Рабочая программа учебной дисциплины «микробиология» для подготовки бакалавров по профилю

4.2. Содержание дисциплины

Краткая история микробиологии. Открытие микроорганизмов Антони Ван Левенгуком. Работы Л.Пастера, Р.Коха, С.Н. Виноградского, М.Бейеринка, И.И. Мечникова. Роль отечественных ученых в развитии микробиологии.

Место микробиологии в системе биологических наук. Объекты микробиологии. Общие свойства микроорганизмов. Роль микроорганизмов в природе и жизни человека.
Раздел 1. «Общая микробиология»

Тема 1. «Биоразнообразие микроорганизмов. Морфологические особенности прокариот».

Краткий обзор основных группы микрооганизмов. Принципы нумерической и филогенетической систематики. Современная система живого мира, основанная на определении нуклеотидной последовательности 16S рРНК.

Микроорганизмы, не имеющие клеточного строения. Вирусы, вироиды, прионы.

Прокариоты и эукариоты. Общие сведения по систематике и номенклатуре прокариот. Морфологические типы бактерий. Ультраструктура бактериальной клетки.

Микроскопические грибы и водоросли. Систематика, морфологические особенности, циклы развития, распространение и роль в биосфере.

Тема 2. «Экология микроорганизмов».

Действие факторов окружающей среды на микроорганизмы. Физиологические группы микроорганизмов по отношению к факторам внешней среды. Влияние температуры, рН, доступности воды, излучения и др. на распространение и активность микроорганизмов. Распространение микроорганизмов в биосфере. Микроорганизмы почвы, воды, воздуха. Влияние биотических факторов на микроорганизмы. Нейтрализм, мутуализм (протокооперация, симбиоз), комменсализм, активная конкуренция, паразитизм, метабиоз, Симбиоз и антагонизм между прокариотами и эукариотами. Практическое использование симбиоза и антагонизма в сельском хозяйстве и медицине.

Питание бактерий. Механизмы транспорта через цитоплазматическую мембрану. Пищевые потребности. Типы питания. Ферменты: классификация и свойства.

Понятие о катаболизме и анаболизме. Получение энергии микроорганизмами. Роль АТФ в аккумуляции и переносе энергии. Типы энергетических процессов. Брожение. Аэробное дыхание. Анаэробное дыхание.

Тема 4. «Участие микроорганизмов в глобальных циклах элементов в биосфере».

Круговорот углерода и кислорода в биосфере. Значимость двух космических процессов – фотосинтеза и минерализации микроорганизмами органических веществ. Ассимиляции СО₂ микроорганизмами. Фотосинтез и хемосинтез. Процессы минерализации органических соединений и роль различных групп микроорганизмов.

Некоторые бродильные и окислительные процессы и их использование. Спиртовое брожение. Молочнокислое брожение. Виды брожений, вызываемых клостридиями. Микробная трансформация целлюлозы. Возбудители, химизм, значение.

Участие микроорганизмов в круговороте азота. Аммонификация азотсодержащих органических соединений. Нитрификация и денитрификация. Иммобилизация азота. Биологическая фиксация азота атмосферы Азотфиксация свободноживущими, ассоциативными и симбиотическими бактериями. Влияние микробиологических превращений азотсодержащих соединений на доступность азота для питания растений.

Превращение микроорганизмами соединений серы, фосфора, железа и др. элементов.

Раздел 2 «Специальная микробиология»

Тема 5. «Микробиологические процессы в почвообразовании».

Особенности почвы как среды обитания микроорганизмов. Роль микроорганизмов в почвообразовании и плодородии. Эколого-географические закономерности распространения микроорганизмов в почвах. Микробные ценозы различных типов почв. Влияние агроприемов (обработка почвы, внесение удобрений, мелиорация и др.) на почвенные микроорганизмы. Методы определения состава и активности почвенных микроорганизмов.

Взаимоотношения почвенных микроорганизмов и растений. Микроорганизмы зоны корня и их влияние на растения. Симбиоз микроорганизмов и растений. Бобово-ризобиальный симбиоз. Микориза.

Тема 6. «Микробные процессы в биотехнологии окружающей среды»

Использование микробных биотехнологий в сельском хозяйстве для снижения антропогенной нагрузки на экосистемы. Биопрепараты, повышающие плодородие почв и улучшающие рост и развитие растений на основе азотфиксирующих, фосфатмобилизующих и др. бактерий. Использование микроорганизмов и их метаболитов для защиты растений от возбудителей болезней и насекомых вредителей.

Биологическая индикация загрязнённой почвенной среды и самоочищение почв. Деградация ксенобиотиков в природных экосистемах микроорганизмами. Разложение нефти и нефтепродуктов. Использование микроорганизмов в технологиях утилизации отходов и сточных вод.