Mikrobiologia środowisk

fakultatywne

Znajomość biologii i chemii i na poziomie licealnym w zakresie rozszerzonym, znajomość mikrobiologii

w sali

Przedmiot ma za celu przedstawienie podstawowych wiadomości o mikroorganizmach ich bioróżnorodności oraz rozmieszczeniu w biosferze. Omówione są też: Strategie rozwoju mikroorganizmów; Czynniki biotyczne i abiotyczne ekosystemu; Wody i lądy jako środowisko życia; Mikroorganizmy a środowiska skrajne oraz inne środowiska zasiedlane przez mikroorganizmy. Mikrobiologia atmosfery jako łącznik między środowiskami. Interakcje między mikroorganizmami a makroorganizmami. Zjawisko syntrofii. Ryzosfera. Mykoryza. Biofilmy i ich powszechność w środowisku. Rola mikroorganizmów w degradacji materii organicznej i obiegu pierwiastków w biosferze. Mikroorganizmy w ochronie środowiska naturalnego i biotechnologii środowiskowej (oczyszczanie ścieków, kompostowanie, bioremediacja gruntów i terenów skażonych, ługowanie metali z rud, dezodoryzacja gazów, biosensory). Metody badawcze rekomendowane w mikrobiologii środowiskowej. Na ćwiczeniach studenci uczą się ponadto podstawowych technik mikrobiologicznych.

Opis wykładu

1. Charakterystyka mikroorganizmów, bioróżnorodność oraz rozmieszczenie w biosferze (małe, liczne, ewolucyjnie stare, gatunkowo liczne, hodowalne lub niehodowalne; zróżnicowane morfologicznie, strukturalnie, genetycznie, fizjologicznie, ekologicznie; klasyfikacja i filogeneza). Liczebność gatunków w ekosystemie lub zespole mikroorganizmów (microbial community); dominacja gatunkowa; sukcesja; łańcuch troficzny; typy troficzne. Krążenie pierwiastków (węgiel, azot, siarka, fosfor, żelazo); szybkość przepływu pierwiastków biogennych; przepływ energii; szlaki metaboliczne (wykorzystanie różnych: źródeł energii, donorów elektronów, akceptorów elektronów, powstawanie produktów metabolicznych). 2. Czynniki abiotyczne i biotyczne ekosystemu (warunki fizyczne a wzrost mikroorganizmów: temperatura, pH, Eh, ciśnienie osmotyczne, światło, promieniowanie, związki nieorganiczne i organiczne. Środowiska zasiedlane przez mikroorganizmy, ekstremofile. Interakcje między mikroorganizmami a makroorganizmami. Biofilmy i ich powszechność w środowisku. 3. Woda jako środowisko życia bakterii (klasyfikacja wód powierzchniowych, warstwy i strefy w środowisku wodnym, typy miktyczne jezior, produktywność, status troficzny jezior, strefy saprobowe, typy bakterii w wodach, pętla mikrobiologiczna i jej rola). 4. Mikrobiologia atmosfery jako łącznik między środowiskami. 5. Mikroorganizmy w ochronie środowiska naturalnego i biotechnologii środowiskowej. Oczyszczanie ścieków, kompostowanie, bioremediacja gruntów i terenów skażonych zanieczyszczeniami, ługowanie metali z rud, dezodoryzacja gazów, biosensory. 7. Metody badawcze rekomendowane w mikrobiologii środowiskowej.

Opis ćwiczeń

Ćwiczenia mają charakter pracy laboratoryjnej i są częściowo powiązane z zagadnieniami omawianymi na wykładach. Poszczególne zespoły studentów przeprowadzają charakterystykę mikrobiologiczną wybranych, naturalnych środowisk wodnych i glebowych wykorzystując trzy grupy metod: 1 - oznaczanie ilościowego, 2 - jakościowego składu mikroorganizmów oraz 3 - badanie mikrobiologicznej aktywności rzeczywistej i potencjalnej.

Student zapoznaje się z metodami hodowli, izolacji i identyfikacji wybranych grup mikroorganizmów pochodzących z różnych środowisk wodnych i glebowych, zapoznaje się także z metodami określania ich liczebności (metody bezpośrednie i pośrednie, metoda prawdopodobieństwa). Określana jest także liczebność promieniowców i grzybów, a także liczebność wybranych grup fizjologicznych mikroorganizmów (wiążących azot cząsteczkowy, proteolitycznych, amonifikacyjnych, denitryfikacyjnyach, nitryfikacyjnych, amylolitycznych). Przeprowadzana jest również analiza udziału poszczególnych grup fizjologicznych bakterii biorących udział w mineralizacji materii organicznej na tle ogólnej liczby bakterii heterotroficznych. Kolejna część badań polega na oznaczeniu a następnie porównaniu aktywności zespołów bakterii (nitryfikacyjnych, denitryfikacyjnych, amonifikacyjnych, ureolitycznych, proteolitycznych, celulolitycznych, amylolitycznych) pochodzących z różnych środowisk. W trakcie trwania ćwiczeń student poznaje także podstawowe metody badania zanieczyszczeń mikrobiologicznych powietrza oraz wybrane mikroorganizmy wskaźnikowe (bakterie grupy coli, sinice, bakterie siarkowe i żelaziste).

1. Baj J. (red.) Mikrobiologia ogólna. Warszawa, PWN, 2018.

2. Madigan M.T. (ed.) Brock Biology of Microorganisms. 15th ed. Pearson Education, USA, 2017.

3. Baj J., Markiewicz Z. Biologia molekularna bakterii. Warszawa, PWN, 2015.

4. Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria, John Wiley & Sons, 2015.

5. Błaszczyk M.K., Mikroorganizmy środowisk. Warszawa, PWN, 2014.

6. Kunicki-Goldfinger W. Życie bakterii. Warszawa, PWN, 2001.

7. Schlegel H.G. Mikrobiologia ogólna. Warszawa, PWN, 2001.

Wiedza

Rozumie zasady hierarchicznej organizacji życia, od cząsteczki po biosferę, i stosuje pojęcia niezbędne dla ich zrozumienia i opisu (K_W07 BI1)

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

Rozumie podstawowe kategorie pojęciowe terminologii mikrobiologii środowiskowej (K_W13 BI1, K_W06-Bt1, KW_06Bl2)

Ma wiedzę w zakresie podstawowych zastosowań mikrobiologii środowiskowej w życiu społeczno-gospodarczym (K_W19 BI1, K_W05 Bt1)

Rozumie znaczenie pracy doświadczalnej, a także zna podstawowe techniki laboratoryjne, pomiarowe i obrazowe, stosowane w badaniach mikrobiologicznych i biotechnologicznych (K_W15 BI1; K_W05 Bt1; K_W05 Bt2)

Wykazuje znajomość zasad planowania badań, nowoczesnych technik zbierania danych oraz stosowania różnych narzędzi badawczych (K_W05Bt2)

Ma wiedzę dotyczącą: 1-samodzielnego planowania i prowadzenia prac doświadczalnych, 2- opracowywania wyników własnych badań w formie nadającej się do dyskusji, oceny lub publikacji oraz 3- znaczenia pracy doświadczalnej w mikrobiologii środowiskowej (K_W08Bt2; K_W10BI2, K_W12BI2, K_W13BI2)

Umiejętności

Stosuje podstawowe techniki i narzędzia badawcze mikrobiologii i biotechnologii oraz umie wyjaśnić zasady ich działania (K_U01 BI1, K_U01 Bt1; K_U02 BI1; K_U01 BI2; K_U01 Bt2)

przeprowadzić prosty eksperyment z zastosowaniem poznanych metod; umie zaproponować metody przeprowadzenia wskazanych oznaczeń. Umie analizować otrzymane wyniki i dyskutować je w oparciu o dostępną literaturę (K_U04 Bt1) (K_U04 BI1)

Wykazuje umiejętność wykorzystania dostępnych źródeł informacji oraz formułowania sądów na podstawie danych z różnych źródeł (K_U03 Bt1; K_U07 Bt2)

Uczy się samodzielnie w sposób ukierunkowany (K_U10 BI1)

Kompetencje społeczne

Odczuwa potrzebę stałego dokształcania się i aktualizowania wiedzy dotyczącej nauk przyrodniczych (K_K04 BI1, K_K06 BI1, K_K06 Bt1; K_K07 BI2; K_K01 BI2)

Wykazuje umiejętność pracy w zespole i jest otwarty na nowe idee (K_K07 BI1,

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

Rozumie zjawiska biologiczne, fizyczne i chemiczne zachodzące w przyrodzie (K_K01Bt1, K_K01Bt2)

Docenia wagę narzędzi matematycznych i statystycznych przy opisie wyników prac eksperymentalnych i procesów zachodzących w przyrodzie (K_K02Bt1, K_K02Bt2)

Rozumie potrzebę przekazywania społeczeństwu informacji o nowych osiągnięciach biotechnologii i biologii mikroorganizmów oraz potrafi przekazać te informacje w sposób zrozumiały (K_K 06 Bt1, K_K11 Bt2, K_K03 BI2)

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 uzyskał w toku zajęć (opisane w sylabusie jako przedmiotowe efekty kształcenia);

3. uzyskał w sumie co najmniej 51% punktów z jednego pisemnego testu kontrolnego.

Warunki zaliczenia egzaminu

1. Warunkiem dopuszczającym do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń.

2. Warunkiem zaliczenia egzaminu jest uzyskanie co najmniej 51% punktów z egzaminu pisemnego.

nie