РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Промышленная микробиология»
Специальность- 020209.65 Микробиология
Форма подготовки очная
Школа естественных наук
Кафедра <�биохимии, микробиологии и биотехнологии>
Курс 5, семестр 9
Лекции - 28 час.
Практические занятия - 14 час.
Семинарские занятия - час.
Лабораторные работы - час.
Самостоятельная работа –28 час.
Всего -70 час.
Экзамен: - 9 семестр
Зачет____________
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (№ Гос.Рег. 96 ЕН / СПот 10 марта 2000 г.).
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры биохимии, микробиологии и биотехнологии « 6 » июня 2012 г., протокол № 15
Заведующий кафедрой биохимии, микробиологии и
биотехнологии Э.Я. Костецкий_______________20 г.
Составитель (ли): профессор Л.С. Бузолева, к.б.н. М.Л. Сидоренко
Оборотная сторона титульного листа РПУД
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20___ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись) (И.О. Фамилия)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 20___ г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись) (И.О. Фамилия)
АННОТАЦИЯ
Цели освоения дисциплины «Промышленная микробиология»
Целями освоения дисциплины «Промышленная микробиология» являются формирование у студентов основных представлений о функционировании микробных популяций и о возможности управления ими в условиях промышленного производства.
Задачи курса:
- расширение знаний о микроорганизмах, как объектах промышленного культивирования;
- ознакомление с основными технологическими схемами микробиологического производства пищевых продуктов и некоторых биологически активных веществ микробного происхождения.
Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Дисциплина «Промышленная микробиология» относится к профессиональному циклу. Содержание программы дисциплины базируется на знаниях общей микробиологии и связано с курсами биохимии микроорганизмов, генетики и биотехнологии. Изучение дисциплины необходимо для формирования компетенций, соответствующих уровню подготовки специалиста и необходимых для научно-исследовательской и производственной деятельности. Для усвоения курса студенту необходимо ориентироваться в проблемах общей микробиологии, биохимии, физиологии микроорганизмов. Иметь навыки самостоятельной работы с литературой, включая периодическую научную литературу по биотехнологии, и навыки работы с электронными средствами информации.
В результате изучения дисциплины студенты должны знать современные достижения и перспективные направления развития микробиологической промышленности; уметь использовать полученные знания для создания новых микробных технологий и решения практических задач в области промышленной микробиологии; владеть навыками проведения мероприятий по оценке качества продуктов микробиологического производства.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Изучение дисциплины способствует формированию следующих общекультурных и профессиональных компетенций:
способен к творчеству (креативность) и системному мышлению;
способен к инновационной деятельности;
понимает пути развития и перспективы сохранения цивилизации, связь геополитических и биосферных процессов, проявляет активную жизненную позицию, используя профессиональные знания;
проявляет инициативу, в том числе в ситуациях риска, способен брать на себя всю полноту ответственности способен к поиску решений в нестандартных ситуациях;
понимает современные проблемы биологии и использует фундаментальные биологические представления в сфере профессиональной деятельности для постановки и решения новых задач.
самостоятельно анализирует имеющуюся информацию, выявляет фундаментальные проблемы, ставит задачу и выполняет полевые, лабораторные биологические исследования при решении конкретных задач по специализации с использованием современной аппаратуры и вычислительных средств, демонстрирует ответственность за качество работ и научную достоверность результатов.
глубоко понимает и творчески использует в научной и производственно-технологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов специальных дисциплин программы.
СОДЕЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ (28 часов)
Введение (2 часа)
Промышленная микробиология - как научная дисциплина о важнейших микробиологических процессах и их практическом применении в разных отраслях народного хозяйства. Задачи промышленной микробиологии. Проблемы и методы промышленной микробиологии.
История развития промышленной микробиологии. Развитие представлений о природе процессов брожения и гниения. Изобретение микроскопа и открытие мира микроорганизмов (А. Левенгук). Л. Пастер и его роль в развитии промышленной микробиологии.
Получение чистых культур. Работы Р. Коха, Д. Тиндаля, Ш. Шамберлена, Э. Гансена. Изучение ферментативной природы брожения. Работы Э. Бухнера, Г. Бухнера, А.Н. Лебедева. Вклад С.Н. Виноградского, В. Л. Фрибеса, В.Л. Омелянского в развитие промышленной микробиологии.
В.Н. Шапошников – основатель промышленной микробиологии. Работы В.С. Буткевича, С.П. Костычева, В.О. Таусона.
Открытие антибиотиков (Ф. Флеминг, Н.А. Красильников, З. Ваксман и др.). Развитие производства аминокислот, ферментов, витаминов, гормонов и других биологически активных соединений. Работы В.Н. Букина, С. Киносите. Производство кормовых дрожжей на основе углеводородного сырья. Работы Е.Н. Квасникова, Г.К. Скрябина, Н.Д. Иерусалимского.
Научные основы промышленной микробиологии (4 часа)
Селекция микроорганизмов – продуцентов практически важных веществ. Выбор исходного материала для селекции. Подготовка исходного штамма к селекционной работе. Получение мутантов. Методы отбора мутантов с повышенным уровнем продукции.
Использование генной инженерии для получения практически полезных штаммов микроорганизмов. Получение белков человека и животных.
Культивирование микроорганизмов (периодическое, непрерывное, хемостатное). Аэрация при культивировании микроорганизмов. Хранение микроорганизмов.
Бактериофаги в микробиологической промышленности. Многообразие и общие свойства бактериофагов. Простые способы идентификации бактериофагов. Бактериофаги в генетике и селекции промышленных продуцентов.
Иммобилизованные клетки микроорганизмов и их применение. Методы иммобилизации клеток микроорганизмов (адсорбция, ковалентное и поперечное связывание, включение в гели).
Получение биологически активных веществ (10 час)
Получение антибиотиков в промышленных условиях. Антибиотики, образованные бактериями, актиномицетами, мицелиальными грибами. Пути повышения биосинтеза антибиотиков микроорганизмами. Промышленное получение антибиотиков. Применение антибиотиков в медицине, в сельском хозяйстве, пищевой промышленности. (2 час.)
Витамины. Продуценты, биосинтез, получение и применение витаминов В 12, рибофлавина, эргостерина.
Каротиноиды. Биосинтез, условия образования каротиноидов микроорганизмами. Продуценты и промышленное получение. Использование в народном хозяйстве.
Гиббериллины.
Алкалоиды.
Синтез аминокислот. Биосинтез глутаминовой кислоты, лизина. Получение аминокислот с помощью иммобилизованных клеток и ферментов.
Нуклеотиды. Синтез АТФ, никотинамиддинуклеотида, инозиновой кислоты, гуанозинполифосфатов.(4 час.)
Ферменты. Особенности ферментов микроорганизмов. Ферменты микроорганизмов, применяемые в производстве. Штаммы – продуценты ферментов. Применение ферментов микроорганизмов в пищевой промышленности, текстильной промышленности, сельском хозяйстве, медицине, в органическом синтезе.(2 час.)
Липиды. Состав и содержание липидов у микроорганизмов. Продуценты липидов. Биосинтез липидов. Промышленное получение и практическое использование липидов.
Полисахариды. Полисахариды цитоплазмы и мембранных структур. Полисахариды клеточной стенки. Внеклеточные полисахариды. Условия культивирования микроорганизмов и биосинтез полисахаридов. Промышленное получение и использование микробных полисахаридов.(2 час.).
Использование брожений и других процессов метаболизма (6 часов)
Спиртовое брожение. Физиология дрожжей и химизм спиртового брожения. Характеристика дрожжей, применяемых в промышленности. Использование дрожжей в промышленности (получение этилового спирта, производство хлебопродукции, производство пива, вин, хлебного кваса, использование дрожжей в молочной промышленности). Дрожжи – возбудители инфекции на производстве. (2час)
Молочнокислое брожение. Молочнокислые бактерии, их распространение и взаимоотношения с другими микроорганизмами. Гомоферментативное и гетероферментативное молочнокислое брожение. Использование молочнокислых бактерий в молочной промышленности, в производстве хлебопродукции, в биологическом консервировании, в мясной и рыбной промышленности, в получении молочной кислоты и декстрана. Молочнокислые бактерии – возбудители инфекций (пищевые продукты, производство сахара, бродильная промышленность).(2час)
Пропионовокислое брожение. Общая характеристика и распространение пропионовокислых бактерий. Пропионовокислые бактерии в производстве сыра и других продуктов питания. Другие области применения пропионовокислых бактерий.
Маслянокислое и ацетонобутиловое брожение. Особенности брожения, возбудители. Клостридии – возбудители болезней и продуценты токсинов.
Получение уксуса и другие аспекты использования уксуснокислых бактерий. Общая характеристика уксуснокислых бактерий. Получение уксуса.
Получение органических кислот из углеводов. Продуценты и производство лимонной кислоты. Производство итаконовой кислоты. Характеристика и производство глюконовой и фумаровой кислоты.(2час)
Производства, основанные на получении микробной биомассы (6 час).
Получение белка. История использования микроорганизмов для получения белка. Питательная ценность белков. Процесс и принципы контроля выращивания микроорганизмов. Безвредность микробной массы. Основные виды сырья и используемые микроорганизмы (гидролизаты растений, углеводороды, новые виды сырья).(2 час)
Производство вакцин, бактериофагов и препаратов, нормализующих микрофлору человека. Получение спиртовой брюшнотифозной вакцины. Получение очищенного препарата Ви- антигена. Особенности приготовления анатоксинов и использование аттенуированных штаммов. Особенности вирусных препаратов. Требования, предъявляемые к вакцинам. Лечебно-профилактические препараты бактериофагов. Бактериальные препараты, нормализующие микрофлору (колибактерии, лактобактерии и бифидумбактерии).(2 час)
Получение азотфиксирующих бактериальных препаратов. Свойства клубеньковых бактерий. Роль клубеньковых бактерий в азотном балансе почвы. Препараты клубеньковых бактерий и их применение.
Препараты микроорганизмов против животных – вредителей растений. Микробные и вирусные препараты против насекомых и грызунов. Общие принципы микробиологических средств защиты растений от насекомых и грызунов. (2 час)
Получение газообразного и жидкого топлива. Получение биогаза. Получение спиртов. Получение тепловой энергии при бактериологическом окислении. Получение молекулярного водорода.
Биогеотехнология металлов. Бактериальное выщелачивание металлов. Микроорганизмы, важные для гидрометаллургии. Новые тенденции в развитии биогеотехнологии металлов. Биодеградация силикатных и аллюмосиликатных минералов. Выщелачивание самородного золота. Обогащение руд.
Повреждения микроорганизмами материалов и способы их защиты. Признаки повреждения материалов микроорганизмами. Микроорганизмы, повреждающие материалы и их обнаружение. Причины повреждения материалов микроорганизмами. Способы защиты материалов.(2 час.)
СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ (14 часов)
1. Использование микроорганизмов человеком. Микрофлора естественных субстратов, полезные и вредные микроорганизмы.
Приготовление и наблюдение под микроскопом препаратов кисломолочных продуктов (ацидофильной пасты, кефира, простокваши), чайного гриба, осадка пива, рассолов ( квашенной капусты и соленых огурцов). Приготовление препарата «висячая капля» из испорченного мяса. Приготовление препарата из зубного налета. (2 час.)
2. Молочнокислое брожение.
Постановка опыта по выделению чистой культуры молочнокислых бактерий. Влияние кислотности среды на рост выделенной культуры. (2 час.)
3. Микроорганизмы сыра. Выделение чистых культур микроорганизмов из сыра. Выявление способности к образованию витамина В12 бактериями, выделенными из сыра. (2 час.)
4. Микроорганизмы, участвующие в порче кисломолочных продуктов. Выделение чистой культуры молочной плесени из рода Oidium. Выявление кислоторазлагающей способности молочной плесени. (2 час.)
5. Дрожжи. Спиртовое брожение.
Выделение чистых культур дрожжей. Влияние аэрации на рост дрожжей. Наблюдение под микроскопом дрожжевых клеток разной формы, способов их вегетативного размножения и образования сумок со спорами. Выяснение способности выделенной культуры дрожжей на средах с различными сахарами. (2 час.)
6. Маслянокислые и уксуснокислые бактерии. Микроорганизмы, разрушающие целлюлозу и пектиновые вещества.
Получение накопительной культуры маслянокислых, уксуснокислых пектинразрушающих и аэробных целлюлозоразрушающих бактерий. (2 час.)
7. Актиномицеты.
Выделение чистых культур актиномицетов. Определение антибиотической активности выделенных культур актиномицетов. Изучение некоторых морфологических, культуральных и физиолого – биохимических свойств микроорганизмов.
Выявление ферментативной активности бактерий, способности к кислото- и газообразованию у исследуемых культур бактерий. (2 час.)
СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ( 28 час.)
Написание контрольной работы по основным разделам курса.
Написание реферата.
Знакомство с научно- популярной литературой.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная
Воробьёв А. В., Быков А. С., Пашков Е. П., Рыбакова А. М. Микробиология: Учебник. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Медицина, 2003. — 336 с. — (Учеб. лит. для студ. фарм. вузов). — ISBN 5-225-04411-5
Галынкин В. А., Заикина Н.А., Кочеровец В.И. и др. Основы фармацевтической микробиологии: учебное пособие для системы послевузовского образования. — С.-П.: Проспект науки, 2008. — 288 с. — ISBN 978-5-903090-14-3
Гусев М. В., Минеева Л. А. Микробиология. — 9-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2010. — 464 с. — (Серия: Классическая учебная книга). — ISBN 978-5-7695-7372-9
Гусев М. В., Минеева Л. А. Микробиология: Учебник для студ. биол. специальностей вузов. — 4-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 464 с. — ISBN 5-7695-1403-5
Лысак В. В. Микробиология: учеб. пособие. — Минск: БГУ, 2007. — 426 с. — ISBN 985-485-709-3
Дополнительная
Микробиологич пива под ред. Ф.Дж. Приста, Й. Кэмпбелла.М.: «Пофессия», 2005
Антибиотики – полипептиды (структура, функция и биосинтез) / Под ред. Н.С. Егорова. М. Изд-во МГУ. 1987.
Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства. М. 1972.
Богданов В.М. Микробиология молока и молочных продуктов. М. 1969.
Букин В.Н. Микробиологический синтез витаминов. М. 1972.
Бурьян Н. И., Тюрина Л.В. Микробиология виноделия.М. 1979.
Гусев М.В. Минеева Л.А. Микробиология: Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. Изд-во МГУ, 1992. 448 с.
Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрэм Дж. Мир микробов. М.: Мир. 1979. Т.1-3.
Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир. 1987.
Воробьева Л.И. Техническая микробиология. М.: МГУ. 1987.
Демейн А., Соломон Н. Промышленная микробиология // Промышленная микробиология и генетическая инженерия. М. 1984.
Промышленныя микробиология: Учебное пособие для вузов / Л.И. Воробьева. М.: Изд-во МГУ. 1989.
Промышленныя микробиология / Под ред. Н.С. Егорова. М.: Высшая школа. 1989.
Шапошников В.Н. Техническая микробиология. М. 1948.
Заварзин Г. А., Колотилова Н. Н. Введение в природоведческую микробиологию. — М.: Книжный дом «Университет», 2001. — 256 с. — ISBN 5-8013-0124-0
Шлегель Г. Г. История микробиологии: Перевод с немецкого. — М: изд-во УРСС, 2002. — 304 с. — ISBN 5-354-00010-6
интернет ресурсы
http://window.edu.ru/resource/637/58637
|
Рабинович Г.Ю., Сульман Э.М. Санитарно-микробиологический контроль объектов окружающей среды и пищевых продуктов с основами общей микробиологии: Учебное пособие. - Тверь: ТГТУ, 2005. - 220 с.
|
http://window.edu.ru/resource/654/40654
|
Хамагаева И.С., Ханхалаева И.А., Заиграева Л.И. Использование пробиотических культур для производства колбасных изделий. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2006. - 204 с.
|
http://window.edu.ru/resource/419/71419
|
Никифорова Т.Е. Ивановский химико-технологический университет. Кафедра технологии пищевых продуктов и биотехнологии
|
http://bestpravo.ru/rossijskoje/jd-pravo/e1r.htm
|
Микробиологическая и молекулярно-генетическая оценка пищевой продукции, полученной с использованием генетически модифицированных микроорганизмов. МУ 2.3.2.1830-04. – М. : Минздрав России, 2004. – 56 с.
|
5. Методическое обеспечение дисциплины
1. Методические рекомендации для проведения практических занятий
2. Учебная и научно-популярная литература
6. Технические средства обеспечения дисциплины
1. Комплект плакатов по микробиологии и вирусологии.
2. Комплект атласов по микробиологии.
3. Учебная коллекция микроорганизмов.
4. Комплект микроскопических препаратов.
5. Авторефераты диссертаций по промышленной микробиологии
6.Презентации, видеофильмы по истории промышленной микробиологии.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
|
