Действие физических и химических факторов

МИКРОБИОЛОГИЯ

Предмет и задачи микробиологии, ее место и роль в современно биологии. Значение микроорганизмов в природных процессах, и народном хозяйстве и здравоохранении.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ МИКРОБИОЛОГИИ

Открытие микроорганизмов А. ван Левенгуком. Роль Л. Пастер, в формировании микробиологии. Значение работ Р. Коха С.Н.Виноградского, Д.И.Ивановского, М. Бейеринка, А. Клюйвера, А.Флеминга.

Развитие отечественной микробиологии. Главные направления развития современной микробиологии. Основные методы микробиологических исследований.

СИСТЕМАТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ

Мир микроорганизмов, общие признаки и разнообразие. Прокариотные и эукариотные микроорганизмы; сходство и основные различия. Вирусы, отличия от клеточных форм жизни. Принципы классификации прокариотных микроорганизмов. Правила номенклатуры и идентификации.

Прокариоты. Характеристика отдельных групп бактерий и архей.

Эукариоты. Краткая, характеристика грибов, водорослей простейших.

МОРФОЛОГИЯ, СТРОЕНИЕ И РАЗВИТИЕ

Микроскопические методы изучения микроорганизмов. Разновидности световой микроскопии. Исследования живых фиксированных объектов.

Использование электронной микроскопии.

Прокариотные микроорганизмы. Одноклеточные бактерии размеры и морфология. Многоклеточные формы бактерий. Строение, химический состав и функции отдельных компонентов клетки. Слизистые слои, капсулы и чехлы. Клеточные стенки Грам-положительных и Грам-отрицательных бактерий; L-формы микоплазмы.

Жгутики, расположение, организация, механизм движения. Движения скользящих форм. Реакции таксиса. Пили, их значение.

Клеточная мембрана и внутриклеточные мембранные структуры Ядерный аппарат, состав, организация и репликация. Рибосомы, газовые вакуоли и другие органеллы бактерий; их значение. Запасные вещества и другие, внутриклеточные включения.

Способы размножения. Дифференцировка. Эндоспоры и другие покоющиеся формы.

Особенности состава и организации архей. Эукариоты. Морфология дрожжей, мицелиальных грибов, микроформ водорослей, простейших. Химический состав и функции отдельных компонентов клетки. Циклы развития и размножение.

КУЛЬТИВИРОВАНИЕ И РОСТ

Культивирование. Накопительные культуры и принцип селективности. Чистые культуры микроорганизмов. Методы получения и изучение. Основные типы сред, используемые для культивирования микроорганизмов (по составу и физическому состоянию). Культивирование аэробных и анаэробных микроорганизмов, метод Хангейта. Поверхностное и глубинное выращивание.

Рост микроорганизмов. Рост отдельных микроорганизмов и популяций (культур). Сбалансированный и несбалансированный рост. Возможные причины несбалансированного роста.

Основные параметры роста культур: время генерации, удельная скорость роста, выход биомассы, экономический коэффициент.

Закономерности роста чистых культур при периодическом перемешивании. Кривая роста, особенности отдельных фаз. Рост микроорганизмов при непрерывном культивировании.

Математическое выражение роста культур в непрерывных условиях. Значения непрерывного культивирования для изучения свойств микроорганизмов и для их практического использования. Синхронные культуры, способы получения и значение.

действие физических и химических факторов

Радиация, характер ее действия на микроорганизмы. Устойчивость микроорганизмов к ультрафиолетовым лучам и ионизирующему излучению. Фотореактивация.

Рост микроорганизмов в зависимости от температуры. Психрофилы, мезофилы и термофилы. Использование высоких температур для стерилизации. Действие низких температур на выживание микроорганизмов. Влияние гидростатического давления.

Рост микроорганизмов в зависимости от активности воды

Устойчивость микроорганизмов к высушиванию. Лиофилизация. Осмотическое давление. Особенности осмофилов. Галофилы. Способы осморегуляции у разных микроорганизмов.

Отношение микроорганизмов к молекулярному кислороду: аэробы и анаэробы (облигатные и факультативные); аэротолерантные анаэробы и микроаэрофилы. Возможные причины ингибирующего действия молекулярного кислорода на микроорганизмы. Значение рН среды для роста микроорганизмов. Ацидофилы, нейтрофилы и алкалофилы.

Понятие "питательные и антимикробные вещества". Природа антимикробных веществ и области их применения. Антибиотики. Мутагены, механизмы устойчивости.

ПИТАНИЕ

Основные биоэлементы и микроэлементы. Типы питания микроорганизмов. Фототрофия и хемотрофия, автотрофия и гетеротрофия; литотрофия и органотрофия. Сапрофиты и паразиты. Прототрофы и ауксотрофы. Ростовые вещества.

Поглощение разных веществ клетками. Диффузия и транспорт. Использование микроорганизмами высокомолекулярных соединений и веществ, нерастворимых в воде. Эндо- и экзоцитоз у эукариот.

Соединения углерода и азота, используемые микроорганизмами. Азотфиксация. Способность микроорганизмов использовать разные соединения серы и фосфора. Потребность в железе, магнии и других элементах.

МЕТАБОЛИЗМ

Энергетические процессы.

Способы обеспечения энергией. Фотосинтез и хемосинтез Экзогенные и эндогенные окисляемые субстраты. Переносчики электронов и электронтранспортные системы: их особенности у разных микроорганизмов. Роль АТФ и способы ее образования.

Брожения. Определение понятия "брожение". Пути сбраживания углеводов и других органических соединений. Молочнокислое гомо- и гетероферментативное брожение, пропионовокислое, маслянокислое ацетонобутиловое, спиртовое и другие брожения. Характеристика микроорганизмов, вызывающих разные брожения.

Аэробное дыхание. Формы участия молекулярного кислорода в окислении разных субстратов. Полное и неполное окисление. Роль цикла трикарбоновых кислот и пентозофосфатного окислительного цикла в метаболизме органических соединений.

Краткая характеристика важнейших микроорганизмов. участвующих в аэробном окислении белков (аммонификация), углеводов, углеводородов и других многоуглеродных веществ.

Микроорганизмы (метилотрофы), окисляющие метан, метанол и другие одноуглеродные соединения. Светящиеся бактерии; механизм свечения.

Окисление неорганических соединений. Группы хемолитотрофных бактерий и осуществляемые ими процессы.

Анаэробное дыхание. Определение понятия "анаэробное дыхание". Доноры и акцепторы электронов, используемые разными микроорганизмами при анаэробном дыхании. Микроорганизмы, востанавливающие нитраты и другие соединения азота. Диссимиляционная нитратредукция и денитрификация.

Сульфатвосстанавливающие и серувосстанавливающие бактерии. Дисимиляционная сульфатредукдия.

Метанообразующие археи; их особенности. Образование метана из углекислоты и других соединений. Ацетогенные бактерии, использующие углекислоту как акцептор электронов. Путь Вуда-.Льюнгдела синтеза ацетата (Ацетил-КоА-путь).

Использование световой энергии (фотосинтез). Фототрефные прокариотные и эукариотные микроорганизмы. Состав, организация и функции их фотосинтезируюшего аппарата. Фотосинтез с выделением и без выделения молекулярного кислорода. Использование световой энергии галобактериями.

Биосинтетические процессы.

Ассимиляция углекислоты автотрофами и гетеротрофами. Рибулозобисфосфатный цикл и другие пути усвоения углекислоты автотрофами. Ассимиляция формальдегида метилотрофами. Использование С¹ и других органических веществ. Значение цикла трикарбоновых кислот и глиоксилатного шунта в биосинтетических процессах.

Усвоение соединений азота. Ассимиляционная нитратредукция. Фиксация молекулярного азота. Свободноживущие и симбиотические азотфиксаторы. Пути ассимиляции аммония. Ассимиляционная сульфатредукция.

Синтез основных биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, липидов, углеводов. Биосинтез порфириновых соединений и других важнейших компонентов клеток (общее представление). Вторичные метаболиты.

Регуляция метаболизма

Биохимические основы и уровни регуляции метаболизма. Регуляция синтеза ферментов. Конститутивные и индуцибельные ферменты. Индукция и репрессия. Катаболитная репрессия.

Регуляция активности ферментов. Аллостерические ферменты и эффекторы. Ковалентная модификация ферментов. Аденилатный контроль и энергетический заряд клетки.