометрах — мкм (1/1000 мм) и нанометрах -нм (1/1000 мкм).
Бактерии - одноклеточные, наиболее изученные микроорганизмы размером 0,4-10 мкм. По форме их делят на
кокки — микробы шаровидной формы (микрококки, диплококки, тетракокки, сарци-ны, стрептококки,
стафилококки), палочки (одиночные, двойные, цепочки), вибрионы, спириллы и спирохеты (изогнутые и
спирально извитые формы). Размеры и форма бактерий могут изменяться в зависимости от различных факторов
внешней среды
ФИЗИОЛОГИЯ МИКРОБОВ
Микробы, как и все живые существа, состоят из белков (6-14 %), жиров (1-4 %), углеводов, минеральных
веществ, воды (70
о),
Вирусы - частицы, не имеющие клеточного строения, обладающие своеобразным обменом веществ,
способностью к размножению. Они бывают круглой, прямоугольной и нитевидной формы, размером от 8 до
150 нм. Их можно увидеть только с помощью электронных микроскопов.
В отличие от бактерий вирусы не способны размножаться во внешней среде. Они размножаются только в
живых клетках и являются внутриклеточными паразитами. Вызывая заболевания растений, животных,
людей они наносят огромный ущерб народному хозяйству и здоровью людей.
Клеточная стенка составляет основную массу клетки микроорганизма. Количество ее колеблется от 70 до
85 % - в вегетативных клетках и около 51 - в спорах В воде растворены все важные органические и
минеральные вещества микробной клетки и протекают основные биохимические процессы (гидролиз
белков, углеводов и др.).
Белки - основа жизненных структур микроорганизмов. Он:входят в состав цитоплазмы, ядра, оболочек и
другие структуры клетки. Белки микробов состоят из аминокислот.
Углеводы - входят в состав оболочки, слизистых капсул, протоплазмы и в виде зерен гликогена - запасного
питательного вещества. Углеводы поступают в клетку микробов из окружающей используются клеткой как
источник энергии. В клетках находятся простые углеводы, так и сложные (крахмал, гликоген, клетчатка}.
Жиры - в небольшом количестве входят в состав цитоплазмы, ядра в виде сложных соединений с белками.
Жиры служат ис ком энергии микроорганизмов.
Минеральные вещества играют важную роль в построении сложных белков, витаминов, ферментов
микробной клетки. Растворимые минеральные вещества поддерживают нормальный уровень внутри
клеточного осмотического давления (тургор).
Минеральные вещества микробов представлены в виде: натрия магния, железа, серы и др.
30
Ферменты - вещества ускоряющие (катализаторы) химические процессы и находятся внутри клетки
микробов. Микробы содержат различные ферменты, одни из которых влияют на биохимические процессы
внутри клетки, другие выделяются наружу, перерабатывая вещества окружающей среды, вызывая брожение,
гниени другие процессы в пищевых продуктах.
Питание микробов. Микробы питаются белками, жирами углеводами, минеральными веществами, которые
проникают в клетку в растворенном виде через оболочку путем осмоса (процесс диффузии через
полупронивдемую оболочку). Белки и сложные углеводы усваиваются микробами только после
расщепления их на простые составные части ферментами, выделенными микроорганизмами.
Для осуществления нормального питания микробов необходимо определенное соотношение концентрации
веществ как внутри клет ки микроорганизма, так и в окружающей среде. Наиболее благопрятная
концентрация- содержание – 0,5 %хлористого кальция в окружающей среде. В среде, где концентрация
растворимых веществ намного выше (2—10 %), чем в клетке, вода из клетки переходит в окружающую
среду, происходит обезвоживание и сморщивание цитоплазмы, что приводит к гибели микроба. Это
свойство микроорганизмов используют при консервировании продуктов сахаром (варенье) или солью
(посол мяса, рыбы).
По способу питания микробы делят на
аутотрофные — усваивающие углерод и азот из неорганических соединений;
гетеротрофные, к которым относятся сапрофиты, усваивающие готовые органические соединения мертвой
природы (гнилостные бактерии, плесневые грибы, дрожжи);
паратрофные (паразиты) — нуждающиеся в сложных органических соединениях живых организмов
(болезнетворные микробы).
Дыхание микробов. Дыхание микробам необходимо для получения энергии, обеспечивающей все
жизненные процессы. По способу дыхания микробы делят на аэробы, нуждающиеся в кислороде воздуха
(плесневые грибы, уксуснокислые бактерии); анаэробы, живущие и развивающиеся при отсутствии
кислорода (ботулинус, мас-лянокислые бактерии), условные (факультативные) анаэробы, развивающиеся
как в присутствии кислорода, так и без него (молочнокислые бактерии, дрожжи).
Мембранные структуры бактериальных клеток
Содержимое бактериальной клетки отделяется от клеточной стенки ЦПМ – обязательный
структурный элемент любой клетки. ЦПМ составляет от 8-15 % с м. клетки. У прокариотных клеток ЦПМ
единственная мембрана, за искл. фото- и хемотрофов. В клетках фото- и хемотрофных прокариот
содержатся мембранные структуры – внутрицитоплазматические.
Модель ЦПМ по строению жидкостно-мозаичная. Основу составляют 2 слоя липидов и белки
частично или полностью погруженные в липидный слой. В комплексе белки составляют – 50-70%, липиды
от 15 до 45% с. м. мембраны. В мембране обнаружены в небольшом количестве углеводы.
Главный компонент липидного слоя – фосфолипиды – производные 4-фосфоглицерина, так же
гликолипиды, каротиноиды холестерин, хиноны, углеводороды.
У прокариот обнаружено множество различных фосфолипидов, набор их родо- и видоспецифичен.
У Грам (+) бактерий фосфолипиды представлены - фосфатидилглицерином, у Грам (-) преобладает
фосфатидилэтаноламин.
Полиненасыщенные жирные кислоты отсутствуют, за искл. цианобактерий.
В составе мембранных липидов находятся: циклопропановые жирные кислоты, разветвленные
жирные кислоты С15 – С17 углеродными атомами. Состав жирных кислот в мембранных липидах
видоспецифичен.
Главной функцией липидов является поддержание механической стабильности мембраны и придание
ей гидрофобных свойств.
Белковая фракция ЦПМ представлена структурными белками, обладающими ферментативной
активностью, т.е. мембранные белки – ферменты.
Чем больше ненасыщенны и разветвлены остатки жирных кислот, тем ниже температура перехода из
Ж-Кс в квазикристаллическое. Жидкая структура мембран обеспечивает свободу молекул белков, которые
обеспечивают процесс транспорта электронов и веществ через мембрану. Это свойство обусловливает
высокую эластичность мембран: они легко сливаются друг с другом, растягиваются и сжимаются.
Функции ЦПМ.
ЦПМ выполняет разнообразные функции:
1. Барьерная. ЦПМ осуществляет избирательную проницаемость веществ – органических и
неорганических молекул и ионов. У Грам (-) бактерий частично эту функцию выполняет наружная мембрана
клеточной стенки. У Грам (+) бактерий клеточная стенка избирательностью не обладает.
2. Транспортная. Выделяют 4 типа:
а) отсутствует эндо- и экзоцитоз, т. к. имеется жесткая клеточная стенка. У большинства бактерий
использующих полимеры
в качестве питательного субстрата во внешнюю среду выделяются
гидролитические ферменты или экзоферменты. Расщепление полимеров до мономеров происходит во
31
внешней среде. У Грам (-) частично функция расщепления сложных веществ до простых происходит
ферментами периплазматического пространства.
б) Диффузия пассивная (простая и облегченная).
в) активный транспорт – основной механизм избирательного переноса веществ через ЦПМ прокариот.
Осуществляется мембранными белками, при этом затрачивается клеточная энергия в форме АТФ, или
электрохимическая Е. Активный транспорт осуществляется с большой скоростью.
г) Перенос химически модифицированных молекул, при котором вещество, переносимое через ЦПМ
не изменяется химически.
д) У прокариот существует фосфотрансферазный путь, при котором вещество, перемещаясь через
ЦПМ одновременно фосфорилируется. В этом процессе участвуют белки: связанные и несвязанные с ЦПМ
Он выполняет роль челнока и не изменяется.
3. ЦПМ – место прикрепления бактериальной хромосомы, в точке прикрепления локализованы
ферменты репликации.
4. ЦПМ участвует в расхождении дочерних хромосом.
5. Энергетическая. У бактерий способных к дыханию дыхательная система переноса электронов
вмонтирована в ЦПМ. У некоторых фотосинтезирующих бактерий в ЦПМ локализованы некоторые
компоненты фотосистем.
6. В ЦПМ локализованы ферменты, осуществляющие конечные этапы синтеза Мурина,
фосфолипидов и капсул.
7. Интегрирующая. Вдоль мембраны у прокариот могут переноситься электрохимическая Е,
некоторые жирорастворимые субстраты.
8. ЦПМ является местом прикрепления жгутиков.
Размножение бактерий
Различают 3 способа деления прокариотных клеток:
1. бинарное равновеликое (равные)
а) перетяжкой
б) перегородкой
2. бинарное неравновеликое (почкование)
3. множественное – характерно для некоторых видов цианобактерий. Цитоплазма материнской клетки
делится многократно, между делением отсутствует стадия роста. Общая клеточная стенка разрушается,
молодые клетки становятся самостоятельными и переходят в стадию роста.
Бактерии, у которых подавлена репликация ДНК, растут, но не делятся, в результате образуются
длинные клетки (палочки).
У большинства бактерий при делении получаются 2 клетки одинаковые по размеру – мономорфный
клеточный цикл. При диморфном клеточном цикле поперечная перегородка образуется не в центре, и
получаются неодинаковые клетки.
Цитоплазма и ядерный аппарат прокариот
Цитоплазма. До 80% массы цитоплазмы прокариотных клеток составляет вода (у спор меньше).
Основными компонентами цитоплазмы являются белки, и разнообразные ферменты. Состав и ее свойства
изменяются в процессе жизнедеятельности клетки.
В цитоплазме всех бактерий генетическая информация содержится в единственной нити ДНК –
бактериальной хромосоме. Эта молекула ДНК имеет вид кольцевой нити, компактно скручена, но если
вытянуть, то ее длина составит от 0,25-3,0 мм. ДНК составляет 2-3% с.м. клетки. Зону, в которой
локализована ДНК, называют нуклеоидом или ядерным аппаратом клетки. Бактериальная хромосома
прикрепляется к мезосоме цитоплазмы.
Молекула ДНК имеет отрицательный заряд.
У цианобактерий и архебактерий обнаружены гистоноподобные белки, связанные с ДНК.
Содержание пар оснований А+Т и Г+Ц в молекуле ДНК является постоянным для данного вида
организма и служит диагностическим признаком. При действии ряда факторов (t°, pH, действие солей
тяжелых металлов, антибиотиков) происходит образование множества копий хромосомы. После деления
клетки восстанавливается первоначальное состояние (1 клетка – 1 хромосома).
Бактериальная хромосома в одной или нескольких точках связана с ЦПМ.
Рибосомы. Служат местом синтеза белка (рибонуклеопротеиновые частицы) лежащие в цитоплазме.
Около 80% всей бактериальной РНК находится в рибосомах.
В зависимости от интенсивности процессов белкового синтеза в одной бактериальной клетке может
содержаться от 5000 до 50000 рибосом.
Во время активного роста и синтеза белков в клетках можно увидеть рибосомы, связанные в цепочки
в молекуле м-РНК – полисомы.
Плазмиды. В клетках многих бактерий содержатся структуры, способные к автономной репликации:
внехромосомные молекулы ДНК – плазмиды. Они в 20-1000 раз меньше бактериальной хромосомы.
Плазмиды кодируют определенные признаки:
- устойчивость к лекарственным препаратам;
- способность использовать некоторые сахара, утилизировать полимеры;
32
- способность к переносу генов при конъюгации;
- способность синтезировать антибиотические вещества;
- иммунитет к бактериофагу ;
- образование токсинов, гемолизинов.
Генетическая информация, закодированная в плазмидах необязательна для жизнедеятельности
бактерий, но в экстремальных условиях может оказаться необходимой для выживания.
Плазмиды используются в генной инженерии для получения гибридной ДНК, которая в природе не
возникает.
Методы генной инженерии применяют для создания бактер. гистонов – продуцентов БА соединений,
в т. ч. гормонов, кодирующих синтез инсулина, интерферона, нитрогеназы и т. д.
Селекция микроорганизмов имеет большое значение для повышения продуктивности и создания
новых штаммов микроорганизмов и использования в микробиологическом производстве. Изменяя условия
культивирования отбирают те культуры, которые хорошо растут на новой среде и устойчивы к внешним
факторам (ест. отбор). Искусственный отбор естественно возникающих мутантов используют, если
необходимый признак не является биологически полезным для микроорганизмов.
1. Спорообразование микроорганизмов.
Образование спор – очень распространенное явление у бактерий .Спорообразование характерно более чем у
15 родов бактерий. Спорообразование хорошо изучено у палочковидных бактерий родов Bacillus и
Clostridium. У бацилл при споруляции не изменяется форма, клетки клостридий принимают вид веретена
или барабанной палочки. Образование спор отмечено и у родов Desulfotomaculum, Sporocarcina,
Sporolactobacter. У этих бактерий спора формируется внутри цитоплазмы материнской клетки их называют
эндоспорами. Бактериальные эндоспоры – это особый тип покоящихся клеток, обладающих
специфическими структурами и высокой устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды. В
каждой клетке образуется одна спора. Образование спор не является способом размножения, т.к. число
особей при этом не увеличивается.
Процесс образования спор состоит из нескольких этапов.
1. Репликация ДНК с образование двух нуклеотидов, которые располагаются в центре клетки в виде
палочковидного тяжа. 2. Появление на одном из полюсов клетки спорогенной зоны. Содержащей одну
молекулу ДНК и часть цитоплазмы, отделенную от остального протопласта мембранной перегородкой
(септой). При этом возникает двуклеточная структура, но в отличие от обычного клеточного деления между
большой и малой клетками поперечной клеточной стенки не образуется. 3. Обволакивание спорогенной
зоны большой (материнской) мембраной. Возникает проспора, покрытая двумя мембранами и окруженная
цитоплазмой материнской клетки. 4. Формирование между двумя мембранами проспоры кортекса,
состоящего из пептидогликана, который отличается от пептидогликанов клеточной стенки меньшим
содержанием сшивок между ними. 5. Образование к периферии от наружной мембраны толстой оболочки
(до 30-60 % массы споры), состоящей из белков, содержащей высокую концентрацию цистеина и
гидрофобных аминокислот. На этой стадии у некоторых бактерий рода Bacillus поверх оболочки
формируется экзоспориум, состоящий из 10-15 слоев.
Споруляция у многих бактерий длится медленно – от полутора часов до суток. Характерная особенность
спор - чрезвычайно высокая устойчивость к неблагоприятным факторам среды. (высокой температуре,
высушивании., радиации, к кислотам и ядовитым веществам и тд). Высокая устойчивость – результат
биохимических особенностей спор. В цитоплазме спор наряду с белками и нуклеиновыми кислотами
содержит большое количество дипиколиновой кислоты, которая не встречается у вегетативных форм клеток
бактерий. Дипиколиновая кислота с ионами кальция образуют хелаты, повышающие термоустойчивость
спор. Нередко споры бактерий сохраняют жизнеспособность в течение сотен и даже тысяч лет.
1. Движение бактерий. Типы и виды жгутикования.
Примерно 1/10 всех видов бактерий способна к движению в жидкой среде или по плотной
поверхности. На клеточной поверхности прокариот имеются структуры, определяющие способность клетки
к движению- жгутики. Их число, размеры, расположение являются признаками, постоянными для
определенных видов, и учитываются при систематике микроба. Однако у многих бактерий клетка несет
жгутик лишь на определенной стадии жизненного цикла. Жгутики бактерий по характеру работы подобна
корабельному винту. Если клетка несет несколько жгутиков, то они собираются в пучок, быстро вращаются
против часовой стрелки, вызывают вращение клетки в противоположном направлении и с меньшей
скоростью. Вращение жгутиков обеспечивается клеточной энергией ⊿µН+
Основная нить жгутика (флагелла) построена из белка флагеллина. Аминокислотный состав
флагеллина у разных видов бактерий может варьировать. Содержание его составляет до 2% сухой массы
клетки. Жгутик состоит из нити, крюка и базальной структуры. Длина его превышает длину клетки в 3 раза.
У некоторых бактерий (вибриона, протея, бделловибрио) флагелин окружен чехлом.
По расположению и числу жгутиков на поверхности клетки бактерии подразделяются: на
монополярные монотрихи- клетка несет один жгутик на одном конце; монополярные политрихи – клетка
несет пучок жгутиков на одном конце; биполярные монотрихи - клетка несет по одному жгутику на обоих
33
полюсах. Биполярные политрихи- пучки жгутиков с обоих полюсов; перитрихи – масса жгутиков по всей
поверхности клетки.
Своеобразный тип движения характерен для спирохет.
Тело спирохет состоит из
протоплазматического цилиндра, окруженного ЦПМ и внешнего чехла ( муреин и наружная мембрана).
Вокруг протоплазматического илиндра в периплазматическом пространстве перевиты пучки аксиальных
фибрилл. Число их варьирунт у разных спирохет от 2-100 и более. Одним концом аксиальные фибриллы
приклепляются на полюсах . второй конец свободен. В центральной части тела спирохет аксиальные
фибриллы перекрываются. Движение спирохет осуществляется за счет вращения и сокращения фибрилл.
Вызывающего эластичную волну на поверхности чехла. Аксиальные фибриллы спирохет, являясь
внутриклеточными структурами, выполняют функцию бактериальных жгутиков.
Скольжение при соприкосновении с твердым субстратом обнаружен у некоторых грамотрицательных
микроорганизмов ( цианобактерии,миксобактерии, нитчатые серобактерии, микоплазмы). Это движение
связано с волнообразным сокращением белковых микрофибрилл, расположенных между наружной
мембраной и муреином и выделением слизи. Скорость движения невелика 2-11 мкм/с. Движение
осуществляется за счет выделения слизи через поры в клеточной стенке и сокращения микрофибрилл,
клетка отталкивается от плотного субстрата..
Классификация микроорганизмов
1. Классификация бактерий.
2. Филогения бактерий.
Под классификацией понимают распределение микроорганизмов по группам более высокого порядка
(иерархически). В соответствии с международными правилами микроорганизмы получили название:
1. название рода (Bacillus)
2. признака конкретного вида
Bac. аnthracis – Сибирская язва
Bac. subtilis – Сенная палочка
Clostridium tetani - Столбняк
Cl. рasteurianum – N-фиксатор.
Основной единицей является чистая культура выделенных бактерий – штамм. Штаммы
виды
роды
семейства
порядок
классы
отделы царство.
Различают классификацию:
- филогенетическую (естественную);
- искусственную.
Естественная – объединяет родственные формы, связанные с общностью происхождения (исходя из
генетических признаков) – последовательности нуклеотидов в р-РНК, последовательности аминокислот в
функционально сходных ферментных белках.
Искусственная – объединяет организмы в отдельные группы на основе их сходства и используются
для идентификации и определения организма. Основана на произвольно взятых признаках, используется для
определения интересующих исследователя микроорганизмов.
Определить вид бактерий трудно и для идентификации бактерий и установления взаимоотношений
используют следующие признаки:
1. Морфологический – форма, размер, жгутики, наличие капсул, спор, окраска по Граму, строение
клеточных стенок.
2. Культуральный – при выращивании на питательных средах, изучают особенности роста на плотной
и жидкой среде.
3. Физиологический – возможность использовать источники C и N, тип процесса дыхания, отношение
к температуре, влажности, зависимость от t, pH.
4. Биохимический – химический состав клеточной стенки, наличие тех или иных ферментов,
продуктов метаболизма (кислот, спиртов, газов).
5. Генетический – последовательность нуклеотидов в бактериальной хромосоме (чаще встречается
16S и 5S р-РНК).
6. Чувствительность к антибиотикам.
Класс: Mollicutes – микоплазмы. Самые мелкие прокариоты способные самостоятельно размножаться.
Не имеют клеточных стенок. Представители группы микоплазмы (Mycoplasma, Acholeplasma, Spiroplasma)
– паразитические бактерии. Очень мелкие до 0,10-0,12 мкм. На плотной питательной среде с сывороткой
образуют колонии напоминающие «яичницу-глазунью». Колонии состоят из клеток различной величины.
Размножаются путем деления клеток, распада нитей и колец на кокковидные клетки.
В организме хозяина вызывают хронические инфекции. Микоплазмы у животных встречаются на
слизистых оболочках дыхательных путей и половых органов. Паразитируя на животных, вызывают
заболевание овец - агалокоия – M. Agalactia, у крупного рогатого скота - возбудитель плевропневмонии. В
организме хозяина микоплазмы прикрепляются к эпителиальным клеткам слизистых.
34
У растений микоплазмы являются возбудителями болезней этиолирования.
Род. Spiroplasma cifri – этиолирование цитрусовых. Паразитирует во флоэме. Обнаружена Spiroplasma
у пчел и кузнечиков, паразитирует у кукурузы, риса.
Микоплазмы обладают биохимическими особенностями. Растут в изотонических или
гипертонических средах, нуждаются в пуринах, пиримидинах, липидах и стероидах. Обладают
полиморфизмом: кокки, нити, ветвистые структуры. Фильтруются через бактериальные фильтры Зейтца,
Шамберлана. Гр (-), факультативные анаэробы, но и облигатные аэробы.
Филогения бактерий.
Рибосомы – место синтеза белка и имеются во всех клетках. При определении последовательности
нуклеотидов в 16 S - р-РНК у большого числа бактерий обнаружились как различия так и черты сходства. В
результате каталогизации нуклеотидной последовательности установлено коэффициенты сходства, что
привело к созданию к созданию дендрограммы, которые признают филогенетические древ…
Анализ нуклеотидной последовательности привело к неожиданному выводу; что одна из групп
бактерий очень сильно отличается от всех остальных. Это привело к тому, что произошло разделение
прокариот на 2 ветви:
- одну составляют Архебактерии и другие
- все остальные группы, объединенные под названием эубактерии.
От проклетки (прогенот) произошли с одной стороны Архебактерии, с другой эубактерии.
Имеются данные, позволяющие предполагать тесные связи между архебактериями и эубактериями.
1. Лекции
Размножение бактерий
Различают 3 способа деления прокариотных клеток:
1. бинарное равновеликое (равные)
а) перетяжкой
б) перегородкой
2. бинарное неравновеликое (почкование)
3. множественное – характерно для некоторых видов цианобактерий.
Цитоплазма материнской клетки делится многократно, между делением
отсутствует стадия роста. Общая клеточная стенка разрушается, молодые
клетки становятся самостоятельными и переходят в стадию роста.
Этапы размножения бактериальной клетки:
1. Перед делением клетки происходит репликация ДНК, начинается с
определенного участка кольцевой молекулы.
2. Одна из ДНК прикрепляется к ЦПМ, другая отделяется с помощью
ДНК-полимеразы, к каждой половинке достраивается полинуклеотидная
цепь. Т. о. возникают 2 молекулы ДНК, которые содержат 1 старую и 1
новую цепи.
3.Хромосомы расходятся благодаря синтезу ферментов ЦПМ мембраны.
Митоза нет.
4. По окончании репликации ДНК формируются поперечные
перегородки.
5. Удвоение нуклеотида и деление клетки происходит при участии
ферментов ЦПМ.
Бактерии, у которых подавлена репликация ДНК, растут, но не делятся, в
результате образуются длинные клетки (палочки).
У большинства бактерий при делении получаются 2 клетки одинаковые
по размеру – мономорфный клеточный цикл. При диморфном клеточном
35
цикле поперечная перегородка образуется не в центре, и получаются
неодинаковые клетки.
Лекция №3
Тема: Мембранные структуры бактериальных клеток
1. Химический состав мембран
2. Структура мембран
3. Функции ЦПМ прокариот
4. Внутрицитоплазматические структуры прокариот.
Содержимое бактериальной клетки отделяется от клеточной стенки
ЦПМ – обязательный структурный элемент любой клетки. ЦПМ составляет
от 8-15 % с м. клетки. У прокариотных клеток ЦПМ единственная мембрана,
за искл. фото- и хемотрофов. В клетках фото- и хемотрофных прокариот
содержатся мембранные структуры – внутрицитоплазматические.
Модель ЦПМ по строению жидкостно-мозаичная. Основу составляют 2
слоя липидов и белки частично или полностью погруженные в липидный
слой. В комплексе белки составляют – 50-70%, липиды от 15 до 45% с. м.
мембраны. В мембране обнаружены в небольшом количестве углеводы.
Главный компонент липидного слоя – фосфолипиды – производные 4фосфоглицерина, так же гликолипиды, каротиноиды холестерин, хиноны,
углеводороды.
У прокариот обнаружено множество различных фосфолипидов, набор их
родо- и видоспецифичен.
У
Грам
(+)
бактерий
фосфолипиды
представлены
фосфатидилглицерином, у Грам (-) преобладает фосфатидилэтаноламин.
Полярные головки фосфолипидов располагаются на внешней
поверхности липидного бислоя, а гидрофобные хвостики (цепочки) жирных
кислот каждого из слоев взаимодействуют друг с другом и размещаются в
середине мембраны.
Все липиды содержат один или несколько остатков жирных кислот. Это
насыщенные или мононенасыщенные жирные кислоты с С16 – С18
углеродными атомами.
Полиненасыщенные жирные кислоты отсутствуют, за искл.
цианобактерий.
В составе мембранных липидов находятся: циклопропановые жирные
кислоты, разветвленные жирные кислоты С15 – С17 углеродными атомами.
Состав жирных кислот в мембранных липидах видоспецифичен.
Главной функцией липидов является поддержание механической
стабильности мембраны и придание ей гидрофобных свойств.
Белковая фракция ЦПМ представлена структурными белками,
обладающими ферментативной активностью, т.е. мембранные белки –
ферменты. Белки составляют до 50 % с. м. мембраны. По аминокислотному
36
составу М.б. не отличаются от других кислотных белков (за искл. малого
содержания цистина).
В зависимости от расположения в мембране и связи с липидным слоем
М. б. условно делятся:
- интегральные (полностью погруженные в липидный слой);
- периферические (частично погруженные в гидрофобную область
(хвост));
- поверхностные находятся вне её (головки белков выходят за пределы
липидного слоя).
Мембранные липиды находятся в жидкостно-кристаллическом
состоянии,
при
понижении
температуры
они
переходят
в
квазикристаллическое состояние.
Чем больше ненасыщенны и разветвлены остатки жирных кислот, тем
ниже температура перехода из Ж-Кс в квазикристаллическое. Жидкая
структура мембран обеспечивает свободу молекул белков, которые
обеспечивают процесс транспорта электронов и веществ через мембрану. Это
свойство обусловливает высокую эластичность мембран: они легко
сливаются друг с другом, растягиваются и сжимаются.
Функции ЦПМ.
ЦПМ выполняет разнообразные функции:
1. Барьерная. ЦПМ осуществляет избирательную проницаемость
веществ – органических и неорганических молекул и ионов. У Грам (-)
бактерий частично эту функцию выполняет наружная мембрана клеточной
стенки. У Грам (+) бактерий клеточная стенка избирательностью не обладает.
2. Транспортная. Выделяют 4 типа:
а) отсутствует эндо- и экзоцитоз, т. к. имеется жесткая клеточная стенка.
У большинства бактерий использующих полимеры в качестве питательного
субстрата во внешнюю среду выделяются гидролитические ферменты или
экзоферменты. Расщепление полимеров до мономеров происходит во
внешней среде. У Грам (-) частично функция расщепления сложных веществ
до простых происходит ферментами периплазматического пространства.
б) Диффузия пассивная (простая и облегченная).
в) активный транспорт – основной механизм избирательного переноса
веществ через ЦПМ прокариот. Осуществляется мембранными белками, при
этом затрачивается клеточная энергия в форме АТФ, или электрохимическая
Е. Активный транспорт осуществляется с большой скоростью.
г) Перенос химически модифицированных молекул, при котором
вещество, переносимое через ЦПМ не изменяется химически.
д) У прокариот существует фосфотрансферазный путь, при котором
вещество, перемещаясь через ЦПМ одновременно фосфорилируется. В этом
процессе участвуют белки: связанные и несвязанные с ЦПМ Он выполняет
роль челнока и не изменяется.
3. ЦПМ – место прикрепления бактериальной хромосомы, в точке
прикрепления локализованы ферменты репликации.
37
4. ЦПМ участвует в расхождении дочерних хромосом.
5. Энергетическая. У бактерий способных к дыханию дыхательная
система переноса электронов вмонтирована в ЦПМ. У некоторых
фотосинтезирующих бактерий в ЦПМ локализованы некоторые компоненты
фотосистем.
6. В ЦПМ локализованы ферменты, осуществляющие конечные этапы
синтеза Мурина, фосфолипидов и капсул.
7. Интегрирующая. Вдоль мембраны у прокариот могут переноситься
электрохимическая Е, некоторые жирорастворимые субстраты.
8. ЦПМ является местом прикрепления жгутиков.
Внутрицитоплазматические структуры.
Отсутствие у прокариот типичных органелл – особенность их клеточной
организации.
У прокариот ВнутриЦП мембраны в виде выпячивания ЦПМ, называют
мезосомами. Мезосомы различаются формой, размерами и локализацией в
клетке.
Выделяют типы мезосом:
- пластинчатые (ламеллярные)
- везикулярные (в виде пузырьков)
- трубчатые (тубеллярные)
- тилакоидные (в виде дисков)
Хорошо развиты и сложно организованные мезосомы встречаются у
Грам (+) бактерий. У Грам (-) встречаются реже и просты в организации.
Мезосомы – временные структуры. Через мезосому нуклеоид прикрепляется
к ЦПМ.
По расположению в клетке различают мезосомы:
1. Образующиеся в зоне клеточного деления и формирования
поперечной перегородки;
2. мезосомы, к которым прикреплены нуклеоид;
4. мезосомы, сформированные в результате инвагинации ЦПМ;
Функции мезосом:
- увеличивают внутриклеточную поверхность мембран;
- повышают энергетический метаболизм клеток;
- участвуют в репликации хромосомы и участвуют в расхождении к
дочерним клеткам;
- у некоторых Грам (+) – в секреторных процессах.
1. У некоторых аэробных бактерий (Rhizobium, Pseudomonas) –
мембранные структуры содержат сукцинатдегидрогеназу, цитохромоксидазу,
и другие окислительные ферменты, а также систему фосфорилирования.
2. У фототрофных бактерий. В клетках фотосинтетических бактерий
имеются внутриЦП мембранные образования – хроматофоры, в которых
локализованы
пигменты,
поглощающие
световую
энергию
–
38
баактериохлорофиллы и каротиноиды, ферменты транспорта электронов –
убихиноны и цитохромы; и системы фосфорилирования.
4. У некоторых пурпурных бактерий хроматофоры представлены
стопками сдвоенных мембран (тилакоидров). Хроматофоры могут исчезать в
темноте, и формироваться на свету.
4. У нитрифицирующих и метанокисляющих бактерий имеется
внутриклеточная сеть мембран, которые связаны с использованием бактерий
газообразных субстратов.
Лекция № 4
Тема: Цитоплазма и ядерный аппарат прокариот
1. Организация генетического материала прокариот.
2. Рибосомы прокариотной клетки.
3. Плазмиды.
Цитоплазма. До 80% массы цитоплазмы прокариотных клеток
составляет вода (у спор меньше). Основными компонентами цитоплазмы
являются белки, и разнообразные ферменты. Состав и ее свойства
изменяются в процессе жизнедеятельности клетки.
В цитоплазме всех бактерий генетическая информация содержится в
единственной нити ДНК – бактериальной хромосоме. Эта молекула ДНК
имеет вид кольцевой нити, компактно скручена, но если вытянуть, то ее
длина составит от 0,25-3,0 мм. ДНК составляет 2-3% с.м. клетки. Зону, в
которой локализована ДНК, называют нуклеоидом или ядерным аппаратом
клетки. Бактериальная хромосома прикрепляется к мезосоме цитоплазмы.
Молекула ДНК имеет отрицательный заряд.
У цианобактерий и архебактерий обнаружены гистоноподобные белки,
связанные с ДНК.
Содержание пар оснований А+Т и Г+Ц в молекуле ДНК является
постоянным для данного вида организма и служит диагностическим
признаком. При действии ряда факторов (t°, pH, действие солей тяжелых
металлов, антибиотиков) происходит образование множества копий
хромосомы. После деления клетки восстанавливается первоначальное
состояние (1 клетка – 1 хромосома).
Бактериальная хромосома в одной или нескольких точках связана с
ЦПМ.
Рибосомы. Служат местом синтеза белка (рибонуклеопротеиновые
частицы) лежащие в цитоплазме. Около 80% всей бактериальной РНК
находится в рибосомах.
В зависимости от интенсивности процессов белкового синтеза в одной
бактериальной клетке может содержаться от 5000 до 50000 рибосом. 70S
рибосомы состоят из 2-х субъединиц:
1) большая: 50S субъединица состоит из 2-х молекул р-РНК (23S и 5S) и
30 специфических белков.
39
2) малая – 30S рибосома, состоящая из одной молекулы РНК (16S) и 20
специфических белков.
Во время активного роста и синтеза белков в клетках можно увидеть
рибосомы, связанные в цепочки в молекуле м-РНК – полисомы.
Различия между рибосомами бактерий (70S) и эукариот (80S) имеют
решающее значение для борьбы с инфекциями. Некоторые антибиотики
частично или полностью подавляют синтез белка, протекающих на 70S
рибосомах, но не затрагивают функции рибосом 80S (эритромицин,
тетрациклин, стрептомицин и др.). Стрептомицин и неомицин тормозят
процесс связывания аминокислот между собой. Эритромицин нарушает
функции субъединиц 50S. Н-р, специфический ингибитор синтеза белка на
80S рибосомах – циклогексимид, глутаримид, не действуют на 70S
рибосомы.
У архебактерий рибосомы 70S типа, но они не имеют участков
связывания антибиотиков действующих на 70S рибосомы эукариот. У них
имеются участки связывания ингибиторов синтеза белка 80S типа рибосом, т.
к. рибосомы архебактерий занимают промежуточное положение между
рибосомами эубактерий и эукариот.
Плазмиды. В клетках многих бактерий содержатся структуры,
способные к автономной репликации: внехромосомные молекулы ДНК –
плазмиды. Они в 20-1000 раз меньше бактериальной хромосомы. Бактерия,
имеющая плазмиды, обладает определенными преимуществами устойчивость к лекарственным веществам.
Плазмиды – внехромосомные молекулы ДНК, линейные или кольцевые
замкнутые, содержащие от 1500 до 40000 пар нуклеотидов. Состоят из 3-х
групп генов:
1) участка ДНК, ответственного за автономную репликацию плазмиды в
клетке;
2) системы генов, обеспечивающих перенос плазмид из одной клетки в
другую;
3) генов, определяющих определенные свойства клетки-хозяина.
Особенность плазмид – способность к автономной репликации.
Плазмиды кодируют определенные признаки:
- устойчивость к лекарственным препаратам;
- способность использовать некоторые сахара, утилизировать полимеры;
- способность к переносу генов при конъюгации;
- способность синтезировать антибиотические вещества;
- иммунитет к бактериофагу ;
- образование токсинов, гемолизинов.
Генетическая информация, закодированная в плазмидах необязательна
для жизнедеятельности бактерий, но в экстремальных условиях может
оказаться необходимой для выживания.
Важная роль в изменчивости бактерий играют транспозоны – (Тп) –
мигрирующие генетические элементы, которые представляют собой
40
фрагменты ДНК, способные к перемещению от плазмиды к плазмиде. Несут
гены, определяющие признак; устойчивость к антибиотику пенициллину,
обусловлена пенициллиназой, синтез которой закодирован транспозоном А.
Плазмиды используются в генной инженерии для получения гибридной
ДНК, которая в природе не возникает.
Методы генной инженерии применяют для создания бактер. гистонов –
продуцентов БА соединений, в т. ч. гормонов, кодирующих синтез инсулина,
интерферона, нитрогеназы и т. д.
Селекция микроорганизмов имеет большое значение для повышения
продуктивности и создания новых штаммов микроорганизмов и
использования в микробиологическом производстве. Изменяя условия
культивирования отбирают те культуры, которые хорошо растут на новой
среде и устойчивы к внешним факторам (ест. отбор). Искусственный отбор
естественно возникающих мутантов используют, если необходимый признак
не является биологически полезным для микроорганизмов.
Классификация микроорганизмов
1. Классификация бактерий.
2. Филогения бактерий.
Под классификацией понимают распределение микроорганизмов по
группам более высокого порядка (иерархически). В соответствии с
международными правилами микроорганизмы получили название:
1. название рода (Bacillus)
2. признака конкретного вида
Bac. аnthracis – Сибирская язва
Bac. subtilis – Сенная палочка
Clostridium tetani - Столбняк
Cl. рasteurianum – N-фиксатор.
Основной единицей является чистая культура выделенных бактерий –
штамм. Штаммы
виды
роды
семейства
порядок
классы
отделы царство.
Различают классификацию:
- филогенетическую (естественную);
- искусственную.
Естественная – объединяет родственные формы, связанные с общностью
происхождения (исходя из генетических признаков) – последовательности
нуклеотидов в р-РНК, последовательности аминокислот в функционально
сходных ферментных белках.
Искусственная – объединяет организмы в отдельные группы на основе
их сходства и используются для идентификации и определения организма.
41
Основана на произвольно взятых признаках, используется для определения
интересующих исследователя микроорганизмов.
Определить вид бактерий трудно и для идентификации бактерий и
установления взаимоотношений используют следующие признаки:
1. Морфологический – форма, размер, жгутики, наличие капсул, спор,
окраска по Граму, строение клеточных стенок.
2. Культуральный – при выращивании на питательных средах, изучают
особенности роста на плотной и жидкой среде.
3. Физиологический – возможность использовать источники C и N, тип
процесса дыхания, отношение к температуре, влажности, зависимость от t,
pH.
4. Биохимический – химический состав клеточной стенки, наличие тех
или иных ферментов, продуктов метаболизма (кислот, спиртов, газов).
5. Генетический – последовательность нуклеотидов в бактериальной
хромосоме (чаще встречается 16S и 5S р-РНК).
6. Чувствительность к антибиотикам.
В 9-ом издании определителя бактерий Берги (1985) царство Procariotae
разделено на 4 отдела: по основному признаку – характеру пограничного
слоя клеток:
I. отдел – Gracilicutes – бактерии тонкокожие, Гр(-)
II. отдел – Firmacutes – бактерии толстокожие, Гр(+)
III. отдел - Tenericutes – бактерии без клеточной стенки
IV. отдел - Mendosicutes – бактерии с ригидной клеточной стенкой.
I. Gracilicutes
Класс:
1. Scotobacteria – живут в темноте, не фотосинтезирующие бактерии.
2. Oxyphotobacteria – осуществляет фотосинтез с выделением О2.
3. Anoxyphotobacteria – осуществляет фотосинтез без выделения О2.
II. Firmacutes
Класс:
1. Firmibacteria
2. Thallobacteria – ветвящиеся бактерии
III. Tenericutes
Класс: Mollicutes – микоплазмы
IV. Mendosicutes
Класс: Archaebacteria.
I. отдел – Gracilicutes
Класс: Scotobacteria
1 Группа. Спирохеты
42
Порядок. Spirochaetales
Семейство. Spirochaetaceae
Род. Spirochaeta
Непатогенные сапрофиты встречаются в пресных, соленых водоемах, в
кишечнике животных, термитов, переваривающих древесину, у тараканов,
моллюсков.
Род. Cristispira – у морских двустворчатых моллюсков.
2 Группа. Аэробные спириллыи вибрионы
Род. Spirillum – подвижные сапрофиты и паразиты, обитатели сточных
водоемов, растительных и животных остатков.
Sp. Volutans – обитает в навозной жиже свиней
Sp minus – возбудитель содоку человека
Род. Bdellovibrio
Bd. Bacterovorus – паразитирует внутри клеток бактерий. Аэроб,
монотрих. Используется как биологическое средство борьбы с холерным
вибрионом.
Род. Vibrio
V. cholerae – аэроб, растет в кишечнике, выделяет токсины, вызывает
лизис слизистой оболочки кишечника.
3 Группа. Аэробные палочки и кокки
Семейство. Pseudomonadaseae
Род. Pseudomonas – постоянный обитатель почвы, морской и пресной
воды, некоторые виды способны к анаэробному нитратному дыханию.
Подвижны.
Ps. Aerugenosa – водная бактерия, вызывает заболевания человека,
воспаление среднего уха.
Ps. Fluorescens и Ps. Putida – водная и почвенная бактерия, способные
окислять большое количество органических соединений.
Ряд видов псевдомонад используется в микробиологической
промышленности для получения кислот (пировиноградной, глюконовой),
аминокислот (глутаминовой), ферментов (пероксидазы, аспарагиназы).
Семейство.
Azotobacteriaceae
–
свободноживущие
аэробные
азотфиксирующие бактерии.
Род. Azotobacter – выделяет большое количество слизи, образуют цисты.
Семейство. Rhizobacteriaceae
Род. Rhizobium – клубеньковые бактерии.
Род. Agrobacterium - Внутриклеточные паразиты растений.
Род. Brucella, Legionella – патогенные для человека.
4 Группа. Факультативные анаэробные палочки
Семейство. Enterobacteriaceae - объединяет бактерии кишечной группы,
как патогенной, так и нормальной микрофлоры кишечника. Подвижные. Е
получают дыханием, брожением.
Род. Escherichia coli – относятся к группе условно-патогенных бактерий.
В кишечнике человека выполняют функции:
1. синтезируют витамины группы В;
43
2. выделяют органические кислоты, препятствующие размножению
гнилостных бактерий;
3. выделяют антибиотики белковой природы (колицин).
Род. Bacteroides, Bifidobacterium.
Род. Shigella dysenteriae, Salmonella typhi – являются возбудителями
кишечных заболеваний (дизентерии, брюшного тифа).
Род. Proteus – аммонифицирующие организмы, обитающие в почве,
пресной воде.
P. vulgaris.
Род. Erwinia – фитопатогенные бактерии, поражающие растения,
вызывают гниль.
5 Группа. Хемолитотрофные бактерии получают Е путем окисления
неорганических соединений.
Семейство. Nitrobacteriaceae – различают 2 группы родов, в зависимости
от того, какой субстрат используют. Все называются нитрификаторами.
1) окисляют аммиак до азотистой кислоты (NO2)
Род. Nitrosobacte, Nitrosomonas, Nitrosolobus, Nitrosococus, Nitrosospira.
2) окисляют NO2 до NO3. Nitrobacter, Nitrococcus.
Для высших растений процесс нитрификации считается полезным,
азотная кислота растворяет нерастворимые, содержащиеся в почве вещества.
Этим улучшается питание растений
6 Группа. Скользящие бактерии, образующие плодовые тела.
Порядок. Myxobacteriales
1) синтезируют литические ферменты
2) имеют особый цикл развития на твердых питательных средах после
ряда деления образуют многочисленные палочки, которые объединяются в
плодовые тела
3) хорошо передвигаются скользящим движением
4) характерно образование слизи
В зависимости от источника питания различают:
- бактериолитические – живут за счет живых и мертвых бактерий,
выделяют экзоферменты
- целлюлозолитические – содержат фермент разрушающий целлюлозу
Порядок. Cytophagales – не образуют плодовых тел, выделяют
целлюлозу. Обитают в почве, коре деревьев, в остатках растений. Способны
использовать полисахариды (агар, хитин, пектин, целлюлозу).
Класс: Oxyphotobacteria
Порядок 1. Cyanobacteriales
Порядок 2. Prochlorales – открыт недавно
1) Все цианобактерии осуществляют кислородный фотосинтез с
выделением О2 схожий с фотосинтезом фототрофных эукариот. Имеют 2
фотосинтетические системы и фотосинтетические пигменты хлорофилл а;
характерно наличие -каротина и кислород содержащий каротиноид (в виде
глюкозидов).
44
2) Для всех цианобактерий характерно наличие особых соединений
красного или голубого цвета, называемых фикобилипротеины.
3) Внутрицитоплазматические мембраны имеют систему тилакоидных
мембран, на которых протекают процессы фотосинтеза.
4) Это группы организмов одновременно осуществляют кислородный
фотосинтез с N-фиксацией.
5) В гетероцистах нет ферментов, ответственных за фиксацию СО2.
Углеводы получают из вегетативных клеток.
6) Клеточная стенка более толстая, что препятствует диффузии О2 из
внешней среды.
7) Имеется нитрогеназная система, обеспечивающая использование
молекулярного азота.
Питательные потребности цианобактерий минимальны. Источник
энергии – свет, источник С – СО2. Необходимы минеральные соли. Место
обитания: морская и пресная вода, почва, пески пустынь, скалы; некоторые
виды обитают в щелочных горячих источниках. Включает более 1000 видов.
В природе выполняют разнообразные биологические функции –
пионеры. В водоемах вызывают цветение воды. Могут размножатся столь
активно, что поглощают большую часть О2 в воде.
Род. Prochloron – симбионты морских асцидий, имеют хлорофилл а, в.
Класс: Anoxyphotobacteria
Порядок 1. Rhodospirillales (пурпурные)
Порядок 2. Chlorobiales (зеленые)
Осуществляют фотосинтез без выделения молекулярного О2. Имеют
одну фотосистему, в фотосинтезе принимает участие бактериохлорофилл. В
качестве источника С используют СО2, дополнительно могут использовать
органические вещества. Облигатные автотрофы.
Пурпурные – одноклеточные, жгутиковые и безжгутиковые формы.
Серные бактерии окисляют H2S, откладывают серу внутри клетки. Несерные
– могут быть фотогетеротрофы и хемогетеротрофы, окисляют H2S до H2SO4,
без накапливания серы в клетках.
Зеленые бактерии по особенностям физиологии схожи. Серные и
несерные.
Роль в природе. Зеленые и пурпурные бактерии для фотосинтеза
требуют анаэробные условия, либо органические и неорганические вещества.
Все они водные организмы в мелких водоемах, богатые органическими
веществами, H2S, H2, СО2.
II. Отдел - Firmacutes
Класс: Firmibacteria
1 Группа. Палочки и кокки, образующие эндоспоры.
Род. Bacillus – все аэробные облигатные микроорганизмы,
спорообразующие, одноклеточные, подвижные. Обитатели почвы, в
основном сапрофиты. Выделяют литические ферменты, расщепляющие
полисахариды, белки, жиры и другие соединения. Некоторые виды выделяют
45
токсины, антибиотики – бацитрин, субтилизин. Встречаются и патогенные
для животных и человека формы.
Bac. Anthracis – возбудитель сибирской язвы.
Bac. Furingenes – возбудитель заболеваний гусениц, чешуекрылых.
Выделяет токсин белковой природы, который вызывает разрыхление
эпителий кишечника. Содержимое кишечника попадает в кровь и гусеницы
гибнут.
Род. Clostridium – все анаэробы, обитатели почвы, вызывают гниение
белков в природе, органических веществ. В основном сапрофиты.
Встречаются и патогенные виды.
Cl. Pasteurianum – азотфиксатор.
Cl. Botulinum – возбудитель ботулизма, синтезирует экзотоксин.
Клостридии участвуют в масляно-кислом брожении.
Род. Sporosarcina – шаровидный кокк, образующий споры. Аэроб.
2 Группа. Гр (+) неспорообразующие палочки.
Род. Lactobacillus – молочно-кислые бактерии. Распространены в почве,
кишечнике животных, молоке.
3 Группа. Гр (+) кокки. Относятся аэробные, факультативные
анаэробные формы бактерий. Получают энергию в процессе дыхания или
брожения. В основном сапрофиты, осуществляют молочно-кислое брожение.
Род. Micrococcus
Род. Streptococcus lactis – обитатель молока, силоса.
Род. Staphylococcus aureus – патогенные возбудители ангины,
скарлатины, пневмонии, перетонита.
Род. Sarcina
Класс: Thallobacteria – ветвящиеся бактерии.
Род. Corynebacterium – встречаются как сапрофиты, таки патогенные
формы. Бактерии булавовидной формы, аэробы, микроаэрофиллы, анаэробы.
C. diphteriae – возбудитель дифтерии, поражает зев, миндалины.
Выделяет экзотоксин, действует на сердечную мышцу, почки, нервы.
Род. Actinomyces – ветвящиеся, образуют мицелий, размножаются в виде
спор, которые формируются на концах гифов. Промежуточная форма между
бактериями и грибами. Некоторые виды синтезируют антибиотики.
Сем. Mycobacteriaceae
Род. Mycobacterium – отличаются кислотоустойчивостью. В 1882 г.
Эрлих обнаружил, что палочку Коха после обработки анилиновым
красителем не удается обесцветить кислотой. Это связано с наличием
миколовой кислоты в клеточной стенке бактерий.
M. tuberculosis – возбудитель туберкулеза человека и животных,
поражает ослабленных.
M. leprae – возбудитель лепры. Аэробы, неподвижные, живут в почве. В
молодых культурах имеют ветвящиеся формы, которые делятся на палочки.
Сем. Streptomycetaceae
46
Род. Streptomyces – почвенные бактерии. Более 6000 антибиотиков
(тетрациклин, неомицин, капамицин). В 1939 г. Красильников открыл
антибиотик актиномицет.
III. Отдел - Tenericutes
Класс: Mollicutes – микоплазмы. Самые мелкие прокариоты способные
самостоятельно размножаться. Не имеют клеточных стенок. Представители
группы микоплазмы (Mycoplasma, Acholeplasma, Spiroplasma) –
паразитические бактерии. Очень мелкие до 0,10-0,12 мкм. На плотной
питательной среде с сывороткой образуют колонии напоминающие
«яичницу-глазунью». Колонии состоят из клеток различной величины.
Размножаются путем деления клеток, распада нитей и колец на кокковидные
клетки.
В организме хозяина вызывают хронические инфекции. Микоплазмы у
животных встречаются на слизистых оболочках дыхательных путей и
половых органов. Паразитируя на животных, вызывают заболевание овец агалокоия – M. Agalactia, у крупного рогатого скота - возбудитель
плевропневмонии. В организме хозяина микоплазмы прикрепляются к
эпителиальным клеткам слизистых.
У растений микоплазмы являются возбудителями болезней
этиолирования.
Род. Spiroplasma cifri – этиолирование цитрусовых. Паразитирует во
флоэме. Обнаружена Spiroplasma у пчел и кузнечиков, паразитирует у
кукурузы, риса.
Микоплазмы обладают биохимическими особенностями. Растут в
изотонических или гипертонических средах, нуждаются в пуринах,
пиримидинах, липидах и стероидах. Обладают полиморфизмом: кокки, нити,
ветвистые структуры. Фильтруются через бактериальные фильтры Зейтца,
Шамберлана. Гр (-), факультативные анаэробы, но и облигатные аэробы.
Филогения бактерий.
Рибосомы – место синтеза белка и имеются во всех клетках. При
определении последовательности нуклеотидов в 16 S - р-РНК у большого
числа бактерий обнаружились как различия так и черты сходства. В
результате каталогизации нуклеотидной последовательности установлено
коэффициенты сходства, что привело к созданию к созданию дендрограммы,
которые признают филогенетические древ…
Анализ нуклеотидной последовательности привело к неожиданному
выводу; что одна из групп бактерий очень сильно отличается от всех
остальных. Это привело к тому, что произошло разделение прокариот на 2
ветви:
- одну составляют Архебактерии и другие
- все остальные группы, объединенные под названием эубактерии.
От проклетки (прогенот) произошли с одной стороны Архебактерии, с
другой эубактерии.
47
Имеются данные, позволяющие предполагать тесные связи между
архебактериями и эубактериями.
Лекция № 10
Тема: Энергетический метаболизм прокариот
1. Характеристика энергетических процессов.
2. Энергетические ресурсы.
3. АТФ – универсальная форма химической энергии.
4. Н+ - универсальная форма клеточной энергии.
5. Транспортные системы.
Энергия необходима для биосинтеза разнообразных веществ в клетке,
для механической и осмотической работы, для транспорта веществ и других
энергозависимых процессов. Все эти процессы происходят за счет Е
аккумулированной в макроэргических связях АТФ.
Образование АТФ происходит:
1) Субстратное фосфорилирование
2) Мембранное фосфорилирование
Энергетические ресурсы.
Энергетический метаболизм прокариот характеризуется большим
разнообразием, чем у эукариот и для всех катаболических процессов
характерна многоступенчатость процесса окисления исходного субстрата.
Внешними источниками энергии (энергетическими ресурсами) являются
электромагнитная Е и химическая Е, которые превращаются в клетках в
определенную доступную для них форму.
Часто энергетическими ресурсами служат биополимеры, находящиеся в
окружающей среде (полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты, липиды и
т.д.).
Донорами
и
акцепторами
электронов
при
субстратном
фосфорилировании являются эндогенные соединения.
Конечным акцептором электронов при мембранном фосфорилировании
являются экзогенные вещества, поступающие в клетку из окружающей
среды.
АТФ – универсальная форма химической Е.
У прокариот существует несколько типов богатых Е химических
соединений:
1) ацилфосфаты
2) фосфанолпируват
3) нуклеотиды и 3-фосфаты
4) аденозинфосфосульфаты
5) ацилтиоэфиры
АТФ – универсальный переносчик химической Е между реакциями
доставляющими Е и реакциями потребляющими ее.
48
Центральное место занимают:
1. фосфаты – нестабильные термодинамически, в определенных
условиях расщепляются до АДФ с освобождением 31,8 кДж/моль – это
удобная порция может служить энергетической валютой.
2. химически это стабильные соединения, в отсутствии ферментов не
расщепляются и могут выполнять роль запаса.
3. малые размеры молекулы АТФ позволяют ей легко диффундировать в
различные участки клетки.
4. АТФ образуется за счет энергии Н+ в процессе мембранзависимого
фосфорилирования, при участии АТФ-синтетазы.
5. АТФ в ряду высокоэнергетических связей занимает промежуточное
положение и может переносить Е от высокоэнергетических соединений к
низкоэнергетическим.
Тема. Н+ - универсальная форма клеточной энергии.
Н+ образуется только на мембранах. У прокариот ЭТЦ локализована в
ЦПМ или внутрицитоплазматических мембранах. Она включает в себя
вмонтированные в мембрану переносчики электронов.
1. флавопротеины (ФМН)
2. цитохромы а, в, с
3. FeS – железосерные белки
4. переносчик кофермент
5. хиноны
В мембране переносчики расположены ассиметрично, по обе стороны
мембраны, образуя петли цепи переноса электронов.
Расположение переносчиков в ЦПМ прокариот таково, что при работе
ЭТЦ во внешней среде происходит накопление ионов Н+, что приводит к
подкислению среды, а в ЦП – их уменьшение – подщелачивание. Т. о. в
мембране возникает трансмембранный градиент ионов Н+.
Неравномерное накопление заряженных частиц приводит к
возникновению не только химического градиента, но и электрического
градиента Н+ - Н+, измеряемый в вольтах (В, мВ).
Для того, чтобы ЭТЦ функционировало последний переносчик
сбрасывает Н+. А электроны должны акцептироваться, т. е. нужен конечный
акцептор.
Гидролиз АТФ протонной АТФ-синтетазой.
Этот фермент преобразует доставляемую потоком электронов Е в Е
фосфоэфирных связей АТФ. Он состоит из головки, ножки и основания,
последнее погружено в липидный слой ЦПМ.
49
АТФ-синтаза катализирует присоединение
отщеплением молекулы Н2О и образованием АТФ.
фосфата
к
АДФ
с
Пути образования Н+.
1. ЭТЦ
2. В АТФ-синтазной реакции когда при расщеплении АТФ протоны
перемещаются к наружной стороне мембраны, приводя к зарядке мембраны
3. Темновые реакции переноса электронов в фотосинтетические цепи
4. Бактериородопсин галлофилов на свету выкачивает Н+ во внешнюю
среду (как протонная АТФ-аза)
5. У некоторых прокариот в мембране локализована неорганическая
пирофосфатаза (расщепление пирофосфата ведет к образованию Н+)
6. Выделение в внешнюю среду продуктов брожения, транспорт которых
через мембрану сопряжен с переносом Н+ (протонов) – это заряжает
мембрану и образованию Н+.
Пути использования Н+.
1. Используется только для процессов протекающих на мембране
2. Активный транспорт через ЦПМ
3. Идет на движение жгутиков прикрепленных к мембране
4. Для фиксации молекул N
5. Для синтеза АТФ
6. Для поглощения ДНК в процессе генетической трансформации и для
переноса белков через ЦПМ.
Вторичные транспортные системы Н+ разделяются на 3 группы:
1) унипорт – транспорт молекул не сопровождается встречными или
сопутствующими перемещениями молекул других веществ
2) симпорт – перенос молекул вещества сопряжен с переносом …. В том
же направлении и осуществляется при участии одного и того же белкового
переносчика
3) антипорт – транспорт вещества сопряжен с переносом Н+ в
противоположном направлении.
Лекция № 11
Тема: Метаболизм микроорганизмов
1. Типы питания прокариот
2. Уровни метаболизма прокариот
3. Биохимическое единство процессов метаболизма. Роль ферментов в
метаболизме
4. Факторы роста
Совокупность биохимических процессов протекающих в клетке
называют метаболизмом. Метаболизм играет 4 главные функции:
50
1) извлечение Е из окружающей среды ( организмы могут извлекать Е
либо из химических соединений, либо использовать Е солнечного света).
2) Превращение экзогенных веществ в строительные блоки, т. е.
предшественников макромолекул.
3) Синтез макромолекул (белков, жирных кислот, нуклеиновых кислот и
др. клеточных компонентов) из строительного материала.
4) Синтез и разрушение тех биомолекул, которые необходимы клетке
для выполнения специфических функций.
Тип питания микроорганизмов определяет в какой форме поступает в
клетку и используется С, источники протонов, электронов и Е.
Источники энергии.
В зависимости от донора протонов и электронов тип питания
определяется как органотрофный (органические соединения) или
литотрофный (неорганические соединения).
51
Основные типы питания прокариот
Исто Донор
чник электронов
.Е
Свет Неорганическ
ие соединения
(H2O, H2S, S и
т. д.)
Окислительно-восстанеовительные
реакции
Органические
соединения
Источник
углерода
Способ
Представители прокариот
существова
ния
СО2
фотолитоав Цианобактерии,
тотрофы
пурпурные и зеленые
бактерии
Органичес фотолитоге Некоторые
кие
теротрофы цианобактерии,
соединения
пурпурные и зеленые
бактерии
СО2
фотооргано Некоторые
пурпурные
автотрофы бактерии
(факультативные
анаэробы)
Органичес Фотоорган Пурпурные,
некоторые
кие
огетеротро зеленые,
галобактерии,
соединения фы
некоторые цианоб.
Неорганическ СО2
Хемолитоа Нитрифицирующие,тионо
ие соединения
втотрофы
вые,
водородные,
(H2, H2S, NH3,
железобактерии
2+
CO, Fe и др.) Органичес хемолитоге Метанобразующие
СО2
кие
теротрофы архебактерии, водородные
соединения
бактерии
Органические СО2
Хемоорган Факультативные
соединения
оавтотроф метилотрофы
ы
Органичес хемооргано Большинство прокариот
кие
гетеротроф
(аммонификаторы,
соединения ы
азотфиксаторы,
пектиноразрушающие и т.
д.)
Различают 2 противоположно направленных, но взаимосвязанных
процесса:
1. Энергетический метаболизм (катаболизм)
2. Конструктивный (анаболизм)
Промежуточные соединения, продукты катаболизма и анаболизма
называют амфиболитами.
52
Катаболизм
1. Диссимиляция – расщепление
сложных веществ до простых
2. идет с освобождением энергии и
преобразованием
ее
в
+
электрохимическую
(Н )
и
химическую (АТФ)
3. реакция окисления
4. из большого количества веществ
образуется
ограниченное
количество продуктов
5. в ходе реакции образуется НАДН
и
НАДФН
(синтез
восстановленных коферментов).
Анаболизм
1. ассимиляция
2. реакция синтеза
3. реакция восстановления
4. реакции идут с затратой Е
5. из ограниченных простых
соединений
образуются
разнообразные вещества
6. в ходе реакции расходуется
НАДН
и НАДФН (требуются
восстановленные коферменты).
53
Метаболические процессы катаболизма и анаболизма состоят из
множества последовательных ферментативных реакций и имеют 3 этапа:
1. Воздействию ферментов подвергаются молекулы субстрата
2. Включаются ряд ферментативных реакций, которые приводят к
образованию промежуточных продуктов
3. Конечные продукты используются в конструктивном метаболизме для
построения вещества клеток, а энергетических – выделяясь в окружающую
среду.
Биохимическое единство. Все живые организмы на Земле в
биохимическом отношении сходны. Идентичны и метаболические пути.
Существует несколько групп бактерий, у которых основы метаболизма
модифицированы – преобладают одни пути, а другие укорочены или
изменены.
С – является главным продуктом фотосинтеза у растений. У
микроорганизмов они служат основными питательными веществами.
Макромолекулы глюкозы расщепляются вне клетки выделяемыми ею
ферментами (экзоферментами) на мономеры и димерные блоки и в такой
форме поглощаются клеткой.
Гексозы после ряда этапов расщепляются до пировиногралной кислоты,
которая занимает ключевое положение в промежуточном метаболизме.
В результате декарбоксилирования пирувата образуются С2 –
соединения, которые связываются с подходящей акцепторной молекулой
(оксалоацетатом), а затем в ЦТК окисляются до СО2.
Атомы водорода (или восстановительные эквиваленты) отщепляются на
разных этапах окисления органических веществ, поступают в АТФрегенирирующую
систему
дыхательной
цепи
(окислительное
фосфорилирование).
При каждом обороте цикла ЦТК из одного С2-соединения (КоА)
образуются 2 молекулы СО2 и 4 раза по 2Н.
Роль ферментов. Химические превращения субстратов осуществляются
в клетке с помощью ферментов.
Свойства ферментов:
1. распознавать определенные метаболиты
2. катализировать их превращение
3. обеспечивать регуляцию каталитической активности.
В зависимости от субстрата и типа катализируемой реакции ферменты
делятся на 6 классов:
1. Оксидоредуктазы – катализируют окислительно-восстановительные
реакции и в клеточном дыхании. Относятся оксидаза, дегидрогеназы,
пероксидаза, каталаза.
2.
Гидролазы
–
катализируют
реакции
расщепления
внутримолекулярных связей гидролитическим путем. Подразделяются по
54
типу гидролизуемых связей (эфирные - эстеразы; алидные – протеазы,
алидазы).
3. Трансферазы – катализируют реакции межмолекулярного переноса
различных химических групп и остатков. По природе переносимых остатков
различают:
- метилтрансферазы
- аминотрансферазы
- фосфор- и сульфаттрансферазы.
4. Лиазы – катализируют реакции присоединения и обрыва групп по
двойным связям:
- С=С – карбоксилиазы
- С=О – гидролиазы
- С=N – аминолиазы
5. Изомеразы – катализируют реакции внутримолекулярных
перемещений групп.
6. Лигазы (синтетазы) – катализируют реакции соединения двух
молекул, с расщеплением пирофосфатной связи в молекуле АТФ.
Вещества, которые на ферментном белке присоединяют к себе
фрагменты субстрата, а затем отделяются от него, чтобы передать фрагмент
на другом ферментном белке второму соединению – называют коферментами
(переносчиками).
Факторы роста – вещества необходимые микроорганизмам для
метаболизма, но которые бактерии синтезировать не могут и они должны
присутствовать в питательной среде.
1) Витамины гр. В (тиамин, рибофлавин, РР, биотин)
2) аминокислоты
3) нуклеотиды (азотные основания – пурины, пиримидины).
Микроорганизмы нуждающиеся в определенном факторе роста
называются ауксотрофными.
Прототрофы – синтезируют необходимые для них соединения.
Лекция № 12
Тема: Брожение
1. Общие черты процессов брожения.
2. Молочно-кислое брожение
а) гомоферментативное
б) гетероферментативное
3. Спиртовое брожение.
4. Масляно-кислое брожение.
Способы получения энергии микроорганизмами:
- брожение
- дыхание аэробное и анаэробное
- фотосинтез оксигенный и аноксигенный
55
Брожение – наиболее древний примитивный способ получения энергии
в анаэробных условиях эубаактерий.
А) Примитивность процессов брожения заключается в том, что из
субстрата в результате его анаэробного преобразования извлекается лишь
незначительная часть химической энергии, которая в ней содержится.
Б) Брожение – способ получения Е при котором АТФ образуется в
реакциях субстратного фосфорилирования.
К синтезу АТФ ведут катаболические реакции, которые в зависимости от
химической природы разделяются на 2 типа:
1) окислительно-восстановительные реакции
2) другой тип реакции, который может привести к образованию АТФ –
расщепление субстратов или промежуточных продуктов, образующихся из
них. Эти реакции катализируются липазами
3) субстратами брожения могут служить широкий круг органических
соединений – органические кислоты, спирты, углеводы, аминокислоты,
пурины и пиримидины
4) продуктами брожений являются органические кислоты (молочная,
масляная, уксусная и др.) и спирты (этиловый, бутиловый, пропиловый, а
также ацетон, СО2 и Н2.
Молочно-кислое брожение.
Первые исследования молочно-кислых бактерий проведены Л. Пастером
в 1857 г. Различают 2 типа:
- гомоферментативное заключается в сбраживании гексоз до лактата и 2
молей АТФ
- гетероферментативное, в которой образуется помимо лактата, уксусная
кислота, этанол и СО2. Выход 1 моль АТФ.
Гомоферментативное брожение основано на гликолизе (путь ЭмбденаМ-Парнаса).
1. Активирование гексозы путем переноса 2-х остатков фосфорной
кислоты от АТФ с образованием 1,6 диФ.
2. Расщепление 1,6 диФ на 3-ФГА и диоксиацетон, который под
действием изомеразы переходит в 3-ФГА (образуется 2 моль 3-ФГА и
затрачивается 2 АТФ
2. Окисление 3-ФГА с присоединением фосфорной кислоты образуется
1,3 диФГ, в которую переносится фосфатная группа
3. Превращение 3-ФГК, от которого отделяется Н2О под действием
фермента енолазы образуется ФЕП
4. Перенос фосфатной группы от ФЕП на АДФ – образуется молочная
кислота и АТФ
При распаде 1 моль глюкозы образуется 4 мол. АТФ, в которые
аккумулирована освободившаяся энергия при гликолизе.
Причины выгодности использования гликолиза:
1. простата механизмов получения Е
56
2. высокая энергетическая активность (выход низкий),а эффективность
50%
3. у многих прокариот гликолиз используется как 1-й этап перестройки
исходного субстрата в форму метаболически удобную для дальнейших
превращений.
Гетероферментативное молочно-кислое брожение.
Основу составляет пептидо-фосфатный путь расщепления гексоз или
пентоз с образованием лактата и др. продуктов (уксусная кислота, этан,
глицерин и СО2).
Облигатные гетероферментативные молочнокислые бактерии лишены
ключевых ферментов гликолитического пути – альдолаз и 3-фосфоидомераз.
К гетеро-молочнокислым бактериям относятся род Bifidobacterium,
Leuconostoc, Lactobacillus, некоторые способны вести как гомо-, так и
гетероферментативное молочно-кислое брожение.
Конечными продуктами сбраживания гексоз в ПФ-пути является
рибулозо-5-фосфат и 3-ФГА. 3-ФГА гликолитическим путем превращается в
пируват и гексофосфаты, которые включаются в цикл.
Эволюционное значение ПФП сбраживания глюкозы заключается в
обеспечении клетки пентозами, как исходными веществами для
биосинтетических процессов.
Образовавшаяся рибоза является предшественником нуклеотидов,
нуклеиновых кислот, пентозосодержащих коферментов.
В реакции дегидрирования Гл-6-Ф образуется 2 молекулы НАДН2,
которые необходимы клетке для восстановления реакций биосинтеза.
Особенность этой реакции в том, что в ней в качестве акцептора Н2
выступает НАДФ+. В этих реакциях образуется 1 моль АТФ.
Характеристика бактерий молочно-кислого брожения.
Молочно-кислые бактерии объединяются в семейство Lactobacilliaceae.
Все Гр(+), не образуют спор. Молочнокислые бактерии распространенные в
природе, в естественных условиях встречаются:
а) в молоке, в местах его переработки и молочных продуктах
(Lactobacillus lactis, L. bulgaris, Streptococcus lactis и др.)
б) на растениях и разлагающихся растительных остатках L. fermentum, L.
plantarum, Str. lactis.
в) в кишечнике человека и животных (L. acidophilus, Bifidobacterium, Str.
faecalis, S. pyogenes и др.).
Молочнокислые бактерии делятся на 2 группы: гомо- и
гетероферментативные. Многие виды молочнокислых бактерий растут не
только в анаэробных условиях, но и при доступе О2. Но в присутствии
кислорода не происходит переключения с брожения на аэробное дыхание и
не изменяется способ синтеза АТФ – аэротолерантность анаэробов.
Характерным свойством молочнокислых бактерий является высокая
спиртоустойчивость: до 15-18% этанола, некоторые до 24%. Температурные
границы широкие: оптимум – 30-40С, термофилы – до 50С, психрофилы –
до 3С.
57
По потребности в питательных веществах молочнокислые бактерии
относятся к сложным микроорганизмам. Из углеродных соединений
используют незначительное количество веществ (моно- и дисахариды,
органические кислоты). Нуждаются в сложных органических соединениях
азота (аминокислоты, гидролизаты белков мяса, казеина, сорта муки).
Большинству молочнокислых бактерий необходимы витамины (рибофлавин,
тиамин, фолиевал, никотин и др.). Рост стимулируют пептиды, пурины,
пиримидины, жирные кислоты (олеиновая, уксусная), а также лимонная
кислота.
В толстом кишечнике долгожителей Абхазии (старше 90 лет)
обнаружено большое число молочнокислых бактерий – антагонистов по
отношению к видам родов Shigella, Klebsiella, Proteus, Staphilococcus,
Enterobacteria.
Ряд видов молочнокислых бактерий стимулирует образование
интерферона.
Молочнокислые бактерии выделены от домашних птиц, насекомых, рыб
– угнетают возбудителей коли-бактериозов. Защитное действие против
некоторых возбудителей инфекции оказывают молочнокислые бактерии,
образующие пероксид.
Молочнокислые бактерии продуцируют антибиотики: L. lactis –
синтезируют низин; S. cremoris – диплококцин; L. acidophilus – ацидофилин,
лактоцидин.
Использование молочнокислых бактерий.
1. Получение молочнокислых продуктов – кефир, кумыс, в сыродельне и
сливочного масла.
2. Хлебопечение.
3. В квашении овощей.
4. Силосование кормов.
5. В промышленном изготовлении молочной кислоты с помощью l.
delbruki.
Масляно-кислое брожение.
Осуществляется спорообразующими бактериями рода Clostridium
butylicum, Cl. pasteurianum. Сбраживают сахара с образованием масляной и
уксусной кислот, СО2 и Н2. Превращение глюкозы до пирувата идет по
гликолитическому пути.
Следующая реакция – разложение пирувата до ацетил КоА и СО2
сопровождается образованием восстановленного оперредоксина. Реакция
катализируется ферментом пируват-ферредоксин-оксидоредуктазой и она
является главной в маслянокислом брожении. Особенностью реакции
является участие белков, содержащих негемовое Fe и S (FeS-белки).
1) Путь, ведущий к синтезу масляной кислоты, начинается с реакции
конденсации 2-ух молекул ацетил-КоА. Образовавшийся ацетоацетил КоА
58
восстанавливается в -оксибутират-КоА. Источником электронов служат
молекулы НАДН2, образующиеся при окислении 3-ФГА в 1,3-ФГК.
2) От молекулы -оксибутират отщепляется молекула H2O – это
приводит к образованию соединения с двойной связью.
3) Кротонил КоА восстанавливается до бутирил-КоА.
4) Масляная кислота образуется при переносе КоА с молекулы бутирилКоА на ацетат.
5) Образующийся ацетил-КоА возвращается в метаболические реакции и
используется для синтеза АТФ.
При изучении маслянокислого брожения Шапочников сделал вывод о 2ух фазности характерной для маслянокислого брожения. Позднее она была
открыта для всех брожений.
В течение 1-ой фазы происходит активный рост культур и накоплений в
среде органических кислот.
Во 2-ой фазе рН среды снижается, рост культуры замедляется,
преобладают нейтральные продукты – ацетон, бутанол и этанол. Количество
органических кислот в среде уменьшается.
2-ух фазность связана с рН среды. Если значение рН снизить в
результате накопления органических кислот – интенсивно образуются
нейтральные продукты. При добавлении мела в среду  рН 5,0 и выше –
образование в большом количестве этанола, бутанола, ацетона не
происходит.
Для получения масляной кислоты используют среды, содержащие
кукурузную, пшеничную, ржаную муку. Иногда мелассу и другин дешевые
вещества.
Конечные продукты 2-ой фазы бутиловый спирт, изопропиловый,
ацетон.
Физиологическая роль брожения.
1) образуется дополнительный акцептор
2) образуются нейтральные продукты. Не происходит дальнейшего
закисления среды и обеспечиваются условия для размножения бактерий.
Спиртовое брожение.
Основными возбудителями спиртового брожения являются дрожжи и
некоторые виды бактерий.
Дрожжи осуществляют аэробное дыхание, но без О2 они Сбраживают
углеводы до этанола и СО2.
Saccharomyces cerevisiae, Ascomyces, Basidiomyces, Sarcina ventriculi,
Erwinia amylovora, Aspergillus oryzae – используются в производстве
рисового пива (сакэ).
Спиртовое брожение до ПВК-ты не отличается от молочно-кислого
брожения и имеет много общего с молочно-кислым брожением. На
последних этапах вместо молочной кислоты образуется этанол. Это
объясняется наличием у дрожжей пируватдекарбоксилазы, катализирующей
59
превращение пирувата в ацетальдегид, который восстанавливается до
этанола. При спиртовом брожении конечным акцептором электронов
выступает не пируват, а ацетальдегид.
Спиртовое брожение, осуществляемое дрожжами интересно в
историческом плане:
1. При изучении спиртового брожения Луи Пастер доказал взаимосвязь
процессов с жизнедеятельностью дрожжей. Луи Пастер доказал, что при
аэрации среды брожение угнетается, а активируется дыхание – эффект
Пастера. Происходит конкуренция субстратного фосфорилирования –
гликолиза, и мембранного фосфорилирования – дыхания за АТФ и Фн.
2. В 1897 г. Бухнер и Хан впервые доказали, что бесклеточные экстракты
дрожжей тоже способны осуществлять брожение.
3. Карл Нейберг изучая спиртовое брожение, показал высокую
пластичность процессов метаболизма у микроорганизмов. Суть открытия
Нейберга заключалась в том, что если к среде культивирования добавить
бисульфит Na (NaHSO3), то дрожжи образуют глицерин. Оказалось, что
NaHSO3 образует прочное соединение с ацетальдегидом и в результате он не
может выступать в роли акцептора электронов. Эту функцию выполняет
диоксиацетонфосфат, принимая Н+ и электроны от НАДН2 и в результате
образуется 3-ФГ  глицерин. Энергетический выход 1 моль АТФ.
При добавлении в среду щелочей NaHCO3 или Na2HPO4 образуется
глицерил, т.к. ацетальдегид превращается в результате реакции дисмутации в
C2H5OH и уксусную кислоту, и не может быть использован в качестве
акцептора электронов.
В начале спиртового брожения преобладает глицеринопировиноградное
брожение. Пируват образуется в небольших количествах, основная ее часть
идет на образование вторичных продуктов – муравьиная, молочная, уксусная,
янтарная, пропионовая и другие кислоты, ацетон, альдегиды и сложные
эфиры.
Кроме вторичных продуктов спиртового брожения образуются побочные
продукты – высшие спирты – сивушные масла. Продукты вторичные и
побочные влияют на вкус и аромат готового продукта.
Характеристика дрожжей.
Штаммы дрожжей Sacch. cerevisiae разделяются на расы: низовые и
верховые.
К расам низового брожения относятся винные и пивные. Энергию
получают с помощью процесса брожения. К расам верхового брожения –
спиртовые, хлебопекарные и некоторые пивные.
Дрожжи – необходимые компоненты заквасок – для получения кефира,
кумыса и др. напитков.
60
Используются при созревании сыров – одни виды усиливают протолиз
белков, влияют на вкусовые качества сыра; другие вызывают вспучивание
сыров, появление вкусовых дефектов и цветовых пятен.
В условиях биофабрик – кормовые добавки.
Пропионовокислое брожение.
Пропионовые бактерии были впервые выделены из сыров в 1878 г.
Фитцем. Название свое получили в связи с образованием при брожении
пропионовой кислоты, вит. В12.
Пропионовые бактерии объединены в семейство Propionibacteriaceae, это
кокковые, палочковидные формы, бесспоровые, неподвижные. Кокки
выделяют из сыров молочных продуктов.
Кожные пропионовые бактерии живут на поверхности кожного покрова
человека и желудка жвачных животных.
Бактерии получают энергию в процессе пропионовокислого брожения. В
брожении участвуют 19 ферментов, пропионовые бактерии содержат все
ферменты ЦТК и компоненты ЭТЦ.
Применение пропионовых бактерий:
1) приготовление определенных сортов кефира
2) приготовление твердых сыров
3) способствуют созданию аромата сыра
4) получение порошка яичного белка
5) используется как белковый препарат с высоким содержанием
аминокислот
6) продуцент витамина В12.
7) используется как консервант. Зерно и комбикорма, обработанные
пропионовыми бактериями, долго сохраняются при влажной погоде
8) изготавливают препарат «Пропиовит» - против дисбактериозов с/х
животных.
Лекция № 15
Тема: Дыхание, как способ получения энергии
1. Особенности дыхательной цепи у микроорганизмов.
2. Неполное окисление органических субстратов.
3. Окисление бактериями неорганических веществ
а) водородные бактерии
б) тионовые бактерии
в) нитрифицирующие бактерии.
При дыхании энергия образуется в форме Н+, затем используется для
синтеза АТФ. Аэробное дыхание с использованием органических веществ
включает следующие этапы:
S  брожение  пируват  АцКоА  ЦТК  ЭТЦ  О2.
61
В процессе аэробного дыхания АТФ образуется в реакциях субстратного
фосфорилирования при брожении и в реакциях мембранного
фосфорилирования. При этом наибольшее количество АТФ синтезируется
при мембранном фосфорилировании.
Субстратами дыхания у бактерий служат не только органические
вещества, но и восстановленные неорганические соединения.
Если окисляемым субстратом являются биополимеры (белки, крахмал,
пектиновые вещества), то процесс начинается с расщепления под действием
соответствующих экзоферментов.
Особенности дыхательной цепи у микроорганизмов.
1. Последовательность дыхательных переносчиков в цепи может
изменяться.
2. Может содержать переносчики электронов, не встречающихся уу
других организмов (менохиноны, цитохромы а, в, с, о и др.).
3. Встречаются разветвленные дыхательные цепи.
4. Дыхательная цепь может быть укороченной. Электроны сбрасываются
на конечных этапах дыхательной цепи  выход АТФ низкий.
Дыхательная цепь.
Система, транспортирующая электроны и протоны – дыхательной или
электрон-транспортной цепи.
Аэробные микроорганизмы осуществляют регенерацию
АТФ
следующим аппаратом: дыхательной (ЭТЦ) и ферментом АТФ-синтазой.
От субстратов восстановленные эквиваленты (Н и электроны) в
мембранах поступают в дыхательную цепь и электроны переносятся на
кислород.
В дыхательной цепи происходят реакции, в которых часть свободной
энергии переводится в форму АТФ, другая часть рассеивается в виде тепла.
Мембрана содержит фермент АТФ-синтазу, синтезирующий АТФ из
АДФ и Фн.
В процессе синтеза АТФ протоны переходят из наружной среды на
внутреннюю.
Синтез АТФ за счет энергии транспорта электронов через мембрану
называют окислительным фосфорилированием или фосфорилированием в
дыхательной цепи.
Компоненты дыхательной цепи, участвующие в переносе - ферменты,
коферменты и простетические группы, различные дегидрогеназы и
транспортные системы.
Компоненты, участвующие в окислении Н+ - флавопротеины, FeS-белки,
хиноны и цитохромы.
FeS-белки – окислительно-восстановительные системы, переносящие
электроны. Способны переносить только 1 или 2 электрона – это связано с
изменением валентности атомов Fe. Участвуют в фиксации N, в
восстановлении сульфита и нитрита в фотосинтезе.
62
Флавопротеины – ферменты, содержащие флавинмононуклеотид (ФМН)
или флавинадениндинуклеотид (ФДН). Ферменты переносят Н+.
Реагирующими центрами служат 2 атома N, каждый связывается с одним Н+,
связывание происходит в 2 этапа через хиноны. Являются посредниками
между 2-мя типами процессов переноса Н+.
Цитохромы – окислительно-восстановительные системы переноса
электронов. К цитохромам электроны поступают от хинонов. Цитохромы
содержат гем атом железа геминового кольца, который участвует в переносе
электронов, изменяя валентность. Цитохромы отличаются друг от друга
спектрами поглощения и окислительно-восстановительным потенциалом.
Цитохромоксидаза реагирует с О2 и передает ему 4 электрона.
Хиноны – окислительно-восстановительные дыхательные цепи,
жирорастворимые соединения, переносят Н и электроны в 2 этапа, в качестве
промежуточной формы служит имихинон. Наиболее распространен
убихинон функционирует в дыхательной цепи на участке между ФП и Cyt.
Хиноны не связаны со специфическими белками. Т. о. дыхательная цепь
переноса электронов состоит из большого количества промежуточных
переносчиков, осуществляющих транспорт электронов с органических
субстратов на О2.
Полностью сформированной системой транспорта электронов обладают
фотосинтезирующие бактерии: цианобактерии, пурпурные бактерии. Все
облигатные и факультативные аэробные хемотрофы имеют дыхательные
цепи, которые различаются по составу:
1) замена одних переносчиков другими со сходными свойствами
(убихинон – менохинон)
2) убавление или добавление какого-либо переносчика (цитохрома с)
3) разветвление дыхательной цепи связанное с присутствием 2 и более
цитохромоксидаз.
В полной дыхательной цепи имеются 3 участка, в которых локализована
АТФ-синтаза, по мере продвижения по цепи электроны теряют свободную
энергию и это изменение приводит к образованию АТФ из АДФ и Фн.
1 участок: от НАД до ФМН
2 участок: от убихинона до цитохрома
3 участок: от цитохрома до О2.
Для количественной оценки эффективности работы ЭТЦ используют
показатель р/о – означающий количество молекул неорганического фосфата
(Р), включенного в АТФ на 1 поглощенный атом кислорода.
Синтез молекулы АТФ связан с переносом 2 протонов через АТФсинтазу, а при окислении НАДН2 молекул кислородом, выделяется 6Н+
максимальный выход АТФ составляет 3 молекулы.
Р/о может быть менее 3.
Окисление 2 молекул ацетил-КоА в ЦТК приводит к образованию 6
молекул НАДН2 и по 2 молекулы ФАДН2 и АТФ.
Если р/о = 3, то перенос каждой пары электронов с НАДН2 приводит к
синтезу 30 молекул АТФ. Перенос каждой пары электронов с ФАДН2
63
приводит к синтезу 2 молекул АТФ, а при 2-ух оборотах ЦТК – к 4 мол.
АТФ 34 мол. АТФ + 2 мол. АТФ (гликолиз) + 2 мол. АТФ в ЦТК
(превращение сукцинил-КоА в янтарную кислоту)  38 мол. АТФ при
окислительном фосфорилировании.
Если при прохождении электронов в ЭТЦ образуется 3 АТФ, то р/о = 3.
Этот показатель может быть менее 3, Р/о = 2; = 1. Если акцепторами Н + или
электронов будет не НАД, а другой фермент ФАД, ФМН (р/о = 2) или
цитохром (р/о = 1).
При аэробном распаде 1 моль гексозы образуется 38 моль АТФ: 2 при
гликолизе; 2 в 2-ух ЦТК при субстратном фосфорилировании и 34 в
дыхательной цепи при окислительном фосфорилировании.
В 38 моль АТФ концентрируется около 55% всей освободившейся в
процессе дыхания энергии. Остальная часть теряется в форме тепла.
Неполное окисление субстрата.
Некоторые аэробные микроорганизмы получают энергию с помощью
дыхания не полностью окисляя органические субстраты (углеводы, спирты).
Уксуснокислые бактерии – Гр(-) палочки, спор не образуют, подвижные.
Род Acetobacter, Gluconobacter.
A. xylinum образует на поверхности питательной среды толстые пленки.
Содержит в капсулах целлюлозу – полисахарид, нехарактерный для
прокариот.
Уксуснокислые бактерии лишены протеолитических ферментов и не
могут использовать белковые субстраты. Уксуснокислые бактерии образуют
из этанола уксусную кислоту.
Кроме этанола уксуснокислые бактерии могут окислять одноатомные
спирты – пропиловый спирт в пропионовую кислоту, бутиловый в масляную,
изобутиловый в изомасляную кислоту, окисляют многоатомный спирт
сорбит в сорбозу. При определенных условиях конечный выход сорбозы
достигает 90-96%.
Этот процесс используется для промышленного получения
аскорбиновой кислоты, из сорбозы химическим путем.
Бактерии р. Acetobacter имеют все ферменты ЦТК и при недостатке
этанола способны окислять уксусную кислоту до СО2 и Н2О.
Бактерии р. Gluconobacter этой способностью не обладают.
Уксуснокислые бактерии используются для получения уксуса.
Наряду с уксуснокислыми бактериями неполное окисление
органических веществ вызывают грибы р. Rhizopus – образуют молочную,
янтарную, яблочную, муравьиную, фумаровую кислоты.
Грибы р. Penicillium и Aspergillus в качестве конечного продукта
окисления образуют глюконовую кислоту.
Многие мицелиальные грибы образуют щавелевую кислоту.
Aspergillus niger при кислых рН образует лимонную кислоту в больших
количествах.
64
Хемолитотрофные микроорганизмы получают энергию с помощью
дыхания, причем субстратом дыхания служат восстановительные
неорганические соединения. Впервые такие формы бактерий обнаружил С.
Н. Виноградский – водородные, железобактерии, нитрифицирующие,
тионовые.
а) Бактерии, окисляющие водород. Эта группа хемосинтезирующих
бактерий окисляющих водород открыта Лебедевым.
Аэробные водородные бактерии представляют собой гетерогенную
группу. Относятся как Гр(+) – р. Nocardia, Mycobacterium, Bacillus; так и Гр() - Pseudomonas, Paracoccus, Xanthobacter. Водородные бактерии имеют
связанные с мембраной фермент гидрогеназу, которая окисляет мол. Н2 до
Н2О.
Н2 + 1/2О2  Н2О.
Гидрогеназы 2-ух типов:
- растворимые
- мембраносвязанные
Растворимая гидрогеназа переносит электроны и Н на НАД с
образованием НАДН2, который участвует в биосинтетических реакциях.
Водородные бактерии получают энергию путем окисления Н2 с участием
О2, а все вещества клетки строят из углерода СО2.
Если растворимая гидрогеназа отсутствует, НАДН2 синтезируется при
обратном транспорте электронов над НАД+.
Многие водородные бактерии могут существовать как гетеротрофы, если
нет мол. Н2 они используют в качестве субстрата органические вещества и
некоторые С-соединения, более восстановительные, чем СО2.
К образованию мол. Н2 приводят процессы разложения органики в
анаэробных условиях, образовавшийся на Н2 вовлекаются в круговорот
водородными бактериями.
В микробиологической промышленности используют для получения
кормового белка, органических соединений (кислот, аминокислот,
витаминов, ферментов и др.).
Пути использования молекулярного Н2
Процесс
Конечный акцептор Н+
Конечный продукт
1.
Восстановительное СО2
Вещества клетки
ассимилирование С2
2.
Восстановительное Органические вещества Вещества клетки
ассимилирование С2
3. Дыхание
О2
Н2О
4. Нитратное дыхание NO3 , NO2 , NO, N2O
N2, NO2денитрификация
5. Сульфатное дыхание SO42-, SO32-, S2O32H2S
6. Фумаратное дыхание Фумарат
Сукцинат
7. Образование ацетата СО2
СН3СООН
65
б) Нитрифицирующие бактерии получают энергию в результате
окисления восстановленных соединений азота (аммиака, азотистой кислоты).
Впервые чистая культура этих бактерий получена Виноградским в 1892 г. Он
установил хемолитоавтотрофную природу бактерий. Все нитрифицирующие
бактерии объединяются в семейство Nitrobacteriaceae.
В природе процесс нитрификации осуществляется в 2 этапа:
1 фаза. Окисление аммиака до азотистой кислоты (нитритов),
осуществляется бактериями рода Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosolobus,
Nitrosospira.
NH4+ + O2  NO2- + H2O + 2H+ 1 моль АТФ
2 фаза. Окисление нитритов до нитратов, осуществляется
нитритокисляющими бактериями рода Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospira.
NO2- + H2O  NO3- + 2H + 2 электрона
Происходит перенос электрона на цитохром а, а далее на
цитохромоксидазу и конечный акцептор О2
2H + 2 электрона + О2  Н2О
Процесс сопровождается освобождением 1 АТФ.
Для всех нитрифицирующих бактерий характерна развитая цепь
внутрицитоплазматических мембран, на которых локализованы компоненты
дыхательной цепи. Дыхательная цепь укороченная – электрон нитрита
передается на цитохром с или а, синтезируя 1 моль АТФ.
Восстановление НАД происходит в результате обратного переноса
электронов.
Все нитрифицирующие бактерии – облигатные аэробы, Гр(-),
различаются формой, способом размножения, подвижностью. Некоторые –
микроаэрофилы.
Нитрифицирующие бактерии обитают в почве, водоемах, в сточных
водах. Переводят аммиак в растворимую форму. Процессом нитрификации
является образование залежей селитры.
NH3+ и NO2- служат донорами электронов для ЭТЦ или для аэробного
дыхания. NO3- может через NO2- превращается в NH3 и в молекулярный N2.
в) Тионовые бактерии, способные окислять восстановленные соединения
S для получения энергии относятся к родам: Thiobacillus, Thiomicrospira,
Thiodendron и др.
Большинство тионовых бактерий являются аэробами облигатными,
некоторые – факультативные анаэробы.
В качестве источников энергии используют молекулярную S; H2S;
тиосульфат S2O32-; сульфит SO32-; тиоционат (CNS-).
Конечным продуктом окисления являются сульфаты (SO42-).
Дыхательная цепь укорочена.
1) Полное окисление H2S до SO42- сопровождается потерей 8 электронов
поступающих в дыхательную цепь. При этом промежуточными продуктами
служат S и SO32-.
66
H2S  S  SO32-  SO42-.
Конечным акцептором служит О2.
2) У тионовых бактерий наряду с мембранным фосфорилированием,
функционирует субстратное, которое протекает с образованием
промежуточного соединения - аденозинфосфосульфата (АФС).
1) SO32- + АМФ  АФС + 2 электрона
2) АФС + Фн  SO42- + АДФ
3) АДФ + Фн  АТФ
С участием ряда ферментов образуется АТФ, при этом промежуточные
вещества не накапливаются.
Некоторые Тионовые бактерии в качестве конечного акцептора
используют не О2, а NO3- восстанавливая их до N2 или до NO2-.
Окисление неорганических восстановленных соединений S с помощью
фототрофных и хемотрофных эубактерий является одним из звеньев
круговорота S в природе. Хемотрофы, окисляющие серу обитают в морских и
пресных водах, содержащих О2, в почве, в кислых горячих серных
источниках, кислых шахтных водах.
г) Железобактерии – микроорганизмы, способные осаждать на
поверхности клеток гидроокиси железа.
Представителями являются разные микроорганизмы
– нитчатые бактерии – Leptothrix, Grenothrix
– одноклеточные железобактерии – Sphaerophyllum, Arthrobacter.
Окисление закиси железа происходит внутри клеток, а откладывается
окись железа снаружи.
Железобактерии аэробы, автотрофы, углерод усваивают из СО2.
Энергию для усвоения СО2 и всей жизнедеятельности получают путем
окисления закислого железа
4FeCO3 + O2 + 6H2O  4Fe(OH)3 + 4CO2
В 2 этапа: сначала происходит окисление закисной соли в окисную
Fe2(CO3)3, которая затем превращается в Fe(OH)3 – гидрат окиси железа,
выпадающий в осадок.
У многих железобактерий Fe(OH)3 откладывается вокруг клеток,
образуя чехлы бурого цвета.
У перечисленных бактерий процесс окисления железа не связан с
получением энергии. В процессе окисления органических веществ у них
образуется H2O2, которая накапливается в капсуле или чехле.
Особое место занимает Thiobacillus ferrooxidans открытая в 1947 г.
Первичным акцептором электронов от Fe2+ является рустицианин (медь
содержащий белок), который передает электрон на цитохром с в ЭТЦ,
которая сопровождается синтезом АТФ. Этот микроорганизм в природе
окисляет закислое железо в окисное, а так же в окиси. Нерастворим в воде
сульфидов тяжелых металлов.
67
К железобактериям близки бактерии окисляющие, марганец.
Распространены в природе, в почве, кислых водах, в источниках с высоким
содержанием железа, в сточных водах, дренажных трубах.
Лекция № 17
Тема: Участие микроорганизмов в круговороте N в природе
1. Аммонифицирующие бактерии.
2. Анаэробное дыхание, сущность анаэробного дыхания.
3. Денитрифицирующие бактерии.
4. Азотфиксация.
5. Свободноживущие азотфиксаторы.
6. Симбиотическая азотфиксация.
Соединение N выполняют у микроорганизмов 3 главные функции:
- как источник элемента для биосинтеза азотсодержащих соединений;
- конечный акцептор электронов при анаэробном дыхании (только
окисленные формы NO3-; NO2-);
- субстраты дыхания (NH3; органические азотсодержащие соединения;
неполностью окисленные соединения)
Микробиологические превращения азотсодержащих органических
веществ (белка, мочевины, нуклеиновых кислот, хитина и т. д.)
сопровождается освобождением аммиака – этот процесс называется
аммонификацией или гниением.
Освобождающийся
при
дезаминированиии
аммиак
частично
используется аммонификаторами в качестве источника N, а частично
выделяется в среду.
Разложение некоторых аминокислот приводит к накоплению побочных
продуктов:
- из цистеина и метионина образуется H2S и меркаптан (CH3SH);
- из тирозина – фенол;
- из триптофана – индол, скатол, гепироауксин.
В почве происходит процесс аммонификации хитина, входящего в
состав клеточных стенок грибов, скелета насекомых, ракообразных (Bacillus,
Pseudomonas, Cytophaga, Aspergillus).
Т. о. органический N мертвых остатков под действием
аммонифицирующих микроорганизмов подвергается минерализации до
аммиака. Ионы аммиака окисляются нитрифицирующими бактериями до
азотной кислоты и используются растениями.
Анаэробное дыхание – процесс окисления органических соединений
или молекул H+, при котором конечным акцептором электронов в ЭТЦ
является не О2, а неорганические и органические соединения.
В зависимости от конечного акцептора электронов процесс называют:
NO3- и NO2 – нитратное дыхание (денитрификация);
SO42- - сульфатное дыхание (сульфатредукция);
68
CO2 – карбонатное дыхание;
Фумаровая кислота – фумаратное дыхание.
По отношению к О2 микроорганизмы являются факультативными или
облигатными анаэробами.
Денитрификацией называется процесс восстановления нитратов NO3до газообразных продуктов (N2, NO или N2O). Денитрификацию вызывают
бактерии родов Pseudomonas, Neisseria, Paracoccus, Bacillus – факультативные
анаэробы.
У денитрифицирующих бактерий функционирует ЭТЦ (полная - при
аэробном дыхании; укороченная – анаэробном дыхании).
Нитрификация.
К хемолитотрофным микроорганизмам, растущим в аэробных условиях
относятся микроорганизмы следующих групп:
1. водородные бактерии (Н – окисляющие)
2. железобактерии
3. бесцветные серные бактерии (серобактерии, тионовые)
4. нитрифицирующие
5. карбоксидобактерии (СО – окисляющие бактерии).
Микроорганизмы используют NO3 (нитрат) для 2-х целей:
1. извлекают из NO3- молекулярный азот для азотсодержащих клеточных
компонентов.
2. возможна диссимиляционная нитратредукция «нитратное дыхание»,
при этом NO3- в анаэробных условиях служит конечным акцептором Н+; NO3
в N2.
В обоих случаях NO3- восстанавливается до NO2- с помощью
молибденсодержащего фермента нитратредуктазы.
Азотфиксация.
Процесс азотфиксации изучался еще в 18 веке М. С. Ворониным. В 1865
г. было установлено, что в клубеньках корней бобовых растений находятся
большое количество бактерий. В 1888 г. Бейеринк выделил чистую культуру
и назвал их Bact. Radicicoli (Rhizobium). В 1893 С. Н. Виноградский открыл
свободноживущую азотфиксирующую бактерию Cl. pasteurianum. В 1901 г.
Бейеринк выделил другой азотфиксатор – Azotobacter.
1) фиксация молекулярного азота осуществляется с помощью
ферментной системы – нитрогеназы, состоящей из FeS-белка и MoFeS-белка
2) молекула азота прочна, чтобы разорвать три связи между атомами в
молекуле азота необходима восстановительная сила и энергия
3) нитрогеназная система восстанавливает не только молекулу азота, но
и ацетилен, закись азота, нитриты и протоны, азид, цианид
4) нитрогеназа ингибируется высокой концентрацией О2.
69
5) донором электронов для восстановления азота служит
восстановленный ферредоксин
6) для функционирования нитрогеназы необходим источник Е в виде
АТФ, ионы Mg2+ и восстановленные эквиваленты Fd, флаводоксин.
Свободноживущие азотфиксаторы – по отношению к О2 аэробные и
микроаэробные азотфиксаторы; факультативные и облигатные анаэробы. К
облигатным аэробам N-фикс. относится сем. Azotobacteriaceae, все Гр(-). В
1901 г. Бейеринк выделил чистую культуру аэробный N-фиксирующую
бактерию Azotobacter chroococcum.
Энергию необходимую для фиксации азота Азотобактер получает в
процессе дыхания. В качестве источника С азотобактер использует углеводы,
спирты, органические кислоты (масляная, уксусная). Часть фиксированного
азота (25%) выделяется в почву в виде аминокислот и NH3. После
вымирания клеток азотобактера и аммонификации белков происходит
обогащение почвы азотом. Источниками N2 для азотобактера служит не
только молекулярный азот; но и соли аммония, NO2, мочевина,
аминокислоты. Развивается при pH не ниже 6 (7,2 – 8,0) на хорошо
аэрируемых почвах. Азотобактер требователен к минеральному питанию, к F,
Ca, Mo. Mo – входит в состав фермента нитрогеназы, катализирующего
процесс связывания N2.
N2 фиксирует и бактерия р. Azomonas, Beierinckia; Azospirillum. К
факультативным анаэробам относятся Klebsiella, Enterobacter, Erwinia.
Анаэробная азотфиксирующая бактерия – Cl. pasteurianum. Энергию для
фиксации азота получает в процессе масляно-кислого брожения.
Симбиотические азотфиксаторы
1) род Rhizobium – вступают в симбиоз с бобовыми растениями.
2) р. Franckia вступают в симбиоз с облепихой, ольхой, лох, восковница.
3) цианобактерии – р. Anabaena с водным папоротником Azolla; р.
Nostoc– с печеночниками, папоротниками азолла.
4) Azospirillum – заселяет поверхность ризосферы злаковых.
Бактерии рода Rhizobium живут в почве, но азотфиксирующей
активности не обнаруживают. Попав в клетки высших растений
осуществляют фиксацию N2, проявляют специфичность, вступают в симбиоз
с определенным видом растений. Этапу проникновения в клетку
предшествует:
1. Взаимное распознавание. Бобовые растения содержат лектины –
гликопротеины, способные специфически связывать полисахариды.
Наружный слой клеточной стенки Rhizobium содержит видоспецифичные
полисахаридные цепи.
2. Бактерии внедряются в корневые волоски и образуют
инфицированные нити, которые проникают в паренхиму корня.
3. Если вегетативная нить встречается с тетраплоидом клетки коры, то
проникает в нее и стимулируется деление, как клетки, так и соседних
70
диплоидных клеток. Образуется разрастание тканей и образование
клубеньков.
4. Бактерии в клубеньках разрастаются, образуя крупные неправильной
формы клетки – бактероиды. В них происходит синтез нитрогеназы. В
растительных клетках синтезируется пигмент леггемоглобин – это
дыхательный пигмент, который обеспечивает доставку О2 к бактероиду.
Растение обеспечивает бактерии питательными веществами, создают
оптимальные условия. А бактерии обеспечивают растения связанными
формами азота (в виде аммония).
Лекция № 18
Тема: Бактериальный фотосинтез
1. Пигментные системы фототрофных бактерий.
2. Механизм фотосинтеза.
3. Оксигенный фотосинтез.
4. Аноксигенный фотосинтез.
Бактериальный фотосинтез решает следующие задачи:
1) превращение электромагнитной энергии солнечного
химическую (АТФ) и электрохимическую (Н).
2) синтез восстановителей у бактерий НАДН2.
3) синтез углеводов, используя в качестве источника CO2.
света
в
У бактерий встречаются 3 группы пигментов:
1) Хлорофиллы бактерий построены по тому же плану, что и хлорофилл
эукариотических фототрофов. Пигменты содержат тетрапирольное кольцо,
замкнутое с ионами Mg+.
У пурпурных бактерий встречаются 2 типа пигментов:
- бактериохлорофилл a;
- бактериохлорофилл b.
У зеленых бактерий преобладают баактериохлорофиллы c, d, e,
отличающиеся между собой спектром поглощения.
У фотосинтезирующих бактерий – цианобактерии – бактериохлорофилл
a; и прохлорофиты – a, b.
2) Фикобилипротеины содержатся у цианобактерий, представляют собой
комплекс глобулярного белка и фикобилина. Фикобилины состоят из 4-х
пиррольных колец, не замкнутые, а имеющие развернутые цепи, не
содержащие металла. Фикобилипротеины состоят из 2-х нековалентно
связанных субъединиц - , . К каждой из них присоединены хромофорные
группы.
Основные фикобилипротеины: фикоцианобилин, фикоэритробилин,
аллофикоцианин.
3) Каротоноиды – продукт конденсации остатков изопрена. У бактерий
алифатические, содержат открытую полиизопреноидную цепь. Не содержат
циклических группировок.
71
Функции пигментов:
1) улавливание света и передача в реакционный центр
2) защита от синглетного кислорода и его производных
3) участие в реакциях фототаксиса.
Локализация фотосинтетических систем у бактерий:
1) пурпурные бактерии – в ЦПМ и его производных в виде пузырьков,
ламелл
2) зеленые бактерии – ЦПМ, хлоросомы связаны с мембранными
белками
3) у цианобактерий - система внутриклеточных мембран – тилакоидов, к
которым прикреплены гранулы фикобилинов.
Механизм фотосинтеза
У всех фототрофных бактерий фотосинтетический аппарат состоит из:
1. светопоглощающих пигментных систем (пигментные антенны)
2.
фотохимических
реакционных
центров,
осуществляющих
трансформацию световой Е в химическую
3. системы транспорта электронов, … аккумуляций Е в виде АТФ.
Основная масса молекул пигментов играют роль антенн, поглощающих
свет.
1) поглощенный квант света переводит молекулу пигмента антенны в
состояние перехода электронов на более высокий энергетический уровень.
Переход электронов происходит от пигментов поглощающих свет более
коротких волн, к пигментам поглощающим более длинные волны, до
молекулы реакционного центра.
2) далее электрон перелается от молекулы бактериохлорофилла
реакционного центра первичному акцептору электронов (FeS-белки, хинон,
цитохром). Последним переносчиком является цитохром c, электрон от него
возвращается на пигмент. Процесс переноса электрона от молекулы пигмента
через ЭТЦ к пигменту называется циклическим.
Циклический транспорт электронов не приводит к обрпазованию
восстановителя НАДН2, необходимого для процесса ассимиляции СО2.
1) у пурпурных бактерий восстановление НАДН2 происходит в
результате обратного транспорта электронов с затратой Е Н+. При этом
донорами электронов являются экзогенные вещества или восстановленные
соединения серы (Н2S или Н+). АТФ синтезируется при циклическом
фотофосфорилировании.
2) у зеленых бактерий синтез восстановителей происходит засчет
переброски электронов из фотосинтетической цепи, а именно с ферродоксина
на НАД при этом возникает «электронная дырка» заполняется за счет
электронов
донорами
которых
являются
экзогенные
вещества
восстановленные (Н2S, S). Если происходит утечка электронов, то образуется
Н2 или N2.
72
Нециклический транспорт электронов может привести:
1) к восстановлению НАД
2) к образованию Н2
3) к фиксации N.
При оксигеном фотосинтезе фотосинтетический аппарат содержит две
фотосистемы (I и II).Возбуждение ФС-I сопровождается синтезом АТФ. В
ФС-II в качестве донора электронов используют Н2О, где она подвергается
фотоокислению. Освободившиеся электроны через переносчики ФС-II
передаются на ФС-I, где происходит восстановление НАДН2.
Oxyphotobacter: цианобактерии, кл. Gracilicutes (Грам (-)).
Anoxyphotobacteria: пурпурные серные и несерные (Phodospirillales),
зеленые серные и несерные (Chlorobiales).
Лекция № 19
Тема: Патогенные бактерии.
Среди безвредных и полезных микроорганизмов на Земле обитают
болезнетворные микробы – возбудители опасных заболеваний человека и
животных (сибирская язва, туберкулез, бруцеллез, холера и др.).
Из почвенных сапрофитов патогенными являются клостридии –
возбудители столбняка, газовой гангрены. Попадая в организм человека при
ранениях размножаются в отмерших частях тела, образуя токсины.
Чтобы вызвать инфекционный процесс патогенные микроорганизмы
должны обладать вирулентностью. Вирулентность – степень патогенности
данной культуры или штамма микроорганизма. Это индивидуальный
признак.
Проявление патогенности определяется рядом свойств – факторы
патогенности. В зависимости от действия различают следующие факторы
патогенности:
1. Факторы, обеспечивающие проникновение в организм и клетку
хозяина.
А) некоторые бактерии синтезируют цитолизин, вещества, разрушающие
поверхность клетки. Протеолитические ферменты микробов производят
расплавление тканей. Н-р, фибролизин расщепляет фибрин крови.
Б) некоторые патогенные бактерии вырабатывают экзоферменты,
разрушающие мукополисахариды слизистой оболочки (гиалуролидазу,
гликопротеины).
В) адгезия – способствует специфическому прикреплению к поверхности
клеток хозяина.
2. Факторы, позволяющие патогенным бактериям преодолевать действие
иммунной системы микроорганизма.
73
А) защита от фагоцитоза обеспечивается поверхностными структурами
бактерий, способствует быстрому размножению в организме. Бактерии,
утратившие способность образовывать капсулу не вирулентны.
Б) слизь на поверхности бактерий способствует связыванию антител
антибиотиков. Заключенные в слизь бактерии малоактивны, но могут долго
сохраняться в организме.
В) ряд микроорганизмов образуют особые вещества – агрессины,
которые подавляют защитные приспособления организма, угнетают
фагоцитоз.
Г) некоторые микроорганизмы синтезируют протеазы – разрушающие
антитела.
Д) иммунологическая мимикрия. Наличие у микроорганизмов на
поверхности их клеток макромолекул, имеющих молекулярное сходство с
макромолекулами хозяина, и иммунная система на них не реагирует.
3. Факторы с токсической функцией. Токсины, поступая в кровь и
лимфу, поражают внутренние органы и отравляют организм. Различают
эндо- и экзотоксины.
Эндотоксины синтезируются Гр(-) бактериями. Это липополисахариды с
белками, находятся внутри клетки и прочно связаны с ее телом, не
выделяются в окружающую среду и освобождаются при разрушении
микроба.
Экзотоксины обладают свойствами:
1. Специфичность патогенного действия.
2. Высокая токсичность в минимальных дозах.
3. Инкубационный период (скрытый) в действии экзотоксина.
4. Термолабильность.
5. Антигенность. Способность экзотоксинов при введении в организм
вызывать в нем образование антител – антитоксинов, обладающих свойством
нейтрализовать действие токсина.
По химическому составу экзотоксины относятся к белкам, а
эндотоксины из липопротеидов и полисахаридов.
Лекция № 8
Тема: Генетические механизмы эволюции прокариот
1. Модификации (фенотипическая изменчивость).
2. Мутации (генотипическая изменчивость).
3. Рекомбинация прокариот.
Для прокариот как и для эукариот характерны 2 типа изменчивости:
- генотипическая изменчивость
- фенотипическая изменчивость.
Изменяться могут разные свойства микроба – морфологические,
ферментативные, антигенные, патогенные и т. д.
74
В микробиологии основоположником учения об изменчивости является
Луи Пастер. Он искусственным путем получил необратимое ослабление
вирулентности возбудителей сибирской язвы и бешенства, путем
воздействия на микроорганизмы повышенной температуры (43) в течение 24
суток. Пастер получил новый вариант микроба, который не образовывал спор
и снизил вирулентность. Эти измененные микроорганизмы были
использованы Пастером для получения живых вакцин для борьбы с этими
заболеваниями. Эти приобретенные свойства оказались наследственно
закрепленными.
Нейссер (1906) описал изменения ферментативной активности у E. Coli.
Из обычного штамма не сбраживающего лактозу выросла одна колония,
которая обладала способностью ферментировать этот углевод. Это свойство
унаследовали другие особи.
Модификация.
Фенотипическая изменчивость возникает как ответная реакция
организма на изменение условий окружающей среды, она не является
наследственной и не приводит к изменению генетического аппарата
бактерий. Внешние проявления – изменения морфологии клетки, цвета
колоний, культуральных свойств.
В 20-х годах 20 века П. де Крайор и Аркрайт наблюдали за формой
колонии E. Coli и групп бактерий Shigella заметили, что из сочных и гладких
колоний, появляются шероховатые или слизевые (мукоидные) колонии. Для
обозначения этого явления был введен термин «диссоциация»
- расщепление. Диссоциация микробов - это изменения, совершающиеся в
пределах одного вида бактерий в результате воздействия неблагоприятных
факторов среды. При диссоциации изменяются биохимические и
физиологические
свойства
микроорганизмов,
химический
состав
бактериальной клетки.
Эти изменения проявляются в образовании колоний различной формы и
структуры.
Описано 5 типов колоний:
1. нормальный тип, с гладкой поверхностью - S-форма
2. шероховатые, складчатые колонии неправильной формы - R-форма
3.слизистые колонии с вязкой конституцией – М-формы
4. карликовые колонии, на поверхности материнской колонии узелки из
дочерних колоний – G-формы
5. карликовые формы вокруг нормальной колонии – D-формы.
Мутации.
Генотипическая изменчивость прокариот проявляется в виде мутаций и
рекомбинаций и осуществляется в результате изменений в первичной
структуре генетического аппарата.
Мутации – стойкие наследственные изменения в структуре
генетического аппарата. Они возникают в результате нарушения
75
последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК, в выпадении, вставке или
замене одной пары нуклеотидов.
Мутационной
изменчивости
подвержены
признаки
бактерий:
ауксотрофрность по аминокислотам, пуринам, пирамидинам, витаминам и
др. компонентам, чувствительность к антибиотикам, ферментативная
активность.
По происхождению различают:
- спонтанные мутации
- индуцированные мутации
Спонтанные мутации возникают в популяциях прокариот без видимого
внешнего воздействия и проявляются в самопроизвольном изменении их
генома. Носят случайный характер, ненаправленный.
Индуцированные мутации вызывают экспериментально действием
химического соединения или излучения. В 1925 г. Г. Надсон и Г. Филиппов,
обнаружили мутагенное действие рентгеновских лучей на клетки дрожжей.
Выделяют:
- генные мутации
- хромосомные мутации.
Генные мутации – затрагивают только один ген и чаще всего являются
точковыми (выпадение, вставка, замена одной пары нуклеотидов)
Хромосомные мутации – распространяются на несколько генов. Носят
характер крупных перестроек во фрагментах ДНК и проявляются в виде
выпадении большого или меньшего числа нуклеотидов; в повороте участка
ДНК на 180, в повторении фрагмента.
Рекомбинации прокариот.
К рекомбинативной изменчивости приводят конъюгация, трансфомация
и трансдукция.
Конъюгация – способ передачи генетического материала в результате
полового скрещивания. Это явление описано у 2 штаммов E. Coli в 1946 г.
Ледербергом и Татумом.
1-ый штамм был ауксотрофен к биотину, фенилаланину и цистину. 2-ой
штамм нуждался в треонине, лейцине и вит. В1.
При совместном выращивании E. Coli на питательной среде выросли
колонии не нуждающиеся в указанных веществах.
Конъюгация начинается с того, что клетки 2-х штаммов E. Coli
сближаются и между ними возникает цитоплазматический мостик. В
образовании которого участвуют F+-пили.
Фрагмент F-пили (мужской) проникает в клетку реципиента (F-женская), где происходит ее рекомбинация.
Конъюгация встречается у р. Shigella, Salmonella, Escherichia,
Pseudomonas, Nocardia.
Трансформация – изменение генома, а следовательно и свойств бактерий
в результате переноса информации при проникновении фрагмента свободной
76
ДНК из среды в клетку. Явление трансформации было описано Гриффитом в
1928 г. при изучении природы вирулентности пневмококков. Он обнаружил,
если в организм мышей ввести убитые нагреванием капсульные пневмококки
(Str. Pneumonia), а затем живые, бескапсульные штаммы, то все мыши
погибают. Т. е. бескапсульные штаммы пневмококков приобретают
способность образовывать капсулу. Трансформирующее вещество выделили
из убитых клеток капсульных пневмококков, им является ДНК,
чувствительная к ДНК-полимеразе.
Этапы трансформации:
1. адсорбция трансформирующей ДНК на поверхности клеткиреципиента.
2. ферментативное расщепление и проникновение ДНК в клетку
3. взаимодействие фрагмента ДНК-донора с ДНК-реципиента. Одна нить
ДНК находит свой гомолог в составе ДНК клетки и реплицируется с ней и
передает всем поколениям бактериальной клетки.
Встречается у пневмококков, стафилококков, гонококков, бацилл,
клубеньковых бактерий, E. Coli.
Этим способом можно передавать признаки бактерий: устойчивость к
лекарственным и ядовитым веществам, синтез капсульных полисахаридов,
ферментов, аминокислот и определенных метаболитов.
Трансдукция – перенос генетической информации из одной клетки в
другую вирусной частицей (бактериофагом). Это явление открыли в 1952 г.
Н. Циндер и Дж. Ледерберг на примере 2-х штаммов Salmonella.
У бактерий различают 3 типа трансдукции:
- специфическая
- общая
- абортивная
Специфическая – наблюдается у лизогенного бактериофага, который не
переходит к немедленной репродукции, ДНК фага включается в
определенный участок хромосомы клетки-хозяина переходя в состояние
профага.
Общая отличается от специфической тем, что в состав ДНК фага
включается фрагмент ДНК бактерии донора контролирующие различные
признаки.
При абортивной трансдукции фрагмент хромосомы клетки-донора,
привнесенный трансдуцирующим фагом в клетку-реципиента, не включается
в ее хромосому, а локализуется в цитоплазме и при делении клетки
передается одной из образующихся клеток.
Экспериментально изучены у E. Coli, Pseudomonas, Staphilococcus,
Bacillus, Actynomyces.
77
1.
2.
3.
4.
Лекция : Основы вирусологии
История развития вирусологии
Строение вируса
Химический состав вирионов
Цикл репродкции вируса
Вирусы представляют собой особую группу микроорганизмов. Первый
фильтрующийся вирус был открыт в 1892г Д.И.Ивановским, который
установил, что сок пораженных мозаичной болезнью растений табака,
пропущенный через фильтр из необожженного фарфора, становился
заразным. Поры фильтра настолько малы, что не пропускали бактерии
жидкость профильтрованная была свободной от микроба. Ивановский
доказал, что заразное начало не растворено в соке растений, а
представляет собой частички, мелкие не видимые в микроскоп. Через
несколько лет в 1897г после открытия Ивановского, др.ученые
установили что возбудитель чщура представляет собой частички,
проходящие через фильтр. Были открыты возбудители бешенства, оспы,
чумы свиней, закукливания овса и др болезней.
Болезнетворные микробы , ктр не видимы в микроскоп и проходят
через бактериальный фильтр были названы – фильтрующимися, а
болезни- вирусными. Вирусы можно увидеть в микроскоп электронный
при увеличении в 25-40 тыс. раз и более.
В н.вр огромен интерес к вирусологии, это объясняется значением
вирусов в патологии человека, жив-х, растений. Известно более 500
вирусов человека и жив-х, в т.ч. опасных болезней(оспа, бешенство,
полиомиелит, грипп, СПИД,Эбола)
Известно 2 формы сущ-я вируса:
1 покоящаяся9 вне клеточная), вирионная. Обеспечивает горизонтальное
распространение вируса в природе и заражение чувствит-х организмов.
2 Внутриклеточная( вегетативная). Вирус размножается в организме
хозяина, происходит синтез вирусных и вирусспецифических
компонентов и репликация вируса в клетке.
Основные признаки отличающие вирус
от других групп микроорганизмов:
1. мельчайшие размеры вирусов
2. строгий паразитизм в клетках живого организма
3. Отсутствие собственного обмена веществ, живет за счет хозяина
4. Это не клеточная форма жизни , а частичка- вирион
5. размножается не делением, а репродукцией- сборка из составных
частей.
6. Наличие одной нуклеиновой кислоты ( или ДНК или РНК)
Строение вируса
78
Вирусная частица (вирион ) состоит
из вирусного белка и Нуклеиновой
кислоты (или ДНК,
или РНК)нуклеопротеида. Центральная часть
вируса ( нуклеоид) состоит из одной
нуклеиновой кислоты, упакованной
в оболочку ( капсид). В свою очередь
капсид состоит из определенных
структурных единиц- капсомеров. У
некоторых сложноорганизованных
вирусов
(оспы)
имеется
дополнитальная
оболочкасуперкапсид или пеплос, состоящая
из белка ( вирусного происх) и
липидов ( клеточного происх-я).
Капсид вирионов различных вирусов жив-х, чел-ка, растений, бактерий, м.б.
построены по одному плану, в основе лежит геометрический принципкубической и спиральной симметрии.
1. Вирионы многих вирусов растений и фаги имею спиральный капсид . к
спир. Вирусам отно-ся: - палочковидные. ВТМ)
- нитевидные – вирус желтухи свеклы
2. Капсид кубической симметрии- имеют форму многогранника(етраэдра,
гексаэдра) – Вирус герсеса, аденовирусы, полиомиелита, мозаики
турнепса, огурцов и тыквы.
2. Комбинированная симметрия, встречается у сложных вирусов.(
вирусная оболочка уложена по спирали, а поверх нуклеокапсида
находится сфериче ская оболочка, на которой расположены шиповатые
рецепторы).
Кроме белка, нуклеин.к-ты содержатся липиды, углеводы, ферменты.
Функции капсида. . Капсид вириона предохраняет нуклеин.к-ту от а)
физических и химических факторов и б). обеспечивает адсорбцию вируса на
поверхности клетки хозяина.
79
В процессеэволюции сложилась избирательность вирусов- поражать
только
строго определенный круг хозяина, а в организме хозяинаопределенный тип клеток.
Капсид вириона обладает антигенными и иммуногенными свойствами,
в то время как нуклеоид обеспечивает инфекционность вирусной частици
вириона.
Для каждого семейства и вида вируса капсид имеет строго
определенное количество капсомеров.
При многих вирусных болезнях (оспа, бешенство, трахома) в цитоплазме или
ядре клетки организма хозяина обнаруживаются элементарные тельцавключения. ( Бабеша-Негри при бешенстве, тельца Пашена при оспе). Они
являются типичными вирионами, способные к репродукции. Наличие телец в
клетках помогает при диагностики заболевания.
3. Химический состав вириона
Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты – ДНК или
РНК.
Различают ДНК- и РНК- геномные вирусы.
1. РНК содержащие вирусы м.быть
как односпиральными (
парвовирусы), двуспиральными ( реовирусы), Фрагментарными (
грипп)
2. Днк- геномные
- односпиральнымилинейная ( вирус герпеса)
- односпиральная кольцевая ( бактериофаг)
- двуспиральная замкнутая 9в.полиомиелита)
- двуспиральная с терминальными белками на концах ( аденовирусы)
Среди вирусных нуклеиновых кислот встречаются как обычные
азотистые основания, так и не характерные для нуклеиновых кислот
организмов (в составе ДНК вместо Цитозина обнаружен 5- оксиметил
цитозин или 5 метилурацил. заменяется Тимином).
У некоторых фагов обнаружен дополнительный углеводный компонентглюкоза.
Все белки вирусов относятся к глобулинам, построены из 16-18
аминокислот.
Вирусные белки – 1. Структурные а) капсидные и б) суперкапсидные.
2) неструктурные, не входят в состав вириона, обслуживают процессы
внутриклеточной репродукции, синтезируются внутри клетки на
определенных этапах репродукции.
Вирусные белки выполняют защитную ф-ю, придают
стабильность
молекулам
нуклеин.к-ты,
облегчают
их
проникновение внутрь клетки.
Особенность вирусных белков - высокая устойчивость к
действию физич, химич факторов, по сравнению с белками клеток.
80
3. Цикл репродукции вируса
Различают следующие фазы процесса: Адсорбция; проникновение внутрь
клетки; внутриклеточное размножение вируса и выход новых частиц
вируса из клетки.
1. Адсорбция. Приклепление вируса к поверхности клетки хозяина
происходит с помощью специфических рецепторов на поверхности
вируса и клетки ( ключ к замку)
2. После адсорбции вирус проникает в клетку. В месте проникновения
вируса происходит впячивание ЦПМ клетки, края ее смыкаются и
частица вируса оказывается внутри клетки. ( виропексис).
Одновременно происходит разрушение белковой оболочки вируса под
действием протеаз. Вносится внутрь только нуклеиновая кислота.!!!
3. Репродукция вируса начинается с синтеза ранних белков, которые
подавляют синтез клеточных ДНК и РНК и вирусспецифических
полимерах, участвующих в синтезе вирусной нуклеиновой кислоты.
Обычно нуклеиновые кислоты и вирусные белки синтезируются не
одновременно, и в разных участках цитоплазмы клетки.. Сначала
синтезируются нукл.к-ты, а позднее идет синтез белков.
Синтез И-РНК зависит от типа нукл.кислоты.: 2 цеп или 1
цепочечная. ДНК или РНК.
1. Если вирус имеет 2 цеп ДНК, то синтез и РНК идет обычным путем.
Как в N клетке.
ДНК→иРНК→белок.
Одна молекула ДНК – служит матрицей как для синтеза РНК, так и для
репликации ДНК.
2. Если вирус имеет 1 цеп ДНК → 2 цеп ДНК → иРНК → белок.
3. У некоторых 1 цеп РНК может выполнять роль и геноманосительницы (+), так и информации (приклепления) к рибосомам → трансляция.
4. 2 цеп РНК (+) процесс транскрипции осуществляется ферментом
вирусной транскриптазой (ревертазой). Вирусная РНК ведет себя как
ДНК и служит матрицей для синтеза иРНК и для саморепликации.
РНК 2 цеп→ 1 цепДНК (ревертаза) →2 цеп ДНК→ встраивание в
клеточну. ДНК → иРНК → синтез белка.
Последними формируются в рибосомах клетки вирусные белки - поздние.
Сборка вирусных частиц- является формированием простых вирионов.
Происходит взаимодействие белковых молекул друг с другом с нуклеиновой
кислотой, липидами, сахарами и т.д., которые приводят к образованию
биологической структуры. Сложные вирусы формируются при участии ряда
ферментов как вирусного так и клеточного происхождения.
4. Выход вирионов из клетки. Сразу выходят из клетки от 100 и более
вирусных частиц. У сложных вирусов при выходе образуются внешняя
оболочка.
81
Лекция «БАКТЕРИОФАГИ»
Фаги- вирусы бактерий, актиномицет. Относятся к средним вирусам.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
нуклеиновая кислота
оболочка
воротничок
чехол
выступ
хвостовая нить
Бактериофаг открыт в 1915 г Ф.Д.Эреллем
Частица фага является нуклеопротеидом и состоит из белка и 1 спиральная
ДНК (реже из РНК). Некоторые фаги содержат липоиды. Белок образует
оболочку фага, а ДНК сод-ся в головке фага. Фаги найдены у почти у всех
болезнетворных для жив-х, чел-ка, бактерий. И у многих непатогенных
микробов ( молочно-кислые б, лучистых грибов, азотобактера, клубеньковых
бактерий). Наибольший интерес представляют бактериофаги E.coliТ-серии.
Их вирионы имеют хорошо развитый отросток состоящий из
сократительного чехла и внутреннего полого белкового стержня ( рис).
Фаги устойчивы к действию физич и химич. факторов среды. Чувствительны
к кислотам и антибиотикам.
Важное свойство фага – специфичность к определенному виду
микробов. Но специфичность относительная. Фаг можно адаптировать к
паразитированию на других видах бактерий путем многократных пересевов с
клетками одного вида бактерий.
Фаг проходит тот же цикл развития, что и вирус.
Не всегда последняя стадия ведет к гибели бактериальной клетки. При
взаимодействии фага и клетки можно наблюдать изменения
морфологических биохимич.св-в, вирулентности. ФАГ ЛЕГКО ПОДВЕРГАЕТСЯ
МУТАЦИОННОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ.
Существует несколько типов взаимоотношения вируса с клеткой.
1) ДНК вируса после проникновения соединяется с геномом хозяина и
реплицируется вместе с ним. Эти вирусы называются умеренными или
неинфекционными. Они не вызывают гибели клетки, вызывают скрытое
82
течение заболевания. Процесс репродукции интегрированного ганома может
происходить неопределенно долгое время, не вызывая гибели клетки.
Взаимодействие умеренного фага с клеткой выражается в лизогении
бактериальной культуры. В лизогенных культурах наблюдается симбиоз
бакт. клетки с фагом. Фаг не препятствует обменным процессам и
размножению бакт.клетки. При делении бактерий, фаг переходит в обе
новые клетки, или к одной. Состояние фага встроенного в бактериальную
хромосому называется – профагом (провирусом).
Лизогенность- устойчивый признак бактериального штамма. Оно
распространено среди бактерий. Большинство микроорганизмов являются
лизогенными. Встречаются полилизогенные культуры бактерий, в геном
которых включено от 2 до 4 профагов.
Включение ДНК умеренного бактериофага в хромосому клетки
является одной из форм генетической рекомбинации. Этот процесс
происходит при участии ферментного комплекса (интегразы), вызывающейго
разрывы в молекуле бакт.ДНК.
Причины отсутствия автономной
репродукции бактериофага является образование фагоспецифического белкарепрессора, который, соединяясь с ДНК, блокирует процесс транскрипции
(синтеза М-РНК). В интегрированном состоянии ДНК бактериофага м.
находится долгое время. При лизогенизации нуклеиновая кислота
бактериофага может придавать клетке новые свойства. Это явление –
лизогенная конверсия.
Например. У дифтерийной палочки –содержится 3 профага, один вызывает
образование токсина. У сальмонелл – сод-ся определенный профаг,
курирующий (подвижность, токсигенность, антигенные свойства). У
актиномицет полилизогенная культура, сод-т 4 разных профага, один
определяет продукцию антибиотиков.
2). Изредка профаг может превращаться в вегетативную форму. если на
профаг подействовать факторами грозящими гибелью ( УФЛ, Температура,
Н2О2,ренген. Лучи, и др). Провирус вычленяется из генома и начинает
репродуцировать новые фаговые частицы, которые после лизиса клетки
выходят наружу. Т.О. вирус переходит на литический путь развития. Вирусы,
которые репродуцируют в клетке автономно, независимо от клеточного
генома, наз-ся вирулентными.
1892 – вирус ВТМ
1897- фильтр. Ящура
1902- вирус оспы птиц и овец
1908- вирус оспы людей и трахомы
1911- вирус саркомы Рауса
1915 – бактериофаг
1916 – вирус кори
1917 – вирус герпеса
1933 – вирус грипп – Смородинцев А.А. и К.Смит
83
Культивирование вирусов
Вирусы как клеточные паразиты размножаются только в клетках.
В настоящее время для культивирования вирусов используют три
метода:
1. Культивирование вирусов в организме лабораторных животных (in
vivo)
2. Культивирование вирусов в курином эмбрионе
3. Выращивание вирусов в культуре клеток на питательной среде (in
vitro)
Первый метод широко использовался на ранних этапах развития
вирусологии. Но технические трудности содержания животных и узость
круга поражаемых вирусами организмов задерживали развитие в изучение
вирусов
Второй метод. Культивирование вирусов в РКЭ был предложен в 1931г
Вудрофом и Гудпасчером и нашел широкое применение в вирусологической
практике. С помощью РКЭ получены культуры вирусов осповакцины,
герпеса, энцефалита, желтой лихорадки, бешенства, кори и т.д.
Некоторые противовирусные вакцины изготавливаются путем
выращивания вирусов в тканях куриного эмбриона с инактивацией вируса
химическими и физическими факторами
Для культивирования вирусов применяются эмбрионы 9-12 дневной
инкубации. Вирусосодержащий материал вводят:
1. в желточный мешок
2. амниотическую жидкость
3. аллантоисную полость, на хориоаллантоисную оболочку, а также в
головной мозг и вены. Чаще всего вирус вводят в хориоаллантоисную
оболочку
Зараженные вирусом эмбрионы инкубируются при 35-36ºС. О репродукции
вирусов судят
по гибели РКЭ или на основании реакции
гемагглютинации.
Например: вирусы паротита в аллантоисной полости, вирус гриппа – в
амниотической жидкости, вирус оспы – в хориоаллантоисе, вирус герпеса –
в желточном мешке
3 метод. Культивирование вирусов в культурах клетки занимает ведущее
место в вирусологической практики. Этот метод в 1949 г разработал
П.Эндерсон на примере вируса полиомиелита.
Первые работы культивирования вируса на культуре тканей провел
Левадити (1914г). Каррель в 1924г – использовал культуру тканей для
культивирования вируса саркомы Рауса. Однако, несмотря на опыты, метод
не нашел применения из-за отсутствия средств, предохраняющих культуру
от бактериальной инфекции.
Благодаря открытию антибиотиков Флемингом и использованию их в
культуре тканей этот метод широко применеятся в н.время.
В н.вр. распространение получили однослойные культуры клеток 3-х
типов:
84
 первичные
 перевиваемые
 диплоидные
Культуры клеток, живущие после получения короткое время, без
активного размножения или размножающимеся при одном или
двух пересевах называются первичными.
Недостаток: обладают небольшим сроком жизни и нередко содержат
латентные вирусы.
Клетки, пассируемые в течение длительного времени после
извлечения их из организма называются перевиваемые.
Недостаток: перевиваемые линии клеток
обладают
практически
неограниченной способностью к размножению, как правило злокачественны.
Первичные и перевиваемые клеточные культуры, выдерживают от 3-5
до 50 генераций. Готовят из эмбриональных тканей человека, животных, т.к.
они обладают большей способностью к росту, чес ткани взрослого
организма. Культуры клеток способные образовывать бесконечное число
генераций получают из опухолевых клеток.
Диплоидные клетки лишены вышеуказанных недостатков. Эта
клеточная система в процессе пассажей ( до года) сохраняет диплоидный
набор хромосом, типичный для тканей, из которых она получена, и клетки её
не претерпевают злокаественного перерождения.
Т.О. диплоидные, однослойные клеточные культуры являются наиболее
перспективным методам в вирусологической практике.
Взвесь клеток засевают в стеклянный сосуд на обагащенную
питательную среду. Интенсивное деление клеток, адсорбирующихся на
поверхности стекла, приводит к образованию клеточного монослоя. На
сформировавшийся монослой клеток засевают суспензию вируса. О
репродукции вируса в культуре клеток судят по морфологическим признакам
и степени дегенерации клеток ( вакуолизации цитоплазмы, разрушение
митохондрий, отслаивание клеток от поверхности стекла и др).
Методика клеточной культуры дала возможность осуществить
промышленное производство противовирусных вакцин.
Онкогенные вирусы
Достижения в области вирусологии обнаруживают много сходного
между вирусами и особенно фагами, с одной стороны, и опухолеродными
вирусами – с другой.
По химической теории рак вызывается - канцерогенными веществами
, продуктами неполного сгорания горючих в-в ( нефти, табака, сланцев и тд)
В посл. Время широкое признание получила вирусная теория рака.
Известно около 30 опухолей человека и жив-х, которые вызываются
вирусами ( саркома кур Рауса, папилома кроликов, лейкоз птиц, мышей)
85
Опухолеродные вирусы не разрушают клетки, а превращают их в
опухолевые клетки, характерной особенностью которых является
безграничное размножение.
Основной механизм превращения нормальной клетки в опухолевую
злокачественную
связан с нарушением синтеза белка, а след-но с
изменениями в строении и функции нуклеиновой кислоты.
В 1911 г американский ученый П.Раус открыл вирус, вызывающий у
кур развитие злокачественных опухолей – сарком. Долгие годы это открытие
оставалось единственным и первым экспериментальным подтверждением
теории рака.
В начале 60 г советский ученый А.Тимофеевский и зарубежные ученые
обнаружили вирусоподобнве тельца в экстрактах из опухолей человека. В
Москве В.Бергольц в институте онкологии наблюдал саркому и лейкозы у
некоторых лаб.жив-х, когда вводили им фильтраты из опухолевых тканей
человека.
В 1907г Гюйффо показал возможность передачи бородавок от человека к
человеку. В 1908г Эллерман и банг обнаружили, что лейкоз кур передается
фильтратом плазмы.
В 1911 г Раус осуществил пересадку саркомы кур бесклеточным фильтратом.
Эти работы положили начало онковирусологии.
К 1970 г накопились факты, свидетельствующие о том, что для
трансформации нормальной клетки в лпухолевую достаточна лишь часть
генома вируса- Онкоген.
Под онкогеном понимается специфический ген опухолеродного вируса,
продукты которого непосредственно отвечают за трансформацию клетки.
Геном РНК-вирусов представлен 1 цеп.РНК и включает 3 гена, необходимых
для репродукции вирусов.
По способности вызывать злокачественное преобразование
клетки все опухолеродные вирусы подразделяются:
1. Высокоонкогенные вирусы, под влиянием ктр. Часть
трансформированных клеток приобретают злокачественные свойства .
К ним отно-ся вирус полиомы, аденовирусы, вирус саркомы Рауса)
2. Вирусы, вызывающие трансформацию клеток и накопление их
популяции в организме, что создает почву для перерождения
единичных клеток в злокаественные. К ним относятся вирус лейкоза
Раушера, вирус папиллом, вирус фибромы Шоупа, лимфотропные
герпесвирусы)
3. вирусы, обладающие трансформирующей активностью,но лишенные
онкогенных свойств – аденовирусы подгруппы С и Д.
Цикл развития.
У вируса саркомы Рауса процесс репродукции усложнился тем,
что на матрице РНК при участии РНК-зависимой ДНК- полимеразы
синтезируется вирусспецифический ДНК, сначала 1-цепоч, а затем 2 цеп
ДНК. 2 цеп ДНК служит матрицей для синтеза молекул вирусной РНК,
который сначала выполняет функции и-РНК, а затем с увеличением
86
количества молекул, соединяется с белком, образуя вирионы. Синтез
вирусных РНК происходит в цитоплазме, но есть вирусы РНК которых
синтезируются в ядре (у миксовирусов). В геноме вируса Саркомы
способных трансформировать фибробласты кур, был обнаружен еще 1 ген –
src, который является онкогеном. ( Балтимор,1975). Ген src, не нужен для
репродукции ретровирусов, и может утрачиваться у части популяции
вирионов. При этом возникают мутанты, неспособные трансформировать
клетки, но прекрасно репродуцирующиеся.
87
88
2. ГЛОССАРИЙ
89
Авирулентный — невирулентный, не способный вызывать заболевание. Алиментарный — зависящий от питания (кормления), связанный с пепедачей возбудителя через корм в воду.
Аллерген — вещество, способное вызывать изменение реактивности организма — аллергию.
Аллергия — измененная, необычная реактивность организма, повышенная
чувствительность к определенному аллергену, проявляющаяся при повторном его поступлении в организм аллергическими реакциями немедленного
действия (анафилактический шок, сывороточная болезнь) или замедленного
типа (инфекционная аллергия).
90
Анамнез — сведения о начале и развитии болезни у животного, собранные
путем опроса обслуживающего персонала, изучения диспансерной карточки
и других ветеринарных документов.
Анатоксин — токсин, утративший свою токсичность под воздействием химических или физических факторов, но сохранивший антигенные и иммуногенные свойства.
Анаэробы — микробы, способные жить при отсутствии атмосферного
кислорода.
Анемия — малокровие, состояние организма, при котором в единице объема крови уменьшено количество эритроцитов и снижено содержание гемоглобина.
Антибиотики — продуцируемые некоторыми грибами, актиномицетами,
бактериями
и
растениями
или
животными
тканями
специфические
химические вещества, способные задерживать развитие и подавлять
жизнедеятельность многих микроорганизмов.
Антигены — чужеродные для организма высокомолекулярные органические вещества (белки, белково-липидные и белково-полисахаридные комплексы), способные при поступлении (введении парентерально) вызывать синтез особых глобулинов — антител — и вступать в специфическое взаимодействие с ними.
Антитела — противотела — специфические белки (иммуноглобулины),
образующиеся в организме под воздействием антигенов. Они накапливаются
в сыворотке крови и тканях, вступают в специфическую связь с
соответствующими антигенами и разрушают или обезвреживают их.
Антитоксины — специфические антитела, вырабатываемые под воздействием
токсинов
и
нейтрализующие
их
ядовитые
свойства
при
токсикоинфекциях (столбняк, ботулизм и др.).
Антропонозы — болезни, присущие только человеку, при которых источником возбудителя является больной человек или человек — носитель возбудителя.
91
Афты — пузырьки с серозным содержимым (везикулярная сыпь),
появляющиеся на коже и слизистых оболочках, например при ящуре.
Аэробы — микробы, использующие для дыхания молекулярный кислород.
Аэрогенный — передающийся через воздух.
Аэрозоли — взвесь мельчайших частиц твердых тел или капель жидкости
в воздухе, применяются в ветеринарной практике при вакцинации, дезинфек"
ции, терапии.
Бактериозы —: болезни, вызываемые бактериями.
Бактериофаги — вирусы, способные инфицировать бактериальную
клетку, ^размножаться в ней и лизировать ее.
Бактерицидность, микробоцидность — способность вызывать гибель
микроорганизмов.
Биопрепараты
—
средства
биологического
происхождения,
используемые для диагностики, профилактики инфекционных болезней и
лечения больных животных.
Болезнь — нарушение нормальной жизнедеятельности организма, возникающее в ответ на действие чрезвычайных раздражителей внешней и
внутренней среды и проявляющиеся в функциональных и органических
нарушениях физиологических систем с одновременной мобилизацией
защитно-адаптационных механизмов.
Борьба с инфекционной болезнью — комплекс мероприятий по
профилактике болезни, оздоровлению определенных групп животных и
уничтожению возбудителя инфекции во внешней среде.
Вакцинация — применение вакцин для создания активного иммунитета
против инфекционных болезней.
Вакцины — биологические препараты, получаемые из микроорганизмов,
отдельных структурных компонентов и антигенов микробов или из
продуктов их жизнедеятельности.
Везикула — пузырек с серозным содержимым. В. — одна из форм
инфекционной экзантемы, см. Афты.
92
Виремия, вирусемия — наличие вирусов в крови. Вирозы — болезни,
вызываемые вирусами.
Вирулентность—мера (степень) патогенности (см.), являющаяся
индивидуальной особенностью каждого штамма микроорганизмов.
Возбудители инфекций — микробы (вирусы, риккетсии, хламидии,
мико-плазмы,
бактерии,
грибы),
эволюционно
приспособившиеся
к
паразитированию в организме животного или человека и потенциально
способные к специфическому болезнетворному воздействию на него.
Восприимчивость — способность организма отвечать на внедрение, размножение
и
жизнедеятельность
патогенных
микробов
комплексом
защитно-приспособительных реакций, развитием инфекционного процесса.
Вспышка инфекционной болезни — одновременное заболевание
нескольких животных в хозяйстве какой-либо инфекционной болезнью.
Выздоровление клиническое — исчезновение симптомов болезни.
Выздоровление микробиологическое — полное освобождение организма животного от возбудителя болезни.
Вынужденный убой — ветеринарно-санитарная мера, проводимая в
целях предотвращения падежа, уточнения, распространения болезни.
Ген — структурная и функциональная единица наследственности,
контролирующая образование какого-либо признака,
Генетическая
инженерия
"(син.
генная
инженерия)
—
раздел
молекулярной биологии и генетики, занимающийся целенаправленным
конструированием новых, не существующих в природе генов путем
манипулирования с фрагментами нуклеиновых кислот.
Геном
—
совокупность
хромосомных
наследственных
факторов,
передаваемых от родительской особи к дочерней.
Генотип — совокупность всех генов, присущих данной особи.
Дезинсекция — уничтожение членистоногих (насекомых, клещей и т. п.)
— переносчиков возбудителей инфекционных и инвазионных болезней.
93
Дезинфекция — обеззараживание — уничтожение вирусов, риккетсий,
бактерий, грибов, простейших на объектах внешней среды и поверхности
тела животных.
Дератизация — истребление вредных грызунов (крыс, мышей и
др.), носителей и распространителей возбудителей болезней.
Диагноз — заключение о болезни и состоянии больного, сделанное на основании результатов всесторонних исследований и выраженное названием
болезни по принятой терминологии.
Животные, подозрительные по заболеванию, — животные, имеющие
неясные симптомы болезни или повышенную температуру тела.
Животные, подозреваемые в заражении, — животные, содержавшиеся
вместе
с
больными
(носителями
возбудителя
инфекции)
или
соприкасавшиеся с тем или иным фактором передачи возбудителя.
Заболеваемость —
показатель,
характеризующий
степень
охвата
поголовья животных какой-либо болезнью. Представляет собой отношение
числа заболевших особей к общему числу восприимчивых в той или иной
группе. Вычисляется на 100, 1000, 10 000 или 100 000 животных.
Заболевание — начало болезни, появление первых ее признаков.
Загрязнение микробное — наличие непатогенных микроорганизмов в
пищевых продуктах, кормовых средствах, биопрепаратах.
Заражение — проникновение или введение патогенных микробов в организм животного.
Заразные болезни — болезни, возникающие вследствие внедрения в
организм животного специфического возбудителя инфекции (инвазии), см.
Инфекционная болезнь.
Зона благополучная — ограниченная территория, где поголовье
животных находится под официальным ветеринарным контролем и где в
течение определенного периода не зарегистрировано ни одного случая
какой-либо инфекционной болезни животных.
94
Зона неблагополучная — ограниченная территория, на которой установлена какая-либо инфекционная болезнь животных.
Зона
угрожаемая
—
территория
вокруг
эпизоотического
очага
(неблагополучного хозяйства, пункта), в пределах которой возможно
распространение болезни.
Зооантропонозы — инфекционные болезни, общие для животных и человека. Источником возбудителя инфекции в большинстве случаев является
животное и очень редко человек.
Зоонозы — болезни, свойственные только животным.
Иммунизация
—
создание специфической
невосприимчивости
к
определенным инфекционным болезням.
Иммунитет — состояние специфической невосприимчивости к действию
патогенных микробов и их токсинов.
Инвазивность
микроорганизмов
—
способность
возбудителей
инфекции проникать в тело животного и распространяться в нем.
Интоксикация
—
патологическое
состояние,
вызванное
общим
действием на организм ядовитых веществ, поступивших извне (экзогенная
интоксикация)
или
образующихся
в
самом
организме
(эндогенная
интоксикация).
Инфекционная болезнь — болезнь, вызванная микробами, эволюционно
приспособившимися к паразитированию в организме животного.
Инфекционный
процесс
—
динамика
взаимодействия
между
организмом животного и возбудителем инфекции,
Инфицированность — наличие патогенных микробов в организме
животного и в объектах внешней среды.
Источник возбудителя инфекции—■ организм зараженного животного, в
котором возбудитель инфекционной болезни не только сохраняется,
размножается, но и выделяется из него во внешнюю среду или
непосредственно передается другому восприимчивому животному.
95
Карантин — система временных ограничительных мероприятий,
позволяющих
предупреждать
распространение
заразной
болезни
и
обеспечивать локализацию возникающих эпизоотических очагов.
Клиническая картина — совокупность проявлений болезни.
Контагиозность — способность болезни распространяться вследствие
возбудителя при непосредственном соприкосновении больных и здоровых
животных или через промежуточные объекты (агенты).
Летальность, смертельность — показатель, характеризующий тяжесть
течения болезни — процентное отношение числа погибших от данной
болезни к числу заболевших ею.
Ликвидация инфекционной болезни — 1) искоренение какой-либо
инфекционной болезни, обусловленное уничтожением специфического
возбудителя на определенной територии; 2) ликвидация отдельных
вспышек инфекционных болезней животных, которая выражается снятием
карантина или ограничений с неблагополучного пункта (хозяйства).
Мероприятия
мероприятий,
противоэпизоотические
направленных
на
—
комплекс
предупреждение,
плановых
обнаружение
и
ликвидацию инфекционных болезней.
Мероприятия
направленных на
профилактические
предупреждение
—
заноса
комплекс
и
мероприятий,
распространения
инфекционных болезней.
Меры личной профилактики — совокупность норм и обязательных
правил, при соблюдении которых исключается заражение человека и
рассеивание возбудителя болезни.
Механизм
передачи
возбудителя
инфекции
—
эволюционно
сложившаяся биологическая приспособленность каждого вида патогенных
микробов к определенным путям перемещения от источников возбудителя
инфекции к здоровым восприимчивым животным.
Микробоносительство
—
наличие
возбудителя
инфекции
в
определенных органах и тканях клинически здорового животного, не
96
связанное с предшествующим переболеванием, выявляется только путем
бактериологического (вирусологического) исследования.
Микроорганизмы
(микробы)
патогенные
—
большая
группа
невидимых простым глазом мельчайших организмов — возбудителей
инфекционных болезней животных и человека. К ним относятся вирусы,
риккетсий, микоплазмы, хламидии, бактерии, патогенные грибы.
Микроорганизмы патогенные облигатные — микробы, способные во
всех случаях вызывать инфекционную болезнь у неиммунного животного.
Микроорганизмы
патогенные
факультативные
(син.
условно-
патогенные микроорганизмы) — микробы, патогенная способность которых
проявляется лишь при снижении резистентности животного.
Напряженность
эпизоотической
ситуации
—
интенсивность
распространения болезни среди домашних или диких животных на
конкретной территории в определенный отрезок времени.
Неблагополучие по заразным болезням — наличие заразных болезней в
хозяйстве (районе, области).
Неблагополучный
животноводческий
пункт
объект,
—
на
населенный
пункт
или
территории
которого
отдельный
обнаружены
эпизоотические очаги.
Ограничения ветеринарные — меры по недопущению дальнейшего
распространения возникшей в хозяйстве (районе, области) заразной
болезни. Наиболее строгой формой О. в. является карантин (см.).
Очаг инфекции — местное проявление инфекционного процесса в
организме животного.
Очаг эпизоотический — место источника возбудителя инфекции, где
возможна
передача
возбудителя
восприимчивым
животным,
т.
е.
помещения .{скотные дворы, птичники и т, д.) и территория (пастбища,
участки вокруг животноводческих помещений) с находившимися там
животными, у которых' обнаружена данная инфекция.
97
Очаговость природная — свойство некоторых инфекционных болезней
образовывать
природные
очаги
в
определенных
географических
степень
напряженности
(интенсивности)
ландшафтах"
Панзоотия
—
высшая
эпизоотического процесса, когда необычайно широкое распространение
инфекционной
болезни
сопровождается
животных на огромных территориях — с
высокой
заболеваемостью
охватом
целой
страны,
нескольких стран, материков.
Паразит — микроб или животный организм, эволюционно приспособившийся к паразитизму (см.).
Паразитизм — эволюционно сложившаяся форма взаимоотношений двух
организмов, при которой один из них (паразит) живет за счет другого (хозяина) и причиняет ему вред.
Паразитозы — болезни, вызываемые паразитами животного происхождения (инвазионные болезни).
Парентеральное введение — введение лекарственных и других веществ в
организм, минуя пищеварительный тракт.
Патогенность, болезнетворность — способность вызывать
патологический процесс.
Переносчики возбудителей инфекции — живые посредники в передаче
возбудителей— членистоногие (насекомые и клещи), дикие и домашние
животные, иногда люди.
Профилактика
—
совокупность
мероприятий,
направленных
на
недопущение возникновения и распространения болезней.
Пути внедрения возбудителя в организм (ворота инфекции) — кожа,
конъюнктива, слизистые оболочки пищеварительного тракта, дыхательных
путей, мочеполового аппарата.
Пути выделения возбудителя инфекции из организма — выделение возбудителя во внешнюю среду с экскретами (моча, кал), секретами (молоко, слюна) и другими выделениями (коньюнктивальная слизь, истечения из носа
98
при кашле и фырканье, выделения из половых органов), а также с
отделяемым кожных язв и корочек, с кровью при кровотечениях.
Пути
передачи
возбудителя
инфекции
—
комплекс
факторов,
участвующих в передаче возбудителя в конкретных условиях. Передача
может происходить через корма, воду, почву, ралзичные предметы, при
участии живых переносчиков, при непосредственном соприкосновении с
зараженным животным — источником возбудителя инфекции.
Распространение
инфекционной
болезни
—
расширение
зоны
неблагополучия, увеличение количества зараженных животных в хозяйстве.
Резервуар возбудителя инфекции — вся совокупность представителей определенных видов животных, организм которых является естественной
средой жизнедеятельности патогенного микроорганизма.
Резистентность
— естественная
неспецифическая
устойчивость к
действию раздражителя, в том числе и патогенных микробов.
Реинфекция — повторное, заболевание, возникающее вследствие нового
заражения тем же патогенным микробом после перенесенной инфекции и
освобождения организма животного от ее возбудителя.
Реконвалесцент — животное, выздоравливающее от той или иной
болезни.
Ремиссия — временное исчезновение или ослабление симптомов болезни.
Рецидив — возврат инфекционной болезни, повторное появление ее
симптомов после наступившего клинического выздоровления.
Санация— 1) извлечение, вылечивание; 2) оздоровление.
Свидетельство ветеринарное — документ, удостоверяющий благополучие
перевозимых животных, кормов, продуктов и сырья животного происхождения.
Смертность — интенсивный показатель, характеризующий тяжесть
течения инфекционной болезни — отношение числа погибших от данной
болезни к числу имеющихся восприимчивых животных. Выражается в
показателях на 100, Д000, 10 000 или 100 000 животных.
99
Спорадическая
(напряженности)
заболеваемость
эпизоотического
—
степень
процесса,
когда
интенсивности
случаи
болезни
исчисляются единицами.
Стационарность
—
неоднократное
(повторное)
возникновение
инфекционной болезни в определенной местности (пункте).
Стресс — состояние организма, возникшее в результате чрезмерного раздражения.
Факторы передачи возбудителя инфекции — все элементы внешней
среды (объекты неживой природы), участвующие в передаче возбудителей,
но не являющиеся естественной средой их обитания (корма, вода,
территории, помещения, транспорт, предметы ухода, продукты животного
происхождения и т. п.).
Чувствительность инфекционная — степень восприимчивости животного
к той или иной инфекции.
Экзотические болезни — инфекционные болезни животных, не встречающиеся на территории той или иной страны и возникающие вследствие заноса
из других стран.
Экспертиза—1) исследование патологического материала; 2) исследование продуктов животноводства на пригодность в пищу.
Энзоотичность — приуроченность болезней к определенной местности,
связанная с природными или экономическими факторами.
Энзоотия
—
распространение
эпизоотологическая
инфекционной
категория,
болезни
указывающая
животных
в
на
определенной
местности, хозяйстве, пункте.
Эпизоотическая обстановка (ситуация)—совокупность данных о распространенности инфекционных болезней животных на конкретной территории
за определенный промежуток времени.
Эпизоотическая
цепь
— обязательные элементы
эпизоотического
процесса, определяющие возможность возникновения и распространения
100
болезни:
источник
возбудителя
инфекции,
факторы
передачи
и
восприимчивые животные.
Эпизоотический журнал — один из основных документов, отражающих
эпизоотическую
обстановку
хозяйства,
района,
области,
края,
республики.
Эпизоотический
процесс
—
непрерывный
(цепной)
процесс
возникновения и распространения инфекционных болезней животных,
развивающихся при наличии источников, факторов передачи возбудителя
инфекции и восприимчивого поголовья.
Эпизоотия
интенсивности
—
одна
из
степеней
(напряженности)
количественного
эпизоотического
выражения
процесса,
характеризующаяся довольно широким распространением инфекционной
болезни, захватывающей хозяйство, район, область, республику, страну.
Уровень
заболеваемости
при
этом
превышает
уровень
обычной
(спорадической) заболеваемости, характерной для данной местности.
101
5. КАРТА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ УЧЕБНОЙ ЛИТЕРАТУРОЙ
ДИСЦИПЛИНЫ « Микробиология с основами вирусологии »
СПЕЦИАЛЬНОСТИ « Биология»
Полное наименование
или учебного пособия
учебника
Основная
Г.Шлегель Общая микробиология
М.Мир 1987
Гусев
М.В.,
Минеева
Л.А.
Микробиология М.1992
Чурикова ВВ, Викторов Д.П.
Основы
микробиологии
и
вирусологии Воронеж. 1994
Лукомская К.А. Микробиология с
основами вирусологии
Кол-во
в Кол-во ст удентов
библиотеке Данной
Всех
специальности
других
специальн
биология
ТППСХП
55
45
30
60
45
30
20
45
30
20
45
30
Дополнительная
Промышленная
микробиология
(под ред Егорова Н.С.. М, 1989
Руководство
к
практическим
занятиям по микробиологии (под
ред. Егорова Н.С)М., 1996.
Кондратьева Е.Н. Автотрофные
прокариоты М., МГУ 1996
Колотилова Н.Н ., Заварзин Г.А.
Введение
в
природоведческ ую
микробиологию М., МГУ 2000
Определитель бактерий Берджи.
М, Мир 1997
Ассонов Н.Р. Микробиология М,
Колос 1997
Емцев
Е.Т.,
Мишустин
Е.Н.
Микробиология. М.Колос.1993
5
12
5
5
2
20
25
102
“Утверждаю”
Зав. каф. _______________
“_____”___________200__ г.
Календарный график всех видов контроля и самостоятельной работы студентов (СРС)
специальности 020201 - Биология
по дисциплине «Микробиология с основами вирусологии»
6 семестр, общее число часов СРС в семестре 60ч.
№
1
2
3
4
5
6
7
Название
темы СРС
Введение
Морфология бактерий
Мембранные
структуры
бактериальных клеток
Морфологическая
дифференцировка
клетки. Покоящиеся
клетки
Систематика
прокариот.
Группы
прокариотных
организмов
Культивирование
микроорганизмов
Форма
контроля
Устный опрос
Устный опрос
тестовый контроль
Прокариоты
факторы внешней
Устный
экзамене
среды
и
Число часов по неделям и формам контроля
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
2
4
4
Устный опрос
тестовый контроль
4
Индивидуальное
собеседование
4
Устный опрос
опрос
4
на
4
103
Генетические
механизмы эволюции
прокариот
9 Характеристика
конструктивного
метаболизма
10 Энергетический
метаболизм прокариот
11 Брожение.
8
12 Дыхание
13 Фотосинтез
14 Регуляторные
механизмы прокариот
15 Архебактерии
16 Экология бактерий
17 Основы вирусологии
18 Репродукция вирусов.
18 Всего
Устный
экзамене
опрос
Устный опрос
тестовый контроль
Индивидуальн
собеседование
тестовый контроль
Устный опрос
Устный опрос
тестовый контроль
Устный опрос
Индивидуальн
собеседование
тестовый контроль
на
3
2
4
4
4
3
3
3
4
2
2
60
104
В приложении к рабочей учебной программе представлены:
1. конспекты (тезисы) лекций. Имеется
2. глоссарий (справочник. Имеется
3. учебники, учебно-методические пособия и указания (разработанные
преподавателями кафедры);
4. справочные и хрестоматийные издания;
5. карта обеспеченности учебно-методической литературо. Имеется
6. методика рейтингового контроля знаний студентов. Имеется
7. календарный график всех видов контроля, включая самостоятельную
работу студентов. Имеется
8. инновации в преподавании учебной дисциплины (средства, формы и
методы, основанные на использовании современных достижений
науки и информационных технологий в образовании);
9. результаты Интернет-экзамена по данной дисциплине (если таковой
проводился);
10. электронная версия учебно-методического комплекса. Имеется
105