1
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования Московской области «Международный
университет природы, общества и человека «Дубна»
(университет «Дубна»)
Факультет естественных и инженерных наук
Кафедра биофизики
УТВЕРЖДАЮ
проректор по учебной работе _С.В. Моржухина «_»_2011 г.
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Микробиология (наименование дисциплины) по направлению 140800 – ядерные физика и технологии (№, наименование направления, специальности) Форма обучения: очная Уровень подготовки: бакалавр Курс (семестр): 2 (4) г. Дубна, 20 г.Автор программы:
д.б.н. Борейко А.В., кафедра биофизики /_ / Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки (специальности) 140800 – ядерные физика и технологии (код и наименование направления подготовки (специальности)) Программа рассмотрена на заседании кафедры биофизики Протокол заседания № _ от «» 20_ г.
Заведующий кафедрой д.б.н. профессор /_/ Красавин Е.А.
Рецензент:
/_/ (подпись)
СОГЛАСОВАНО
Декан факультета ЕиИН к. ф.- м. наук /_/ Деникин А.С.Руководитель библиотечной системы / _ / _ / (подпись) (ФИО) 1. Выписка из федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 140800 Ядерные физика и технологии (квалификация (степень) «бакалавр»). Утвержден Приказом Министерства образования и науки РФ от 14.01.2010 № 23.
Код УЦ ООП Учебные циклы и Трудоемкость Перечень Коды проектируемые (зачетные дисциплин для формируемых результаты их единицы) разработки компетенций освоения примерных программ, а также учебников и учебных пособий Б.2.В иметь Микробиология ПК- 2. Целью освоения дисциплины «Микробиология» является изучение основ современной микробиологии, основных закономерностей жизни и развития микроорганизмов, их роли в природе и практике.
Задачей курса является системное изложение основных положений современной микробиологии: морфологии и физиологии микроорганизмов, обмена веществ (метаболизма), основ генетики микроорганизмов и иммунологии.
3. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата:
Дисциплина «Микробиология» является вариативной частью математического и естественнонаучного цикла.
Настоящий курс ориентирован на ознакомление студентов-биофизиков с основными методами стерильной работы с микроорганизмами, ознакомление с физиологобиохимическими свойствами микроорганизмов, метаболизмом клеток. Знание прикладных аспектов общей микробиологии является необходимой базой для последующего изучения студентами-биофизиками различных разделов специализированных курсов радиобиологии.
4. Компетенции студента, формируемые в результате освоения дисциплины:
Общекультурные:
- понимать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности (ОК-8).
Профессиональные:
для научно-исследовательской деятельности:
- обладать способностью использовать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования, современные компьютерные технологии и базы данных в своей предметной области (ПК-4);
- обладать способностью проводить математическое моделирование процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований (ПК-5);
- обладать способностью использовать технические средства для измерения основных параметров объектов исследования, к подготовке данных для составления обзоров, отчетов и научных публикаций (ПК-7);
для производственно-технологической деятельности:
- обладать готовностью к оценке ядерной и радиационной безопасности, к оценке воздействия на окружающую среду, к контролю за соблюдением экологической безопасности, техники безопасности, норм и правил производственной санитарии, пожарной, радиационной и ядерной безопасности, норм охраны труда (ПК-23);
- уметь использовать методы расчета миграции радионуклидов в окружающей среде, оценивать дозы внутреннего облучения (ПК-34);
- обладать способностью к подготовке и анализу исходных данных для расчета биологических защит и проведения мероприятий по радиационной безопасности (ПК-35);
- обладать готовностью к оценке последствий облучения персонала и населения при работе предприятия и установок в норме, при проектных и запроектных авариях (ПКобладать спсобностью проводить разъяснительную работу о безопасности деятельности предприятия и санитарно-гигиенического состояния окружающей среды (ПК-43).
эукариот (мицелиальные ПК-4 Коллоквиум, зачет грибы и дрожжи);
знать вирусы и их значение; ОК-1 С7, С8, Л13, Л14, Л15, Д4, микроорганизмов и действие ОК- экологических факторов на ПК- микроорганизмы с целью ПК- жизнедеятельностью; ПК- работы в микробиологической ОК- умения:
приготовления препаратов ОК-6 занятия, зачет культивировать применение:
микробиологической ПК- анализ:
Результат обучения компетенция Образовательная Вид задания вычленять главное ОК- (анализ информации); ПК- Оценка 5. Структура и содержание дисциплины «Микробиология»:
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц 150 часов.
Введение. Предмет микробиологии. История микробиологии.
Систематика и номенклатура микроорганизмов Морфология, структура и химический состав микроорганизмов. Метаболизм Морфология, строение, прокариот (бактерий), метаболизм бактерий Морфология, строение, Генетика микроорганизмов.
микроорганизмов.
Наследственность и изменчивость микроорганизмов.
Важнейшие биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами. Спиртовое брожение. Молочнокислое брожение.
Действие экологических факторов на микроорганизмы.
Важнейшие биохимические микроорганизмами.
Патогенные микроорганизмы.
Инфекция, ее источники и пути передачи.
Понятие об иммунитете. Виды Антигенная структура бактериальной клетки.
С1 Систематика и номенклатура микроорганизмов Эукариоты и прокариоты. Химический состав клеток прокариотов. Морфология бактерий.
С2 Метаболизм микроорганизмов (катаболизм и анаболизм; транспорт питат. веществ, ферменты, биосинтез углеводов, аминокислот, липидов).
а) путем субстратного фосфорилирования, процессы брожения, б) путем окислительного фосфорилирования С5 Организация генетического материала, генотип и фенотип микроорганизмов, модификации, мутации, классификация мутаций.
С6 Модификации, мутации, рекомбинации и др. феномены, генетическая реактивация, реактивация клеткой–хозяином.
С7 Механизм приобретенного иммунитета. Иммунодефицитные состояния. Аллергия. Аутоиммунные заболевании. Вакцины. Иммунные сыворотки и Домашние работы:
Повторение систематики и номенклатуры микроорганизмов микроорганизмов. Метаболизм микроорганизмов.
Д3 Повторение видов энергии, используемых микроорганизмами. Д4 Повторение механизма взаимодействия фага с бактериальной Д5 Повторение понятий: генотип и фенотип, наследственность и изменчивость микроорганизмов. Механизмы, вызывающие изменение генетической информации. Мутации и их индуцированные мутации. Передача признаков и генетическая Повторение понятия об иммунитете. Виды иммунитета.
Содержание учебного материала Раздел 1. Введение. Предмет микробиологии. История микробиологии.
Систематика и номенклатура микроорганизмов Открытие микроорганизмов. Основные этапы становления микробиологии.
Положение микроорганизмов в системе живого мира. Систематика и номенклатура микроорганизмов.
Раздел 2. Морфология, структура и химический состав микроорганизмов.
Метаболизм микроорганизмов.
Морфология, структура и химический состав микроорганизмов. Метаболизм микроорганизмов. Элементарный состав клеток микроорганизмов. Пищевые потребности микроорганизмов. Соединения углерода и азота, используемые микроорганизмами. Типы питания: гетеротрофный и автотрофный. Факторы роста. Механизмы проникновения питательных веществ в клетку: пассивная диффузия и активный транспорт.
Энергетический обмен. Виды энергии, используемые микроорганизмами. Фототрофы и хемотрофы. Особенности биологического окисления. Способы существования и типы обмена веществ у микроорганизмов: хемогетеротрофы, хемоавтотрофы, фотогетеротрофы, фотоавтотрофы. Аэробное дыхание. Неполное окисление. Брожение.
Анаэробное дыхание. Взаимосвязь конструктивного и энергетического обменов у микроорганизмов.
Раздел 3. Морфология, строение, развитие, классификация прокариот (бактерий), метаболизм бактерий.
Морфология, строение, развитие, классификация прокариот (бактерий).
Одноклеточные и многоклеточные бактерии. Строение бактериальной (прокариотной) клетки. Движение бактерий. Размножение бактерий. Метаболизм. Характеристика отдельных таксономических групп бактерий. Грамотрицательные бактерии: Escherichia coli, Salmonella typhimurium. Грамположительные бактерии: Bacillus subtilis.
Формирование споры. Механизмы репликации ДНК бактерий.
Раздел 4. Морфология, строение, развитие, метаболизм эукариот.
Вирусы. Формы существования, структура, особенности химического состава и репродукция. Происхождение, распространение вирусов в природе и их значение. Вирусы микроорганизмов. Фаги. Бактериофаги (Т, 80, ). Фитопатогенные вирусы. Вирусы животных. Вирусы со спиральной симметрией. Полиэдрические вирусы. Морфология бактериофагов. Литический цикл. Лизогенный цикл.
Раздел 5. Вирусы.
Морфология, строение, развитие эукариотных микроорганизмов (грибы и дрожжи).
Классификация и номенклатура грибов. Характеристика представителей отдельных классов и их значение. Дрожжи. Форма, размеры. Особенности строения дрожжевой клетки. Классификация дрожжей. Морфология дрожжевой клетки. Метаболизм дрожжей.
Структура хромосом. Механизм репликации ДНК. Клеточный цикл. Половое размножение. Гомоталличные и гетероталличные дрожжи. Регуляция экспрессии генов.
Lac-оперон. Trp-оперон.
Раздел 6. Генетика микроорганизмов. Генотип и фенотип микроорганизмов.
Наследственность и изменчивость микроорганизмов.
Генетика микроорганизмов. Генотип и фенотип микроорганизмов.
Наследственность и изменчивость микроорганизмов. Механизмы, вызывающие изменение генетической информации. Мутации и их возникновение. Спонтанные мутации.
Индуцированные мутации. Передача признаков и генетическая рекомбинация.
Коньюгация. Внеядерная наследственность. Вирусы и бактериофаги (Т, 80, ).Трансформация. Трансдукция. Мобильные элементы: IS-элементы, транспозоны, плазмиды бактерий.
Раздел 7. Важнейшие биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами.
Спиртовое брожение. Молочнокислое брожение.
Важнейшие биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами.
Спиртовое брожение. Характеристика микроорганизмов – возбудителей спиртового брожения. Образование этилового спирта дрожжами. Общие условия спиртового брожения.
Молочнокислое брожение. Характеристика молочнокислых бактерий.
Гомоферментативные и гетероферментативные молочнокислые бактерии.
Пропионовокислое брожение. Характеристики пропионовокислых бактерий.
Маслянокислое брожение и ацетоно-бутиловое брожение. Морфологические и физиологические особенности возбудителей.
Образование уксусной кислоты. Физиолого-биохимические особенности уксуснокислых бактерий.
Образование органических кислот мицелиальными грибами.
Раздел 8. Действие экологических факторов на микроорганизмы.
Действие экологических факторов на микроорганизмы. Рост микроорганизмов в зависимости от температуры. Термоустойчивость вегетативных клеток и спор микроорганизмов. Использование высоких температур для стерилизации. Действие низких температур на микроорганизмы. Влияние гидростатического давления на микроорганизмы. Радиация и характер ее действия на микроорганизмы. Использование некоторых форм лучистой энергии для стерилизации. Радиоволны. Перспективное применение токов высокой частоты (ВЧ) и сверхвысокой частоты (СВЧ) в микробиологии. Значение влажности для жизнедеятельности микроорганизмов.
Устойчивость микроорганизмов к высушиванию. Отношение микроорганизмов к молекулярному кислороду: аэробы и анаэробы (облигатные и факультативные), микроаэрофилы. Значение окислительно-восстановительного потенциала и рН среды для жизнедеятельности микроорганизмов. Антимикробные вещества, характер специфичность и механизм их действия.
Взаимоотношения микроорганизмов между собой и с макроорганизмами. Симбиоз.
Раздел 9. Важнейшие биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами.
Патогенные микроорганизмы. Инфекция, ее источники и пути передачи.
Патогенные микроорганизмы. Инфекция, ее источники и пути передачи. Понятие об иммунитете. Пищевые инфекции. Распространение микроорганизмов в природе. Типы симбиоза. Микроорганизмы почвы. Микроорганизмы воды. Распространение микроорганизмов в природе. Микроорганизмы воздуха. Микроорганизмы пищевых продуктов. Микроорганизмы организма человека.
Раздел 10. Понятие об иммунитете. Виды иммунитета. Антигены. Антигенная структура бактериальной клетки.
Понятие об иммунитете. Виды иммунитета. Стадии фагоцитоза. Антигены.
Антигенная структура бактериальной клетки. Микробные токсины как антигены.
Антитела. Синтез антител в организме. Роль антител в защите организма от инфекции.
Вакцины. Производство и применение вакцин. Анатоксины, их получение. Сыворотки, их применение в медицинской практике.
Практические занятия и семинары Практические занятия объемом 17 часов призваны закрепить знания студентов по отдельным разделам курса и основным методам работы в микробиологической лаборатории.
6. Образовательные технологии:
Основными методами обучения являются чтение лекционного курса с использованием мультимедиа презентаций, предусмотрены практические занятия по изучению теоретических основ микробиологии и приемам работы в микробиологической лаборатории. Удельный вес занятий проводимых в интерактивной форме, составляет не менее 30 % аудиторных занятий.
Освоение теоретической части курса происходит в процессе прослушивания лекционного курса и самостоятельной работы студентов по закреплению полученных знаний с использованием конспектов лекций, компьютерных презентаций и учебников по курсу «Микробиология».
Практическая часть курса включает изучение морфологии, физиологии и генетики прокариот (бактерий) и эукариот (мицелиальные грибы и дрожжи); вирусов и их значений; культивирования, условий роста микроорганизмов и действие экологических факторов на микроорганизмы с целью управления их жизнедеятельностью; безопасные приемы работы в микробиологической лаборатории. Полученные практические навыки закрепляются в ходе семинарских занятий и при выполнении домашних работ.
Учебную внеаудиторную деятельность, выполняемую в часы, отведенные студенту для самостоятельной работы, целесообразно разделить на две группы:
1. Подготовка к занятиям предполагает систематическую (ритмичную) самостоятельную работу по изучаемой дисциплине в виде повторения материала лекций, выполнения домашних заданий, подготовки к контрольным работам, тестированию и т.п. Такой вид деятельности студента является необходимым и должен быть обеспечен достаточным ресурсом времени.
2. Домашнее задание относится к категории работ по подготовке к занятиям и включает в себя материал, выдаваемый в ходе практических занятий для организации усвоения и текущего контроля результатов обучения (студент получает задание на дом, которое нужно выполнить, как правило, к следующему аудиторному занятию).
7. Формы контроля и оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины Контроль осуществляется в виде проверки домашних заданий, защиты лабораторных работ. Текущий контроль проводится с целью определения качества усвоения лекционного материала. Наиболее эффективным является его проведение в письменной форме – по контрольным вопросам, тестам, и т.п. Контроль проводится в виде сдачи всеми без исключения студентами контрольных заданий – во время проведения практических занятий. В течение семестра студенты, руководствуясь календарным планом, выполняют контрольные работы, также проводятся коллоквиумы.
7. 1. В ходе курса проводятся тесты по темам:
Морфология микроорганизмов Физиология и биохимия микроорганизмов Морфология, строение, развитие, классификация прокариот и эукариот
«ИСТОРИЯ МИКРОБИОЛОГИИ»
1. Кто впервые клетку назвал «клеткой»?2. Кто впервые увидел бактерии в микроскоп?
3. Какое увеличение давал микроскоп А. Левенгука?
4. Кто впервые разработал и применил предохранительную прививку от оспы?
5. Какое слово в названии Escherichia coli характеризует род, а какое – вид?
«МОРФОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ»
1. Какие микроорганизмы имеют форму виноградной грозди:Тетракокки Стрептококки Стафилококки 2. Какую форму имеет Escherichia coli сферическую палочковидную спиралевидную 3. Какие элементы, входящие в состав клетки называют органогенными 4. Какую длину имеет Escherichia coli 5. Какие структуры прокариотической клетки называют поверхностными цитоплазма клеточная стенка цитоплазматическая мембрана 6. Какие клетки при окрашивании по Граму обесцвечиваются после обработки спиртом грамположительные грамотрицательные 7. Сколько митохондрий в бактериальной клетке
«ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ»
1. Что такое анаболизм?Получение энергии путем расщепления крупных молекул до более простых Превращение простых химических веществ в компоненты клетки.
2. Куда осмотирует вода?
В сторону с большим осмотическим давлением В сторону с меньшим осмотическим давлением 3. Как питаются прототрофы?
Способны усваивать минеральные вещества Нуждаются в готовых органических соединениях 4. Как получают углерод гетеротрофы?
Из двуокиси углерода Из органических соединений 5. Какие органические соединения служат донорами электронов для фото- и хемолитотрофов?
Неорганические соединения Органические соединения 6. Если источником энергии бактерии служат окислительно-восстановительные реакции, донором электронов для нее служат органические соединения и источником углерода служат органические соединения, то эту бактерию относим к Фотолитоавтотрофам Фотоорганогетеротрофам Хемоорганогетеротроф Хемолитоавтотроф
«МОРФОЛОГИЯ, СТРОЕНИЕ, РАЗВИТИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ
ПРОКАРИОТ И ЭУКАРИОТ»
1. Какую форму имеет хромосома E.coli 2. Репликация ДНК E.coli точка инициации репликации одна точек инициации репликации много тэта-тип репликации сигма-тип репликации 3. Установите очередность прохождения процессов ( по номерам - 1,2,3) транскрипция трансляция репликация 4. Сколько нуклеотидов кодируют одну аминокислоту 5. Какая молекула образуется в ходе транскрипции 6. Какие из данных компонентов входят в состав оперона регулятор (репрессор) структурные гены 7. Когда «включается» lac-оперон если единственный доступный источник углерода – глюкоза если единственный доступный источник углерода – лактоза 8. Какие мутации относятся к структурным (хромосомным) дуплекации трансверсии сдвиг рамки считывания 9. Что восстанавливается при истинной обратной мутации исходный фенотип исходный генотип 10. Какие бактериофаги вызывают литическую реакцию вирулентные 11. Какие бактериофаги могут переходить в состояние профага вирулентные 12. В каком процессе передачи генетической информации из клетки в клетку участвуют бактериофаги трансформация трансдукция коньюгация 13. Кто открыл трансформацию 14. Как какому типу относятся плазмиды, несущие устойчивочть к антибиотикам бактериоциногенные плазмиды 15. К какому типу клеток относятся дрожжевые клетки эукариотические прокариотические 16. Какой тип роста наблюдается у дрожжей при избыточном содержании сахара анаэробный 17. Какие конечные продукты образуются при аэробном росте дрожжей углекислота 18. Сколько хромосом у дрожжей семнадцать 19. Какую форму имеют хромосомы дрожжей 20. Расположите по порядку фазы клеточного цикла дрожжей (1, 2, 3, 4) 21. Сколько аскоспор содержится в аске дрожжей 22. Гетероталличными называют дрожжи, образующие диплоид в результате копуляции гаплоидных дрожжей принадлежащих к одному типу спаривания (а и а или и ) принадлежащих к разным типам спаривания (а и ) По окончании изучения дисциплины, в конце четвертого семестра, проводится зачет.Вопросы по дисциплине «Микробиология» для зачета:
1. Подбор компонентов и приготовление питательных сред для культивирования микроорганизмов.
2. Условия культивирования различных микроорганизмов (бактерий, грибов, вирусов).
3. Методы подготовки культуры микроорганизмов для длительного хранения.
4. Проверка «чистоты» культуры.
5. Методы рассева клеток микроорганизмов на чашки Петри с твердой питательной средой и засев в суспензию.
6. Способы клонирования клеток.
7. Метод разведения клеточных суспензий.
8. Методы количественного учета микроорганизмов.
«