textarchive.ru

Главная > Рабочая программа


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета ­­­­­экологии и химической

технологии профессор Корыстин С.И.

___________________________________

«_____» _______________________2002 г

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ДИСЦИПЛИНЫ

«Основы микробиологии и биотехнологии»

для специальности 280201«Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»

направление: 280200 «Защита окружающей среды»

Программа рассмотрена

На заседании кафедры микробиологии и биохимии

протокол № 1 от «5» сентября 2002 г

Заведующий кафедрой, профессор _____________ О.С. Корнеева

Согласовано на заседании

методической комиссии ЭХТ

Протокол № 1от «24» сентября 2002 г

Председатель МК ЭХТ ____________ Р.Н. Плотникова

ВОРОНЕЖ

2002

СОГЛАСОВАНО
Заведующий кафедрой промышленной

экологии, профессор С.И. Корыстин

1. Цели и задачи дисциплины

Основы микробиологии и биотехнологии являются фундаментом для научного обоснования технологических процессов производства важнейших метаболитов, создания надежных биотехнологических систем очистки сточных вод, охраны окружающей среды.

Задачей курса является изучение студентами биологии клетки, познание ими биохимических основ процессов метаболизма, протекающих в живом организме; освоение методов культивирования и модификации микроорганизмов с целью создания биотехнологических производств получения важнейших продуктов биотехнологии, а также в обучении студентов практическим методам работы с микроорганизмами.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Студент должен знать теоретические основы микробиологии и биотехнологии, современный уровень и перспективы их развития; основы морфологии, физиологии, биохимии, генетики микроорганизмов; основные закономерности кинетики ферментативных реакций; особенности выделения, культивирования и обнаружения микроорганизмов; инженерные основы биотехнологии и аппаратурное оформление процессов выращивания микроорганизмов с целью получения метаболитов; типовые схемы промышленных процессов получения важнейших продуктов биотехнологии; способы биотехнологической очистки сточных вод.

Студент должен уметь: использовать основные свойства, закономерности роста и развития микроорганизмов для создания экологически чистого производства; выявлять и своевременно ликвидировать источники микробного загрязнения; предупреждать загрязнения воздушного и водного бассейнов, почвы; совершенствовать биотехнологические производства важнейших микробных метаболитов.

Студент должен иметь навыки: обнаружения и выделения микроорганизмов; приготовления и микроскопирования препаратов микробов; проведения санитарно-микробиологичес- кого контроля производств и экологических систем.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

Виды учебной работы

Всего часов

6 семестр

Общая трудоемкость дисциплины

120

120

Аудиторные занятия

68

68

Лекции

34

34

Практические занятия (ПЗ)

-

-

Семинары (С)

-

-

Лабораторные работы (ЛР)

34

34

Или другие виды аудиторных занятий

-

-

Самостоятельная работа

52

52

Проработка конспекта лекций

1 ч=0,5

34 х 0,5 = 17,0

17

Изучение материалов изложенных в лекции по учебникам

1 п.л = 16 стр.

209 / 16 = 13,1

13,1 х 1,5 =19.7 ч

19,7

Подготовка к лабораторным работам, практическим занятиям и семинарам

9 лаб. Работ

9 х 0,8 = 7,2 ч

7,2

Подготовка к коллоквиуму (рубежному контролю)

2*2,5=5,0

5,0

Изучение материалов для составления рефератов по темам

-

-

Домашние контрольные работы

-

-

Самостоятельное изучении материала по учебникам

до 25% от часов лекционной нагрузки

3,1

3,1

Вид итогового контроля

(зачет, экзамен)

экзамен

экзамен

Дисциплина входит в цикл

СД

СД

4. Содержание дисциплины

4.1 Разделы дисциплины в виде занятий

п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ЛР

1

Введение

1

4

2.

Морфология и классификация прокариот

3

4

3.

Эукарионные микроорганизмы

2

8

4.

Питание микроорганизмов

2

5.

Культивирование микроорганизмов

2

6

Влияние факторов внешней среды на рост и развитие микроорганизмов

3

7

Ферментативный катализ и основы кинетики биохимических реакций

1

8.

Обмен веществ микроорганизмов

3

4

9.

Основные понятия генетики

2

10.

Инженерные основы биотехнологии

3

11.

Технологические приемы и аппаратурное оформление процессов выращивания микроорганизмов

2

12.

Типовые схемы промышленных процессов получения важнейших продуктов биотехнологии

2

4

13.

Иммобилизованные ферменты

2

14.

Проблемы охраны окружающей среды и санитарно-микробиологический контроль производств и экологических систем

6

8

15.

Идентификация чистых культур микроорганизмов

-

2

4.2 Содержание разделов дисциплины

тема 1. Введение

предмет микробиологии. Основные этапы развития науки. Главные направления развития и задачи современной микробиологии, связь ее с другими науками.

Мир микробов: единство и многообразие. Положение микроорганизмов в системе живого мира. Микробная, растительная и животная клетки – основной объект биотехнологии. Биотехнология – достижения и перспективы.

Тема 2. Морфология и классификация прокариот

Формы и размеры бактериальной клетки. Строение бактериальной клетки. Химический состав, структура и функции клеточной стенки. Цитоплазматическая мембрана и мембранные структуры прокариотной клетки. Организация ядерного аппарата. Рибосомы. Капсулы, капсульные полисахариды. Спорообразование у бактерий и его биологическая роль. Размножение бактерий. Способы движения бактерий. Основы систематики бактерий, характеристика отдельных таксономических групп. Вирусы бактерий. Умеренные фаги и их значение в биотехнологии.

Тема 3. Эукариотные микроорганизмы

Строение эукариотной клетки. Основные отличия эуцита от протоцита. Строение ядра, способы размножения. Функции митахондрий, эндоплазматического ретикулума, диктиосом, мезосом, вакуолей.

Мицелиальные грибы: особенности биологической организации, способы размножения, классификация. Характеристика отдельных представителей грибов, применяемых в биотехнологии.

Дрожжи: строение клетки, способы размножения, классификация, применение в биотехнологии.

Тема 4. Питание микроорганизмов

Химический состав клеток, основные биополимеры. Белки: аминокислотный состав, структура, функции. Физико-химические свойства белков. Нуклеиновые кислоты. Углеводы.

Механизм поступления питательных веществ в клетку. Типы питания: автотрофы, гетеротрофы, хемотрофы, фототрофы, литотрофы, органотрофы. Сапрофиты и паразиты. Ауксотрофы и прототрофы. Характеристика питательных сред.

Тема 5. Культивирование микроорганизмов

Накопительные культуры и принцип элективности. Методы выделения чистых культур. Способы культивирования микроорганизмов: твердофазный, жидкофазный; периодический, непрерывный. Закономерности роста микроорганизмов при периодическом культивировании. Особенности роста культуры при непрерывном выращивании. Принцип хемостата и турбидостата.

Тема 6. Влияние внешней среды на рост и развитие микроорганизмов

Роль внешних факторов в регуляции жизнедеятельности микроорганизмов, закон минимума.

Влияние физических факторов на рост и развитие микробной клетки. Значение влажности, показатель активности воды. Влияние осмотического давления, плазмолиз и плазмоптиз. Действие температуры. Методы стерилизации, основанные на действии температуры. Влияние на микроорганизмы лучистой энергии, ультразвука, гидростатического давления, токов высокой частоты.

Физико-химические факторы: влияние рН на микроорганизмы; окислительно-восстановительный потенциал среды и его связь с отношением микроорганизмов к молекулярному кислороду. Аэробы и анаэробы.

Химические вещества. Специфичность и механизм действия.

Биологические факторы. Характер взаимоотношений между микроорганизмами, возникающих в природных условиях.

Антибиотики, микроорганизмы – продуценты антибиотиков. Антибиотики растительного и животного происхождения.

тема 7. ферментативный катализ и основы кинетики

биохимических реакций

Ферменты: химическая природа, механизм действия. Особенности ферментативного катализа: высокая активность, обратимость, специфичность, лабильность. Понятие активного центра фермента.

Зависимость скорости ферментативной реакции от концентрации фермента, субстрата. Основное кинетическое уравнение Михаэлиса-Ментен. Константа Михаэлиса. Классификация ферментов. Эндо и экзоферменты. Роль ферментов в жизнедеятельности микроорганизмов.

Тема 8. Обмен веществ микроорганизмов

Биосинтетические (конструктивные) и энергетические процессы в клетке, их взаимосвязь.

Энергетический обмен. Дыхание и брожение. Катаболические реакции, общие для дыхания и брожения. Аэробное дыхание, анаэробное дыхание, неполное окисление.

Типы брожения. Спиртовое брожение: химизм, характеристика возбудителей, роль в биотехнологии. Молочнокислое брожение: химизм, характеристика возбудителей, практическое использование. Маслянокислое и ацетонобутиловое брожение. Характеристика возбудителей, используемые субстраты. Брожение смешанного типа (муравьинокислое), характеристика возбудителей, химизм.

тема 9. основные понятия генетики

Понятия генетики, наследственности, изменчивости. Материальная основа наследственности. Дезоксирибонуклеиновая кислота: химический состав, структура, функции. Генотип, фенотип. Генотическая и фенотипическая изменчивости. Мутации, фенотипические адаптации. Передача наследственных признаков у бактерий. Генная инженерия и область ее приложения.

тема 10. инженерные основы биотехнологии

Преимущества микробного синтеза. Характеристика основных продуктов биотехнологии, направления их использования.

Регуляция клеточного метаболизма. Типы регуляций. Биосинтез первичных и вторичных метаболитов. Биотрансформация. Регуляция образования ферментов.

тема 11. технологические приемы и аппаратурное оформление

процессов выращивания микроорганизмов

Типовые конструкции биореакторов. Контрольно-измерительная аппаратура для управления процессом ферментации. Очистка, концентрирование и получение готового продукта. Влияние факторов внешней среды на биосинтетическую активность микроорганизмов.

тема 12. типовые схемы промышленных процессов получения важнейших продуктов биотехнологии

Микробный синтез белка. Производство вакцин и препаратов, нормализующих микрофлору. Получение антибиотиков. Биомасса и энергия. Методы производства этанола. Метаногенез, характеристика метанообразующих бактерий. Метантенки, дайджестеры.

Тема 13. Иммобилизованные ферменты

Техника иммобилизации. Влияние иммобилизации на каталитическую функцию ферментов.

Иммобилизация клеток микроорганизмов.

Проточные биокаталитические реакторы с иммобилизованными ферментами и клетками.

Применение иммобилизованных ферментов и клеток в биотехнологии.

Тема 14. Проблемы охраны окружающей среды

и санитарно-микробиологический контроль производства

и экологических систем.

Характеристика отходов и побочных продуктов промышленности и сельского хозяйства. Переработка отходов биологическими методами.

Использование микроорганизмов в качестве контроля загрязнений.

Экологические системы и экологические ниши. Микрофлора водоемов, воздуха, почвы. Роль микроорганизмов в охране окружающей среды от загрязнений.

Биотехнологическая очистка сточных вод. Утилизация продуктов, образующихся в процессе очистки сточных вод.

  1. Лабораторный практикум

п/п

№ раздела

дисциплины

Наименование лабораторных работ

Часы

1

1

Знакомство с микроскопом. Техника микроскопирования. Методы обнаружения и выделения микроорганизмов.

4

2

3

Изучение морфологических и культуральных свойств представителей высших и низших грибов, применяемых в биотехнологии

4

3

3

Дрожжи как объект биотехнологии. Морфологические особенности различных видов дрожжей. Определение резервных веществ

4

4

2

Изучение свойств бактерий различных таксономических групп, используемых в биотехнологии

4

5

8

Физиологические группы микроорганизмов

4

6

14

Санитарно-микробиологический контроль воды, почвы, воздуха.

8

7

12

Определение количества клеток микроорганизмов в культуральной жидкости или их биомассы.

4

8

15

Идентификация чистых культур микроорганизмов по культуральным и морфологическим признакам (контрольная работа)

2

6. Формы и содержание текущего промежуточного и итогового контроля.

Текущий контроль:

Отчет по лабораторной работе – темы разделов дисциплины №1, 2, 3, 8,12, 14.

Промежуточный контроль:

Аудиторные контрольные работы – темы разделов дисциплины № 15

Коллоквиум по темам – Основы микробиологии. Основы биотехнологии.

Итоговый контроль: Экзамен – курс лекций по дисциплине

Самостоятельное изучение разделов:

№ 1 (отличительные особенности растительной, животной клеток);

№ 4 (основные биополимеры клеток)

Вопросы к коллоквиуму

  1. Признаки, объединяющие живые организмы в группу протистов. Высшие и низшие протисты.

  2. Основные органеллы клетки бактерий, их функции.

  3. Клеточная стенка бактерий: химический состав, особенности строения.

  4. Подвижность бактерий.

  5. Спорообразование бактерий.

  6. Цитоплазматическая мембрана клеток: строение, функции.

  7. Структурная организация клеток: протоцит и эуцит.

  8. Таксономические признаки бактерий.

  9. Значение систематики для распознавания вида.

  10. Особенности формирования таксонов у бактерий.

  11. микроскопические грибы: строение, систематика.

  12. Разнообразие мицелиальных грибов и их роль в биотехнологии.

  13. Дрожжи: строение клетки роль в биотехнологии.

  14. Принципы классификации дрожжей.

  15. Основные биополимеры клетки.

  16. Частное и общее клеток растительных, животных и микробных организмов.

  17. Особенности питания микробной клетки.

  18. Активный транспорт как основной механизм поступления питательных веществ в клетку.

  19. Автотрофия, гетеротрофия.

  20. Выращивание микроорганизмов: поверхностное, глубинное.

  21. Перспективы и недостатки непрерывного культивирования.

  22. Перспективы и недостатки периодического культивирования.

  23. Питательные среды для промышленного выращивания микроорганизмов.

  24. Питательные среды для ведения чистых культур.

  25. Чистые и накопительные культуры. Принцип элективности.

  26. Действие температурного фактора при выращивании микроорганизмов.

  27. Активность воды и ее роль в жизнедеятельности микроорганизмов.

  28. Влияние видимого света, УФЛ на микроорганизмы.

  29. рН и rН2 как факторы воздействия на жизнедеятельность микроорганизмов.

  30. Устойчивость микроорганизмов к воздействию химических веществ.

  31. Мутуализм, антагонизм.

  32. Виды симбиоза.

  33. Роль ферментов в питании микроорганизмов.

  34. Основные закономерности кинетики ферментативного катализа.

  35. Классификация ферментов.

  36. Роль ферментов в метаболизме микробной клетки.

  37. Дыхание как форма окислительного обмена.

  38. Брожение и его виды.

  39. Характеристика возбудителей маслянокислого брожения.

  40. Брожение смешанного типа: характеристика возбудителей.

  41. Основные понятия генетики: наследственность, изменчивость.

  42. Индуцированный мутагенез. Мутации.

  43. Передача наследственных признаков у бактерий.

  44. Микробная биотехнология – цели и задачи.

  45. Генная инженерия – цели и задачи.

  46. Инженерная энзимология - цели и задачи.

  47. Направления биотехнологии. Роль биотехнологии в охране окружающей среды.

  48. Клеточный метаболизм. Понятие конститутильных и индуцибильных ферментов.

  49. Пути регуляции клеточного метаболизма: индукция, катаболическая регуляция.

  50. Пути регуляции клеточного метаболизма: репрессия, ингибирование.

  51. Разветвленные схемы биосинтетических превращений.

  52. Биосинтез первичных метаболитов. Биотехнологическое получение аминокислот.

  53. Биосинтез вторичных метаболитов. Получение антибиотиков.

  54. Биотрансформация: понятие, факторы ее определяющие.

  55. Общая схема получения микробных метаболитов.

  56. Получение микробного белка.

  57. Преимущества микробного синтеза.

  58. Иммобилизованные ферменты и клетки. Механизм иммобилизации.

  59. Роль биотехнологии в создании малоотходных и безотходных технологий.

  60. Пути переработки отходов промышленных предприятий с использованием микроорганизмов.

  61. Переработка целлюлозосодержащих отходов.

  62. Промышленные методы получения этанола.

  63. Использование методов в качестве контроля загрязнений.

  64. Характеристика сточных вод.

  65. Санитарно-биологическая оценка качества воды.

  66. Метаногенез. Получение биогаза.

  67. Аэробные механизмы очистки сточных вод.

  68. Экстенсивные и интенсивные методы очистки.

  69. Биоценоз активного ила. Коэффициент зооглейности.

  70. Биофильтры.

  71. Общая схема очистки сточных вод.

  72. Метантенк и аэротенк: принципиальное отличие

Перечень вопросов к экзамену

1. Предмет микробиологии. Краткая история развития науки.

2. Положение микроорганизмов в системе живого мира.

3. Прокариоты. Величина и форма бактерий.

4. Строение бактериальной клетки.

5. Клеточная стенка бактерий: строение, функции.

6. Микроскоп. Техника микрокопирования.

7. Спорообразование бактерий. Строение споры.

8. Основы систематики бактерий.

9. Обзор системы прокариот (характеристика отдельных таксонов).

10.Отличительные особенности эуцита от протоцита.

11. Мицелиальные грибы: особенности биологической организации грибов, способы размножения, классификация.

12. Характеристика отдельных представителей грибов и их роль в биотехнологии.

13. Дрожжи. Строение, размножение, классификация.

14. Вирусы, бактериофаги. Строение, роль в биотехнологии.

15. Особенности строения растительной и животной клетки.

16. Химический состав клеток микроорганизмов.

17. Основные биополимеры клеток.

18. Механизм поступления питательных веществ в клетку.

19. Типы питания микроорганизмов.

20. Способы культивирования микроорганизмов.

21. Периодическое культивирование.

22. Непрерывное культивирование.

23. Характеристика питательных сред. Использование питательных сред для идентификации микроорганизмов.

24. Накопительные культуры и принцип элективности. Методы выделения чистых культур.

25. Действие физических факторов на жизнедеятельность микроорганизмов (влажность, радиация и видимый свет, осмотическое давление).

26. Влияние температуры на жизнедеятельность микроорганизмов. Методы стерилизации, основанные на действии температуры.

27. Значение физико-химических факторов (рН, rН2).

28. Химические факторы: механизм действия, использование в биотехнологии.

29. Симбиоз и его виды.

30. Биологические факторы. Паразитизм, антагонизм.

31. Понятие метаболизма, катаболизма, анаболизма. Их взаимосвязь.

32. Ферменты: свойства, классификация.

33. Механизм действия ферментов.

34. Особенности ферментативного катализа.

35. Основные закономерности кинетики ферментативных реакций.

36. Катаболические процессы, общие для дыхание и брожения.

37. Аэробное и анаэробное дыхание, неполное окисление.

38. Спиртовое брожение: химизм, характеристика возбудителей.

39. Молочнокислое брожение: химизм, характеристика возбудителей.

40. Брожение смешанного типа: химизм , характеристика возбудителей.

41. Маслянокислое брожение: химизм, характеристика возбудителей.

42. Экзо и эндоферменты. Роль ферментов в процессе метаболизма..

43. Понятия наследственности и изменчивости.

44. ДНК –материальная основа наследственности.

45. Мутации, мутагены. Индуцированный мутагенез.

46. Передача наследственных признаков у бактерий.

47. Основные направления биотехнологии.

48. Пути регуляции клеточного метаболизма.

49. Механизмы регуляции катаболизма клетки.

50. Механизмы регуляции анаболизма клетки.

51. Регуляция метаболизма в разветвленных схемах биосинтетических превращений.

52. Биосинтез первичных метаболитов.

53. Биосинтез вторичных метаболитов.

54. Биотрансформация, факторы ее определяющие.

55. Регуляция микробного синтеза ферментов.

56. Общие принципы получения продуктов биотехнологии с использованием микроорганизмов.

57. Схема получения микробного белка.

58. Схема получения метаболитов медицинского назначения ( вакцины, антибиотики).

59. Иммобилизация ферментов: виды иммобилизации, задачи, перспективы.

60. Иммобилизация клеток микроорганизмов.

61. Биореакторы с использованием иммобилизованных ферментов и клеток.

62. Переработка отходов и побочных продуктов предприятий с использованием микроорганизмов.

63. Использование микроорганизмов в качестве контроля загрязнений.

64. Методы промышленного получения этанола.

65. Метаногенез, метанообразующие бактерии.

66. Сточные воды. Санитарно-биологическая оценка качества воды.

67. Аэробные методы очистки сточных вод.

68. Принципиальная схема очистки сточных вод.

69. Биоценоз активного ила.

7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1 Основная литература

  1. Шуваева Г.П., Шеламова С.А. Общая микробиология: Учеб. пособие – Воронеж, ВГТА, 1998 г., 156 с.

  2. Бекер М.Е. Введение в биотехнологию – М.: Пищ. пром-сть, 1978 –380 с.

  3. Промышленная микробиология / Под. Ред. М.С. Егорова - М.: Высшая школа, 1989. – 565 с.

  4. Шлегель Г. Общая микробиология: Пер. с нем. – М.: Мир, 1987 .- 567 с.

7.2. Дополнительная литература

  1. Елинов М.П. Химическая микробиология. – М.: Высшая школа, 1989. – 448 с.

  2. Микробные ферменты и биотехнология / Под ред В.М. Фогарти. – М. : Агропромиздат. 1986. –318 с

  3. Мищустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология. – М. Колос, 1987. Колос. 1987. –351

  4. Сассон А. Биотехнология : свершения и надежды. – М.: Мир. –1987. – 427 с.

Программу составил доцент: Г.П. Шуваева



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Рабочая программа дисциплины (16)

    Рабочая программа
    Рабочаяпрограммадисциплины Форма рабочейпрограммыдисциплины утверждена Методическим советом академии 03.10.2011г. Рабочиепрограммы учебных дисциплин должны быть ...
  2. Рабочая программа дисциплины (255)

    Рабочая программа
    РАБОЧАЯПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ УТВЕРЖДАЮ Декан инженерно-экономического факультета _____________ (д.э.н. Гвоздев Н.И.) «___»_____________2011 г. РАБОЧАЯПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ «Бухгалтерский учет» НАПРАВЛЕНИЕ ...
  3. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (268)

    Рабочая программа
    РАБОЧАЯПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОННО – ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ... , системы и сети” 1. Пояснительная записка. Настоящая программадисциплины “Математические и логические основы электронно-вычислительной ...
  4. Рабочая программа дисциплины (211)

    Рабочая программа
    Рабочаяпрограммадисциплины БЕЗОПАСНОСТЬ ... Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература: 1. Безопасность ... производственной деятельности: учебное пособие по дисциплине "Безопасность жизнедеятельности" / Л. В. ...
  5. Рабочая программа дисциплины (165)

    Рабочая программа
    РАБОЧАЯПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ Основы построения современных телекоммуникационных сетей Цели и задачи дисциплины Изучение теоретических ... сетей. Примерное содержание разделов дисциплины Архитектура современных телекоммуникационных сетей Организационно ...
  6. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (145)

    Рабочая программа
    РАБОЧАЯПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ "Физические основы полупроводниковой микро- и оптоэлектроники " ( ... по всем основным разделам данной дисциплины. Семинары Занятия включают знакомство с основными ...

Другие похожие документы..