2014-02-02
1189
ПРЕДИСЛОВИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
КУРС ЛЕКЦИЙ
С ОСНОВАМИ ВИРУСОЛОГИИ
МИКРОБИОЛОГИЯ
КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ХИМИИ МОРЕПРОДУКТОВ
для студентов направления
6.090201 "Водные биоресурсы и аквакультура"
Керчь, 2009
Автор: Пученкова С.Г., к.б.н., доцент кафедры ТХМ КГМТУ
Рецензенты: Христоферзен Г.С., к.т.н., заведующий лабораторией НТЦ "Юнис"
Егорова Н.И., к.т.н., ст.н.с., доцент кафедры ТХМ КГМТУ
Курс лекций рассмотрен и одобрен на заседании кафедры ТХМ КГМТУ,
протокол № 10 от 2.07.2009 г.
Курс лекций рассмотрен и рекомендован к утверждению на заседании методической
комиссии ТФ КГМТУ, протокол № 2 от 08.12.2009 г.
Курс лекций утвержден на заседании Методического совета КГМТУ,
протокол № 2 от 25.12.2009 г.
© Керченский государственный морской технологический университет
Стр.
Предисловие…………………………………………………………………………………….. 4
Введение………………………………………………………………………………………… 5
|
|
|
- Прокариотные микроорганизмы…..…….…………………………………………….. 6
1.1. Морфология бактерий …………………………………………………………….. 6
1.2. Химический состав бактерий …………………………………………………….. 7
1.3. Строение бактериальной клетки ………………………………………………….. 9
1.4. Спорообразование ………………………………………………………………… 11
1.5. Движение бактерий ……………………………………………………………….. 13
1.6. Рост и размножение бактерий ……………………………………………………. 14
1.7. Систематика бактерий …………………………………………………………….. 16
- Эукариотные микроорганизмы………………………..…..……………….... ………. 18
2.1. Микроскопические грибы…………………………………………………………. 18
2.2. Микроскопические водоросли ……………………………………………………. 21
- Общие принципы микробного метаболизма………………………………................... 23
3.1. Ферменты микроорганизмов……………………………………………………….. 23
|
|
|
3.2. Энергетический метаболизм ……………………………………………………….. 25
3.3. Питание микроорганизмов ……………………………………………………….. 30
- Биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами…………………………. 34
4.1. Круговорот углерода……………………………… ……………………………… 34
4.2. Круговорот азота …………………………………………………………………… 37
4.3. Круговорот серы, железа, фосфора ……………………………………………….. 42
- Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы………………………………. 46
5.1. Физические факторы ……………………………………………………………….. 47
5.2. Химические факторы ………………………………………………………………… 49
5.3. Биологические факторы …………………………………………………………….. 50
- Основы вирусологии …………………………………………………………………….. 53
6.1. Общая характеристика вирусов…………………………………………………….. 54
6.2. Бактериофаги………………………………………………………………………… 57
- Основы генетики микроорганизмов…………………………………………………….. 59
7.1. Рекомбинации у бактерий ………………………………………………………….. 60
7.2. Мутации ……………………………………………………………………………… 61
7.3. Плазмиды ……………………………………………………………………………. 62
Литература ……………………………………………………………………………………….. 63
Дисциплина "Микробиология с основами вирусологии" является одной из фундаментальных дисциплин естественно-научного цикла и теоретической основой для дальнейшего изучения специальных дисциплин в процессе подготовки бакалавров по направлению 6.090201 "Водные биоресурсы и аквакультура". Дисциплина изучает морфологию, физиологию, биохимию, систематику микроорганизмов, роль микроорганизмов в круговороте веществ; распространение микроорганизмов в природе, воздействие на них факторов внешней среды. Освоение дисциплины основывается на знаниях, полученных студентами при изучении фундаментальных наук – биологии, физики, химии, биохимии.
Цель дисциплины – ознакомить студентов с теоретическими и практическими вопросами микробиологии и вирусологии.
Задачи дисциплины: заложить основу знаний студентов в области микробиологии и вирусологии; привить практические навыки микробиологических исследований; подготовить студентов к изучению дальнейших специальных дисциплин.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать теоретические основы микробиологии и вирусологии: основы морфологии, физиологии, систематики, генетики, экологии микроорганизмов; влияние факторов внешней среды на микробные клетки и пути их направленного регулирования; основные биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами, и их роль в природе и практической деятельности человека.
|
|
|
Уметь использовать на практике полученные знания: производить микробиологические посевы; изготавливать, окрашивать и микроскопировать микробиологические препараты; осуществлять микробиологические исследования объектов внешней среды (воздуха, воды, почвы) и оценивать результаты исследований; выделять чистые культуры микроорганизмов и исследовать их морфологические культуральные и биохимические свойства.
Настоящий курс лекций призван помочь студентам более успешно освоить материал, как рассматриваемый во время аудиторных занятий, так и самостоятельно изучаемый.
Тематический план
Программой на изучение дисциплины предусмотрено 108 часов, распределение лекционных часов по темам представлено в таблице:
| Тема | Количество лекционных часов |
| 1 Введение. Прокариотные микроорганизмы. | |
| 2 Эукариотные микроорганизмы. | |
| 3 Общие принципы микробного метаболизма. | |
| 4 Биохимические процессы, вызываемые микроорганизмами. | |
| 5 Влияние факторов внешней среды на развитие микроорганизмов. | |
| 6 Основы вирусологии. | |
| 7 Основы генетики микроорганизмов. | |
| Всего |
Микробиология (греч. micros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о мельчайших живых организмах (микроорганизмах), невидимых простым глазом, которые можно увидеть только в увеличительные приборы (микроскопы). К микроорганизмам относятся бактерии, вирусы, микроскопические грибы, одноклеточные водоросли, некоторые простейшие.
Микроорганизмы объединяет ряд общих особенностей:
- Они имеют размеры от нескольких микрометров до долей микрометра.
- Это самые многочисленные организмы на земле. Они составляют значительную часть живого вещества планеты и распространены повсеместно – в почве, воде, воздухе, организме человека, животных, на различных органических и неорганических субстратах. Микроорганизмы встречаются в полярных льдах, песках пустынь, в глубочайших пещерах, в горячих источниках, на морском дне, в космосе.
|
|
|
- Микроорганизмы наиболее древние организмы на земле.
- Микроорганизмы отличаются большой скоростью размножения. При благоприятных условиях клетки многих бактерий делятся каждые 20-30 мин.
- Микроорганизмы обладают относительно высокой устойчивостью к действию различных физических и химических факторов: высокой и низкой температуре, действию различных излучений, высушиванию, высокому осмотическому давлению, недостатку влаги, действию различных химических веществ, антибиотикам.
- Микроорганизмы исключительно легко приспосабливаются (адаптируются) к условиям окружающей среды.
- Микроорганизмы обладают необычайно большим многообразием физиологических свойств, благодаря чему они могут использовать для питания или получения энергии практически все природные соединения. Они могут жить и размножаться там, где другие живые организмы обитать не могут. Есть бактерии, которые могут усваивать молекулярный азот из воздуха; микроорганизмы, которые могут жить в отсутствии кислорода; использовать синильную кислоту для усвоения углерода и азота; усваивать углерод из двуокиси углерода: использовать энергию химических реакций (хемотрофы).
Микроорганизмы обуславливают круговорот веществ в природе, осуществляют минерализацию и синтез органических веществ, формируют почву и водные сообщества, обеспечивают газовый состав атмосферы. Они играют важную роль в повышении плодородия почвы, образовании полезных ископаемых (нефти, каменного угля, газа, различных руд), в самоочищении почвы, водоемов, воздуха
С помощью микроорганизмов происходят важнейшие производственные процессы получения вина, хлеба, кисломолочных продуктов, силоса, удобрений, органических кислот, ферментных препаратов, кормовых белков, витаминов, гормонов, антибиотиков. Некоторые биологически активные вещества вообще не могут быть получены путем химического синтеза, а только с помощью микроорганизмов.
Наряду с полезными микроорганизмами существует группа патогенных (болезнетворных) микроорганизмов – возбудителей различных заболеваний человека, животных, растений. Эти микроорганизмы способны вызывать заболевания не только отдельных особей, но и массовые вспышки заболеваний, которые называются эпидемии (у людей) и эпизоотии (у животных).
Микроорганизмы могут вызывать порчу пищевых продуктов, наносят вред пищевым производствам, вызывают коррозию металлов, порчу архитектурных сооружений, асфальтовых покрытий и другие разрушения.
В связи с огромной ролью, которую микроорганизмы играют в природе и в жизни человека, велики и разнообразны задачи микробиологии. Они не могут быть решены в пределах одной научной дисциплины, специалистами одного профиля. Поэтому, в соответствии с запросами и нуждами практики, произошла дифференциация микробиологии на самостоятельные научные дисциплины. Такими дисциплинами являются общая, техническая, медицинская, ветеринарная, санитарная, водная, сельскохозяйственная, геологическая, радиационная, космическая микробиология. В самостоятельные научные дисциплины выделены также вирусология и генетика микроорганизмов.
Микробиология изучает биологические свойства микроорганизмов, их роль в различных процессах, происходящих в природе и хозяйственной деятельности человека, взаимодействие с внешней средой и более сложными организмами, устранение вредного влияния микроорганизмов.
Вирусология изучает строение и химический состав вирусов, их взаимоотношение с клеткой хозяина, механизм внутриклеточного паразитизма. Вирусология занимает видное место в биологии, медицине, ветеринарной медицине. Вирусы также являются одной из основных моделей для изучения проблем генетики и молекулярной биологии.
В истории развития микробиологии как науки можно выделить три этапа. Морфологический этап начался с открытия микроорганизмов в XVII в. голландским естествоиспытателем А. Левенгуком. Физиологический этап ознаменовался открытиями во второй половине XIX века выдающегося французского ученого химика Л. Пастера, который установил роль микроорганизмов в химических превращениях органических соединений, исследовал процессы брожения, открыл анаэробные микроорганизмы. Иммунологический этап начался на рубеже XIX и ХХ веков и связан с именами русского ученого И.И.Мечникова, который создал фагоцитарную теорию невосприимчивости к инфекционным болезням, и немецкого ученого П.Эрлиха, создавшего гуморальную теорию иммунитета. Новый этап в настоящее время связан с генетикой микроорганизмов и успешным развитием генной инженерии, что позволяет создавать микроорганизмы с заданными свойствами.
Контрольные вопросы: 1. Что является предметом изучения микробиологии и вирусологии? 2. Какие организмы относятся к микроорганизмам? 3. какие особенности присущи микроорганизмам? 3. Какие можно выделить этапы в развитии микробиологии? 4. Какое значение в развитии микробиологии имели работы Л. Пастера, И.И.Мечникова, П. Эрлиха? 5. Какие перспективные направления в развитии микробиологии отмечаются в настоящее время?
