bigpo.ru
добавить свой файл
1 2






МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Иркутский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «ИГУ»)


«Утверждаю»

_____________________

Проректор по учебной работе,

проф. И. Н. Гутник

«____»_____________20____г.


Биолого-почвенный факультет

Кафедра микробиологии


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


дисциплины «ЧАСТНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ И СИСТЕМАТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ»


Код дисциплины по учебному плану ДС Ф. 2

для студентов специальности 020209.65 «Микробиология»




г. Иркутск

1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ


Дисциплина «Частная микробиология и систематика микроорганизмов» посвящена изучению особенностей морфологии и цитологии, физиологии, биохимии и экологии отдельных групп прокариотных и эукариотных микроорганизмов, систематики микроорганизмов.

Цель курса – знакомство с современными подходами к систематике вирусов, прокариот и микроскопических грибов, углубленное изучение некоторых групп прокариот и мицелиальных грибов, имеющих теоретическое или практическое значение.



Задачи курса


– знакомство с современными подходами к систематике вирусов, прокариот и микроскопических грибов;

– изучение групп аноксигенных фототрофных и хемолитотрофных бактерий;

– знакомство с основными филогенетическими группами архебактерий;

– освоение знаний о систематическом и функциональном разнообразии актиномицетов, принципах их идентификации;

знакомство с важнейшими представителями отдела Myxomycota, отдела Eumycota классов Chytridiomycetes, Oomycetes, Trichomycetes, Zygomycetes, Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes.



Место курса в процессе подготовки специалиста


Дисциплина «Частная микробиология и систематика микроорганизмов» позволяет получить студентам более глубокие детальные знания, касающиеся особенностей морфологии, цитологии, физиологии, экологии, систематики отдельных групп прокариотных и эукариотных микроорганизмов. Эта дисциплина знакомит студентов-микробиологов с современными подходами к систематике микроорганизмов, принципами их идентификации. Для освоения дисциплины необходимы знания по общей микробиологии, цитологии, биохимии. Полученные студентами знания расширят их кругозор о систематическом и функциональном разнообразии прокариот и микромицетов, их значении в природе и практическом значении.


2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ

для студентов очного отделения



Темы,

разделы

Всего часов

Виды подготовки


Самостоятельная работа


Лекции


Лабораторные

занятия

Самостоятельная работа студентов

КСР




Раздел I. Современная систематика вирусов
















1.

Тема 1. Современная систематика вирусов

6

1

-

5

-




Раздел 2. Прокариоты
















2.

Тема 2. Современная систематика прокариот

4

1

-

3

-

3.

Тема 3. Аноксигенные фототрофные эубактерии

6

2

-

4

-

4.

Тема 4. Сульфатредуцирующие эубактерии

4

2

-

2

-

5.

Тема 5. Аэробные хемолитотрофные бактерии

7

2

-

4

1

6.

Тема 6. Группы архебактерий. Метаногены

6

2

-

4

-

7.

Тема 7. Экстремальные галофилы

2

2

-

-

-

8.

Тема 8. Экстремальные термофилы и гипертермофилы

2

2

-

-

-

9.

Тема 9. Актиномицеты

14

2

7

4

1




Раздел 3. Эукариоты
















10.

Тема 10. Систематика грибов

2

2

-

-

-

11.

Тема 11. Миксомицеты

5

1

1

3

-

12.

Тема 12. Хитридиомицеты

7

1

1

5

-

13.

Тема 13. Зигомицеты

9

2

1

5

1

14.

Тема 14. Аскомицеты

8

2

1

5

-

15.

Тема 15. Базидиомицеты

7

2

1

4

-

16.

Тема 16. Дейтеромицеты

11

2

2

6

1




ВСЕГО (часы)

100

28

14

54

4


3. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ


3.1 Общее (по всем темам)


Раздел 1. СОВРЕМЕННАЯ СИСТЕМАТИКА ВИРУСОВ


Тема 1. Современная систематика вирусов


Положение вирусов среди других организмов. Система классификации вирусов. Международный комитет по таксономии вирусов (International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV). Система классификации вирусов, принятая ICTV. Таксоны: отряд, семейство, подсемейство, род, вид. Критерии таксономической классификации. Гомология нуклеиновых кислот. Морфология, размеры и форма вирусов; наличие или отсутствие оболочки; тип симметрии нуклеокапсида. Характеристика нуклеиновых кислот: тип кислоты (ДНК или РНК), полярность, количество цепочек в молекуле или наличие сегментов. Наличие ферментов. Классификация вирусов по типу нуклеиновых кислот: дезоксирибовирусы и рибовирусы. Классификация вирусов по Балтимору (Baltimore classification) – классификация вирусов в группы в зависимости от типа геномной нуклеиновой кислоты (ДНК, РНК, одноцепочечная, двухцепочечная) и способа ее репликации. Семь основных групп вирусов по Балтимору.

Раздел 2. ПРОКАРИОТЫ


Тема 2. Современная систематика прокариот


Систематика и таксономия прокариот. Категории таксономии: царство, тип, класс, порядок, семейство, род, вид, подвид, штамм. Концепция вида у прокариот. Вариант – инфравидовая систематическая категория. Минимальные стандарты описания таксонов бактерий. Таксономический статус некультивируемых бактерий. Международный кодекс номенклатуры бактерий. Одобренный список наименований бактерий и его дополнения.

Классификация прокариот. Искусственные классификации. Эволюционная систематика. Филогенетическая классификация. Две основные эволюционные линии прокариот - домен Archaea и домен Bacteria.

Прогенот как гипотетический предок современных типов клеток. Концепции эволюции прокариот, гипотеза конверсии и гипотеза сегрегации.

Классификация К. Вёзе. Концепция доменов.

Генотипические характеристики и филогенетические связи микроорганизмов. Г+Ц состав ДНК, размер генома, ДНК-ДНК и ДНК-рРНК гомология; методы определения. Определение и анализ нуклеотидных последовательностей гена(ов) 16S рРНК. Риботипирование. Рестрикционные профили ДНК. Полимеразная цепная реакция (ПЦР). ДНК-зонды. Идентификация in situ. Принципы построения филогенетических деревьев.

Хемотаксономия. Особенности химического состава клеточных стенок бактерий различных таксономических групп. Диагностические компоненты клеточной стенки. Строение пептидогликана и его аналогов. Полисахариды, тейхоевые кислоты. Особенности липидного состава клеток бактерий. Таксономическая специфичность состава жирных кислот целых клеток, фосфолипидов, гликолипидов, изопреноидных хинонов дыхательной цепи, миколовых кислот, полиаминов, пигментов и т.д. Маркерные белки. Методы определения хемотаксономических характеристик.

Белковые профили микроорганизмов в классификации и идентификации. Белки целых клеток, клеточных оболочек. Рибопротеины. Энзимы.

Серологические методы в систематике. Диагностикумы. Диагностические иммунные сыворотки. Моно- и поливалентные сыворотки. Серологические реакции (РА, РП). Специфичность антисывороток и моноклональных антител.

Использование методов аналитического пиролиза и инфракрасной спектрометрии в систематике и идентификации микроорганизмов. Метод пиролитической газовой хроматографии (Py-GC). Пиролитическая масс-спектрометрия (Py-MS).

Нумерическая таксономия. Общие принципы. Определения попарного сходства, принципы кластерирования. Использование нумерического анализа в таксономической практике. Компьютерная идентификация. Компьютерные программы кластерного анализа.

Определители бактерий. Принципы систематизации прокариот в определителе Берджи (Берджи, 1994).


Тема 3. Аноксигенные фототрофные эубактерии


Пурпурные бактерии (порядок Rhodospirillales). Пурпурные серные (сем. Chromatiaceae) и несерные бактерии (сем. Rhodospirillaceae). Общая характеристика, морфологическое разнообразие. Организация и функционирование фотосинтетического аппарата, фотосинтетические пигменты. Потребность в экзогенных донорах электронов. Источники углерода и азота. Отношение к кислороду. Разнообразие метаболических возможностей пурпурных бактерий.

Зеленые бактерии (порядок Chlorobiales). Морфология. Организация фотосинтетического аппарата. Особенности метаболизма зеленых бактерий.

Гелиобактерии – грамположительные аноксигенные фототрофные бактерии. Фотосинтетические пигменты гелиобактерий и организация фотосинтетического аппарата. Метаболизм. Эритробактерии – облигатно аэробные хемоорганогетеротрофы, способные к фотофосфорилированию.

Экология аноксигенных фототрофных эубактерий.


Тема 4. Сульфатредуцирующие эубактерии


Общая характеристика сульфидогенов. Метаболизм. Механизм сульфатного дыхания. Анаболизм сульфатредуцирующих эубактерий. Сульфатредукторы с неполным окислением субстрата (ацетогенные) и полным окислением субстрата. Функционирование ацетил-КоА-пути у сульфатредукторов. Распространение в природе сульфатредуцирующих эубактерий. Сульфатредукторы как важная группировка вторичных анаэробов. Геохимическая роль сульфидогенов. Участие в анаэробной коррозии железа.


Тема 5. Аэробные хемолитотрофные бактерии


Тионовые бактерии (бесцветные серные бактерии). Морфология тионовых бактерий. Метаболизм. Биохимический механизм окисления восстановленных соединений серы. Физиологическое разнообразие тионовых бактерий. Аэробы, денитрификаторы, облигатные и факультативные автотрофы, хемолитоавтотрофы, нейтрофилы, ацидофилы, алкалофилы, термофилы. Распространение и роль тионовых бактерий в природе. Свободноживущие и симбиотические серные бактерии. Участие в круговороте серы. Использование бесцветных серных бактерий в технологиях очистки сточных вод и выщелачивания сульфидных руд. Серные бактерии – возбудители коррозии металлоконструкций.

Железо- и марганецокисляющие бактерии. Нитчатые и одноклеточные железобактерии. Железобактерии, растущие в нейтральной или слабощелочной среде. Ацидофильные железобактерии. Типичный представители истинных железобактерий: Thiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans. Механизм окисления Fe2+ T. ferrooxidans. Распространение железобактерий в природе. Использование ацидофильных железобактерий в технологиях бактериального выщелачивания меди марганца, урана, золота и других драгоценных и редких металлов из бедных руд. Роль в образовании марганцевых конкреций в водоемах. Магнитные бактерии. Морфология. Способность к магнитотаксису. Метаболизм. Встречаемость в природе.

Нитрифицирующие бактерии. Морфологическое разнообразие. Нитрификация. Этапы окисления аммиака до нитрита. Окисление нитрита до нитрата нитробактериями. Места обитания нитрификаторов. Роль нитрификаторов в очистке сточных вод. Роль нитрификаторов в почве, их значение для земледелия. Нитрифицирующие бактерии как одна из причин разрушения зданий и памятников, построенных из известняка.


Тема 6. Группы архебактерий. Метаногены


Морфология метаногенов. Хемотаксономические особенности. Типы клеточных стенок метаногенов. Особенности мембранных липидов метанообразующих бактерий. Отношение к факторам внешней среды. Конструктивный метаболизм. Водородные, ацетокластические, метилотрофные метаногены. Биосинтез метана. Энергетические процессы метаногенов. Систематика метаногенов. Возможное место метаногенов в эволюции. Экология метаногенов и их роль в природе. Практическое использование метаногенов. Получение биогаза. Использование метанообразующих бактерий как продуцентов витамина В12.


Тема 7. Экстремальные галофилы


Экстремальные галофилы и механизмы для удержания воды в условиях высокой солености. Морфология галобактерий. Хемотаксономические особенности галобактерий. Особенности ДНК галобактерий. Особенности белкового синтеза. Конструктивный и энергетический метаболизм галобактерий. Механизм бесхлорофильного фотосинтеза галобактерий. Систематика галобактерий. Натронобактерии. Места обитания экстремальных галофилов.


Тема 8. Экстремальные термофилы и гипертермофилы


Морфология. Хемотаксономические особеннности экстремальных термофилов и гипертермофилов. Температурный диапазон и механизмы устойчивости к высоким температурам. Отношение к кислотности среды. Конструктивный и энергетический метаболизм экстремально термофильных архей. Аэробное и анаэробное (серное) дыхание, брожение. Систематика экстремальных термофилов и гипертермофилов. Распространение в природе. Возможности практического использования.


Тема 9. Актиномицеты


Общая характеристика. История открытия и изучения актиномицетов. Черты сходства и отличия с бактериями и микроскопическими грибами. Морфология. Тип мицелия. Конидии: образование и характер расположения. Наличие спорангиев и других структур у актиномицетов (синнемы, многогнездные спорангии, склероции и т.д.). Отношение актиномицетов к факторам внешней среды. Метаболизм актиномицетов. Источники углерода, азота, фосфора. Ферментаивная активность актиномицетов. Биологически активные вещества актиномицетов. Систематика актиномицетов. Принципы идентификации актиномицетов. Морфологические и хемотаксономические признаки, используемы для идентификации актиномицетов. Группы актиномицетов (Определитель бактерий Берджи, 1997). Нокардиоформные актиномицеты. Роды с многогнездными спорангиями. Актинопланы. Стрептомицеты. Мадуромицеты. Термоактиномицеты. Экология актиномицетов. Распространение в природе. Взаимоотношения с другими организмами. Роль актиномицетов в круговороте веществ в природе.


Раздел 3. ЭУКАРИОТЫ


Тема 10. Систематика грибов


Принцип построения современной системы грибов. Три главные эволюционные линии: отделы Myxomycota – слизевики, Heterocontae – разножгутиковые, Eumycota – истинные грибы. Основные таксономические критерии. Строение мицелия (наличие перегородок) и тип полового процесса. Морфологические признаки: число жгутиков у подвижных стадий, характер образования плодовых тел, форма плодовых тел, морфология асков и базидий, морфология аскоспор и базидиоспор, строение конидиеносцев и конидий, наличие пигмента, образование покоящихся стадий (склероциев, хламидоспор).


Тема 11. Миксомицеты


Отдел Myxomycota. Общая характеристика отдела. Плазмодий – вегетативное тело слизевиков. Спороношение миксомицетов. Циклы развития, типы питания миксомицетов. Класс Myxomycetes – истинные миксомицеты. Класс Dictyosteliomycetes – клеточные миксомицеты. Класс Plasmodiophoromycetes – паразитические миксомицеты, развивающиеся как облигатные внутриклеточные паразиты высших растений.


Тема 12. Хитридиомицеты


Класс Chytridiomycetes. Общая характеристика. Особенности морфологии. Бесполое размножение; особенности строения подвижных стадий. Половое размножение (изогамия, гетерогамия, оогамия, хологамия). Цикл развития и смена ядерных фаз. Классификация хитридиомицетов. Порядок хитридиевые (Chytridiales). Хитридиевые грибы как паразиты пресноводных и морских водорослей, водных грибов, высших водных растений и животных. Паразиты высших наземных растений (грибы родов Olpidium и Synchytrium). Порядок бластокладиевые (Blastocladiales) и моноблефаридовые (Monoblepharidales).

Класс Oomycetes. Особенности морфологии оомицетов. Половое и бесполое размножение. Наличие подвижных стадий – зооспор. Порядок сапролегниевые (Saprolegniales). Распространение в природе, сапрофитные и паразитические сапролегниевые грибы. Порядок лептомитовые (Leptomitales) и лагенидиевые (Lagenidiales): особенности экологии. Порядок пероноспоровые (Peronosporales): роды Pythium, Phytophthora, Peronospora. Механизм выталкивания зооспор из зооспорангиев. Распространение пероноспоровых грибов. Грибы рода Phytophthora как паразиты растений.

Класс Trichomycetes. Положение трихомицетов в системе других организмов. Особенности морфологии и полового размножения. Приуроченность трихомицетов к хозяину и участку пищеварительного тракта. Главнейшие порядки трихомицетов: амебидиевые (Amoebidiales), эккриновые (Eccrinales), гарпелловые (Harpellales).


Тема 13. Зигомицеты


Класс Zygomycetes. Особенности морфологии зигомицетов. Бесполое размножение. Зигогамия – особый тип полового полового процесса. Порядок Мукоровые (Mucorales). Бесполое спороношение мукоровых грибов. Споры бесполого размножения мукоровых грибов (спорангиоспоры, мероспорангиоспоры, конидии). Спорангиальный (эндогенный) и конидиальный (экзогенный) типы бесполого размножения. Сапрофитный и паразитический образ жизни мукоровых грибов. Роль мукоровых грибов в минерализации органического вещества в почвах. Мукоровые грибы - возбудители микозов человека и животных (мукоромикозов). Порядок эндогоновые (Endogonales): образование спорокарпов. Грибы рода Endogone, образующие с растениями микоризу. Порядок энтомофторовые (Entomophthorales) – облигатные паразиты насекомых. Порядок зоопаговые (Zoopagales) - облигатные паразиты амеб, нематод, насекомых.


Тема 14. Аскомицеты


Класс Ascomycetes. Общая характеристика аскомицетов. Половое размножение. Формирование сумок и половых спор. Бесполое размножение. Формирование конидий. Морфология конидиального спороношения. Цикл размножения аскомицетов. Подкласс голосумчатые или гемиаскомицеты (Hemiascomycetidae). Порядок эндомицетовые (Endomycetales) – дрожжевые грибы. Сахаромицеты (семейство Saccharomycetaceae). Порядок тафриновые (Taphrinales) – паразиты высших растений. Порядок протомицетовые (Protomycetales) – паразиты растений. Порядок аскосферовые (Ascosphaerales) – паразиты насекомых. Подкласс эуаскомицеты (Euascomycetidae). Образование эуаскомицетами плодовых тел (клейстотеций, перитеций и апотеций). Важнейшие порядки эуаскомицетов. Порядок эуроциевые (Eurotiales). Порядок онигеновые (Onygenales). Порядок микроасковые (Mickroascales). Порядок эризифовые (Erysiphales). Порядок Сферейные (Sphaeriales). Порядок Диопортовые (Dioporthales). Порядок Гипокрейные (Hypocreales). Порядок спорыньевые, или клавицепеовые (Clavicipitales). Экология эуаскомицетов, практическое значение.


Тема 15. Базидиомицеты


Класс Basidiomycetes. Базидиомицеты – высшие грибы с многоклеточным мицелием. Циклы развития базидиальных грибов. Половое спороношение – базидиоспоры. Конидиальное спороношение. Образование плодовых тел. Микроскопические базидиомицеты, и грибы с крупными плодовыми телами. Порядок экзобазидиальные (Exobasidiales). Экзобазидиальные грибы – паразиты цветковых растений. Группа порядков гименомицеты. Группа порядков гастеромицеты. Подклассы: гетеробазидиальные грибы (Heterobasidiomycetidae) и телиоспоромицеты (Theliosporomycetidae). Телиоспоромицеты. Цикл развития. Порядок головневые (Ustilaginales). Головневые грибы - микроскопические грибы, вызывающие заболевания растений. «Головня»: внешние признаки заболевания, пути заражения. Порядок ржавчинные (Uredinales). Цикл развития ржавчинных грибов. Ржавчинные грибы – паразиты высших сосудистых растений.

Тема 16. Дейтеромицеты


Класс Deuteromycetes. Общая характеристика дейтеромицетов. Разнообразие и вариабельность морфологических признаков. Специфическое положение дейтеромицетов в системе грибов и их таксономический статус. Распространение, экологические группы, значение в природе, использование в хозяйственной деятельности человека. Дейтеромицеты как продуценты биологически активных веществ. Порядок Hyphomycetales. Семейство монилиевые (Moniliaceae), семейство демациевые (Dematiaceae), семейство стильбелловые, или коремиальные (Stilbellaceae), семейство туберкуляриевых (Tuberculariaceae). Экологические группы гифомицетов: почвенные, ксилофильные, паразиты растений, хищные, водные, микофильные, энтомофильные и др. Энтомопатогенные дейтеромицеты (рода Verticillium, Paecelomyces, Beauveria, Metarhizium). Грибы рода Trichoderma: энтомофильная и антагонистическая активность, их практическое использование в борьбе с вредными насекомыми и возбудителями болезней растений. Представители родов Aspergillus и Penicillium, их распространение, роль в природе и практическое значение. Порядок меланкониальные (Melanconiales). Паразитные меланкониальные грибы возбудители пятнистости и антракноз. Порядок сферопсидальные (Cphaeropsidales). Сферопсидальные грибы – паразиты высших растений, водорослей, лишайников, грибов. Род Phoma – сферопсидальные грибы, повреждающие промышленные материалы. Порядок стерильные мицелии (Mycelia sterilla, или Agonomycetales). Особенности цикла развития стерильных мицелиев. Грибы рода Sclerotium – возбудители гнили растительных тканей. Грибы рода Rhizoctonia – возбудители культивируемых и дикорастущих растений.


Для освоения курса предусмотрены лекционные, лабораторные занятия, написание рефератов, самостоятельное изучение предложенных в программе вопросов.


3.2. Темы семинарских занятий (не предусмотрены учебным планом)


Темы лабораторных занятий


Раздел 1. Прокариоты. Тема «Идентификация актиномицетов» (7 часов):

Приготовление питательных сред для изучения морфолого-культуральных и физиолого-биохимических свойств штаммов актиномицетов (3 часа).

Посев исследуемых штаммов на питательные среды (2 часа).

Регистрация результатов. Определение родовой принадлежности исследуемых штаммов актиномицетов (2 часа).

Раздел 2. Эукариоты (7 часов).

Темы:

  1. Общая характеристика классов микро- и макромицетов.

  2. Несовершенные грибы: систематика порядков.

  3. Виды грибов – продуценты биологически активных веществ из класса несовершенных грибов.


3.3. Тематика заданий для самостоятельной работы


  1. Номенклатура вирусов.

  2. Семь основных групп вирусов по Балтимору.

  3. Нумерическая таксономия.

  4. Использование методов аналитического пиролиза и инфракрасной спектрометрии в систематике и идентификации микроорганизмов.

  5. Идентификация микроорганизмов in situ.

  6. Фотосинтетические пигменты аноксигенных фототрофных эубактерий.

  7. Экология аноксигенных фототрофных эубактерий.

  8. Участие сульфатредуцирующих эубактерий в анаэробной коррозии железа.

  9. Использование бесцветных серных бактерий и ацидофильных железобактерий в биогидрометаллургии.

  10. Серные бактерии – возбудители коррозии металлоконструкций.

  11. Черты сходства и отличия архебактерий с эубактериями и эукариотами.

  12. Практическое использование метаногенов.

  13. Биологически активные вещества актиномицетов.

  14. Группы актиномицетов.

  15. Миксомицеты – паразиты высших растений.

  16. Энтомопатогенные хитридиевые грибы.

  17. Эндогоновые грибы.

  18. Энтомофторовые грибы как облигатные паразиты насекомых.

  19. Спорыньевые грибы.


Темы рефератов


  1. Нумерическая таксономия бактерий.

  2. Использование методов аналитического пиролиза и инфракрасной спектрометрии в систематике и идентификации микроорганизмов.

  3. Идентификация микроорганизмов in situ.

  4. Фотосинтетические пигменты аноксигенных фототрофных эубактерий.

  5. Экология аноксигенных фототрофных эубактерий.

  6. Участие сульфатредуцирующих эубактерий в анаэробной коррозии железа.

  7. Использование бесцветных серных бактерий и ацидофильных железобактерий для выщелачивания сульфидных руд.

  8. Серные бактерии – возбудители коррозии металлоконструкций.

  9. Антибиотики, продуцируемые актиномицетами.

  10. Антибиотики, продуцируемые грибами рода Penicillium.

  11. Алкалоиды спорыньи.

  12. Хитридиевые грибы - паразиты высших наземных растений.

  13. Phytophthora infestansвозбудитель фитофтороза пасленовых.

  14. Роль мукоровых грибов в минерализации органического вещества в почвах.

  15. Практическое использование сахаромицетов.

  16. Головневые и ржавчинные грибы – паразиты растений.

  17. Энтомопатогенные дейтеромицеты.

  18. Дейтеромицеты – возбудители биоповреждений строительных материалов.

  19. Практическое использование грибов рода Trichoderma в борьбе с возбудителями болезней растений.





следующая страница >>