Рабочая программа по Микробиологии б.о

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Нижегородский государственный педагогический университет
имени Козьмы Минина
Естественно-географический факультет
Кафедра биологии, химии и биолого-химического образования
УТВЕРЖДАЮ
Проректор
по учебно-методической деятельности
_________________Г.А.Папуткова
«____»_________20_____г.
Рабочая программа дисциплины
Б3.В.4 Микробиология
Направление подготовки: 050100.62 «Педагогическое образование»
Профиль подготовки: «Биология и химия»
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная, 5 лет
Нижний Новгород
2012
Рабочая программа составлена на основе:
1. Федерального государственного образовательного стандарта высшего
профессионального образования по направлению подготовки
050100.62 Педагогическое образование, утвержденного 17.01.2011 г.,
номер государственной регистрации 46.
2. Учебного плана по направлению подготовки 050100.62 Педагогическое образование, профилю подготовки «Биология и химия», утвержденного 26.04.2012 г.
Рабочая программа по дисциплине «Микробиология» принята на заседании кафедры «Биологии, химии и биолого-химического образования»,
протокол №1 от 31 августа 2012г.
Разработчик: д.с.-х.н., доцент
каф. биологии, химии и
биолого-химического образования ________________/ Уромова И.П./
СОГЛАСОВАНО
Зав. кафедрой биологии, химии и
биолого-химического образования _________________ /Дмитриев А.И./
«_____»____________ 201__г.
СОГЛАСОВАНО
Зав. выпускающей кафедрой
биологии, химии и
биолого-химического образования _________________ /Дмитриев А.И./
«_____»_____________ 201__г.
СОГЛАСОВАНО
Директор библиотеки НГПУ
__________________/ _____________/
«_____» ______________ 201__г.
1. Цель и задачи освоения дисциплин
Целью освоения дисциплины является изучение строения, функционирования и значения в природе и жизни человека прокариотических организмов и вирусов.
Задачи:
- сформировать представления о прокариотическом уровне организации живой материи;
- познакомить с основными закономерностями строения и функционирования прокариотических клеток;
- познакомить с разнообразием типов обмена веществ и жизненных стратегий
микроорганизмов;
- дать представление о строении и реализации генетической информации у
прокариотиченских организмов;
- сформировать знания об основных этапах происхождения и эволюционного
развития клеток;
- дать представление об участии микроорганизмов в круговороте веществ в
природе и других планетарных процессах;
- познакомить с современными достижениями технической микробиологии
и биотехнологии.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Цикл (раздел) ООП, к которому относится дисциплина «Микробиология», входит в вариативную (профильную) часть профессионального цикла.
Для освоения дисциплины студенты используют знания, умения и деятельности, сформированные в процессе изучения таких предметов как органическая и неорганическая химия, цитология, биохимия, генетика на предыдущем уровне образования. Дисциплина «Микробиология» является необходимой основой для изучения таких областей знаний как ботаника, зоология,
анатомия, гистология, генетика.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование и развитие
следующих компетенций:
- ОК-1 – владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели, и выбору путей ее достижения;
- ОК-4- способен использовать знания о современной естественнонаучной
картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования;
- ПК-11-способен использовать систематизированные теоретические и практические знания для определения и решения исследовательских задач в области образования.
В результате освоения дисциплины студент должен:
знать:
- терминологию изучаемого курса
- особенности структурной организации прокариотических клеток и вирусов;
- разнообразие типов питания и обмена веществ микроорганизмов;
- принципы классификации прокариот;
- разнообразие экологических групп бактерий и использование их в хозяйственной деятельности человека;
- этапы происхождения и эволюционного развития прокариотических клеток;
- роль микробов в природе и народном хозяйстве.
уметь:
- анализировать микропрепараты на уровне светового микроскопа и электронно-микроскопические фотографии микробных клеток;
- самостоятельно планировать и проводить естественнонаучный эксперимент;
- использовать современные информационный технологии для решения
научных и профессиональных задач
владеть:
- навыками работы с различными модификациями светового микроскопа и
другими оптическими приборами;
- навыками приготовления и анализа временных препаратов микроорганизмов для светового микроскопа;
- различными приемами культивирования микроорганизмов.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
№
Вид учебной работы
п/п
1. Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия в активной и
2.
интерактивной форме
3. Лекции
4. Лабораторный практикум
5. Самостоятельная работа
6 КСР
7 Вид итогового контроля
Всего
зач. ед
4
Всего
часов
144
Семестр 7
144
54
54
18
36
41
13
18
36
41
13
36
экзамен
5. Содержание дисциплины
5.1 Тематический план
ЛабораСамостояРаздел дисциплины
Лекции
торные
тельная
занятия
работа
Итого по
разделам
дисциплины
1 История. Предмет и
методы
2. Структурная организация прокариот.
3. Рост и размножение
4. Генетика прокариот
5. Метаболизм прокариот
6. Систематика прокариот
7. Экология микроорганизмов
8. Основы вирусологии
9. Роль микробов в
природе и жизни человека
КСР
Экзамен
Итого
1
6
6
13
3
5
4
12
1
2
3
2
4
4
8
8
4
6
5
15
1
2
4
7
3
6
6
15
2
2
4
8
1
4
4
9
13
36
13
36
90
144
18
36
5.2 Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Предмет и методы микробиологии. История развития
Микробиология – наука, изучающая строение, систематику, физиологию, биохимию, генетику и экологию микроорганизмов. Специфика методов
исследования, применяемых в микробиологии. Работы Л. Пастера, Р. Коха,
И.И. Мечникова и других. Развитие физиологического направления в микробиологии.Работы
основоположников
почвенной
микробиологии:
С.Н.Виноградского, М. Бейеринка.Открытие вирусов Д.И. Ивановским. Первые успехи вирусологии. Успехи современной микробиологии.
Раздел 2. Структурная организация прокариотических клеток
Форма и размеры прокариот. Строение и химизм клеточной стенки
грамположительных и грамотрицательных бактерий. Цитоплазматическая
мембрана и ее производные. Мезосомы бактерий. Мембранные образования
фотосинтезирующих бактерий. Включения. Цитоплазматические органоиды
– рибосомы. Генетический материал бактерий: нуклеоид, плазмиды.
Способы переживания неблагоприятных условий: эндоспоры, экзоспоры, цисты. Движение бактерий. Строение жгутиков. Типы жгутикования.
Раздел 3. Рост и размножение прокариот
Размножение бактерий прямым бинарным делением. Скорость размножения бактерий в оптимальных условиях. Факторы, ограничивающие скорость размножения. Развитие бактериальной популяции в статической куль-
туре. Непрерывные культуры микробов. Техническая микробиология, ее задачи и успехи.
Раздел 4. Генетика прокариот
Фенотипическая и генотипическая изменчивость прокариот. Мутационная изменчивость: спонтанная и вызванная. Рекомбинация генетического материала прокариот: трансформация, трансдукция, конъюгация. Их эволюционное значение.
Раздел 5. Метаболизм прокариот
Пищевые потребности прокариот. Механизм поступления питательных
веществ в клетку. Разнообразие типов автотрофного питания прокариот: бактериальный фотосинтез цианобактерий, фоторедукция зеленых и пурпурных
серных бактерий, хемосинтез. Разнообразие групп прокариотических гетеротрофов: облигатные и факультативные паразиты, сапрофиты.
Особенности энергетического обмена анаэробных бактерий. Разнообразие типов брожения прокариот: молочнокислое, спиртовое, маслянокислое,
пропионовокислое. Их практическое значение.
Аэробное окисление органического и неорганического субстрата бактериями. Особенности строения и функционирования электроннотранспортной цепи бактерий.
Раздел 6. Систематика прокариот
Принципы построения классификации прокариот. Признаки, используемые в классификации прокариот. Перспективы геносистематики. Международная классификация прокариот по Определителю Берги.
Раздел 7. Экология микроорганизмов
Влияние абиотических (физических и химических) факторов среды на
бактерий. Биотические взаимоотношения микроорганизмов с растениями,
животными и человеком.
Разнообразие экологических групп микробов: микрофлора воздуха, воды, почвы. Их значение в природе и жизни человека. Нормальная микрофлора человека. Патогенные микробы. Развитие инфекционного процесса. Иммунитет.
Раздел 8. Основы вирусологии
Специфика структурной организации вирусов. Строение вирусных частиц: вирион, капсид, суперкапсид, нуклеиновая кислота вируса. Культивирование вирусов. Этапы вирусной инфекции. Продуктивная инфекция и вирогения. Профилактика и лечение вирусных инфекций. Гипотезы происхождения вирусов. Значение вирусов в природе и жизни человека.
Раздел 9. Роль микроорганизмов в природе и жизни человека
Участие микроорганизмов в процессе трансформации основных биогенных элементов: азота, углерода, серы, фосфора.
Санитарные показатели чистоты воды, воздуха. Участие микробов в
естественном очищении водоемов.
Успехи технической микробиологии, генной инженерии и использование микроорганизмов в этих сферах человеческой деятельности.
5.3. Разделы дисциплины и связь с формируемыми компетенциями
Наименование
компетенций
ОК-1
ОК-4
ПК-11
1
+
+
+
№ разделов дисциплины, участвующих в
формировании компетенции
2
3
4
5
6
7
8
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
9
+
+
+
6. Образовательные технологии
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки
реализации компетентностного подхода должна предусматривать широкое
использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и
развития профессиональных навыков обучающихся.
Удельный вес занятий в интерактивных формах составляет не менее
20% аудиторных занятий. Занятия лекционного типа составляет не менее
30% аудиторных занятий.
При изучении дисциплины «Микробиология» рекомендуется применение развивающих технологий, программированного обучения. Темы занятий,
проводимых в активной и интерактивной формах:
1. Структурная организация прокариотических клеток.
2. Техническая микробиология. Ее задачи и успехи.
3. Рекомбинация генетического материала пркариот. Их эволюционное значение.
4. Размножение бактерий. Развитие бактериальной популяции в статической
и непрерывной культуре. Факторы, ограничивающие скорость размножения.
5. Пищевые потребности прокариот. Разнообразие типов автотрофного и гетеротрофного питания.
6. Особенности энергетического обмена анаэробных и аэробных бактерий.
Разнообразие типов брожения.
7. Роль микроорганизмов в природе и жизни человека.
7. Учебно-методическое и материально-техническое обеспечение
дисциплины
7.1 Основная литература
1. Нетрусов А.И. Микробиология – М.,: «Академия», 2007. 283с.
7.2 Дополнительная литература
1. Емцев В.Т., Мишустин Е.Н. Микробиология – М:Дрофа, 2006. 445с.
2. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. – М.: изд-во МГУ, 2006.
3. Лукомская К.А. Микробиология с основами вирусологии – М.,:
«Просвещение», 1987.
4. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология – М: Академия, 2003.
462с.
5. Шлегель Г. Общая микробиология. – М.: изд-во «Мир», 1987.
6. Аникеев В.В., Лукомская К.А. Руководство к практическим занятиям
по микробиологии. – М.: «Просвещение», 1983.
7. Краткий определитель бактерий Берги. – М.: изд-во «Мир», 19
8. Егорова Т.А. Основы биотехнологии: Учебное пособие для студентов вузов по спец-ти биология: изд-во «Академия», 2003.
9. Бонч-Осмоловская Е.А., Горленков В.И., Иванов М.В. Экология
микроорганизмов. – М.: изд-во «Академия», 2004.
.
8.Материально-техническое обеспечение дисциплины
Реализация дисциплины требует наличия специализированной лаборатории: «Лаборатория микробиологии» с комплексом оборудования для проведения лабораторных и практических работ. Технические средства обучения: мультимедийное оборудование.
9. Контроль и оценка результатов освоения дисциплины
Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется
преподавателем в процессе проведения лабораторных и практических занятий, тестирования, выполнения индивидуальных занятий.
Формируемые компетенции и используемые оценочные средства
Показатели сформированности
1 2 3 4 5 6 7 8 9
ОК-1 – владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу,
восприятию информации, постановке цели, и выбору путей ее достижения;
Знать: терминологию изучаемого
курса; особенности структурной организации прокариотических клеток
и вирусов; разнообразие типов питания и обмена веществ микроорганизмов
Уметь: анализировать микропрепараты на уровне светового микроскопа и электронномикроскопические фотографии
микробных клеток
Владеть: навыками работы с различными модификациями светового
микроскопа и другими оптическими
приборами
ОК-4- способен использовать знания о современной естественнонаучной
картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, при-
коллоквиум
тест
коллоквиум
тест
тест
коллоквиум
тест
Наименование компетенций
тест
тест
Презент.
Презент.
Кол.
Кол.
тест
менять методы математической обработки информации, теоретического и
экспериментального исследования;
Знать: принципы классификации
прокариот; этапы происхождения и
эволюционного развития прокариотических клеток
Уметь: самостоятельно планировать и проводить естественнонаучный эксперимент
Владеть: навыками приготовления
и анализа временных препаратов
микроорганизмов для светового
микроскопа
ПК-11- способен использовать систематизированные теоретические и
практические знания для определения и решения исследовательских задач
в области образования
Знать: разнообразие экологических
групп бактерий и использование их
в хозяйственной деятельности человека; роль микробов в природе и
народном хозяйстве
Уметь: использовать современные
информационные технологии для
решения научных и профессиональных задач
Владеть: различными приемами
культивирования микроорганизмов
1.
2.
3.
4.
5.
Контрольные вопросы к экзамену
История развития микробиологической науки. Исследования
А.Левенгука, Л.Пастера, Р.Коха.
Роль русских ученых в развитии микробиологии. Исследования
Л.С. Ценковского, И.И. Мечникова, С.Н. Виноградского, Д.И. Ивановского.
Положение микроорганизмов в системе живой природы. Отличительные особенности бактерий как особой группы организмов.
Строение клеточной стенки грамположительных бактерий: химизм, структура, выполняемые функции. Капсула, слизистый чехол.
Клеточная стенка грамотрицательных бактерий: химизм, строение,
выполняемые функции.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
Плазматическая мембрана бактерий и ее производные. Мезосомы.
Функции плазмалеммы. Цитоплазматические органоиды. Включения.
Особенности строения генетического аппарата бактерий. Бактериальная хромосома, особенности ее редупликации. Плазмиды, их
разнообразие и функциональное значение.
Морфологическое разнообразие бактерий: кокки, палочки, извитые
формы. Особенности их строения, размеры.
Спорообразование бактерий, его биологическое значение. Эндоспоры, экзоспоры, цисты. Этапы формирования эндоспор в клетке.
Спорорасположение. Устойчивость спор во внешней среде.
Способность бактерий к активному движению. Строение жгутиков.
Их количество и характер расположения. Типы жгутикования.
Скорость движения.
Размножение бактерий. Прямое бинарное деление. Влияние внешних условий на интенсивность деления.
Этапы развития стационарной бактериальной культуры. Непрерывная микробиологическая культура.
Генетика бактерий. Трансформация бактерий как одна из форм передачи генетического материала. Этапы трансформации. Опыты
Грифитса.
Конъюгация бактерий как способ передачи генетического материала. Участие F—фактора в этом процессе.
Трансдукция бактерий как способ передачи генетического материала с помощью вирусов.
Особенности строения вирусов как неклеточной формы жизни.
Вирион, капсид, суперкапсид, вирусные нуклеиновые кислоты.
Морфология вирусов. Исследования Д.И. Иваноского.
Взаимодействие вирусов с клеткой –хозяином. Этапы продуктивной инфекции. Абортивная инфекция.
Лизогенные или умеренные вирусы. Этапы протекания вирогении.
Профаги.
Физиология микроорганизмов. Автотрофные микробы. Особенности протекания бактериального фотосинтеза. Пигменты фотосинтеза и их локализация. Представители.
Автотрофные прокариоты, способные к хемосинтезу. Особенности
строения и обмена веществ бесцветных серных бактерий, нитрифицирующих
и
железобактерий.
Исследования
С.Н.Виноградского.
Конструктивный обмен автотрофных микробов. Фоторедукция.
Пурпурные и зеленые серные бактерии: их морфология, местообитание.
Гетеротрофные микроорганизмы, особенности их обмена веществ.
Поступление питательных веществ в клетку. Разнообразие гетеро-
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
трофных микробов: паразиты и сапрофиты. Типичные представители.
Энергетический обмен анаэробных бактерий. Молочнокислое
брожение, его химизм, разновидности, энергетический выход.
Представители. Практическое значение.
Спиртовое брожение: его химизм, энергетический выход. Виды
микробов, способных осуществлять это брожение. Его практическое значение.
Маслянокислое брожение: его химизм, энергетический выход.
Представители. Практическое значение.
Прпионовокислое брожение: химизм, энергетический выход.
Представители. Прогрессивность этого типа брожения.
Энергетический метаболизм аэробных бактерий. Особенности
строения и локализации электронно-транспортной цепи. Энергетический выход окислительного фосфорилирования у прокариот.
Экология микроорганизмов. Их роль а круговороте азотистых соединений. Этапы круговорота азота в природе.
Участие прокариотических организмов в биологической азотофиксации. Симбиотические и свободноживущие азотофиксаторы. Химизм азотофиксации.
Участие микроорганизмов в круговороте серы в природе. Пурпурные, зеленые, бесцветные серные и сульфатредуцирующие бактерии.
Участие микробов в круговороте углерода в природе. Разложение
клетчатки, лигнина. Образование гумуса. Микробы и плодородие
почвы.
Участие микробов в трансформации соединений фосфора. Минерализация фосфорорганических соединений и животного опада.
Превращение неорганических соединений фосфора.
Воздух как среда обитания микробов. Разнообразие микрофлоры
воздуха. Влияние внешних условий на количественный и качественный состав микрофлоры.
Санитарно-гигиеническое состояние воздуха помещений различного функционального назначения. Нормативные показатели. Методы дезинфекции помещений. Заболевания, передающиеся воздушно-капельным путем.
Вода как среда обитания микробов. Влияние условий происхождения водоема на количественный и качественный состав микрофлоры.
Антропогенное загрязнение водоемов. Зоны сапробности. Самоочищение водоемов и роль микроорганизмов в этом процессе.
Санитарное состояние водоемов. Количественные показатели чистой воды: коли-титр, коли-индекс. Современная система очистки
воды.
38. Почва как среда обитания микробов. Роль микроорганизмов в
формировании плодородия почвы.
39. Нормальная микрофлора организма человека. Специфика видового
состава в зависимости от локализации. Облигатная и транзиторная
микрофлора. Значение нормальной микрофлоры в формировании
естественного иммунитета.
40. Особенности патогенных микроорганизмов. Их эволюционное
происхождение. Понятие облигатного и факультативного паразитизма.
41. Вирулентные свойства микроорганизмов. Способность к адгезии,
инвазии, подавлению фагоцитоза.
42. Разнообразие токсинов патогенных бактерий по химическому составу и механизму действия. Понятие минимальной летальной дозы.
43. Понятие об инфекционном процессе и участие микроорганизмов в
нем. Патогенности и вирулентность микробов.
44. Динамика развития инфекционного процесса. Роль микробов в
развитии инфекции. Понятие критической дозы и входных ворот
инфекции.
45. Экология микробов. Влияние физических и химических факторов
среды на бактерии (влажности, лучистой энергии, кислорода, антисептиков).
46. Взимоотношения микроорганизмов. Ассоциативные отношения:
метабиоз, симбиоз, комменсализм, саттелизм. Примеры.
47. Конкурентные взаимоотношения микробов: антагонизм, паразитизм. Примеры.
48. Правила работы и техники безопасности в микробиологической лаборатории.
49. Правила работы с иммерсионным микроскопом.
50. Методы прижизненного наблюдения микробов.
51. Этапы приготовления фиксированного окрашенного препарата.
52. Технология посева микрофлоры воздуха.
53. Как рассчитывается загрязненность воздуха по методу Омелянского?
54. Перечислите признаки, по которым описываются колонии микроорганизмов.
55. Выявление включений бактериальной клетки: гликогена, гранулезы,
жиров, волютина.
56. Как приготовить накопительную культуру азотобактера?
57. Как приготовить накопительную культуру сенной палочки?
58. Перечислите правила работы с чистыми культурами микробов.
59. Технология приготовления универсальной плотной питательной
среды МПА?
60. Как приготовить накопительную культуру картофельной палочки?
61. Технология приготовления препарата клубеньковых бактерий.
62. Приготовление жидких культур микробов (мясного, навозного
настоя) для витального наблюдения.
63. Методы стерилизации питательных сред и посуды действием высоких температур.
64. Методы холодной стерилизации питательных сред, помещений, посуды.
65. Технология посева микрофлоры поверхности кожи рук методом отпечатков.
66. Перечислите этапы окраски бактерий по Грамму.
67. Как приготовить препарат молочнокислых бактерий?
68. Технология выявления спор бактерий по методу Циля и Пешкова.
69. Требования, предъявляемые к микробиологическим питательным
средам.
70. Технология выявления воздействия фитонцидов растительного
происхождения на развитие микробиологической культуры.
71. Технология микроскопического исследования зубного налета.