С-х_микробиология - Барановичский государственный

УТВЕРЖДАЮ:
Заведующий кафедрой
аграрных дисциплин
_______________ В.Н. Зуев
«____» __________ 2012 г.
Протокол № ___
Методические указания
для подготовки к входного компьютерного тестирования
по сельскохозяйственной микробиологии
для специальности 1-74 02 01 «Агрономия»
4 курс, инженерный факультет
Составитель: _________________ Т.Т. Бизюкова, к.с/х наук, ст. преподаватель
ВЫПИСКА ИЗ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ
Введение
Предмет микробиологии как науки. Распространение и роль микроорганизмов в природе и сельскохозяйственном производстве. Разнообразие микроорганизмов и их общие свойства. Методы исследований. Круг изучаемых вопросов.
Место микробиологии в системе биологических и сельскохозяйственных наук.
История развития микробиологии. Открытие микроорганизмов А. Левенгуком.
Период описательной микробиологии. Физиологический период развития
микробиологии. Открытия Л. Пастера. Значение работ Р. Коха, И. И. Мечникова,
Д. И. Ивановского и др. Биохимический период развития микробиологии.
Работы С. П. Костычева, В. С. Буткевича и др. Вклад С. Н. Виноградского, В. Л.
Омелянского, Н. Н. Худякова, М. В. Федорова, Н. А. Красильникова, Е. Н.
Мишустина и других ученых в развитие сельскохозяйственной микробиологии.
Вклад белорусских ученых в развитие сельскохозяйственной микробиологии.
Основные задачи и направления развития микробиологии на современном
этапе.
Морфология и систематика микроорганизмов
Прокариотные и эукариотные микроорганизмы - их клеточная организация
и основные различия.
Бактерии. Основные формы и размеры. Строение бактериальной клетки.
Капсула и слизистые слои. Жгутики и ворсинки. Движение бактерий. Реакции
таксиса у микроорганизмов. Состав и строение клеточных стенок у
грамположительных и грамотрицательных бактерий. Дефектные формы
микроорганизмов (протопласты, сферопласты, L-формы).
Строение и функции цитоплазматической мембраны. Цитоплазма.
Нуклеоид - ядерный аппарат у бактерий. Рибосомы. Включения - их состав и
значение. Цисты и эндоспоры. Образование, строение и свойства спор.
Расположение спор.
Способы
размножения
прокариотов.
Рост
клеточной
массы
микроорганизмов на питательных средах. Фазы кривой роста, их особенности в
периодическом культивировании. Непрерывные культуры, хемостат и
турбидостат. Значение непрерывного культивирования для изучения физиологии
микробов и для биотехнологической промышленности.
Систематика микроорганизмов. Принципы и подходы к систематике и номенклатуре микроорганизмов, таксономические категории. Вид как основная
таксономическая единица, определение, критерии вида (морфологические,
культуральные, физиологические, генетические, биохимические, экологические
и др.). Систематика Н. А. Красильникова. Систематика по Д. Берги.
Грамотрицательные
бактерии
и
их
характеристика:
скотобактерии
(миксобактерии, цитофаги, нитчатые многоклеточные, хламидобактерии,
риккетсии), фототрофные бактерии с бескислородным типом фотосинтеза и
оксифотобактерии. Грамположительные бактерии. Актиномицеты: строение,
размножение, значение. Стрептомицеты, проак- тиномицеты, микромоноспоры,
франки, микобактерии, микококки. Характеристика микоплазм и архебактерий.
Эукариотные микроорганизмы. Микроскопические грибы. Особенности
строения, размножения мицелиальных грибов и их значение. Дрожжи: строение,
размножение, физиологическая характеристика и практическое использование.
Вирусы. История открытия. Структура и свойства вирусов. Основные
принципы классификации: ДНК- и РНК-геномные, сложные и простые вирусы.
Репродукция вирусов и их роль в природе. Фаги. Бактериофаги, актинофаги,
микофаги. Строение и размножение бактериофагов. Взаимодействие вирусов и
фагов с клеткой хозяина. Этапы взаимодействия. Вирулентные и умеренные
фаги. Явление лизогении, лизогенные культуры. Практическое использование
фагов. Вироиды и прионы, их особенности и значение.
Питание микроорганизмов
Способы питания живых существ. Внеклеточное переваривание у
микроорганизмов. Поступление питательных веществ в микробную клетку.
Химический состав бактериальной клетки. Пищевые потребности микроорганизмов.
Типы питания у микроорганизмов. Автотрофы и гетеротрофы. Литотрофы
и органотрофы. Фотосинтез и хемосинтез у микроорганизмов. Фотолитотрофы,
фотоорганотрофы, хемолитотрофы, хемоорганотрофы. Сапрофиты и паразиты.
Источники азота для микроорганизмов. Усвоение зольных элементов серы, фосфора, магния, калия, кальция, железа, микроэлементов. Потребность
микроорганизмов в факторах роста.
Питательные среды для выращивания микроорганизмов.
Обмен веществ у микроорганизмов
Понятие об обмене веществ: анаболизм (конструктивный обмен) и катаболизм (энергетический обмен).
Ферменты микроорганизмов: химическая природа, механизм действия,
классификация, локализация в клетке. Эндо- и экзоферменты. Конститутивные и
индуцированные ферменты.
Катаболизм и энергетические процессы. Углеводы - источник энергии. Основные пути расщепления углеводов микроорганизмами. Кислород и другие акцепторы электронов. Роль АТФ.
Аэробное дыхание - полное окисление. Химизм.
Неполное окисление органических субстратов, образуемые продукты, использование этих процессов в практической деятельности человека.
Анаэробное дыхание. Нитратное и сульфатное дыхание, значение этих
процессов.
Брожение. Основные типы брожений. Сходства и отличия дыхания и
брожения. Практическое значение процессов брожения.
Основные мономеры биосинтеза (органические кислоты, аминокислоты,
сахара, азотистые основания и др.). Ассимиляция углекислоты автотрофами и
гетеротрофами. Биосинтез аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, углеводов,
липидов. Образование ферментов, полисахаридов, витаминов, гиббереллинов,
токсинов, антибиотиков, алкалоидов.
Синтез кормового белка (БВК, БВД). Сырье, его переработка, основные
технологические моменты и продуценты.
Синтез антибиотиков. История вопроса. Продуценты антибиотиков, механизм действия медицинских антибиотиков. Использование антибиотиков в
растениеводстве для борьбы с фитопатогенными микроорганизмами.
Генетика и селекция микроорганизмов
Микроорганизмы - объекты генетических исследований. Понятие о наследственности и изменчивости. Материальные основы наследственности. Структура
ДНК и РНК. Генетический код, репликация ДНК и синтез белка. Внехромосомные факторы наследственности. Плазмиды бактерий.
Изменчивость микроорганизмов. Приспособительные возможности
микроорганизмов к различным условиям среды. Фенотипическая изменчивость.
Модификации. Адаптация. Генотипическая изменчивость. Мутации (спонтанные
и индуцированные, прямые и обратные, точечные, генные, хромосомные).
Мутагенные факторы, их виды и механизм мутагенного действия. Практическое
применение мутантов микроорганизмов. Рекомбинационная изменчивость у
прокариот - трансформация, транедукция, конъюгация.
Принципы генной инженерии. Использование методов генной инженерии
в микробиологии и биотехнологии. Селекция микроорганизмов и ее задачи в
области биотехнологии, сельского хозяйства, пищевой промышленности,
животноводства, кормопроизводства и т.д.
Микроорганизмы и окружающая среда
Отношение микроорганизмов к абиотическим факторам среды. Действие
этих факторов на микроорганизмы и предупреждение их развития с помощью
этих факторов. Влияние влажности среды и концентрации растворенных в воде
соединений на микроорганизмы. Осмофилы и галофилы. Отношение микробов к
температуре. Психрофилы, мезофилы, термофилы: их кардинальные температуры. Стерилизация. Способы термической и холодной стерилизации. Влияние
света, радиации, гидростатического давления, ультразвука, электричества и
механических сотрясений на микроорганизмы.
Отношение микроорганизмов к кислороду. Аэробы, факультативные и
обли- гатные анаэробы. Аэротолеранты и микроаэрофилы. Влияние кислотности
среды на развитие отдельных групп микроорганизмов. Дезинфекция. Действие
химически ядовитых веществ на микробы. Антисептики: поверхностноактивные вещества, красители, фенолы, тяжелые металлы, окислители,
альдегиды, спирты, щелочи, формалин, летучие вещества.
Биотические факторы. Взаимоотношения микроорганизмов между собой и
другими организмами. Симбиоз факультативный и облигатный. Мутуализм,
комменсализм, нейтрализм, паразитизм. Явление метабиоза и его сущность.
Антагонизм пассивный, активный. Хищничество. Антибиотики микробного и
животного происхождения, фитонциды.
Инфекция, патогенность, вирулентность. Иммунитет и его виды.
Теоретические основы методов хранения, переработки и консервирования
пищевых продуктов: биоз, анабиоз, цепобиоз, абиоз.
Превращение микроорганизмами соединений углерода
Круговорот углерода в природе и роль микроорганизмов в этом процессе.
Спиртовое брожение: химизм, значение. Дрожжи как возбудители спиртового
брожения (дикие и культурные, низовые и верховые). Факторы, влияющие на
спиртовое брожение. Глицериновое брожение, получение глицерина.
Молочнокислое брожение. Гомоферментативное и гетероферментативное
молочнокислое брожение: химизм, возбудители и их характеристика, значение в
получении молочнокислых продуктов.
Пропионовокислое брожение. Химизм брожения и характеристика
пропионовокислых бактерий, их использование в сыроделии и для получения
витаминаВ12.
Маслянокислое брожение: химизм, возбудители, их характеристика и значение. Ацетонобутиловое брожение: химизм, возбудители, условия протекания,
значение.
Разложение пектиновых веществ: химизм, характеристика возбудителей.
Значение разложения пектиновых веществ в первичной обработке лубоволокнистых
культур. Виды мочки льна: аэробная (росяная) и анаэробная (водяная).
Разложение целлюлозы: химизм, возбудители и их характеристика, значение
процесса.
Разложение крахмала: химизм, возбудители и их характеристика, значение
процесса.
Разрушение микроорганизмами гемицеллюлоз и лигнина, значение этих процессов.
Окисление этилового спирта в уксусную кислоту. Характеристика уксуснокислых бактерий. Способы получения уксуса.
Получение лимонной кислоты: возбудители и значение.
Окисление микроорганизмами жиров и высокомолекулярных кислот жирного
ряда.
Превращение микроорганизмами соединений азота
Общая схема круговорота азота в природе.
Аммонификация белков (минерализация азота): химизм, дезаминирование и
декарбоксилирование аминокислот, возбудители и их характеристика, значение
процесса. Продукты аэробного и анаэробного распада белка.
Аммонификация мочевины: химизм, значение процесса, характеристика уробактерий.
Иммобилизация азота в почве. Понятие мобилизации и иммобилизации азота.
Значение соотношения С : N в процессах минерализации и иммобилизации азота в
почве. Влияние данного процесса на обеспеченность растений минеральным азотом.
Нитрификация. Сущность и химизм нитрификации. Работы С. Н.
Виноградского и их значение. Характеристика нитрифицирующих бактерий первой
и второй фаз. Влияние условий среды на процесс нитрификации. Значение.
Денитрификация. Сущность денитрификации и ее виды. Микробиологическая
(прямая) денитрификация, ее причины и возбудители. Ассимиляторная и
диссимиляторная денитрификация. Нитратное дыхание; значение этого процесса и
меры борьбы. Химическая (косвенная) денитрификация; ее причины, химизм, меры
борьбы.
Биологическая фиксация молекулярного азота. Сущность азотфиксации. История изучения вопроса. Масштабы биологической азотфиксации.
Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы: анаэробные Clostridium pasteurianum и другие маслянокислые бактерии, микобактерии,
коринебактерии, зеленые серобактерии, пурпурные серобактерии и пурпурные
несерные бактерии; аэробные - Azotobacter и его характеристика, Beijerinckia,
Derxia, Azomonas. Экология свободноживущих фиксаторов азота. Препарат
азотобактерин (ризофил). Сущность его действия, производства, эффективность
использования. Цианобактерии, усваивающие молекулярный азот. Альголизация.
Лишайники и азолла.
Симбиотическая азотфиксация у бобовых растений. Морфологические, физиологические особенности и свойства клубеньковых бактерий (специфичность,
вирулентность, активность, конкурентоспособность). Оптимальные условия для
азотфиксации. Инокуляция (бактеризация) семян бобовых растений клубеньковыми
бактериями. Препарат нитрагин (ризоторфин, ризобин, сапронит), его производство
и эффективность. Симбиотическая азотфиксация у небобовых растений.
Азотфиксирующие актиномицеты - Frankia (акгинориза).
Фиксация азота в ризосфере и филлосфере. Ассоциативная азотфиксация
почвенными микроорганизмами: Pseudomonas, Klebsiella, Flavobakterium и др.
Использование препаратов асссоциативных азотфиксаторов в посевах небобовых
культур. Характеристика Azospirillum и использование данных бактерий для бактеризации растений.
Химизм фиксации микроорганизмами молекулярного азота.
1.
2.
3.
4.
Список литературы
1 Основной
Емцев, В. Т. Микробиология / В. Т. Емцев, Е. Н. Мишустин. - М.: Дрофа, 2005.445 с.
Кильчевская, О. С. Сельскохозяйственная микробиология: методические
указания к лабораторным занятиям / О. С. Кильчевская; БГСХА. - Горки, 2006. 68 с.
Лысак, В. Микробиология: учебное пособие / В. В. Лысак. - Минск: БГУ, 2008.343 с.
Теппер Е. 3. Практикум по микробиологии. / Е. 3 Теппер, В. К. Шильнико- ва, Г.
И. Переверзева. - М.: Колос, 1993. - 175 с.
2 Дополнительный
1. Бабьева, И. П. Биология почв / И. П. Бабьева, Г. М.Зенова, - М.: Изд-во МГУ,
1989.-335 с.
2. Гусев, М. В. Микробиология / М. В. Гусев, Л. А.Минеева. - М.: Издательский
центр «Академия», 2003. -464 с.
3. Колешко, О. И. Экология микроорганизмов в почве / О. И. Колешко. - Минск:
Вышэйшая школа, 1981. - 176 с.
4. Краткий определитель бактерий Берги (Под ред. Дж.Хоулта.). - М.: Мир, 1980.495 с.
5. Мишустин, Е. Н. Ассоциации почвенных микроорганизмов / Е.Н. Мишу- стин. М.: Наука, 1975. - 107 с.
6. Современная микробиология: прокариоты / под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г.
Шлегеля. - М.: Мир, 2005. - В 2-х т. - 1152 с.
7. Федосова, Н. X. Микробиология/Н.Х. Федосова. - Минск: Ураджай, 2001,- 197 с.
Вопросы для подготовки к входному тестированию по дисциплине
«Сельскохозяйственная микробиология»
1.Какой ученый является основоположником морфологического изучения
микроорганизмов?
2. Какой ученый открыл роль микроорганизмов в процессах брожения и начал
изучать физиологические особенности микроорганизмов?
3. Какой ученый впервые применил вакцинацию против сибирской язвы и прививки
против бешенства?
4. Какой ученый открыл явление хемосинтеза и изучал экологию почвенных
микробоценозов?
5.Какие особенности в строении клеток имеют цианеи (сине-зеленые водоросли)?
6.Как называются шаровидные клетки бактерий, расположенные в виде цепочек?
7. Как называются шаровидные клетки бактерий, расположенные в виде кубиков?
8. Как называются бактерии, имеющие палочковидную форму и не образующие
спор?
9. Как называются бактерии, имеющие палочковидную форму и образующие
споры?
10. Как называются наиболее крупные бактерии, имеющие извитую форму (4 — 6
витков)?
11.Как называется потомство одной клетки, выращенной на плотной питательной
среде?
12. Как называется внешняя структура бактериальной клетки, представляющая
собой слизистый слой?
13.Какие бактерии способны к скользящему движению?
14.Как называется бактерия, имеющая пучок жгутиков на одном конце?
15. Как называется бактерия, имеющая пучок жгутиков по всей поверхности?
16.Как называется бактерия, имеющая пучки жгутиков на обоих противоположных
концах?
17. Как называется ориентированное движение бактерий, вызванное действием
химического вещества?
19. Как называется вещество, вызывающее положительный таксис?
20.Как называются специальные выросты на поверхности бактериальной клетки,
которые состоят из белка пилина и обеспечивают прикрепление клеток к субстрату
и клеткам живых организмов?
21.Какие функции выполняет клеточная стенка и какими свойствами она при этом
обладает?
22. Какое вещество является главным компонентом бактериальной стенки?
23. Чем характеризуется строение клеточной стенки грамположительных бактерий?
24. Чем характеризуется строение клеточной стенки грамотрицательных бактерий?
25. Какая структура бактериальной клетки, имеющая липопротеидное строение,
контролирует обмен веществ между цитоплазмой и окружающей средой?
26.Какую функцию в бактериальной клетке выполняет мезосома?
27. В составе какого запасного органического вещества в бактериальной клетке
накапливается фосфор?
28.Какая структура бактериальной клетки является главным носителем
наследственной информации?
29.Какую роль в жизни бактерий выполняют эндоспоры?
30. Какие роды бактерий способны формировать эндоспоры?
31. Какое вещество, присутствующее внутри споры, во многом обеспечивает ее
термоустойчивость?
32. Как называется культура микроорганизмов одного и того же вида, выделенная из
различных природных сред?
33. Как называется культура бактерий, полученная из одной клетки?
34. К какому отделу относится класс Scotobacteria?
35. К какому отделу относятся фототрофные бактерии?
36. К какому отделу относятся хемосинтезирующие бактерии?
37. К какому отделу относятся грамположительные бактерии?
38. К какому отделу относятся молочнокислые бактерии?
39. К какому отделу относятся актиномицеты?
40. К какому отделу относятся микоплазмы?
41. К какому отделу относятся архебактерии?
42. Как называются организмы, имеющие неклеточное строение и являющиеся
облигатными внутриклеточными паразитами?
43. Что такое вирион?
44. Какими вирусами по содержанию нуклеиновых кислот поражаются растения?
45. Как называются вирусы, поражающие клетки бактерий?
46. Как называются вирусы, поражающие клетки грибов?
47. Какие бактериофаги называются вирулентными?
48. Какие бактериофаги называются умеренными?
49. Какой раствор называется гипотоническим?
50. Какой раствор называется гипертоническим?
51. Какие микроорганизмы называются галофильными?
52. Какая температура является оптимальной для психрофилов?
53. Какая температура является оптимальной для мезофилов?
54. Какая температура является оптимальной для термофилов?
55. При какой температуре погибает большинство вегетативных клеток?
56. При какой температуре погибают споры во влажных условиях?
57. При какой температуре погибают споры при отсутствии влаги?
58. Для какой группы микроорганизмов рН=7—9 является оптимальной?
59. Для какой группы микроорганизмов рН=3 и менее является оптимальной?
60. Для какой группы микроорганизмов рН=10 и выше является оптимальной?
61. Для какой группы микроорганизмов присутствие кислорода является
губительным?
62. Для какой группы микроорганизмов содержание кислорода около 21% является
оптимальным?
63. Для какой группы микроорганизмов содержание кислорода 1—10% является
оптимальным?
64. Как называются микроорганизмы, которые способны осуществлять метаболизм
по аэробному и анаэробному типу?
65. Как называются химические соединения органической и неорганической
природы, которые обладают бактерицидным действием и используются для
дезинфекции?
66. Как называются химические соединения, синтезируемые микроорганизмами или
другими живыми организмами и обладающие способностью в небольших
концентрациях оказывать избирательное токсичное действие на другие
микроорганизмы?
67. Какой спектр светового излучения является наиболее губительным для
бактерий?
68. Как называется тип симбиотических отношений, когда оба партнера извлекают
пользу от совместного проживания и питания?
69. Как называется тип отношений между организмами, при которых только один
партнер извлекает выгоду, а второй при этом страдает?
70. Как называются взаимоотношения, при которых одни микроорганизмы
используют в качестве пищи клетки других?
71. Как называются взаимоотношения, при которых один вид микроорганизмов
подавляет развитие других путем накопления в окружающей среде продуктов
обмена?
72. Каким способом поступает через цитоплазматическую мембрану вода и
кислород?
73. Каким способом поступает в клетку через цитоплазматическую мембрану
органические вещества?
74. Как называется транспорт веществ через цитоплазматическую мембрану в
клетку микроорганизмов по градиенту концентрации с участием белковпереносчиков?
75. Какой процент от сухого вещества составляет углерод в составе клетки
бактерий?
76. Как называются микроорганизмы по способу питания, которые используют
солнечный свет в процессе фотосинтеза, в качестве
источника водорода
используется неорганическое вещество и источником углерода является углекислый
газ?
77. Как называются микроорганизмы по способу питания, которые используют
химическую энергию, в качестве источника водорода используется органическое
вещество и источником углерода является органические соединения?
78. Как называются микроорганизмы по способу питания, которые используют
химическую энергию в процессе хемосинтеза, в качестве источника водорода
используется неорганическое вещество и источником углерода является углекислый
газ?
79. Как называются микроорганизмы по способу питания, которые используют
солнечный свет в процессе фотосинтеза, в качестве источника водорода
используется органическое вещество и источником углерода являются органические
соединения?
80. Как называются способ получения энергии микроорганизмами, когда они
используют атмосферный кислород и конечными продуктами окисления являются
вода и углекислый газ?
81. Как называются способ получения энергии микроорганизмами, когда они
используют атмосферный кислород и конечными продуктами окисления являются
органические кислоты?
82. Как называется способ получения энергии микроорганизмами, когда они
используют в качестве источника кислорода соли азотной, серной и угольной кислот
и конечными продуктами окисления являются вода и восстановленная форма
низкомолекулярных соединений (N2; H2S)?
83. Как называется бескислородное разложение органических веществ, приводящее
к образованию АТФ, в котором окислителем и восстановителем служат
органические вещества и конечными продуктами являются кислоты и спирты?
84. Какие микроорганизмы являются возбудителями спиртового брожения?
85.Какие микроорганизмы являются возбудителем молочнокислого брожения по
типу бифидоброжения?
86. Какие микроорганизмы являются возбудителем гомоферментативного
молочнокислого брожения?
87. Какие микроорганизмы являются возбудителем гетероферментативного
молочнокислого брожения?
88. Что является продуктами гомоферментативного молочнокислого брожения?
89. Какие микроорганизмы являются возбудителем маслянокислого брожения?
90. Какие микроорганизмы являются возбудителем аэробное разложение
целлюлозы?
91. Как называются процесс разложения белков и других азотсодержащих
соединений, сопровождающийся выделением аммиака и происходящий с участием
микроорганизмов?
92. Как называются процесс перевода с участием микроорганизмов минеральной
формы азота в почве в соединения, которые недоступны для поглощения
растениями?
93. Как называются процесс окисления бактериями аммиака, образующегося в
почве, до азотистой, а затем до азотной кислоты?
94. Как называется процесс использования нитратов в качестве окислителей вместо
молекулярного кислорода, который сопровождается восстановлением азота до
молекулярной формы (N2)?
95. Как называется процесс поглощения микроорганизмами молекулярного азота из
воздуха и включение его в состав органических соединений?
96. К какой группе азотфиксаторов относится микроорганизм Azotobacter?
97. К какой группе азотфиксаторов относится микроорганизм Azospirillum?
98. К какой группе азотфиксаторов относится микроорганизм Rhizobium?
99. В каком состоянии осуществляется фиксация молекулярного азота
симбиотическими бактериями рода Rhizobium?
100. Как называется свойство бактерий вступать в эффективный симбиоз только с
определенным видом бобовых растений?