5126

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

М.А. Патова

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекционным и практическим занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы)

для обучающихся по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование

профиль Прикладная экология и природопользование

Нижний Новгород

2022

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

М.А. Патова

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы)

Нижний Новгород

2022

2

УДК 504.72 (075.8)

М.А. Патова / Экологическая микробиология: учебно-методическое пособие / М.А. Патова; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 17 с. – Текст : электронный.

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Экологическая микробиология» даются рекомендации обучающимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в усвоении лекций, в подготовке к практическим занятиям.

© М.А. Патова, 2022

© ННГАСУ, 2022

3

Содержание

4

1. Общие положения

1.1Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Целями освоения учебной дисциплины Экологическая микробиология и методы контроля явля-

ются:

- формирование системы знаний об особенностях строения, функционирования и организации прокариотической клетки, роли микробных ценозов в круговороте вещества и его значении для биосфе-

ры, использовании микроорганизмов в промышленности;

- формирование умений обобщать и систематизировать данные микробиологического монито-

ринга;

- освоение навыков лабораторных микробиологических исследований для контроля состояния окружающей среды.

В процессе освоения дисциплины студент должен

Знать:

- особенности разработки материалов оценки воздействия на окружающую среду в части, вклю-

чающей микробиологические исследования;

- правовые и методические основы разработаки проекта зоны санитарной охраны источников пи-

тьевого водоснабжения в части, касающейся микробиологических исследований

Уметь:

-обобщать и систематизировать многообразие метаболических связей микроорганизмов;

-выбирать методику научного исследования, планировать эксперимент;

-анализировать особенности воздействия физических и химических факторов на микроорганиз-

мы;

-оценивать роль микроорганизмов в экосистемах;

-разрабатывать систему мероприятий, направленную на стабилизацию состояния микробного населения биоценоза, а также на развитие полезных почвенных процессов в экосистемах;

-применять стандартные лабораторные микробиологические методики для мониторинга окружа-

ющей среды;- обобщать и систематизировать данные микробиологического мониторинга;

- прогнозировать состояние экосистемы на основании данных микробиологического мониторинга.

Владеть:

-методами микробиологического контроля;

-навыками приготовления питательных сред и стерилизации;

-навыками микроскопирования микроорганизмов;

-навыками лабораторных микробиологических исследований для контроля состояния окружаю-

5

щей среды.

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

Раздел 1. Морфология, физиология и размножение микроорганизмов. Роль микроорганизмов

в эволюции биосферы. История развития микробиологии. Прионы, вироиды, вирусы. Патогенные мик-

роорганизмы и их особенности. Вирулентность и токсикогенность. Классификация бактерий. Морфоло-

гия и физиология бактериальной клетки. Типы питания. Рост и размножение микроорганизмов. Фазы развития бактериальной культуры. Принципы культивирования (состав среды, температура, аэрация,

время выращивания). Приготовление питательных сред.

Раздел 2. Микроорганизмы и окружающая среда. Микроорганизмы почвы. Микроорганиз-

мы водной среды обитания. Микроорганизмы воздуха. Определение санитарно-значимых микроор-

ганизмов . Почвенные микроорганизмы и их роль в круговороте веществ. Свободноживущие азотфик-

сирующие бактерии, нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии, аммонифицирующие бакте-

рии, серо- и железобактерии. Влияние факторов среды на структуру микробоценозов почвы. Сукцессии микроорганизмов. Оценка санитарно-гигиенического состояния и степени эпидемиологической опасно-

сти почвы, методы микробиологического контроля. Санитарно-бактериологические показатели почвы и их нормирование. Определение нитрификационной способности почвы Факторы среды.

Методы микробиологического исследования воды. Сапробность. Метод оценки состояния водоема по структуре бактериопланктона. Микроорганизмы сточных вод. Значение микрофлоры в очистке сто-

ков. Активный ил и его микрофлора. Санитарно-гигиеническая оценка воды. Коли-титр, коли-индекс,

общее микробное число и другие показатели. Порядок составления рабочей программы производствен-

ного контроля качества питьевой воды. Методики определения контролируемых показателей.

Распространение микроорганизмов в воздушной среде. Бактериологические исследования атмо-

сферного воздуха. Санитарное состояние воздуха помещений, городов и зеленых зон. Микроорганизмы пищевых продуктов. Микрофлора человека. Санитарное законодательство.

Раздел 3. Воздействие экологических факторов на микроорганизмы. Физические (температу-

ра, высушивание, ультразвук, давление, излучение). Химические (ПАВ, фенол, окислители, формальде-

гид, соли тяжелых металлов).

Раздел 4. Биотехнологии. Роль микроорганизмов в очистке сточных вод. Микробиологиче-

ские нормативы безопасности. Микробиологические нормативы безопасности. Использование микро-

организмов в производстве.. Микробиологическая биотехнология, получение биологически активных веществ, лекарственных препаратов, пищевых продуктов.

Использование микроорганизмов на очистных сооружениях. Аэробные и анаэробные процессы.

6

Технологические подходы повышения эффективности работы аэтотенка и метантенка.

Ответственность за несоблюдение требований в области охраны окружающей среды при произ-

водстве, обращении или обезвреживании потенциально опасных микроорганизмов. Использование зе-

мель и земельных участков, подвергшихся загрязнению микроорганизмами. Список микроорганизмов,

токсинов, оборудования и технологий, подлежащих экспортному контрою. Требования в области охра-

ны окружающей среды при производстве, обращении и обезвреживании потенциально опасных микро-

организмов.Микробиологические нормативы безопасности.

7

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1Общие рекомендации по работе на лекциях

Цель лекционного курса дисциплины Экологическая микробиология и методы контроля - форми-

рование основы для последующего усвоения учебного материала. Назначение лекции состоит в том,

чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и примене-

ния их на практике.

Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.

При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций, предлага-

емой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточ-

нения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме, что способствует повышению эффек-

тивности лекционных занятий.

2.2Общие рекомендации при работе с конспектом лекций

Входе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала. Конспект помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечива-

ет наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету, экзамену.

Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной ли-

тературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.

В случае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает в большинстве слу-

чаев неусвоенность материала дисциплины.

2.3 Общие рекомендации по изучению материала лекций

Микробиология – это наука об организмах, размер которых меньше 1 мм. Это грибы, водоросли,

простейшие, бактерии, вирусы и прионы.

При этом к микроорганизмам относятся как прокариотические, так и эукариотические организмы,

а также формы жизни, не имеющие клеточного строения (вирусы и прионы).

8

Прокариоты, или доядерные - одноклеточные формы жизни, не имеющие ядерной мембраны и высокоорганизованных органелл. Это бактерии, актиномицеты и сине-зеленые водоросли.

К эукариотам, имеющим оформленное ядро и высокоорганизованные органеллы, относятся одно-

клеточные и многоклеточные организмы - простейшие, грибы, водоросли (кроме сине-зеленых).

Особое место среди микроорганизмов занимают вирусы - мельчайшие и простейшие формы жиз-

ни, стоящие на грани между живым и неживым, неспособные жить и размножаться вне животной, рас-

тительной или иной клетки. В состав вирусов входят нуклеиновые кислоты (ДНК или РНК), белки,

ферменты. Еще более просто устроены прионы - инфекционные белковые частицы, лишенные генети-

ческого материала, т.е. нуклеиновой кислоты. Вирусы и прионы являются облигатными (обязательны-

ми) внутриклеточными паразитами.

Прокариоты, как правило, размножаются вне клетки, однако могут являться факультативными внутриклеточными паразитами; только некоторые из бактерий являются облигатными внутриклеточ-

ными паразитами. Эукариоты устроены значительно сложнее, чем прокариоты. Об этом можно судить по объему генома, т.е. числу генов, составляющих генетический аппарат клетки. У эукариотов его объ-

ем в десятки и сотни раз больше, чем у прокариотов. Так, если у вирусов объем генома состоит пример-

но из 10 - 100 генов, у бактерий из 1000 - 5000 генов, то у простейших - из 10 000 генов и более.

Микроорганизмы заселили Землю задолго до растений и животных (около 3-4 млрд лет назад) и в настоящее время представляют самую многочисленную группу существ. Повсеместная распространен-

ность и суммарная мощность метаболического потенциала микробов определяет их важнейшую роль в круговороте веществ и поддержании динамического равновесия и устойчивого развития биосферы Зем-

ли. Микроорганизмы Они обеспечивают круговорот веществ и энергии в природе, плодородие почв,

поддержание газового состава атмосферы и других природных процессов.

Микробиология подразделяется на общую и частную. Общая микробиология изучает закономер-

ности строения и жизнедеятельности микроорганизмов на всех уровнях: молекулярном, клеточном, по-

пуляционном; генетику и взаимоотношения их с окружающей средой. Предметом изучения частной микробиологии являются отдельные представители микромира в зависимости от проявления и влияния их на окружающую среду, живую природу, в том числе человека. К частным разделам микробиологии относятся: экологическая, медицинская, ветеринарная, сельскохозяйственная, техническая (раздел био-

технологии), морская, космическая микробиология.

В начале изучения курса целесообразно повторить изученный ранее в школе материал по органи-

ческой химии, систематике и классификации органических веществ.

9

Контрольные вопросы

Контрольные вопросы к разделу 1

3.Охарактеризуйте роль микроорганизмов в эволюции биосферы.

4.Какой вклад внес Пастер в развитие микробиологии.

5.Какие открытия области микробиологии принадлежат отечественным ученым?

6.В чем заключается сходство прокариотической и эукариотической клетки?

7.В чем заключаются отличия прокариотической и эукариторической клетки?

8.Назовите особенности прионов.

9.Какие структуры можно найти в прокариотической клетке?

10.Как классифицируют бактериальные организмы по морфологическим критериям?

11.Как классифицируются микроорганизмы по типу питания? Приведите примеры каждой группы.

12.Какие соединения являются источниками углерода для различных групп микроорганизмов?

13.Какие источники энергии и доноры электронов используются микроорганизмами?

14.Какие источники азота используют различные группы микроорганизмов?

15.В чем заключаются особенности биологического окисления прокариот?

16.Трансформация как способ полового размножения прокариот.

17.Трансдукция способ полового размножения прокариот.

18.Конъюгация способ полового размножения прокариот.

19.Роль плазмид в горизонтальном переносе генов.

Контрольные вопросы к разделу 2

1.Охарактеризуйте роль почвенных микроорганизмов в круговороте веществ.

2.Что такое нитрификация и денитрификация? Какими организмами обеспечиваются эти процес-

сы?

3.Что такое почвенный пул?

4.Какими показателями можно охарактеризовать санитарно-гигиеническое состояние почвы?

5.Какие микроорганизмы используются для очистки сточных вод?

6.Какие закономерности существуют в распространении микроорганизмов в повенной среде?

7.Какие закономерности существуют в распространении микроорганизмов в водной среде?

8.Какие закономерности существуют в распространении микроорганизмов в воздушной среде?

Контрольные вопросы к разделу 3

1. Как влияет на жизнедеятельность микроорганизмов температура?

10