Экология микроорганизмов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Белгородский государственный национальный исследовательский университет»
Рабочая программа дисциплины
«Экология микроорганизмов»
Направление подготовки
020400.68 Биология
Магистерская программа
Микробиология
Белгород, 2013
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению
подготовки
020400.68 Биология
Автор:
профессор кафедры биотехнологии и микробиологии, кандидат
биологических наук, профессор А.А. Сиротин
должность, ученая степень, ученое звание, инициалы и фамилия
Программа одобрена
кафедрой биотехнологии и микробиологии
Протокол заседания кафедры от
№
дата
Программа согласована
Протокол заседания
кафедры биотехнологии и микробиологии
от
№
дата
Реквизиты протоколов заседаний кафедр, на которых пересматривалась программа
Кафедра, за которой закреплена дисциплина
от
№
Выпускающая кафедра
от
дата
от
№
от
дата
от
№
от
№
дата
№
от
дата
от
№
дата
дата
от
№
дата
№
дата
№
от
дата
№
дата
2
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
1.1. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина «Экология микроорганизмов» входит в математический и
естественнонаучный цикл вариативной части (М2.В.ОД.2) федерального
государственного образовательного стандарта по направлению подготовки
020400.68 Биология.
Приступая к изучению дисциплины «Экология микроорганизмов»,
будущий магистр должен знать основы общей биологии, ботаники, экологии.
В дисциплине отражены вопросы о роли микроорганизмов в процессах
трансформации основных биогенных элементов, их глобальной роли в
биосфере и практического использования в биотехнологии, современном
промышленном и сельскохозяйственном производстве.
Освоение данной дисциплины необходимо как предшествующий этап
для изучения следующих дисциплин: промышленная микробиология,
физиология роста микроорганизмов.
По курсу «Экология микроорганизмов» предусмотрены лекционные (12
часов), лабораторные (20 часов) занятия. На самостоятельное изучение
отводится 40 часов, зачет во 2 семестре. Всего 72 часа.
1.2.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Образовательные цели освоения дисциплины:
Обеспечение
профессионального образования, способствующего
формированию общебиологических знаний и умений, определению места и
роли микроорганизмов в биосфере, жизни человека и его хозяйственной
деятельности
Профессиональные цели освоения дисциплины:
1. Ознакомление
магистрантов с закономерностями взаимоотношений
между микроорганизмами и их биотическим или абиотическим окружением.
2.Изучение
магистрантами
экологических
основ
формирования
микробиоценоза в условиях различных экосистем.
Задачи:
1.Рассмотреть закономерности развития микроорганизмов в их естественных
средах обитания, в т.ч. в экстремальных условиях;
2.Дать представление о содержании и значении важнейших групп
микроорганизмов в воде, почве и других местообитаниях;
3.Познакомить с современными методами изучения микробного
биоразнообразия.
3
1.3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
1.3.1.
Выпускник
должен
обладать
следующими
общекультурными/профессиональными компетенциями (ОК/ПК):
- способен самостоятельно приобретать с помощью информационных
технологий и использовать в практической деятельности новые знания и
умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных
со сферой деятельности (ОК-6).
- самостоятельно анализирует имеющуюся информацию, выявляет
фундаментальные проблемы, ставит задачу и выполняет полевые,
лабораторные биологические исследования при решении конкретных задач
по специализации с использованием современной аппаратуры и
вычислительных средств, демонстрирует ответственность за качество работ
и научную достоверность результатов (ПК-3).
- глубоко понимает и творчески использует в научной и производственнотехнологической деятельности знания фундаментальных и прикладных
разделов специальных дисциплин магистерской программы (ПК-10).
1.4. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ,
СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ОПРЕДЕЛЕННЫМ КОМПЕТЕНЦИЯМ
В
результате
освоения
дисциплины
обучающийся
демонстрировать следующие результаты образования:
должен
Знать:
Индекс
компетенции
ОК-6
ПК-3
ПК-10
Индекс
образовательног
Образовательный результат
о результата
3-1
Знает, как использовать новые знания и умения,
полученные в ходе изучения дисциплины, в
профессиональной деятельности
3-1
Знает методы контроля микробиологических
параметров сырья и конечной продукции,
самостоятельно анализирует имеющуюся информацию
3-1
Знает принципы планирования и описания
экспериментов по анализу микрофлоры сырья и готовой
продукции
3-2
Имеет современные представления о составлении
отчетов по результатам эксперимента и подготовки
научных публикаций
3-3
Знает основы статистической обработки
экспериментальных данных
Уметь:
Индекс
Индекс
4
компетенции образовательного
Образовательный результат
результата
ОК-6
У-1
Применяет знания теоретического и
экспериментального исследования качества сырья и
готовой продукции
ПК-3
У-1
Применяет оперативное планирование и обеспечение
надежности технологических процессов производства
продуктов питания
У-2
Умеет использовать базовые знания в области
математических и естественнонаучных дисциплин
для управления предприятиями питания с учетом
возможных изменений физико-химических,
микробиологических свойств пищевого сырья
ПК-10
У-1
Умеет измерять параметры и составлять описание
проводимых экспериментов, подготавливать данные
для составления обзоров, отчетов и научных
публикаций
У-2
Умеет пользоваться статистическими методами и
средствами обработки экспериментальных данных
проведенных исследований
Владеть:
Индекс
Индекс
Образовательный результат
компетенции образовательного
результата
ОК-6
В-1
Владеет методами микробиологического анализа
сырья и готовой продукции, использует полученные
в ходе изучения дисциплины знания и умения в
профессиональной деятельности
ПК-3
В-1
Владеет способами рационального использования
сырьевых, энергетических и других видов ресурсов,
самостоятельно анализирует имеющуюся
информацию
ПК-10
В-1
Владеет методами составления и описания
проводимых экспериментов, подготовки данных для
составления обзоров, отчетов и научных публикаций
2.ОБЪЕМ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.
Форма обучения
Очная
Семестр № 2
Всего часов по дисциплине: 72
Вид учебной работы
Кол-во часов на вид учебной работы:
Аудиторные занятия (всего)
32
5
В том числе:
Лекций
Лабораторных
Самостоятельная работа студента (СРС)
(всего)
12
20
40
В том числе:
Проработка конспектов лекций
Работа с литературой
Презентации
Промежуточная аттестация
20
8
12
Зачет
(З)
Экзамен (Э)
З
Всего:
72
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. СОДЕРЖАНИЕ ТЕМ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
№
п/п
1
1.
2.
3.
Наименование темы учебной
Содержание раздела темы
дисциплины
в дидактических единицах
2
3
Влияние факторов внешней среды на развитие
Тема 1.
Влияние
абиотических микроорганизмов: температура, кислотность и
факторов на микроорганизмы.
щелочность, окислительно-восстановительные
условия и отношение к кислороду, соленость,
излучения,
гидростатическое
давление,
магнитные
поля
и
др.
Термофильные
микроорганизмы
и
природа
их
термоустойчивости.
Естественные
среды
обитания психрофильных и психроактивных
микроорганизмов;
механизмы
адаптации.
Распространение
галофильных
бактерий,
способы осморегуляции.
Микробное сообщество как целостность.
Тема 2.
Микробные сообщества.
Природные
популяции
микроорганизмов.
Особенности
микроценозов.
Трофическая
структура
микробного
сообщества.
Кооперативные взаимоотношения и конкуренция
в сообществе. Жизненные стратегии.
Микроорганизмы
как
часть
экосистемы.
Тема 3.
Атмосфера и микроорганизмы.
Функции
микроорганизмов
в
природе.
Микробные
местообитания.
Роль
микроорганизмов
в
глобальных
циклах
элементов (углерода, азота, серы и других).
Лимитирование
роста
и
развития
микроорганизмов экологическими факторами.
Экстремофильные
микроорганизмы.
Физиологические группы микроорганизмов.
6
4.
Тема 4.
Микробиология водных сред
обитания.
5.
Тема5.
Микробиология почвы.
6.
Тема 6.
Методы изучения микробных
сообществ.
Роль микроорганизмов в эволюции биосферы.
Особенности водных микроорганизмов. Значение
микроорганизмов
в
первичной
продукции
водоемов и минерализации органических веществ.
Основные
физиологические
группы
микроорганизмов, участвующих в превращениях
веществ в водоемах и круговорот биогенных
элементов. Микроценозы пресных водоемов.
Классификация озер по трофии. Микрофлора
болот.
Особенности почвенных микроорганизмов. Роль
микроорганизмов
в
почвообразовательных
процессах и в плодородии почв. Микроценозы
почвы. Зимогенная и автохтонная микрофлора.
Структура
микробного
ценоза
почвы.
Распределение
микроорганизмов
в
почве.
Деградация органического вещества в почве
(разложение целлюлозы, лигнина и др.).
Азотфиксация и проблема плодородия почвы.
Свободноживущие
и
симбиотические
азотфиксирующие
микроорганизмы.
Выживаемость патогенных микроорганизмов в
почве.
Метод стекол обрастания Холодного.
Капиллярный метод Перфильева (педоскопы).
Микробное сообщество биопленок.
3.2. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ИЛИ ПРАКТИКУМ
№
п/п
1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Наименование лабораторных (практических) работ
Всего часов
2
Работа1.Приготовление питательных сред.
Работа2 Микрофлора воздуха. Постановка эксперимента.
Работа3 Микрофлора воздуха. Анализ результатов.
Работа4 Микрофлора воды. Метод разведений. Постановка
эксперимента.
Работа5 Групповой анализ микрофлоры воды. Постановка
эксперимента.
Работа6 Групповой анализ микрофлоры воды. Анализ
результатов.
Работа7 Микрофлора почвы. Постановка эксперимента.
Работа8 Микрофлора почвы. Анализ результатов.
Работа9 Влияние температуры на рост бактериальной
культуры.
Работа10 Методы культивирования анаэробных бактерий.
3
2
2
2
2
ИТОГО
2
2
2
2
2
2
20
7
4.
БАЛЛЬНО-РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА
ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ – не используется.
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
5.1. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
№
п/п
1.
2.
3.
Наименование
Автор (ы)
Микробиология:
Сиротин А.А.
Учебнометодический
комплекс
[Электронный ресурс]
Медицинская
Поздеев О.К.
микробиология:
Учебное пособие
[Электронный ресурс]
Характеристика
изменений
патогенного
потенциала
микроорганизмовсимбионтов в
протозой
но-бактериальных
ассоциациях:
Монография:
Электронный ресурс
Год и место издания
НИУ БелГУ. - Белгород : НИУ
БелГУ, 2012. Режим доступа:
http://pegas.bsu.edu.ru/course/view.p
hp?id=5353
Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2010. 768 с.: ил. Режим доступа:
http://www.studmedlib.ru/ru/book/IS
BN9785970415306.htm
Красноперова Ю.Ю. Москва: Флинта, 2010. - 208 с.
Режим доступа:
http://biblioclub.ru/index.php?page=
book&id=79354&sr=
5.2. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
№
п/
п
1.
2.
3.
Наименование
Автор(ы)
Общая микробиология: Нетрусов А.И
Учебник для студентов
вузов
Практикум по
сост. Сиротин А.А.
микробиологии
Общая биология.
Присный А.В.
Дуалистическая и
материалистическая
Присный А.В.
Москва : КолосС, 2009.
-351 с.: ил. Режим доступа:
http://www.studentlibrar
8
Год и место издания
М.:Академия,2007.-284 с.
БелГУ. - Белгород: БелГУ, 2007. 80 с.
Электронный ресурс / А.В.
Присный ; БелГУ. - Москва :
КолосС, 2009. - 351 с.: ил. Режим
доступа:
http://www.studentlibrary.ru/book/IS
BN9785953206693.html
y.ru/book/IS9
концепции жизни на
Земле: Электронный
ресурс
5.3. ПЕРЕЧЕНЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ, ИНФОРМАЦИОННЫХ СПРАВОЧНЫХ СИСТЕМ И РЕСУРСОВ
ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ «ИНТЕРНЕТ»,
НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ.
Образовательную деятельность обеспечивают электронные версии
учебников и учебно-методических пособий, аудио-, видео-, интерактивные
материалы, тестовые задания электронно-библиотечных систем «РУКОНТ»,
«Университетская
библиотека
online»,
«Консультант
студента»,
«Grebennikon»», а также диссертации и авторефераты диссертаций
Российской государственной библиотеки, отечественные базы данных
Научная электронная библиотека eLIBRARY.RU, Президентская б-ка им.
Б.Н.Ельцина, СПС ГАРАНТ, СПС Консультант плюс; зарубежные базы
данных EBSCO Рublishing, Springer Journals; библиографические и
полнотекстовые ресурсы свободного доступа, отражаемые в каталоге
Интернет-ресурсов, электронная библиотека и электронный архив открытого
доступа НИУ БелГУ.
5.4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ (МОДУЛЮ)
Самостоятельная работа включает в себя:
1.Подбор рекомендуемой литературы;
2.Определение вопросов, по которым нужно прочитать или
законспектировать литературу;
3.Составление таблиц на основе текста лекций, учебника, монографии.
4.Проработка конспекта лекций: магистрант должен научиться методам
самостоятельного
умственного труда,
сознательно
развивать свои
творческие способности и овладевать навыками творческой работы.
Четкое планирование своего рабочего времени и отдыха является
необходимым условием для успешной самостоятельной работы.
Работа литературой:
1.Составить перечень книг, с которыми следует познакомиться;
2.Систематизировать перечень (что необходимо для семинаров, что для
экзаменов, что пригодится для написания диссертации, а что может
интересовать за рамками официальной учебной деятельности и т.д.);
3.Обязательно выписывать все выходные данные по каждой книге (при
написании курсовых и дипломных работ это позволит очень сэкономить время).
Оформление презентаций:
9
Презентация дает возможность наглядно представить студенческой
аудитории инновационные идеи, разработки и планы. Учебная презентация
представляет собой результат самостоятельной работы студентов, с помощью
которой они наглядно демонстрируют материалы публичного выступления
перед аудиторией.
Компьютерная презентация – это файл с необходимыми материалами,
который состоит из последовательности слайдов. Каждый слайд содержит
законченную по смыслу информацию, так как она не переносится на
следующий слайд автоматически в отличие от текстового документа.
Магистранту – автору презентации, необходимо уметь распределять материал в
пределах страницы и грамотно размещать отдельные объекты. В этом ему
поможет целый набор готовых объектов (пиктограмм, геометрических фигур,
текстовых окон и т.д.)
5.5. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ
ПО ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ).
1. Формирование и усвоение содержания конспекта лекций на базе
рекомендованной преподавателем учебной литературы, включая
информационные образовательные ресурсы (электронные учебники,
электронные библиотеки и др.);
2. Посещение всех занятий;
3. Владение основной терминологией изучаемой дисциплины;
4. Умение обучающихся применять теоретические знания при выполнении
практических задач;
5. Подготовка к зачету в конце семестра по пройденному материалу.
5.6. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ
АТТЕСТАЦИИ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ (МОДУЛЮ).
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ЗАЧЕТА:
1. Распространение микроорганизмов и природные места их обитания.
2. Роль микроорганизмов в круговороте биогенных элементов.
3. Взаимодействие микробных популяций в сообществах: нейтрализм,
метабиоз, мутуализм, комменсализм, амменсализм, паразитизм,
хищничество, антагонизм.
4. Экофизиологические группы микроорганизмов.
5. Влияние факторов внешней среды на развитие микроорганизмов
(температура, рН среды, влажность, молекулярный кислород,
гидростатическое давление, излучения, магнитные поля и др.).
6. Лимитирование роста и развития микроорганизмов экологическими
факторами.
10
7. Природные места обитания психрофильных и психроактивных
бактерий. Механизмы адаптации бактерий к температуре окружающей
среды.
8. Термофильные
бактерии,
их
распространение.
Природа
термоустойчивости бактерий.
9. Галофильные
микроорганизмы,
распространение,
способы
осморегуляции.
10. Микрофлора воздуха.
11. Водные среды обитания микроорганизмов.
12. Зональность распределения микроорганизмов в водоемах.
13. Принципы классификации озер по трофии.
14. Общая характеристика микрофлоры аэробной и анаэробной зон
водоемов.
15. Распространение фототрофных бактерий, их биология.
16. Микрофлора сточных вод, их биологическая очистка.
17. Микрофлора почвы. Основные группы микроорганизмов почвенного
комплекса, их функции.
18. Доминирующая бактериальная флора почвы. Аэробные и
анаэробные микроорганизмы, их деятельность в почве.
19. Микрофлора ризосферы, ее состав, значение.
20. Эпифитная микрофлора, ее состав и роль.
21. Азотфиксация и проблема плодородия почвы. Свободноживущие и
симбиотические азотфиксаторы.
22. Микориза, ее значение.
23. Выживаемость патогенных микроорганизмов в почве.
24. Экология и физиология микроорганизмов нефтяных месторождений.
25. Биоремидиация загрязненных почв и грунтов.
26. Биологическая обработка органических отходов.
27.Методы исследования экологии микроорганизмов.
Критерии оценки:
Оценка «зачтено» ставится, если выполнены все требования к
раскрытию вопроса: обозначена проблема и обоснована её актуальность,
логично изложена собственная позиция, сформулированы выводы, тема
раскрыта полностью, даны правильные ответы на дополнительные вопросы.
Оценка «незачтено» ставится, если допущены грубые неточности в
ответе или вопрос не раскрыт полностью; грубые неточности в понятийном
аппарате
при
изложении
материала;
отсутствует
логическая
последовательность в суждениях; на дополнительные вопросы даны
неверные ответы.
11
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРЕЗЕНТАЦИЙ:
1. Температура и микроорганизмы.
2. Влияние влажности и состава среды на микроорганизмы.
3. Влияние света и реакции среды на микроорганизмы.
4. Трофические связи в микробном сообществе.
5. Топография сообществ.
6. Атмосфера и микроорганизмы. Летучие соединения азота.
7. Водородные бактерии.
8. Карбоксидобактерии.
9. Микробиология водных сред обитания. Бактериопланктон.
10.Подземные воды.
11.Глубоководные микроорганизмы.
12.Почвенная микробиология.
13.Распределение микроорганизмов в почве.
14.Методы анализа микрофлоры почвы. Метод обрастания стекол
Холодного.
15.Капиллярный метод Перфильева (педоскопы).
6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Учебные аудитории, компьютер, проектор, общелабораторное и
специальное микробиологическое оборудование: пипетка переменного
объема Thermo Fisher Scientific 100-1000 мкл; профессиональный цифровой
лабораторный микроскоп Микромед Р-1; автоматический аквадистиллятор
АЭ 10 МО; чашки Петри; петли микробиологические; шпатели
Дригальского; пробирки биологические и химические; спиртовки;
промывалка 250 мл; шкаф вытяжной с электронагревательной панелью;
термостат с охлаждением ТСО-200 СПУ; шкаф сушильный ШС-80-01 СПУ;
весы аналитические DX-120; холодильник лабораторный; сухие
микробиологические
среды
для
выращивания
разных
групп
микроорганизмов.
12
Лист дополнений и изменений
к рабочей программе дисциплины «Экология микроорганизмов»
на 2014/2015 учебный год
направление подготовки 020400.68 Биология
магистерская программа Микробиология
форма обучения очная
В рабочую программу дисциплины «Экология микроорганизмов» изменения и
дополнения не вносились.
Дополнения и изменения рассмотрены и
биотехнологии и микробиологии
протокол № __________ от ___________2014 г.
утверждены
Заведующий кафедрой ________________ И.В. Батлуцкая
13
на
заседании
кафедры