Mikrobiologia

obowiązkowe

Dla studentów Wydziału Biologii wymagane jest zaliczenie I roku studiów I stopnia, dla innych - znajomość biologii i chemii na poziomie licealnym w zakresie rozszerzonym.

w sali

Przedmiot ma za cel przedstawienie podstawowych wiadomości o mikroorganizmach prokariotycznych (bakteriach i archeonach), a także o wirusach, i metodach ich badania. Obejmuje on: budowę i cykle życiowe prokariotów; ich zróżnicowany metabolizm (ze szczególnym uwzględnieniem cech unikatowych); formy ich występowania w środowisku i przyczyny szerokiego rozpowszechnienia, a także wpływ na inne organizmy i środowisko nieożywione. Omówione są też wirusy i strategie ich namnażania, jak również podstawy genetyki i taksonomii prokariotów oraz przykłady ich praktycznego wykorzystania. Na ćwiczeniach studenci uczą się ponadto podstawowych technik mikrobiologicznych.

Opis wykładu:

Ogólna charakterystyka domen Archaea i Bacteria. Podstawy taksonomii prokariotów. Charakterystyka głównych typów taksonomicznych bakterii (Proteobacteria, Firmicutes, Tenericutes, Actinobacteria, Cyanobacteria, Spirochaetes, Chlorobi, Chloroflexi) i archeonów (Euryarchaeota, Crenarchaeota, Thaumarchaeota). Metody badawcze stosowane w mikrobiologii. Budowa komórki prokariotycznej z uwzględnieniem różnic między bakteriami i archeonami, bakteriami gramujemnymi i gramdodatnimi, a także bakteriami zaliczanymi do różnych typów taksonomicznych. Budowa i funkcje różnych organelli komórkowych. Genetyka bakterii: budowa genomu prokariotycznego, rola ruchomych elementów genetycznych (plazmidy, elementy transpozycyjne, kasety genowe integronów, bakteriofagi) i horyzontalnego transferu genów (koniugacja, transformacja, transdukcja; transfer z udziałem nanorurek, pęcherzyków błonowych i cząstek GTA) w zmienności prokariotów. Cykle życiowe prokariotów i formy przetrwalnikowe bakterii (endospory, cysty, spory, miksospory, akinety). Wpływ pH, ciśnienia osmotycznego, temperatury na wzrost mikroorganizmów. Mikroorganizmy ekstremofilne. Formy występowania mikroorganizmów prokariotycznych w środowisku (zespoły mikroorganizmów, konsorcja, maty mikrobiologiczne, biofilmy). Zjawisko wyczuwania liczebności (quorum sensing). Zróżnicowanie metaboliczne prokariotów, z uwzględnieniem wykorzystywanych przez nie źródeł energii, węgla, azotu, siarki, fosforu i innych pierwiastków biogennych, donorów oraz akceptorów elektronów. Czynniki wzrostowe. Typy pokarmowe prokariotów. Unikatowe cechy metaboliczne bakterii i archeonów: chemolitoautotrofia (bakterie i archeony nitryfikacyjne, bakterie anamoks, bezbarwne bakterie siarkowe, bakterie utleniające żelazo, wodór, tlenek węgla i związki chloru), metanotrofia, wiązanie azotu, oddychanie beztlenowe, (oddychanie azotanowe, bakterie i archeony redukujące siarczany i żelazo, archeony metanogenne). Wykorzystanie światła przez prokarioty (w tym fotosynteza oksygenna i anoksygenna). Wpływ mikroorganizmów na środowisko nieożywione (w tym udział w obiegu pierwiastków) i na inne organizmy (symbiozy). Wzajemne relacje między mikroorganizmami oraz między mikroorganizmami a makroorganizmami. Mikrobiom człowieka. Bakterie patogenne - czynniki wirulencji (w tym toksyny bakteryjne) i choroby. Wirusy - budowa, strategie namnażania się, klasyfikacja, choroby wirusowe. Profilaktyka i leczenie chorób zakaźnych. Mechanizmy oporności bakterii na antybiotyki. Wykorzystanie mikroorganizmów w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, oczyszczaniu ścieków i bioremediacji.

Opis ćwiczeń

Ćwiczenia mają charakter pracy laboratoryjnej w zespołach i są częściowo powiązane z zagadnieniami omawianymi na wykładach. Obejmują one następujące zagadnienia: Technika pracy sterylnej i sterylizacja. Pożywki mikrobiologiczne – charakterystyka, klasyfikacja, przygotowanie i wybór do różnych celów hodowlanych. Sposoby posiewu mikroorganizmów i prowadzenia hodowli. Sposoby izolowania mikroorganizmów z różnych środowisk. Metody bezpośrednie i pośrednie określania liczebności mikroorganizmów. Uzyskiwanie czystych kultur mikroorganizmów z zastosowaniem metod bezpośrednich i pośrednich. Rodzaje hodowli mikroorganizmów. Wpływ warunków środowiska na wzrost bakterii. Morfologia i budowa komórek bakteryjnych. Układy komórek tworzone przez bakterie. Metody mikroskopowe - przygotowywanie preparatów mikroskopowych, barwienia proste i złożone (w tym barwienie Grama), obserwacje przyżyciowe. Metabolizm bakterii - źródła węgla (dwutlenek węgla, związki organiczne drobnocząsteczkowe i wielkocząsteczkowe) i azotu (w tym azot cząsteczkowy); wykorzystywanie różnych substratów energetycznych (związki organiczne i nieorganiczne); określanie typów pokarmowych. Metabolizm bakterii w warunkach tlenowych i beztlenowych (fermentacje i oddychanie beztlenowe). Sposoby określania czystości mikrobiologicznej wód – badanie występowania bakterii grupy coli. Elementy genetyki bakterii – koniugacja. Podstawowe techniki pracy z bakteriofagami.

1. Kunicki-Goldfinger W.J.H. „Życie bakterii”. PWN, 2001.

2. Madigan M.T., J.M. Martinko „Brock Biology of Microorganisms”, XI wydanie, Prentice Hall, 2006 (oraz wszystkie następne wydania tej książki).

3. Schlegel H.G. „Mikrobiologia ogólna”. PWN, 1996.

4. Salyers A.A, Whitt D.D. „Mikrobiologia – różnorodność, chorobotwórczość i środowisko”. PWN, 2003.

5. Różalski A. „Ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej – skrypt dla studentów biologii”. Wyd. Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź, 1996.

6. "Biologia molekularna bakterii" red. J. Baj i Z. Markiewicz. PWN, 2015

Po opanowaniu materiału objętego wykładem i ćwiczeniami student:

Wiedza

• Zna budowę mikroorganizmów prokariotycznych, a także ich form przetrwalnikowych, i rozumie komórkowe, biochemiczne i genetyczne podstawy ich funkcjonowania (K_W05 Bl1)

• Zna zróżnicowanie strukturalne i metaboliczne prokariotów oraz cechy unikatowe tej grupy mikroorganizmów (K_W10 Bl1)

• Zna podstawy budowy, genetyki i funkcjonowania wirusów, ich rolę w przyrodzie oraz wzajemne oddziaływania między wirusami i organizmami żywymi (K_W08 BI1)

• Zna formy występowania mikroorganizmów w środowisku i przyczyny ich szerokiego rozpowszechnienia w przyrodzie, a także wpływ na inne organizmy i środowisko nieożywione (K_W09 Bl1)

• Rozumie podstawowe kategorie pojęciowe terminologii biochemicznej, mikrobiologicznej, genetyki mikroorganizmów oraz biologii środowiskowej mikroorganizmów (K_W13 BI1, K_W02 Bt1)

• Zna ogólne uwarunkowania środowiskowe życia oraz wpływ czynników środowiskowych na funkcjonowanie mikroorganizmów prokariotycznych i wirusów (K_W14 BI1)

• Rozumie znaczenie pracy doświadczalnej i ma wiedzę o zasadach BHP, a także zna podstawowe techniki laboratoryjne, pomiarowe i obrazowe, stosowane w badaniach mikrobiologicznych i genetycznych (K_W15 BI1, K_W16 Bl1, K_W21 Bl1, K_W04 Bt1, K_W09 Bt1)

• Ma wiedzę w zakresie taksonomii prokariotów i podstawowych zastosowań tych mikroorganizmów w życiu społeczno-gospodarczym (K_W11 Bl1, K_W19 BI1, K_W01 Bt1, K_W05 Bt1)

Umiejętności

• Stosuje podstawowe techniki i narzędzia badawcze mikrobiologii oraz umie wyjaśnić zasady ich działania (K_U01 BI1, K_U01 Bt1, K_U08 Bt1)

• Umie analizować wyniki uzyskane w eksperymentach i o nich dyskutować (K_U04 BI1)

• Potrafi pod nadzorem opiekuna naukowego zaprojektować i przeprowadzić prosty eksperyment z zastosowaniem poznanych metod; umie zaproponować metody przeprowadzenia wskazanych oznaczeń (K_U06 Bl1, K_U04 Bt1, K_U05 Bt1)

• Wykazuje umiejętność wykorzystania dostępnych źródeł informacji, w tym źródeł elektronicznych (K_U03 Bt1, K_U06 Bt1)

• Uczy się samodzielnie zagadnień mikrobiologicznych wskazanych przez prowadzących zajęcia (K_U10 Bl1)

Kompetencje społeczne

• Wykazuje umiejętność pracy w zespole i jest otwarty na nowe idee (K_K07 BI1, K_K04 Bt1)

• Rozumie potrzebę przekazywania społeczeństwu informacji o nowych osiągnięciach mikrobiologii i biotechnologii i potrafi przekazać te informacje w sposób zrozumiały (K_K06 Bt1)

• Krytycznie analizuje informacje dotyczące zagadnień mikrobiologicznych pojawiające sie w środkach masowego przekazu (K_K08 Bl1)

• Wykazuje odpowiedzialność za bezpieczeństwo pracy własnej i za powierzony sprzęt; wykazuje poszanowanie pracy własnej i innych (K_K05 Bl1, K_K03 Bt1)

• Rozumie podstawowe zasady etycznego postępowania w pracy zawodowej i w życiu (K_K05 Bt1)

• Odczuwa potrzebę stałego dokształcania się i aktualizowania wiedzy mikrobiologicznej (K_K01 Bl1, K_K04 BI1)

Ocena końcowa jest oceną z egzaminu. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń na ocenę pozytywną.

Szczegółowe warunki zaliczenia zajęć:

Zajęcia laboratoryjne (ćwiczenia) są zaliczane jeśli student:

1. uczestniczył w co najmniej 85 procentach zajęć;

2. pracował na zajęciach w sposób pozwalający pozytywnie ocenić wiedzę, umiejętności i kompetencje społeczne, jakie w toku zajęć uzyskał (opisane w sylabusie jako przedmiotowe efekty kształcenia).

3. uzyskał w sumie co najmniej 51% punktów z dwóch testów kontrolnych (każdy złożony z pytań otwartych i półotwartych).

Przed wybranymi ćwiczenia planowane są "wejściówki", w formie testów składających się z kilku pytań wymagających krótkich odpowiedzi, sprawdzające wiedzę z poprzednich i bieżącego ćwiczenia.

Warunkiem zaliczenia egzaminu (przedmiotu) jest uzyskanie co najmniej 51% punktów z egzaminu pisemnego złożonego z pytań otwartych, wymagających krótkich odpowiedzi i pytań zamkniętych.

Nie