Новосибирский Государственный Педагогический Университет

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