wp_ecologich_mikrobiol - Белорусский государственный

1
Белорусский государственный университет
« 20 » декабря 2013 г.
Регистрационный № УД - 931/25р.
Экологическая микробиология
Учебная программа учреждения высшего образования
по учебной дисциплине для специальности:
1-31 01 03 Микробиология
специализаций
1-31 01 03 01 Прикладная микробиология
1-31 01 03 02 Молекулярная микробиология
Факультет
биологический
(название факультета)
Кафедра
микробиологии
_____
(название кафедры)
Курс (курсы)
3
Семестр (семестры)
Лекции
6
Экзамен
24
(количество часов)
(семестр)
Практические (семинарские)
занятия
-
Зачет ________6___________
(семестр)
(количество часов)
Лабораторные
занятия
16
Курсовой проект (работа) __-__
(семестр)
(количество часов)
УСР
2
(количество часов)
Аудиторных часов
по учебной дисциплине
42
(количество часов)
Всего часов
по учебной дисциплине 72
Форма получения
высшего образования дневная
(количество часов)
Составил(и): А.С. Самсонова, д.б.н.; В.В. Лысак, к.б.н., доцент
(И.О., Фамилия, степень, звание)
2013 г.
2
Учебная программа составлена на основе учебной программы учреждения
высшего образования по учебной дисциплине «Экологическая
микробиология», 11.11.2013 г, регистрационный № УД-66/баз.
(название типовой учебной программы (учебной программы (см. разделы 5-7 Порядка)), дата утверждения,
регистрационный номер)
Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры
микробиологии
(название кафедры)
19.12.2013 г., протокол № 10
(дата, номер протокола)
Заведующий кафедрой
________________
В.А. Прокулевич
(подпись)
(И.О.Фамилия)
Одобрена и рекомендована к утверждению учебно-методической комиссией
биологического факультета
20.12.2013 г., протокол № 6
(дата, номер протокола)
Председатель
________________ В.Д. Поликсенова
(подпись)
(И.О.Фамилия)
3
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Экологическая микробиология представляет собой синтетическую
дисциплину, предполагающую знакомство с условиями обитания,
деятельностью микроорганизмов в природе. Центральным объектом
исследования
является
микробное
сообщество
как
система
взаимодействующих между собой разнообразных видов. Экологическая
микробиология отличается от экологии животных или растений
специфичностью
и
разнообразием
химической
деятельности
микроорганизмов; непосредственным взаимодействием микроорганизмов с
геосферой и их первичностью в биосфере Земли.
Понимание феномена жизни подразумевает понимание того, как
эволюционировала жизнь; понимание эволюции требует понимания
экологических условий, в которых она происходит. Экологическая
микробиология изучает функциональное разнообразие микроорганизмов с
аутэкологией видов, их взаимодействие в составе микробных сообществ,
деятельность микробных сообществ в составе биосферы. Благодаря своей
близости к молекулярным, биохимическим подходам, геохимии экология
микроорганизмов играет центральную роль в современном естествознании.
Экологическая микробиология является не только прикладной, но и
теоретической дисциплиной, имеющей значение для естествознания в целом.
Целью учебной дисциплины «Экологическая микробиология» является
формирование у студентов базовых теоретических знаний в области
экологии микроорганизмов, исходя из современных достижений этой науки.
В задачи учебной дисциплины входит:
формирование
представления
о
предмете
экологической
микробиологии; изучение истории ее становления и вклада в этот процесс
ученых разных стран; о современном состоянии и перспективах развития
экологической микробиологии;
освоение
знаний
о
разнообразии
микроорганизмов,
их
экофизиологических особенностях;
- изучение особенностей структуры и функционирования микробных
сообществ;
- рассмотрение участия микроорганизмов в круговороте вещества и
энергии;
- формирование представления о глобальных экологических проблемах
и путях использования микроорганизмов для выхода из кризисных
состояний;
- воспитание нравственных ориентаций на цивилизованное, экологически грамотное отношение к природе, микробному разнообразию,
предотвращению загрязнения окружающей среды.
В результате изучения учебной дисциплины студент должен:
знать:
- предмет, законы, проблемы и задачи экологической микробиологии;
4
- характеристики экологических факторов и их действие на
микроорганизмы;
- основные закономерности взаимодействия микроорганизмов с микрои макроорганизмами;
- участие микроорганизмов в биогеохимических циклах элементов и
химически устойчивых соединений;
- пути использования микроорганизмов в управлении качеством
окружающей среды.
уметь:
- моделировать влияние микроорганизмов на состояние экосистемы;
- оценивать и прогнозировать возможное негативное или позитивное
воздействие микроорганизмов на окружающую среду: природные и
производственные системы;
- делать практические выводы в исследованиях деятельности микроорганизмов с учетом экологических последствий.
владеть:
- объемом знаний, полученных в рамках изучаемого курса;
- навыками использования стандартных методов экологической
микробиологии для наблюдения и изучения микроорганизмов в полевых и
лабораторных условиях.
Программа учебного курса рассчитана на 72 часа, в том числе 42 часа
аудиторных: 24 – лекционных, 16 – лабораторных занятий, 2 – управляемой
самостоятельной работы.
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
I. ВВЕДЕНИЕ
Основные законы экологии микроорганизмов. Биосферное значение
микроорганизмов. Предмет экологии микроорганизмов. Общее и различное в
дисциплинах «Общая экология» и «Экология микроорганизмов». Предмет
экологической микробиологии. Разделы экологической микробиологии
(аутэкология, синэкология, комэкология). Законы Виноградского Бейеринка, Вольтерры - Гаузе. Энергетическая, концентрационная,
деструктивная, транспортная и средообразующая роль бактерий в биосфере.
Значение работ Г.А. Надсона, В.Л. Омелянского, В.С. Буткевича, Б.Л.
Исаченко и др. для развития экологической микробиологии. Развитие
экологической микробиологии в Беларуси.
II. АУТЭКОЛОГИЯ. ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
ОБИТАНИЯ НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ
Влияние магнитных полей на микроорганизмы. Магнетотаксис. Влияние
температур, температурные оптимумы и пределы толерантности бактерий.
Понятие о психрофилах, мезофилах и термофилах. Молекулярные
особенности, определяющие границы температурной толерантности
бактерий. Влияние излучений. Фототаксис, фотохромность и фотосинтез у
5
микроорганизмов. Механизмы повреждающего действия УФ-лучей и
ионизирующего излучения. Радиорезистентность микроорганизмов и ее
молекулярные механизмы.
III. АУТЭКОЛОГИЯ. ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
ОБИТАНИЯ НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ
Понятие о водной активности и водном потенциале. Негалофильные и
галофильные
микроорганизмы.
Молекулярные
механизмы
осмотолерантности. Кислород как акцептор электрона. Активные формы
кислорода и этапы их восстановления в микробной клетке. Отношение
микроорганизмов к рН. Ацидофилы, нейтрофилы и алкалофилы. Влияние рН
среды на формирование трансмембранного электрохимического потенциала
в бактериальной клетке.
IV. СИНЭКОЛОГИЯ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БАКТЕРИЙ С
БАКТЕРИЯМИ, ПРОСТЕЙШИМИ И БЕСПОЗВОНОЧНЫМИ
ЖИВОТНЫМИ
Типы
взаимодействий
между
биологическими
объектами.
Комменсализм, мутуализм, паразитизм, конкуренция и аллелопатия
(антибиоз). Факультативные и облигатные симбиозы. Понятие о
консорциуме. Взаимодействие бактерий с простейшими. Тройственные
симбиозы. Внутриядерный паразитизм бактерий в простейших.
Взаимодействие бактерий с насекомыми и его контроль со стороны хозяина.
Микробные симбионты глубоководных погонофор. Светящиеся бактерии –
симбионты энтомопатогенных нематод.
V. СИНЭКОЛОГИЯ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БАКТЕРИЙ
С РАСТЕНИЯМИ
Микробиота филлосферы и ризосферы растений. Симбиоз бобовых с
азотфиксирующими клубеньковыми бактериями. Этапы формирования
симбиоза (аттракция, адгезия, интернализация). Понятие о лектинах.
Фитопатогены. Особенности паразитизма агробактерий. Понятие о
генетической колонизации.
VI. СИНЭКОЛОГИЯ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ БАКТЕРИЙ С
ОРГАНИЗМАМИ ПОЗВОНОЧНЫХ И ЧЕЛОВЕКА
Понятие об автохтонной и аллохтонной микробиоте тела позвоночных.
Микробиоценозы
рубца
жвачных
животных.
Органы
свечения
глубоководных рыб. Микробная экология тела человека. Нормальная
микробиота кожи, репродуктивного тракта, органов системы пищеварения.
Микробиота ротовой полости. Микробиота толстого кишечника. Понятие о
дисбактериозе. Болезнетворные микроорганизмы и факторы их
патогенности.
6
VII. КОМЭКОЛОГИЯ. МИКРОБИОЦЕНОЗЫ ВОЗДУХА И ПОЧВ
Основные понятия комэкологии. Ареалы бактерий. Бактерии как
космополиты и их связь с определенными экосистемами. Типичная структура
микробиоценоза. Понятие о сукцессии. Аэромикрофлора и источники ее
формирования. Факторы, оказывающие влияние на количественный и
качественный состав аэропланктона. Микробиологический контроль
качества воздушной среды. Микробиота почв. Структура почвенных
микробных сообществ. Представления о Г- и К-стратегиях микроорганизмов.
Роль микроорганизмов в формировании плодородия почв.
VIII. КОМЭКОЛОГИЯ. МИКРОБИОЦЕНОЗЫ МОРЕЙ И
ПРЕСНЫХ ВОДОЕМОВ
Гидромикробиота и ее особенности. Микробиота стратифицированных
пресных водоемов. Движение веществ и энергии в микробиоценозе пресного
водоема. Олиготрофные и эвтрофные водоемы и факторы это определяющие.
Понятие о сапробности. Методы санитарно-микробиологического контроля
качества вод.
IX. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ ПРИ РЕШЕНИИ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ
Биоремедиация. Искусственные микробиоценозы очистных сооружений.
Микроорганизмы как биодеструкторы. Использование микроорганизмов при
очистке
окружающей
среды
от
техногенных
загрязнений.
Микробиологическая очистка сточных вод. Микробиоценоз активного ила.
Перспективы генной инженерии в решении экологических проблем.
№
п/п
Наименование разделов, тем
1
I
II
2
1
III
IV
V
Введение
Аутэкология. Влияние физических
факторов среды обитания на
жизнедеятельность микроорганизмов
2
Аутэкология. Влияние химических
факторов среды на жизнедеятельность
микроорганизмов
Синэкология. Взаимодействие бактерий с
бактериями, простейшими и
беспозвоночными животными
Синэкология. Взаимодействие
Количество часов
Аудиторные
Самостоятельная
Лекции Лаборатор- УСР
работа
ные занятия
3
4
5
6
2
3
2
4
-
3
3
4
5
6
2
2
-
3
4
2
2
4
2
2
-
3
7
микроорганизмов с растениями
Синэкология. Взаимодействие
микроорганизмов с организмами
позвоночных и человека
VII Комэкология. Микроорганизмы воздуха и
почв
VIII Комэкология. Микроорганизмы морей и
пресных водоемов
IX Использование микроорганизмов при
решении экологических проблем
ИТОГО:
VI
2
-
-
3
4
2
-
4
2
2
-
3
4
2
-
4
24
16
2
30
8
Формы контроля
знаний
управляемая
самостоятельн
ая работа
3
2
4
-
5
-
6
-
7
-
8
-
9
-
4
-
-
6
-
-
-
8
-
-
4
2
-
коллоквиум
иное
лабораторные
занятия
2
Введение. Основные законы экологии микроорганизмов. Предмет
экологии микроорганизмов. Общее и различное в дисциплинах
«Общая экология» и «Экология микроорганизмов». Предмет
экологической микробиологии. Разделы экологической
микробиологии
2, 3
Аутэкология. Влияние физических факторов среды обитания
на жизнедеятельность микроорганизмов. Влияние химических
факторов среды на жизнедеятельность микроорганизмов.
Магнетотаксис. Понятие о психрофилах, мезофилах и термофилах.
Фототаксис, фотохромность и фотосинтез у микроорганизмов.
Понятие о водной активности и водном потенциале.
Негалофильные и галофильные микроорганизмы. Молекулярные
механизмы осмотолерантности. Кислород как акцептор электрона.
Ацидофилы, нейтрофилы и алкалофилы.
4, 5, 6 Синэкология. Взаимодействие бактерий с бактериями,
простейшими и беспозвоночными животными.
Взаимодействие микроорганизмов с растениями.
Комменсализм, мутуализм, паразитизм, конкуренция и
аллелопатия (антибиоз). Факультативные и облигатные симбиозы.
Понятие о консорциуме. Микробиота филлосферы и ризосферы
растений. Симбиоз бобовых с азотфиксирующими клубеньковыми
бактериями. Этапы формирования симбиоза Понятие о лектинах.
Фитопатогены..
семинарские
занятия
Название раздела, темы
практические
занятия
1
1
Количество аудиторных часов
лекции
Номер раздела,
темы
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
9
7, 8
9
Понятие о генетической колонизации. Понятие об автохтонной и
аллохтонной микробиоте тела позвоночных. Микробная экология
тела человека. Понятие о дисбактериозе. Болезнетворные
микроорганизмы и факторы их патогенности.
Комэкология. Микроорганизмы воздуха и почв.
Микроорганизмы морей и пресных водоемов. Ареалы бактерий.
Типичная структура микробиоценоза. Понятие о сукцессии.
Аэромикрофлора и источники ее формирования. Структура
почвенных микробных сообществ. Гидромикробиота и ее
особенности. Микробиота стратифицированных пресных
водоемов. Движение веществ и энергии в микробиоценозе
пресного водоема. Олиготрофные и эвтрофные водоемы и
факторы это определяющие. Понятие о сапробности. Методы
санитарно-микробиологического контроля качества вод.
Использование микроорганизмов при решении экологических
проблем. Биоремедиация. Микроорганизмы как биодеструкторы.
Использование микроорганизмов при очистке окружающей среды
от техногенных загрязнений. Микробиологическая очистка
сточных вод. Микробиоценоз активного ила. Перспективы генной
инженерии в решении экологических проблем.
6
-
-
4
-
-
-
4
-
-
2
-
-
-
10
ИНФОРМАЦИОННАЯ ЧАСТЬ
Основная и дополнительная литература
№№
п/п
Список литературы
Год
издания
Основная (ЛО)
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Гусев М.В. Микробиология
Заварзин Г.А. Введение в природоведческую микробиологию
Нетрусов А.И. Экология микроорганизмов
Современная микробиология / под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г.
Шлегеля
Дополнительная (ЛД)
Борисов Л.Б. Медицинская микробиология, вирусология
Вятчина О.Ф. Малый практикум по микробиологии
Громов Б.В. Экология бактерий
Емцев В.Т. Микробиология
Жизнь микроорганизмов в экстремальных условиях / под ред. Д.
Кашнера
Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии
Шлегель Г. Общая микробиология
2003
2001
2004
2005
2002
2009
1989
2005
1981
2005
1987
ПЕРЕЧЕНЬ ЗАДАНИЙ И КОНТРОЛЬНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
УПРАВЛЯЕМОЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Коллоквиум по теме:
Типы взаимоотношений между микроорганизмами. Взаимоотношения
микроорганизмов с растениями и животными. Нормальная микробиота
человека. Патогенные и условно-патогенные (оппортунистические)
микроорганизмы. Фитопатогенные микроорганизмы.
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ
Типовым учебным планом специальности 1-31 80 01 «Микробиология» в
качестве формы итогового контроля по дисциплине рекомендован зачет.
Для текущего контроля и самоконтроля знаний и умений студентов по
данной дисциплине можно использовать следующий диагностический
инструментарий:
- защита индивидуальных заданий при выполнении лабораторных работ;
- защита подготовленного студентом реферата;
- проведение коллоквиума;
- устные опросы;
- письменные контрольные работы по отдельным темам курса;
- компьютерное тестирование.
11
ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ
ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ СПЕЦИАЛЬНОСТИ
Название
дисциплины,
с которой
требуется
согласование
Название
кафедры
Физиология
микроорганизмов
микробиологии
Предложения
об изменениях в
содержании учебной
программы
по изучаемой учебной
дисциплине
Решение, принятое
кафедрой,
разработавшей
учебную программу
(с указанием даты и
номера протокола)1
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ
ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
на _____/_____ учебный год
№№
пп
Дополнения и изменения
Основание
Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
(протокол № ____ от ________ 201_ г.)
Заведующий кафедрой
_____________________ _______________ __________________
(степень, звание)
(подпись)
(И.О.Фамилия)
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
_____________________ _______________ __________________
(степень, звание)
(подпись)
(И.О.Фамилия)
При наличии предложений об изменениях в содержании учебной программы по изучаемой учебной
дисциплине
1
12