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.

Baj J. "Mikrobiologia". PWN, 2018

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

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

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

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

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

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

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