39
КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ і ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ Кафедра молекулярної біології, мікробіології та біобезпеки «ЗАТВЕРДЖУЮ» Декан факультету екології і сталого розвитку доцент ____________Н.М.Рідей «____» ________________2011 р. НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ КОМПЛЕКС дисципліни ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія, екологія мікроорганізмів) напрям підготовки: 6.04.01.06 «екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування». Київ – 2011

КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ і

ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

Кафедра молекулярної біології мікробіології та біобезпеки

laquoЗАТВЕРДЖУЮraquo

Декан факультету екології і сталого розвитку

доцент ____________НМРідей

laquo____raquo ________________2011 р

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ КОМПЛЕКС дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

Київ ndash 2011

КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ і

ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

Кафедра молекулярної біології мікробіології та біобезпеки

laquoЗАТВЕРДЖУЮraquo Декан факультету екології і сталого розвитку

доцент ____________НМРідей

laquo____raquo ________________2011 р

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ КОМПЛЕКС

дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалавр Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

Київ ndash 2011

Робоча навчальна програма складена доц Феделеш-Гладинець МІ на основі типової навчальної програми laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія екологія мікроорганізмівraquo для вищих закладів освіти

Робоча навчальна програма обговорена на засіданні кафедри

молекулярної біології мікробіології та біобезпеки протокол ___ від _____________

Завідувач кафедри професор _______________________ МВПатика

Ухвалено вченою радою факультету протокол ___ від

________________

Голова вченої ради доцент НМРідей

1 МЕТА І ЗАДАЧІ ДИСЦИПЛІНИ 11 Місце і роль дисципліни в системі підготовки фахівців ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

В процесі проходження курсу екологія біологічних систем мікробіологія студенти набувають знання про загальну морфологію мікроорганізмів Їх чисельність склад і біохімічну активність у ґрунтах різного типу і віку в різних ґрунтово-кліматичних зонах розуміння ролі мікроорганізмів в утворенні ґрунтів і найважливіших біохімічних процесах які відбуваються в ґрунтах і зумовлюють рівень їх родючості і висоту врожаю сільськогосподарських рослин При вивченні курсу мікробіології студенти повинні оволодіти основними навиками роботи з мікроорганізмами вивчити їх загальні властивості визначити місце мікроорганізмів та встановити їх значення в природі набути навики обліку в ґрунті агрономічно-цінних груп мікроорганізмів

За сучасним визначенням екологія ndash наука яка вивчає взаємовідносини і взаємодії між живими системами і навколишнім середовищем

Мікробіологія ndash це наука про найдрібніші невидимі неозброєним оком живі істоти Вона вивчає бактерії актиноміцети гриби мікроскопічні водорості і найпростіші В процесі проходження курсу мікробіології студенти набувають знання про основні групи мікроорганізмів їх чисельність склад і біохімічну активність в ґрунтах різного типу і віку в різних ґрунтово-кліматичних зонах розуміння ролі мікроорганізмів в утворенні ґрунтів і найважливіших біологічних процесах які відбуваються в ґрунтах і зумовлюють рівень їх родючості і висоту врожаю сільськогосподарських рослин

Лабораторні роботи проводяться з використанням хімічних реактивів мікроорганізмів та обладнання і тому повинні бути ретельно підготовлені з точки зору безпечного їх виконання З цією метою розроблені laquoПравила роботи в лабораторії мікробіологіїraquo які студенти а потім спеціалісти - екологи повинні добре вивчити і знати

Без твердих знань з дисципліни еколог не може бути допущений до організації керівництва і безпосереднього виконання робіт на діючих підприємствах а значить не може виконувати свої безпосередні обовrsquoязки на виробництві

Знання отримані при вивченні дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo студенти використовують в навчанні - лабораторних заняттях при проходженні всіх видів практик а потім будучи екологом постійно в своїй трудовій діяльності та побуті

12 Мета і задачі вивчення дисципліни

Метою вивчення дисципліни є теоретична і практична підготовка студентів по створенню сприятливих умов для рослин з метою отримання

5

екологічно чистої продукції сільськогосподарського виробництва а також безпечних умов праці у виробничих умовах

Мета викладання - вивчаючи загальну морфологію мікроорганізмів та особливості а також фізіологічні процеси основних груп мікроорганізмів розкрити

- їх роль у перетворенні речовин і процесах підвищення родючості ґрунтів

- значення мікроорганізмів для життєдіяльності вищих рослин - взаємовідносини з іншими організмами біосфери - роль мікроорганізмів як факторів що впливають на утворення

середовища а також у деградації ксенобіотиків - практичне застосування отриманих знань для підвищення

продуктивності сільськогосподарських насаджень і покращення структури ґрунту

Задачі вивчення дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo полягають в формуванні спеціалістів здатних

знати морфологію і особливості будови основних таксономічних груп мікроорганізмів у перетворенні речовин і енергії

участь мікрофлори у процесах розкладання решток сільськогосподарських рослин і травrsquoянистої рослинності та в процесах формування родючості ґрунтів

характер взаємозвrsquoязків у біотичному угрупуванні наслідки антропогенного впливу на мікронаселення практичне використання мікробіоти у народному господарстві

13 Вимоги до знань та вмінь набутих в процесі вивчення

дисципліни Студенти повинні знати

взаємозвrsquoязки мікроорганізмів у біоценозах діяльність різних фізіологічних груп мікроорганізмів у ґрунті виділити із ґрунтів і ризосфери рослин різних агрономічно цінних

груп мікроорганізмів визначення їх кількості складу та активності прищепити студентам навики по мікроскопічній техніці по

практичному застосуванню мікробних препаратів для землеробства Студенти повинні вміти

відбирати і готувати ґрунтові зразки для мікробіологічних досліджень

bull оволодіти мікроскопічними методами мікроорганізмів готувати поживні середовища для культивування мікроорганізмів вести їх облік досліджувати роль мікроорганізмів у перетворенні речовин та енергії

6

вивчити взаємовідносини мікроорганізмів з вищими рослинами і можливості активного впливу на них

визначити біологічну активність ґрунтів ознайомитись з методами вірусологічних досліджень

14 Перелік дисциплін засвоєння яких необхідне для вивчення дисципліни

Вивчення дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo базується на знаннях які студенти набувають при вивченні нормативної частини ОПП ndash циклів підготовки гуманітарної та соціально-економічної природничо-наукової професійної та практичної і вибіркової частини ndash дисциплін за вибором університету та студента

При цьому студент повинен засвоїти 1) ґрунтознавство типи ґрунтів та їх фізико-хімічну характеристику 2) хімію неорганічну яка вивчає різні елементи та їх сполуки 3) органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жириферменти 4) фізику яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху 5) математику яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій 6) землеробство системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах 7) екологію(всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) 8) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами 9) агрохімію ndash застосування мінеральних добрив хімічних міліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції

Курс мікробіології повинен читатися одночасно із курсом ґрунтознавства Матеріали даної дисципліни використовуються при вивченні наступних дисциплін агрохімії яка вивчає застосування мінеральних добрив хімічних меліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин які сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції ґрунтознавства яке вивчає ґрунти їх утворення (генезис) еволюцію будову склад властивості закономірності поширення шляхи раціонального використання у різних

7

галузях народного господарства передусім у звrsquoязку з формуванням родючості та її підвищенням у різних природно-антропогенних ландшафтах хімії неорганічної яка вивчає різні елементи та їх сполуки органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жири ферменти фізики яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху математики яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій землеробства системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах екологію (всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами

21 Назви тем лекційних занять їх зміст обсяг у годинах

1Предмет і завдання мікробіології - 2год 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі 2Історія розвитку мікробіології 3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів - 2год 1Морфологія і систематика мікроорганізмів 2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів 3Принципи систематики мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів- 2год 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів 2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми - 2 год 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами 2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів 3Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сільського господарства

8

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину 2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів 3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год 1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві 2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну 3 Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток 4Стійкість речовин до мікробного розкладу 7 Мікроорганізми та атмосфера ndash 2год 1Методи мікробіологічного дослідження повітря 2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту 3Методи мікробіологічного дослідження води

8Мікробний ценоз екосистеми -2 год

1Асоціації мікроорганізмів ґрунту 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту 3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і

вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства 4Негативні асоціації мікроорганізмів 9Екологія водних мікроорганізмів- 2 год 1Мікробіоценози прісних вод 2Мікробіоценози морів 3 Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води 4Біологічні методи очищення води

22 Назви тем лабораторних занять 1 Мікроскоп і правила користування ним ndash 1 год 2 Приготування препаратів для мікроскопії ndash 1 год 3Фарбування мікробної клітини ndash 1 год 4 Основні форми мікроорганізмів ndash 1 год 5Морфологія актиноміцетів і грибів ndash 1 год 6Фарбування мікроорганізмів за Грамом ndash 2 год 7Приготування поживного середовища для мікроорганізмів ndash 1 год 8Методи стерилізації ndash 1 год

9

9Антибіотики Вивчення антагонізму мікроорганізмів методом агарових блоків- 1 год 10Фітонциди ndash 1 год 11Спиртове бродіння ndash 1 год 12Молочнокисле бродіння ndash 1 год 13Маслянокисле бродіння- 1 год 14Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті ndash 2 год 15Методи визначення забруднення води ndash 1 год 16Мікробіологічне забруднення повітря ndash 1 год

23 Назви тем самостійної роботи |

1 Рух бактерій та спороутворення ndash 2 год 2 Будова стінки бактеріальної клітини - 2год 3 Систематика мікроорганізмів - 6год 4 Метаболізм мікроорганізмів-4 год 5 Ріст і розмноження мікроорганізмів-2 год 6 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин - 4 год 7 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну

Розкладання клітковини-4 год 8 Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря - 4 год 9 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин-4 год 10 Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту-

4 год 11 Бактеріальні хвороби-4год

24 Модульна система викладання дисципліни та

рейтингове оцінювання знань студентів після її засвоєння Відповідно до laquoПоложення про кредитно-модульну систему навчання в

НАУraquo навчальний матеріал дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo має 2 змістовних модуля 1 кредит СТS кожний

25 Розподіл навчального матеріалу дисципліни на змістові модулі

Теми лекцій Год Теми лабораторних занять Год Теми

самостійної роботи під керівниц НПП

Год

1 2 3 4 5 6 Змістовий модуль 1

1Предмет і завдання мікробіології Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2 Мікроскоп і правила користування ним

1 Рух бактерій та спороутворення

2

10

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2

2Морфологія основних таксономічних груп мо Морфологія і систематика мікроорганізмівНайновіші дані проморфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини

1 Систематика мікроорганізмів

6

Основні форми мікроорганізмів

1 Метаболізм мікроорганізмів

4

3Загальна фізіологія мікроорганізмів Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмівВи -ділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства

2 Морфологія актиноміцетів і грибів

1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

2

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми Взаємовідношення мікро- організмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сг

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

4

Методи стерилізації

1

Змістовий модуль 2 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

2 Антибіотики

1 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

4

Фітонциди

1

6Перетворення мікроорганізмами сполук

2 год Спиртове бродіння

1 Азотфіксація бульбочковими

4

11

вуглецю Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання внародному господарствіРозкладання клітковини пектинових речовинта лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток Стійкість речовин до мікробного розкладу

бактеріями азоту повітря

Молочнокисле бродіння

1

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

2 год Маслянокисле бродіння 1 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

4

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

2 год

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту

4

15Методи визначення забруднення води

1

9Екологія водних мікроорга нізмів Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

2 год Мікробіологічне забруднення повітря

1 Бактеріальні хвороби

4

Всього годин 18 18 40 Рейтинг студента із засвоєння дисципліни визначається за 100 бальною

шкалою Він складається з рейтингу з навчальної роботи для оцінювання якої

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 2: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ і

ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

Кафедра молекулярної біології мікробіології та біобезпеки

laquoЗАТВЕРДЖУЮraquo Декан факультету екології і сталого розвитку

доцент ____________НМРідей

laquo____raquo ________________2011 р

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ КОМПЛЕКС

дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалавр Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

Київ ndash 2011

Робоча навчальна програма складена доц Феделеш-Гладинець МІ на основі типової навчальної програми laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія екологія мікроорганізмівraquo для вищих закладів освіти

Робоча навчальна програма обговорена на засіданні кафедри

молекулярної біології мікробіології та біобезпеки протокол ___ від _____________

Завідувач кафедри професор _______________________ МВПатика

Ухвалено вченою радою факультету протокол ___ від

________________

Голова вченої ради доцент НМРідей

1 МЕТА І ЗАДАЧІ ДИСЦИПЛІНИ 11 Місце і роль дисципліни в системі підготовки фахівців ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

В процесі проходження курсу екологія біологічних систем мікробіологія студенти набувають знання про загальну морфологію мікроорганізмів Їх чисельність склад і біохімічну активність у ґрунтах різного типу і віку в різних ґрунтово-кліматичних зонах розуміння ролі мікроорганізмів в утворенні ґрунтів і найважливіших біохімічних процесах які відбуваються в ґрунтах і зумовлюють рівень їх родючості і висоту врожаю сільськогосподарських рослин При вивченні курсу мікробіології студенти повинні оволодіти основними навиками роботи з мікроорганізмами вивчити їх загальні властивості визначити місце мікроорганізмів та встановити їх значення в природі набути навики обліку в ґрунті агрономічно-цінних груп мікроорганізмів

За сучасним визначенням екологія ndash наука яка вивчає взаємовідносини і взаємодії між живими системами і навколишнім середовищем

Мікробіологія ndash це наука про найдрібніші невидимі неозброєним оком живі істоти Вона вивчає бактерії актиноміцети гриби мікроскопічні водорості і найпростіші В процесі проходження курсу мікробіології студенти набувають знання про основні групи мікроорганізмів їх чисельність склад і біохімічну активність в ґрунтах різного типу і віку в різних ґрунтово-кліматичних зонах розуміння ролі мікроорганізмів в утворенні ґрунтів і найважливіших біологічних процесах які відбуваються в ґрунтах і зумовлюють рівень їх родючості і висоту врожаю сільськогосподарських рослин

Лабораторні роботи проводяться з використанням хімічних реактивів мікроорганізмів та обладнання і тому повинні бути ретельно підготовлені з точки зору безпечного їх виконання З цією метою розроблені laquoПравила роботи в лабораторії мікробіологіїraquo які студенти а потім спеціалісти - екологи повинні добре вивчити і знати

Без твердих знань з дисципліни еколог не може бути допущений до організації керівництва і безпосереднього виконання робіт на діючих підприємствах а значить не може виконувати свої безпосередні обовrsquoязки на виробництві

Знання отримані при вивченні дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo студенти використовують в навчанні - лабораторних заняттях при проходженні всіх видів практик а потім будучи екологом постійно в своїй трудовій діяльності та побуті

12 Мета і задачі вивчення дисципліни

Метою вивчення дисципліни є теоретична і практична підготовка студентів по створенню сприятливих умов для рослин з метою отримання

5

екологічно чистої продукції сільськогосподарського виробництва а також безпечних умов праці у виробничих умовах

Мета викладання - вивчаючи загальну морфологію мікроорганізмів та особливості а також фізіологічні процеси основних груп мікроорганізмів розкрити

- їх роль у перетворенні речовин і процесах підвищення родючості ґрунтів

- значення мікроорганізмів для життєдіяльності вищих рослин - взаємовідносини з іншими організмами біосфери - роль мікроорганізмів як факторів що впливають на утворення

середовища а також у деградації ксенобіотиків - практичне застосування отриманих знань для підвищення

продуктивності сільськогосподарських насаджень і покращення структури ґрунту

Задачі вивчення дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo полягають в формуванні спеціалістів здатних

знати морфологію і особливості будови основних таксономічних груп мікроорганізмів у перетворенні речовин і енергії

участь мікрофлори у процесах розкладання решток сільськогосподарських рослин і травrsquoянистої рослинності та в процесах формування родючості ґрунтів

характер взаємозвrsquoязків у біотичному угрупуванні наслідки антропогенного впливу на мікронаселення практичне використання мікробіоти у народному господарстві

13 Вимоги до знань та вмінь набутих в процесі вивчення

дисципліни Студенти повинні знати

взаємозвrsquoязки мікроорганізмів у біоценозах діяльність різних фізіологічних груп мікроорганізмів у ґрунті виділити із ґрунтів і ризосфери рослин різних агрономічно цінних

груп мікроорганізмів визначення їх кількості складу та активності прищепити студентам навики по мікроскопічній техніці по

практичному застосуванню мікробних препаратів для землеробства Студенти повинні вміти

відбирати і готувати ґрунтові зразки для мікробіологічних досліджень

bull оволодіти мікроскопічними методами мікроорганізмів готувати поживні середовища для культивування мікроорганізмів вести їх облік досліджувати роль мікроорганізмів у перетворенні речовин та енергії

6

вивчити взаємовідносини мікроорганізмів з вищими рослинами і можливості активного впливу на них

визначити біологічну активність ґрунтів ознайомитись з методами вірусологічних досліджень

14 Перелік дисциплін засвоєння яких необхідне для вивчення дисципліни

Вивчення дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo базується на знаннях які студенти набувають при вивченні нормативної частини ОПП ndash циклів підготовки гуманітарної та соціально-економічної природничо-наукової професійної та практичної і вибіркової частини ndash дисциплін за вибором університету та студента

При цьому студент повинен засвоїти 1) ґрунтознавство типи ґрунтів та їх фізико-хімічну характеристику 2) хімію неорганічну яка вивчає різні елементи та їх сполуки 3) органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жириферменти 4) фізику яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху 5) математику яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій 6) землеробство системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах 7) екологію(всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) 8) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами 9) агрохімію ndash застосування мінеральних добрив хімічних міліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції

Курс мікробіології повинен читатися одночасно із курсом ґрунтознавства Матеріали даної дисципліни використовуються при вивченні наступних дисциплін агрохімії яка вивчає застосування мінеральних добрив хімічних меліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин які сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції ґрунтознавства яке вивчає ґрунти їх утворення (генезис) еволюцію будову склад властивості закономірності поширення шляхи раціонального використання у різних

7

галузях народного господарства передусім у звrsquoязку з формуванням родючості та її підвищенням у різних природно-антропогенних ландшафтах хімії неорганічної яка вивчає різні елементи та їх сполуки органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жири ферменти фізики яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху математики яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій землеробства системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах екологію (всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами

21 Назви тем лекційних занять їх зміст обсяг у годинах

1Предмет і завдання мікробіології - 2год 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі 2Історія розвитку мікробіології 3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів - 2год 1Морфологія і систематика мікроорганізмів 2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів 3Принципи систематики мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів- 2год 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів 2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми - 2 год 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами 2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів 3Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сільського господарства

8

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину 2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів 3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год 1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві 2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну 3 Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток 4Стійкість речовин до мікробного розкладу 7 Мікроорганізми та атмосфера ndash 2год 1Методи мікробіологічного дослідження повітря 2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту 3Методи мікробіологічного дослідження води

8Мікробний ценоз екосистеми -2 год

1Асоціації мікроорганізмів ґрунту 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту 3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і

вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства 4Негативні асоціації мікроорганізмів 9Екологія водних мікроорганізмів- 2 год 1Мікробіоценози прісних вод 2Мікробіоценози морів 3 Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води 4Біологічні методи очищення води

22 Назви тем лабораторних занять 1 Мікроскоп і правила користування ним ndash 1 год 2 Приготування препаратів для мікроскопії ndash 1 год 3Фарбування мікробної клітини ndash 1 год 4 Основні форми мікроорганізмів ndash 1 год 5Морфологія актиноміцетів і грибів ndash 1 год 6Фарбування мікроорганізмів за Грамом ndash 2 год 7Приготування поживного середовища для мікроорганізмів ndash 1 год 8Методи стерилізації ndash 1 год

9

9Антибіотики Вивчення антагонізму мікроорганізмів методом агарових блоків- 1 год 10Фітонциди ndash 1 год 11Спиртове бродіння ndash 1 год 12Молочнокисле бродіння ndash 1 год 13Маслянокисле бродіння- 1 год 14Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті ndash 2 год 15Методи визначення забруднення води ndash 1 год 16Мікробіологічне забруднення повітря ndash 1 год

23 Назви тем самостійної роботи |

1 Рух бактерій та спороутворення ndash 2 год 2 Будова стінки бактеріальної клітини - 2год 3 Систематика мікроорганізмів - 6год 4 Метаболізм мікроорганізмів-4 год 5 Ріст і розмноження мікроорганізмів-2 год 6 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин - 4 год 7 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну

Розкладання клітковини-4 год 8 Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря - 4 год 9 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин-4 год 10 Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту-

4 год 11 Бактеріальні хвороби-4год

24 Модульна система викладання дисципліни та

рейтингове оцінювання знань студентів після її засвоєння Відповідно до laquoПоложення про кредитно-модульну систему навчання в

НАУraquo навчальний матеріал дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo має 2 змістовних модуля 1 кредит СТS кожний

25 Розподіл навчального матеріалу дисципліни на змістові модулі

Теми лекцій Год Теми лабораторних занять Год Теми

самостійної роботи під керівниц НПП

Год

1 2 3 4 5 6 Змістовий модуль 1

1Предмет і завдання мікробіології Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2 Мікроскоп і правила користування ним

1 Рух бактерій та спороутворення

2

10

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2

2Морфологія основних таксономічних груп мо Морфологія і систематика мікроорганізмівНайновіші дані проморфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини

1 Систематика мікроорганізмів

6

Основні форми мікроорганізмів

1 Метаболізм мікроорганізмів

4

3Загальна фізіологія мікроорганізмів Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмівВи -ділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства

2 Морфологія актиноміцетів і грибів

1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

2

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми Взаємовідношення мікро- організмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сг

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

4

Методи стерилізації

1

Змістовий модуль 2 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

2 Антибіотики

1 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

4

Фітонциди

1

6Перетворення мікроорганізмами сполук

2 год Спиртове бродіння

1 Азотфіксація бульбочковими

4

11

вуглецю Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання внародному господарствіРозкладання клітковини пектинових речовинта лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток Стійкість речовин до мікробного розкладу

бактеріями азоту повітря

Молочнокисле бродіння

1

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

2 год Маслянокисле бродіння 1 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

4

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

2 год

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту

4

15Методи визначення забруднення води

1

9Екологія водних мікроорга нізмів Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

2 год Мікробіологічне забруднення повітря

1 Бактеріальні хвороби

4

Всього годин 18 18 40 Рейтинг студента із засвоєння дисципліни визначається за 100 бальною

шкалою Він складається з рейтингу з навчальної роботи для оцінювання якої

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 3: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

Робоча навчальна програма складена доц Феделеш-Гладинець МІ на основі типової навчальної програми laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія екологія мікроорганізмівraquo для вищих закладів освіти

Робоча навчальна програма обговорена на засіданні кафедри

молекулярної біології мікробіології та біобезпеки протокол ___ від _____________

Завідувач кафедри професор _______________________ МВПатика

Ухвалено вченою радою факультету протокол ___ від

________________

Голова вченої ради доцент НМРідей

1 МЕТА І ЗАДАЧІ ДИСЦИПЛІНИ 11 Місце і роль дисципліни в системі підготовки фахівців ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

В процесі проходження курсу екологія біологічних систем мікробіологія студенти набувають знання про загальну морфологію мікроорганізмів Їх чисельність склад і біохімічну активність у ґрунтах різного типу і віку в різних ґрунтово-кліматичних зонах розуміння ролі мікроорганізмів в утворенні ґрунтів і найважливіших біохімічних процесах які відбуваються в ґрунтах і зумовлюють рівень їх родючості і висоту врожаю сільськогосподарських рослин При вивченні курсу мікробіології студенти повинні оволодіти основними навиками роботи з мікроорганізмами вивчити їх загальні властивості визначити місце мікроорганізмів та встановити їх значення в природі набути навики обліку в ґрунті агрономічно-цінних груп мікроорганізмів

За сучасним визначенням екологія ndash наука яка вивчає взаємовідносини і взаємодії між живими системами і навколишнім середовищем

Мікробіологія ndash це наука про найдрібніші невидимі неозброєним оком живі істоти Вона вивчає бактерії актиноміцети гриби мікроскопічні водорості і найпростіші В процесі проходження курсу мікробіології студенти набувають знання про основні групи мікроорганізмів їх чисельність склад і біохімічну активність в ґрунтах різного типу і віку в різних ґрунтово-кліматичних зонах розуміння ролі мікроорганізмів в утворенні ґрунтів і найважливіших біологічних процесах які відбуваються в ґрунтах і зумовлюють рівень їх родючості і висоту врожаю сільськогосподарських рослин

Лабораторні роботи проводяться з використанням хімічних реактивів мікроорганізмів та обладнання і тому повинні бути ретельно підготовлені з точки зору безпечного їх виконання З цією метою розроблені laquoПравила роботи в лабораторії мікробіологіїraquo які студенти а потім спеціалісти - екологи повинні добре вивчити і знати

Без твердих знань з дисципліни еколог не може бути допущений до організації керівництва і безпосереднього виконання робіт на діючих підприємствах а значить не може виконувати свої безпосередні обовrsquoязки на виробництві

Знання отримані при вивченні дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo студенти використовують в навчанні - лабораторних заняттях при проходженні всіх видів практик а потім будучи екологом постійно в своїй трудовій діяльності та побуті

12 Мета і задачі вивчення дисципліни

Метою вивчення дисципліни є теоретична і практична підготовка студентів по створенню сприятливих умов для рослин з метою отримання

5

екологічно чистої продукції сільськогосподарського виробництва а також безпечних умов праці у виробничих умовах

Мета викладання - вивчаючи загальну морфологію мікроорганізмів та особливості а також фізіологічні процеси основних груп мікроорганізмів розкрити

- їх роль у перетворенні речовин і процесах підвищення родючості ґрунтів

- значення мікроорганізмів для життєдіяльності вищих рослин - взаємовідносини з іншими організмами біосфери - роль мікроорганізмів як факторів що впливають на утворення

середовища а також у деградації ксенобіотиків - практичне застосування отриманих знань для підвищення

продуктивності сільськогосподарських насаджень і покращення структури ґрунту

Задачі вивчення дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo полягають в формуванні спеціалістів здатних

знати морфологію і особливості будови основних таксономічних груп мікроорганізмів у перетворенні речовин і енергії

участь мікрофлори у процесах розкладання решток сільськогосподарських рослин і травrsquoянистої рослинності та в процесах формування родючості ґрунтів

характер взаємозвrsquoязків у біотичному угрупуванні наслідки антропогенного впливу на мікронаселення практичне використання мікробіоти у народному господарстві

13 Вимоги до знань та вмінь набутих в процесі вивчення

дисципліни Студенти повинні знати

взаємозвrsquoязки мікроорганізмів у біоценозах діяльність різних фізіологічних груп мікроорганізмів у ґрунті виділити із ґрунтів і ризосфери рослин різних агрономічно цінних

груп мікроорганізмів визначення їх кількості складу та активності прищепити студентам навики по мікроскопічній техніці по

практичному застосуванню мікробних препаратів для землеробства Студенти повинні вміти

відбирати і готувати ґрунтові зразки для мікробіологічних досліджень

bull оволодіти мікроскопічними методами мікроорганізмів готувати поживні середовища для культивування мікроорганізмів вести їх облік досліджувати роль мікроорганізмів у перетворенні речовин та енергії

6

вивчити взаємовідносини мікроорганізмів з вищими рослинами і можливості активного впливу на них

визначити біологічну активність ґрунтів ознайомитись з методами вірусологічних досліджень

14 Перелік дисциплін засвоєння яких необхідне для вивчення дисципліни

Вивчення дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo базується на знаннях які студенти набувають при вивченні нормативної частини ОПП ndash циклів підготовки гуманітарної та соціально-економічної природничо-наукової професійної та практичної і вибіркової частини ndash дисциплін за вибором університету та студента

При цьому студент повинен засвоїти 1) ґрунтознавство типи ґрунтів та їх фізико-хімічну характеристику 2) хімію неорганічну яка вивчає різні елементи та їх сполуки 3) органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жириферменти 4) фізику яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху 5) математику яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій 6) землеробство системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах 7) екологію(всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) 8) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами 9) агрохімію ndash застосування мінеральних добрив хімічних міліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції

Курс мікробіології повинен читатися одночасно із курсом ґрунтознавства Матеріали даної дисципліни використовуються при вивченні наступних дисциплін агрохімії яка вивчає застосування мінеральних добрив хімічних меліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин які сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції ґрунтознавства яке вивчає ґрунти їх утворення (генезис) еволюцію будову склад властивості закономірності поширення шляхи раціонального використання у різних

7

галузях народного господарства передусім у звrsquoязку з формуванням родючості та її підвищенням у різних природно-антропогенних ландшафтах хімії неорганічної яка вивчає різні елементи та їх сполуки органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жири ферменти фізики яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху математики яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій землеробства системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах екологію (всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами

21 Назви тем лекційних занять їх зміст обсяг у годинах

1Предмет і завдання мікробіології - 2год 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі 2Історія розвитку мікробіології 3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів - 2год 1Морфологія і систематика мікроорганізмів 2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів 3Принципи систематики мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів- 2год 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів 2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми - 2 год 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами 2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів 3Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сільського господарства

8

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину 2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів 3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год 1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві 2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну 3 Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток 4Стійкість речовин до мікробного розкладу 7 Мікроорганізми та атмосфера ndash 2год 1Методи мікробіологічного дослідження повітря 2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту 3Методи мікробіологічного дослідження води

8Мікробний ценоз екосистеми -2 год

1Асоціації мікроорганізмів ґрунту 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту 3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і

вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства 4Негативні асоціації мікроорганізмів 9Екологія водних мікроорганізмів- 2 год 1Мікробіоценози прісних вод 2Мікробіоценози морів 3 Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води 4Біологічні методи очищення води

22 Назви тем лабораторних занять 1 Мікроскоп і правила користування ним ndash 1 год 2 Приготування препаратів для мікроскопії ndash 1 год 3Фарбування мікробної клітини ndash 1 год 4 Основні форми мікроорганізмів ndash 1 год 5Морфологія актиноміцетів і грибів ndash 1 год 6Фарбування мікроорганізмів за Грамом ndash 2 год 7Приготування поживного середовища для мікроорганізмів ndash 1 год 8Методи стерилізації ndash 1 год

9

9Антибіотики Вивчення антагонізму мікроорганізмів методом агарових блоків- 1 год 10Фітонциди ndash 1 год 11Спиртове бродіння ndash 1 год 12Молочнокисле бродіння ndash 1 год 13Маслянокисле бродіння- 1 год 14Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті ndash 2 год 15Методи визначення забруднення води ndash 1 год 16Мікробіологічне забруднення повітря ndash 1 год

23 Назви тем самостійної роботи |

1 Рух бактерій та спороутворення ndash 2 год 2 Будова стінки бактеріальної клітини - 2год 3 Систематика мікроорганізмів - 6год 4 Метаболізм мікроорганізмів-4 год 5 Ріст і розмноження мікроорганізмів-2 год 6 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин - 4 год 7 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну

Розкладання клітковини-4 год 8 Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря - 4 год 9 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин-4 год 10 Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту-

4 год 11 Бактеріальні хвороби-4год

24 Модульна система викладання дисципліни та

рейтингове оцінювання знань студентів після її засвоєння Відповідно до laquoПоложення про кредитно-модульну систему навчання в

НАУraquo навчальний матеріал дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo має 2 змістовних модуля 1 кредит СТS кожний

25 Розподіл навчального матеріалу дисципліни на змістові модулі

Теми лекцій Год Теми лабораторних занять Год Теми

самостійної роботи під керівниц НПП

Год

1 2 3 4 5 6 Змістовий модуль 1

1Предмет і завдання мікробіології Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2 Мікроскоп і правила користування ним

1 Рух бактерій та спороутворення

2

10

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2

2Морфологія основних таксономічних груп мо Морфологія і систематика мікроорганізмівНайновіші дані проморфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини

1 Систематика мікроорганізмів

6

Основні форми мікроорганізмів

1 Метаболізм мікроорганізмів

4

3Загальна фізіологія мікроорганізмів Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмівВи -ділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства

2 Морфологія актиноміцетів і грибів

1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

2

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми Взаємовідношення мікро- організмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сг

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

4

Методи стерилізації

1

Змістовий модуль 2 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

2 Антибіотики

1 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

4

Фітонциди

1

6Перетворення мікроорганізмами сполук

2 год Спиртове бродіння

1 Азотфіксація бульбочковими

4

11

вуглецю Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання внародному господарствіРозкладання клітковини пектинових речовинта лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток Стійкість речовин до мікробного розкладу

бактеріями азоту повітря

Молочнокисле бродіння

1

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

2 год Маслянокисле бродіння 1 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

4

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

2 год

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту

4

15Методи визначення забруднення води

1

9Екологія водних мікроорга нізмів Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

2 год Мікробіологічне забруднення повітря

1 Бактеріальні хвороби

4

Всього годин 18 18 40 Рейтинг студента із засвоєння дисципліни визначається за 100 бальною

шкалою Він складається з рейтингу з навчальної роботи для оцінювання якої

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 4: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

1 МЕТА І ЗАДАЧІ ДИСЦИПЛІНИ 11 Місце і роль дисципліни в системі підготовки фахівців ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

В процесі проходження курсу екологія біологічних систем мікробіологія студенти набувають знання про загальну морфологію мікроорганізмів Їх чисельність склад і біохімічну активність у ґрунтах різного типу і віку в різних ґрунтово-кліматичних зонах розуміння ролі мікроорганізмів в утворенні ґрунтів і найважливіших біохімічних процесах які відбуваються в ґрунтах і зумовлюють рівень їх родючості і висоту врожаю сільськогосподарських рослин При вивченні курсу мікробіології студенти повинні оволодіти основними навиками роботи з мікроорганізмами вивчити їх загальні властивості визначити місце мікроорганізмів та встановити їх значення в природі набути навики обліку в ґрунті агрономічно-цінних груп мікроорганізмів

За сучасним визначенням екологія ndash наука яка вивчає взаємовідносини і взаємодії між живими системами і навколишнім середовищем

Мікробіологія ndash це наука про найдрібніші невидимі неозброєним оком живі істоти Вона вивчає бактерії актиноміцети гриби мікроскопічні водорості і найпростіші В процесі проходження курсу мікробіології студенти набувають знання про основні групи мікроорганізмів їх чисельність склад і біохімічну активність в ґрунтах різного типу і віку в різних ґрунтово-кліматичних зонах розуміння ролі мікроорганізмів в утворенні ґрунтів і найважливіших біологічних процесах які відбуваються в ґрунтах і зумовлюють рівень їх родючості і висоту врожаю сільськогосподарських рослин

Лабораторні роботи проводяться з використанням хімічних реактивів мікроорганізмів та обладнання і тому повинні бути ретельно підготовлені з точки зору безпечного їх виконання З цією метою розроблені laquoПравила роботи в лабораторії мікробіологіїraquo які студенти а потім спеціалісти - екологи повинні добре вивчити і знати

Без твердих знань з дисципліни еколог не може бути допущений до організації керівництва і безпосереднього виконання робіт на діючих підприємствах а значить не може виконувати свої безпосередні обовrsquoязки на виробництві

Знання отримані при вивченні дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo студенти використовують в навчанні - лабораторних заняттях при проходженні всіх видів практик а потім будучи екологом постійно в своїй трудовій діяльності та побуті

12 Мета і задачі вивчення дисципліни

Метою вивчення дисципліни є теоретична і практична підготовка студентів по створенню сприятливих умов для рослин з метою отримання

5

екологічно чистої продукції сільськогосподарського виробництва а також безпечних умов праці у виробничих умовах

Мета викладання - вивчаючи загальну морфологію мікроорганізмів та особливості а також фізіологічні процеси основних груп мікроорганізмів розкрити

- їх роль у перетворенні речовин і процесах підвищення родючості ґрунтів

- значення мікроорганізмів для життєдіяльності вищих рослин - взаємовідносини з іншими організмами біосфери - роль мікроорганізмів як факторів що впливають на утворення

середовища а також у деградації ксенобіотиків - практичне застосування отриманих знань для підвищення

продуктивності сільськогосподарських насаджень і покращення структури ґрунту

Задачі вивчення дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo полягають в формуванні спеціалістів здатних

знати морфологію і особливості будови основних таксономічних груп мікроорганізмів у перетворенні речовин і енергії

участь мікрофлори у процесах розкладання решток сільськогосподарських рослин і травrsquoянистої рослинності та в процесах формування родючості ґрунтів

характер взаємозвrsquoязків у біотичному угрупуванні наслідки антропогенного впливу на мікронаселення практичне використання мікробіоти у народному господарстві

13 Вимоги до знань та вмінь набутих в процесі вивчення

дисципліни Студенти повинні знати

взаємозвrsquoязки мікроорганізмів у біоценозах діяльність різних фізіологічних груп мікроорганізмів у ґрунті виділити із ґрунтів і ризосфери рослин різних агрономічно цінних

груп мікроорганізмів визначення їх кількості складу та активності прищепити студентам навики по мікроскопічній техніці по

практичному застосуванню мікробних препаратів для землеробства Студенти повинні вміти

відбирати і готувати ґрунтові зразки для мікробіологічних досліджень

bull оволодіти мікроскопічними методами мікроорганізмів готувати поживні середовища для культивування мікроорганізмів вести їх облік досліджувати роль мікроорганізмів у перетворенні речовин та енергії

6

вивчити взаємовідносини мікроорганізмів з вищими рослинами і можливості активного впливу на них

визначити біологічну активність ґрунтів ознайомитись з методами вірусологічних досліджень

14 Перелік дисциплін засвоєння яких необхідне для вивчення дисципліни

Вивчення дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo базується на знаннях які студенти набувають при вивченні нормативної частини ОПП ndash циклів підготовки гуманітарної та соціально-економічної природничо-наукової професійної та практичної і вибіркової частини ndash дисциплін за вибором університету та студента

При цьому студент повинен засвоїти 1) ґрунтознавство типи ґрунтів та їх фізико-хімічну характеристику 2) хімію неорганічну яка вивчає різні елементи та їх сполуки 3) органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жириферменти 4) фізику яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху 5) математику яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій 6) землеробство системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах 7) екологію(всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) 8) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами 9) агрохімію ndash застосування мінеральних добрив хімічних міліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції

Курс мікробіології повинен читатися одночасно із курсом ґрунтознавства Матеріали даної дисципліни використовуються при вивченні наступних дисциплін агрохімії яка вивчає застосування мінеральних добрив хімічних меліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин які сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції ґрунтознавства яке вивчає ґрунти їх утворення (генезис) еволюцію будову склад властивості закономірності поширення шляхи раціонального використання у різних

7

галузях народного господарства передусім у звrsquoязку з формуванням родючості та її підвищенням у різних природно-антропогенних ландшафтах хімії неорганічної яка вивчає різні елементи та їх сполуки органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жири ферменти фізики яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху математики яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій землеробства системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах екологію (всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами

21 Назви тем лекційних занять їх зміст обсяг у годинах

1Предмет і завдання мікробіології - 2год 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі 2Історія розвитку мікробіології 3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів - 2год 1Морфологія і систематика мікроорганізмів 2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів 3Принципи систематики мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів- 2год 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів 2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми - 2 год 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами 2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів 3Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сільського господарства

8

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину 2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів 3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год 1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві 2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну 3 Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток 4Стійкість речовин до мікробного розкладу 7 Мікроорганізми та атмосфера ndash 2год 1Методи мікробіологічного дослідження повітря 2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту 3Методи мікробіологічного дослідження води

8Мікробний ценоз екосистеми -2 год

1Асоціації мікроорганізмів ґрунту 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту 3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і

вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства 4Негативні асоціації мікроорганізмів 9Екологія водних мікроорганізмів- 2 год 1Мікробіоценози прісних вод 2Мікробіоценози морів 3 Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води 4Біологічні методи очищення води

22 Назви тем лабораторних занять 1 Мікроскоп і правила користування ним ndash 1 год 2 Приготування препаратів для мікроскопії ndash 1 год 3Фарбування мікробної клітини ndash 1 год 4 Основні форми мікроорганізмів ndash 1 год 5Морфологія актиноміцетів і грибів ndash 1 год 6Фарбування мікроорганізмів за Грамом ndash 2 год 7Приготування поживного середовища для мікроорганізмів ndash 1 год 8Методи стерилізації ndash 1 год

9

9Антибіотики Вивчення антагонізму мікроорганізмів методом агарових блоків- 1 год 10Фітонциди ndash 1 год 11Спиртове бродіння ndash 1 год 12Молочнокисле бродіння ndash 1 год 13Маслянокисле бродіння- 1 год 14Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті ndash 2 год 15Методи визначення забруднення води ndash 1 год 16Мікробіологічне забруднення повітря ndash 1 год

23 Назви тем самостійної роботи |

1 Рух бактерій та спороутворення ndash 2 год 2 Будова стінки бактеріальної клітини - 2год 3 Систематика мікроорганізмів - 6год 4 Метаболізм мікроорганізмів-4 год 5 Ріст і розмноження мікроорганізмів-2 год 6 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин - 4 год 7 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну

Розкладання клітковини-4 год 8 Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря - 4 год 9 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин-4 год 10 Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту-

4 год 11 Бактеріальні хвороби-4год

24 Модульна система викладання дисципліни та

рейтингове оцінювання знань студентів після її засвоєння Відповідно до laquoПоложення про кредитно-модульну систему навчання в

НАУraquo навчальний матеріал дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo має 2 змістовних модуля 1 кредит СТS кожний

25 Розподіл навчального матеріалу дисципліни на змістові модулі

Теми лекцій Год Теми лабораторних занять Год Теми

самостійної роботи під керівниц НПП

Год

1 2 3 4 5 6 Змістовий модуль 1

1Предмет і завдання мікробіології Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2 Мікроскоп і правила користування ним

1 Рух бактерій та спороутворення

2

10

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2

2Морфологія основних таксономічних груп мо Морфологія і систематика мікроорганізмівНайновіші дані проморфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини

1 Систематика мікроорганізмів

6

Основні форми мікроорганізмів

1 Метаболізм мікроорганізмів

4

3Загальна фізіологія мікроорганізмів Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмівВи -ділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства

2 Морфологія актиноміцетів і грибів

1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

2

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми Взаємовідношення мікро- організмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сг

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

4

Методи стерилізації

1

Змістовий модуль 2 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

2 Антибіотики

1 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

4

Фітонциди

1

6Перетворення мікроорганізмами сполук

2 год Спиртове бродіння

1 Азотфіксація бульбочковими

4

11

вуглецю Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання внародному господарствіРозкладання клітковини пектинових речовинта лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток Стійкість речовин до мікробного розкладу

бактеріями азоту повітря

Молочнокисле бродіння

1

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

2 год Маслянокисле бродіння 1 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

4

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

2 год

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту

4

15Методи визначення забруднення води

1

9Екологія водних мікроорга нізмів Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

2 год Мікробіологічне забруднення повітря

1 Бактеріальні хвороби

4

Всього годин 18 18 40 Рейтинг студента із засвоєння дисципліни визначається за 100 бальною

шкалою Він складається з рейтингу з навчальної роботи для оцінювання якої

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 5: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

5

екологічно чистої продукції сільськогосподарського виробництва а також безпечних умов праці у виробничих умовах

Мета викладання - вивчаючи загальну морфологію мікроорганізмів та особливості а також фізіологічні процеси основних груп мікроорганізмів розкрити

- їх роль у перетворенні речовин і процесах підвищення родючості ґрунтів

- значення мікроорганізмів для життєдіяльності вищих рослин - взаємовідносини з іншими організмами біосфери - роль мікроорганізмів як факторів що впливають на утворення

середовища а також у деградації ксенобіотиків - практичне застосування отриманих знань для підвищення

продуктивності сільськогосподарських насаджень і покращення структури ґрунту

Задачі вивчення дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo полягають в формуванні спеціалістів здатних

знати морфологію і особливості будови основних таксономічних груп мікроорганізмів у перетворенні речовин і енергії

участь мікрофлори у процесах розкладання решток сільськогосподарських рослин і травrsquoянистої рослинності та в процесах формування родючості ґрунтів

характер взаємозвrsquoязків у біотичному угрупуванні наслідки антропогенного впливу на мікронаселення практичне використання мікробіоти у народному господарстві

13 Вимоги до знань та вмінь набутих в процесі вивчення

дисципліни Студенти повинні знати

взаємозвrsquoязки мікроорганізмів у біоценозах діяльність різних фізіологічних груп мікроорганізмів у ґрунті виділити із ґрунтів і ризосфери рослин різних агрономічно цінних

груп мікроорганізмів визначення їх кількості складу та активності прищепити студентам навики по мікроскопічній техніці по

практичному застосуванню мікробних препаратів для землеробства Студенти повинні вміти

відбирати і готувати ґрунтові зразки для мікробіологічних досліджень

bull оволодіти мікроскопічними методами мікроорганізмів готувати поживні середовища для культивування мікроорганізмів вести їх облік досліджувати роль мікроорганізмів у перетворенні речовин та енергії

6

вивчити взаємовідносини мікроорганізмів з вищими рослинами і можливості активного впливу на них

визначити біологічну активність ґрунтів ознайомитись з методами вірусологічних досліджень

14 Перелік дисциплін засвоєння яких необхідне для вивчення дисципліни

Вивчення дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo базується на знаннях які студенти набувають при вивченні нормативної частини ОПП ndash циклів підготовки гуманітарної та соціально-економічної природничо-наукової професійної та практичної і вибіркової частини ndash дисциплін за вибором університету та студента

При цьому студент повинен засвоїти 1) ґрунтознавство типи ґрунтів та їх фізико-хімічну характеристику 2) хімію неорганічну яка вивчає різні елементи та їх сполуки 3) органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жириферменти 4) фізику яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху 5) математику яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій 6) землеробство системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах 7) екологію(всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) 8) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами 9) агрохімію ndash застосування мінеральних добрив хімічних міліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції

Курс мікробіології повинен читатися одночасно із курсом ґрунтознавства Матеріали даної дисципліни використовуються при вивченні наступних дисциплін агрохімії яка вивчає застосування мінеральних добрив хімічних меліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин які сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції ґрунтознавства яке вивчає ґрунти їх утворення (генезис) еволюцію будову склад властивості закономірності поширення шляхи раціонального використання у різних

7

галузях народного господарства передусім у звrsquoязку з формуванням родючості та її підвищенням у різних природно-антропогенних ландшафтах хімії неорганічної яка вивчає різні елементи та їх сполуки органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жири ферменти фізики яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху математики яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій землеробства системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах екологію (всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами

21 Назви тем лекційних занять їх зміст обсяг у годинах

1Предмет і завдання мікробіології - 2год 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі 2Історія розвитку мікробіології 3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів - 2год 1Морфологія і систематика мікроорганізмів 2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів 3Принципи систематики мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів- 2год 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів 2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми - 2 год 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами 2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів 3Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сільського господарства

8

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину 2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів 3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год 1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві 2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну 3 Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток 4Стійкість речовин до мікробного розкладу 7 Мікроорганізми та атмосфера ndash 2год 1Методи мікробіологічного дослідження повітря 2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту 3Методи мікробіологічного дослідження води

8Мікробний ценоз екосистеми -2 год

1Асоціації мікроорганізмів ґрунту 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту 3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і

вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства 4Негативні асоціації мікроорганізмів 9Екологія водних мікроорганізмів- 2 год 1Мікробіоценози прісних вод 2Мікробіоценози морів 3 Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води 4Біологічні методи очищення води

22 Назви тем лабораторних занять 1 Мікроскоп і правила користування ним ndash 1 год 2 Приготування препаратів для мікроскопії ndash 1 год 3Фарбування мікробної клітини ndash 1 год 4 Основні форми мікроорганізмів ndash 1 год 5Морфологія актиноміцетів і грибів ndash 1 год 6Фарбування мікроорганізмів за Грамом ndash 2 год 7Приготування поживного середовища для мікроорганізмів ndash 1 год 8Методи стерилізації ndash 1 год

9

9Антибіотики Вивчення антагонізму мікроорганізмів методом агарових блоків- 1 год 10Фітонциди ndash 1 год 11Спиртове бродіння ndash 1 год 12Молочнокисле бродіння ndash 1 год 13Маслянокисле бродіння- 1 год 14Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті ndash 2 год 15Методи визначення забруднення води ndash 1 год 16Мікробіологічне забруднення повітря ndash 1 год

23 Назви тем самостійної роботи |

1 Рух бактерій та спороутворення ndash 2 год 2 Будова стінки бактеріальної клітини - 2год 3 Систематика мікроорганізмів - 6год 4 Метаболізм мікроорганізмів-4 год 5 Ріст і розмноження мікроорганізмів-2 год 6 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин - 4 год 7 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну

Розкладання клітковини-4 год 8 Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря - 4 год 9 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин-4 год 10 Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту-

4 год 11 Бактеріальні хвороби-4год

24 Модульна система викладання дисципліни та

рейтингове оцінювання знань студентів після її засвоєння Відповідно до laquoПоложення про кредитно-модульну систему навчання в

НАУraquo навчальний матеріал дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo має 2 змістовних модуля 1 кредит СТS кожний

25 Розподіл навчального матеріалу дисципліни на змістові модулі

Теми лекцій Год Теми лабораторних занять Год Теми

самостійної роботи під керівниц НПП

Год

1 2 3 4 5 6 Змістовий модуль 1

1Предмет і завдання мікробіології Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2 Мікроскоп і правила користування ним

1 Рух бактерій та спороутворення

2

10

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2

2Морфологія основних таксономічних груп мо Морфологія і систематика мікроорганізмівНайновіші дані проморфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини

1 Систематика мікроорганізмів

6

Основні форми мікроорганізмів

1 Метаболізм мікроорганізмів

4

3Загальна фізіологія мікроорганізмів Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмівВи -ділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства

2 Морфологія актиноміцетів і грибів

1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

2

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми Взаємовідношення мікро- організмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сг

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

4

Методи стерилізації

1

Змістовий модуль 2 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

2 Антибіотики

1 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

4

Фітонциди

1

6Перетворення мікроорганізмами сполук

2 год Спиртове бродіння

1 Азотфіксація бульбочковими

4

11

вуглецю Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання внародному господарствіРозкладання клітковини пектинових речовинта лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток Стійкість речовин до мікробного розкладу

бактеріями азоту повітря

Молочнокисле бродіння

1

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

2 год Маслянокисле бродіння 1 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

4

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

2 год

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту

4

15Методи визначення забруднення води

1

9Екологія водних мікроорга нізмів Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

2 год Мікробіологічне забруднення повітря

1 Бактеріальні хвороби

4

Всього годин 18 18 40 Рейтинг студента із засвоєння дисципліни визначається за 100 бальною

шкалою Він складається з рейтингу з навчальної роботи для оцінювання якої

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 6: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

6

вивчити взаємовідносини мікроорганізмів з вищими рослинами і можливості активного впливу на них

визначити біологічну активність ґрунтів ознайомитись з методами вірусологічних досліджень

14 Перелік дисциплін засвоєння яких необхідне для вивчення дисципліни

Вивчення дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo базується на знаннях які студенти набувають при вивченні нормативної частини ОПП ndash циклів підготовки гуманітарної та соціально-економічної природничо-наукової професійної та практичної і вибіркової частини ndash дисциплін за вибором університету та студента

При цьому студент повинен засвоїти 1) ґрунтознавство типи ґрунтів та їх фізико-хімічну характеристику 2) хімію неорганічну яка вивчає різні елементи та їх сполуки 3) органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жириферменти 4) фізику яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху 5) математику яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій 6) землеробство системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах 7) екологію(всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) 8) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами 9) агрохімію ndash застосування мінеральних добрив хімічних міліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції

Курс мікробіології повинен читатися одночасно із курсом ґрунтознавства Матеріали даної дисципліни використовуються при вивченні наступних дисциплін агрохімії яка вивчає застосування мінеральних добрив хімічних меліорантів ріст активуючих та інших хімічних речовин які сприяють відтворенню родючості ґрунту підвищенню врожайності та покращенню якості рослинної продукції ґрунтознавства яке вивчає ґрунти їх утворення (генезис) еволюцію будову склад властивості закономірності поширення шляхи раціонального використання у різних

7

галузях народного господарства передусім у звrsquoязку з формуванням родючості та її підвищенням у різних природно-антропогенних ландшафтах хімії неорганічної яка вивчає різні елементи та їх сполуки органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жири ферменти фізики яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху математики яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій землеробства системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах екологію (всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами

21 Назви тем лекційних занять їх зміст обсяг у годинах

1Предмет і завдання мікробіології - 2год 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі 2Історія розвитку мікробіології 3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів - 2год 1Морфологія і систематика мікроорганізмів 2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів 3Принципи систематики мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів- 2год 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів 2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми - 2 год 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами 2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів 3Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сільського господарства

8

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину 2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів 3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год 1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві 2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну 3 Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток 4Стійкість речовин до мікробного розкладу 7 Мікроорганізми та атмосфера ndash 2год 1Методи мікробіологічного дослідження повітря 2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту 3Методи мікробіологічного дослідження води

8Мікробний ценоз екосистеми -2 год

1Асоціації мікроорганізмів ґрунту 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту 3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і

вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства 4Негативні асоціації мікроорганізмів 9Екологія водних мікроорганізмів- 2 год 1Мікробіоценози прісних вод 2Мікробіоценози морів 3 Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води 4Біологічні методи очищення води

22 Назви тем лабораторних занять 1 Мікроскоп і правила користування ним ndash 1 год 2 Приготування препаратів для мікроскопії ndash 1 год 3Фарбування мікробної клітини ndash 1 год 4 Основні форми мікроорганізмів ndash 1 год 5Морфологія актиноміцетів і грибів ndash 1 год 6Фарбування мікроорганізмів за Грамом ndash 2 год 7Приготування поживного середовища для мікроорганізмів ndash 1 год 8Методи стерилізації ndash 1 год

9

9Антибіотики Вивчення антагонізму мікроорганізмів методом агарових блоків- 1 год 10Фітонциди ndash 1 год 11Спиртове бродіння ndash 1 год 12Молочнокисле бродіння ndash 1 год 13Маслянокисле бродіння- 1 год 14Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті ndash 2 год 15Методи визначення забруднення води ndash 1 год 16Мікробіологічне забруднення повітря ndash 1 год

23 Назви тем самостійної роботи |

1 Рух бактерій та спороутворення ndash 2 год 2 Будова стінки бактеріальної клітини - 2год 3 Систематика мікроорганізмів - 6год 4 Метаболізм мікроорганізмів-4 год 5 Ріст і розмноження мікроорганізмів-2 год 6 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин - 4 год 7 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну

Розкладання клітковини-4 год 8 Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря - 4 год 9 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин-4 год 10 Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту-

4 год 11 Бактеріальні хвороби-4год

24 Модульна система викладання дисципліни та

рейтингове оцінювання знань студентів після її засвоєння Відповідно до laquoПоложення про кредитно-модульну систему навчання в

НАУraquo навчальний матеріал дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo має 2 змістовних модуля 1 кредит СТS кожний

25 Розподіл навчального матеріалу дисципліни на змістові модулі

Теми лекцій Год Теми лабораторних занять Год Теми

самостійної роботи під керівниц НПП

Год

1 2 3 4 5 6 Змістовий модуль 1

1Предмет і завдання мікробіології Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2 Мікроскоп і правила користування ним

1 Рух бактерій та спороутворення

2

10

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2

2Морфологія основних таксономічних груп мо Морфологія і систематика мікроорганізмівНайновіші дані проморфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини

1 Систематика мікроорганізмів

6

Основні форми мікроорганізмів

1 Метаболізм мікроорганізмів

4

3Загальна фізіологія мікроорганізмів Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмівВи -ділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства

2 Морфологія актиноміцетів і грибів

1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

2

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми Взаємовідношення мікро- організмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сг

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

4

Методи стерилізації

1

Змістовий модуль 2 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

2 Антибіотики

1 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

4

Фітонциди

1

6Перетворення мікроорганізмами сполук

2 год Спиртове бродіння

1 Азотфіксація бульбочковими

4

11

вуглецю Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання внародному господарствіРозкладання клітковини пектинових речовинта лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток Стійкість речовин до мікробного розкладу

бактеріями азоту повітря

Молочнокисле бродіння

1

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

2 год Маслянокисле бродіння 1 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

4

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

2 год

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту

4

15Методи визначення забруднення води

1

9Екологія водних мікроорга нізмів Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

2 год Мікробіологічне забруднення повітря

1 Бактеріальні хвороби

4

Всього годин 18 18 40 Рейтинг студента із засвоєння дисципліни визначається за 100 бальною

шкалою Він складається з рейтингу з навчальної роботи для оцінювання якої

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 7: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

7

галузях народного господарства передусім у звrsquoязку з формуванням родючості та її підвищенням у різних природно-антропогенних ландшафтах хімії неорганічної яка вивчає різні елементи та їх сполуки органічну хімію білки вуглеводи вуглеводні жири ферменти фізики яка вивчає найпростіші але разом з тим найбільш загальні закони мірності явищ природи властивості і будову матерії та закони її руху математики яка вивчає поняття одержані шляхом абстракції від явищ реального світу а також абстракції від попередніх абстракцій землеробства системи обробітку ґрунту та умови їх ефективності пестицидиїх вплив на біологічні процеси ґрунтів їх трансформація в ґрунтах екологію (всі живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність) екологічне землеробство унікальною особливістю галузі якої є енергетичний звrsquoязок її технологій з космосом внаслідок якого підсумком виробничого процесу зокрема в землеробстві стає приріст енергії в продуктах урожаю в 2-3 р вищою в порівнянні із затратами

21 Назви тем лекційних занять їх зміст обсяг у годинах

1Предмет і завдання мікробіології - 2год 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі 2Історія розвитку мікробіології 3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів - 2год 1Морфологія і систематика мікроорганізмів 2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів 3Принципи систематики мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів- 2год 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів 2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми - 2 год 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами 2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів 3Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сільського господарства

8

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину 2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів 3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год 1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві 2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну 3 Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток 4Стійкість речовин до мікробного розкладу 7 Мікроорганізми та атмосфера ndash 2год 1Методи мікробіологічного дослідження повітря 2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту 3Методи мікробіологічного дослідження води

8Мікробний ценоз екосистеми -2 год

1Асоціації мікроорганізмів ґрунту 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту 3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і

вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства 4Негативні асоціації мікроорганізмів 9Екологія водних мікроорганізмів- 2 год 1Мікробіоценози прісних вод 2Мікробіоценози морів 3 Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води 4Біологічні методи очищення води

22 Назви тем лабораторних занять 1 Мікроскоп і правила користування ним ndash 1 год 2 Приготування препаратів для мікроскопії ndash 1 год 3Фарбування мікробної клітини ndash 1 год 4 Основні форми мікроорганізмів ndash 1 год 5Морфологія актиноміцетів і грибів ndash 1 год 6Фарбування мікроорганізмів за Грамом ndash 2 год 7Приготування поживного середовища для мікроорганізмів ndash 1 год 8Методи стерилізації ndash 1 год

9

9Антибіотики Вивчення антагонізму мікроорганізмів методом агарових блоків- 1 год 10Фітонциди ndash 1 год 11Спиртове бродіння ndash 1 год 12Молочнокисле бродіння ndash 1 год 13Маслянокисле бродіння- 1 год 14Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті ndash 2 год 15Методи визначення забруднення води ndash 1 год 16Мікробіологічне забруднення повітря ndash 1 год

23 Назви тем самостійної роботи |

1 Рух бактерій та спороутворення ndash 2 год 2 Будова стінки бактеріальної клітини - 2год 3 Систематика мікроорганізмів - 6год 4 Метаболізм мікроорганізмів-4 год 5 Ріст і розмноження мікроорганізмів-2 год 6 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин - 4 год 7 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну

Розкладання клітковини-4 год 8 Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря - 4 год 9 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин-4 год 10 Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту-

4 год 11 Бактеріальні хвороби-4год

24 Модульна система викладання дисципліни та

рейтингове оцінювання знань студентів після її засвоєння Відповідно до laquoПоложення про кредитно-модульну систему навчання в

НАУraquo навчальний матеріал дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo має 2 змістовних модуля 1 кредит СТS кожний

25 Розподіл навчального матеріалу дисципліни на змістові модулі

Теми лекцій Год Теми лабораторних занять Год Теми

самостійної роботи під керівниц НПП

Год

1 2 3 4 5 6 Змістовий модуль 1

1Предмет і завдання мікробіології Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2 Мікроскоп і правила користування ним

1 Рух бактерій та спороутворення

2

10

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2

2Морфологія основних таксономічних груп мо Морфологія і систематика мікроорганізмівНайновіші дані проморфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини

1 Систематика мікроорганізмів

6

Основні форми мікроорганізмів

1 Метаболізм мікроорганізмів

4

3Загальна фізіологія мікроорганізмів Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмівВи -ділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства

2 Морфологія актиноміцетів і грибів

1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

2

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми Взаємовідношення мікро- організмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сг

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

4

Методи стерилізації

1

Змістовий модуль 2 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

2 Антибіотики

1 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

4

Фітонциди

1

6Перетворення мікроорганізмами сполук

2 год Спиртове бродіння

1 Азотфіксація бульбочковими

4

11

вуглецю Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання внародному господарствіРозкладання клітковини пектинових речовинта лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток Стійкість речовин до мікробного розкладу

бактеріями азоту повітря

Молочнокисле бродіння

1

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

2 год Маслянокисле бродіння 1 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

4

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

2 год

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту

4

15Методи визначення забруднення води

1

9Екологія водних мікроорга нізмів Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

2 год Мікробіологічне забруднення повітря

1 Бактеріальні хвороби

4

Всього годин 18 18 40 Рейтинг студента із засвоєння дисципліни визначається за 100 бальною

шкалою Він складається з рейтингу з навчальної роботи для оцінювання якої

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 8: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

8

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину 2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів 3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год 1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві 2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну 3 Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток 4Стійкість речовин до мікробного розкладу 7 Мікроорганізми та атмосфера ndash 2год 1Методи мікробіологічного дослідження повітря 2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту 3Методи мікробіологічного дослідження води

8Мікробний ценоз екосистеми -2 год

1Асоціації мікроорганізмів ґрунту 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту 3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і

вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства 4Негативні асоціації мікроорганізмів 9Екологія водних мікроорганізмів- 2 год 1Мікробіоценози прісних вод 2Мікробіоценози морів 3 Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води 4Біологічні методи очищення води

22 Назви тем лабораторних занять 1 Мікроскоп і правила користування ним ndash 1 год 2 Приготування препаратів для мікроскопії ndash 1 год 3Фарбування мікробної клітини ndash 1 год 4 Основні форми мікроорганізмів ndash 1 год 5Морфологія актиноміцетів і грибів ndash 1 год 6Фарбування мікроорганізмів за Грамом ndash 2 год 7Приготування поживного середовища для мікроорганізмів ndash 1 год 8Методи стерилізації ndash 1 год

9

9Антибіотики Вивчення антагонізму мікроорганізмів методом агарових блоків- 1 год 10Фітонциди ndash 1 год 11Спиртове бродіння ndash 1 год 12Молочнокисле бродіння ndash 1 год 13Маслянокисле бродіння- 1 год 14Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті ndash 2 год 15Методи визначення забруднення води ndash 1 год 16Мікробіологічне забруднення повітря ndash 1 год

23 Назви тем самостійної роботи |

1 Рух бактерій та спороутворення ndash 2 год 2 Будова стінки бактеріальної клітини - 2год 3 Систематика мікроорганізмів - 6год 4 Метаболізм мікроорганізмів-4 год 5 Ріст і розмноження мікроорганізмів-2 год 6 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин - 4 год 7 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну

Розкладання клітковини-4 год 8 Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря - 4 год 9 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин-4 год 10 Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту-

4 год 11 Бактеріальні хвороби-4год

24 Модульна система викладання дисципліни та

рейтингове оцінювання знань студентів після її засвоєння Відповідно до laquoПоложення про кредитно-модульну систему навчання в

НАУraquo навчальний матеріал дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo має 2 змістовних модуля 1 кредит СТS кожний

25 Розподіл навчального матеріалу дисципліни на змістові модулі

Теми лекцій Год Теми лабораторних занять Год Теми

самостійної роботи під керівниц НПП

Год

1 2 3 4 5 6 Змістовий модуль 1

1Предмет і завдання мікробіології Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2 Мікроскоп і правила користування ним

1 Рух бактерій та спороутворення

2

10

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2

2Морфологія основних таксономічних груп мо Морфологія і систематика мікроорганізмівНайновіші дані проморфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини

1 Систематика мікроорганізмів

6

Основні форми мікроорганізмів

1 Метаболізм мікроорганізмів

4

3Загальна фізіологія мікроорганізмів Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмівВи -ділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства

2 Морфологія актиноміцетів і грибів

1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

2

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми Взаємовідношення мікро- організмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сг

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

4

Методи стерилізації

1

Змістовий модуль 2 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

2 Антибіотики

1 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

4

Фітонциди

1

6Перетворення мікроорганізмами сполук

2 год Спиртове бродіння

1 Азотфіксація бульбочковими

4

11

вуглецю Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання внародному господарствіРозкладання клітковини пектинових речовинта лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток Стійкість речовин до мікробного розкладу

бактеріями азоту повітря

Молочнокисле бродіння

1

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

2 год Маслянокисле бродіння 1 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

4

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

2 год

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту

4

15Методи визначення забруднення води

1

9Екологія водних мікроорга нізмів Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

2 год Мікробіологічне забруднення повітря

1 Бактеріальні хвороби

4

Всього годин 18 18 40 Рейтинг студента із засвоєння дисципліни визначається за 100 бальною

шкалою Він складається з рейтингу з навчальної роботи для оцінювання якої

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 9: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

9

9Антибіотики Вивчення антагонізму мікроорганізмів методом агарових блоків- 1 год 10Фітонциди ndash 1 год 11Спиртове бродіння ndash 1 год 12Молочнокисле бродіння ndash 1 год 13Маслянокисле бродіння- 1 год 14Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті ndash 2 год 15Методи визначення забруднення води ndash 1 год 16Мікробіологічне забруднення повітря ndash 1 год

23 Назви тем самостійної роботи |

1 Рух бактерій та спороутворення ndash 2 год 2 Будова стінки бактеріальної клітини - 2год 3 Систематика мікроорганізмів - 6год 4 Метаболізм мікроорганізмів-4 год 5 Ріст і розмноження мікроорганізмів-2 год 6 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин - 4 год 7 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну

Розкладання клітковини-4 год 8 Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря - 4 год 9 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин-4 год 10 Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту-

4 год 11 Бактеріальні хвороби-4год

24 Модульна система викладання дисципліни та

рейтингове оцінювання знань студентів після її засвоєння Відповідно до laquoПоложення про кредитно-модульну систему навчання в

НАУraquo навчальний матеріал дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo має 2 змістовних модуля 1 кредит СТS кожний

25 Розподіл навчального матеріалу дисципліни на змістові модулі

Теми лекцій Год Теми лабораторних занять Год Теми

самостійної роботи під керівниц НПП

Год

1 2 3 4 5 6 Змістовий модуль 1

1Предмет і завдання мікробіології Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства

2 Мікроскоп і правила користування ним

1 Рух бактерій та спороутворення

2

10

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2

2Морфологія основних таксономічних груп мо Морфологія і систематика мікроорганізмівНайновіші дані проморфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини

1 Систематика мікроорганізмів

6

Основні форми мікроорганізмів

1 Метаболізм мікроорганізмів

4

3Загальна фізіологія мікроорганізмів Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмівВи -ділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства

2 Морфологія актиноміцетів і грибів

1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

2

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми Взаємовідношення мікро- організмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сг

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

4

Методи стерилізації

1

Змістовий модуль 2 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

2 Антибіотики

1 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

4

Фітонциди

1

6Перетворення мікроорганізмами сполук

2 год Спиртове бродіння

1 Азотфіксація бульбочковими

4

11

вуглецю Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання внародному господарствіРозкладання клітковини пектинових речовинта лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток Стійкість речовин до мікробного розкладу

бактеріями азоту повітря

Молочнокисле бродіння

1

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

2 год Маслянокисле бродіння 1 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

4

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

2 год

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту

4

15Методи визначення забруднення води

1

9Екологія водних мікроорга нізмів Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

2 год Мікробіологічне забруднення повітря

1 Бактеріальні хвороби

4

Всього годин 18 18 40 Рейтинг студента із засвоєння дисципліни визначається за 100 бальною

шкалою Він складається з рейтингу з навчальної роботи для оцінювання якої

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 10: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

10

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2

2Морфологія основних таксономічних груп мо Морфологія і систематика мікроорганізмівНайновіші дані проморфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини

1 Систематика мікроорганізмів

6

Основні форми мікроорганізмів

1 Метаболізм мікроорганізмів

4

3Загальна фізіологія мікроорганізмів Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмівВи -ділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства

2 Морфологія актиноміцетів і грибів

1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

2

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми Взаємовідношення мікро- організмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження для потреб сг

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

4

Методи стерилізації

1

Змістовий модуль 2 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю джерела енергії

2 Антибіотики

1 Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

4

Фітонциди

1

6Перетворення мікроорганізмами сполук

2 год Спиртове бродіння

1 Азотфіксація бульбочковими

4

11

вуглецю Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання внародному господарствіРозкладання клітковини пектинових речовинта лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток Стійкість речовин до мікробного розкладу

бактеріями азоту повітря

Молочнокисле бродіння

1

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

2 год Маслянокисле бродіння 1 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

4

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

2 год

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту

4

15Методи визначення забруднення води

1

9Екологія водних мікроорга нізмів Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

2 год Мікробіологічне забруднення повітря

1 Бактеріальні хвороби

4

Всього годин 18 18 40 Рейтинг студента із засвоєння дисципліни визначається за 100 бальною

шкалою Він складається з рейтингу з навчальної роботи для оцінювання якої

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 11: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

11

вуглецю Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання внародному господарствіРозкладання клітковини пектинових речовинта лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікації рослинних решток Стійкість речовин до мікробного розкладу

бактеріями азоту повітря

Молочнокисле бродіння

1

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

2 год Маслянокисле бродіння 1 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

4

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

2 год

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури грунту

4

15Методи визначення забруднення води

1

9Екологія водних мікроорга нізмів Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

2 год Мікробіологічне забруднення повітря

1 Бактеріальні хвороби

4

Всього годин 18 18 40 Рейтинг студента із засвоєння дисципліни визначається за 100 бальною

шкалою Він складається з рейтингу з навчальної роботи для оцінювання якої

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 12: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

12

призначається 70 балів і рейтингу з атестації (екзамену) ndash 30 балів Кожний змістовий модуль теж оцінюється за 100 бальною шкалою Формою контролю знань із змістового модуля 1 є умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту (завдання видається кожному студенту) Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

На рейтинг з навчальної роботи за рішенням кафедри може впливати рейтинг з додаткової роботи до 20 балів і рейтинг штрафний (з відrsquoємним знаком) до 5 балів

Рейтинг студента з навчальної роботи R НР визначається за формулою

07 (R(1)ОМ + R(2)

ОМ) RНР = ------------------------------- + RДР - RШТР

де R(1)

ОМ R(2)ОМ minus рейтингові оцінки відповідно 1-го та 2-го змістового модулів

за 100-бальною шкалою RДР RШТР minus відповідно рейтинг з додаткової роботи і рейтинг штрафний

Студенти які набрали з навчальної роботи 60 і більше балів можуть не складати екзамен а отримати екзаменаційну оцінку laquoАвтоматичноraquo відповідно до набраної кількості балів переведених в національну оцінку та оцінку ЕСТS згідно з табл 26 У такому випадку рейтинг студента з дисципліни RДИС дорівнює його рейтингу з навчальної роботи

RДИС = RНР Якщо студент бажає підвищити свій рейтинг і покращати оцінку з

дисципліни він має пройти семестрову атестацію ndash скласти екзамен Останню в обовrsquoязковому порядку проходять студенти які з навчальної роботи набрали менше ніж 60 балів Для допуску до атестації студент має набрати не менше 60 балів з кожного змістового модуля а загалом minus не менше ніж 42 бали з навчальної роботи

Рейтинг студента з атестації RАТ визначається за 100-бальною шкалою Рейтинг студента з дисципліни RДИС обчислюється за формулою

RДИС = RНР + 03 RАТ Рейтинг студента з дисципліни переводиться в національну оцінку та

оцінку ЕСТS згідно з табл 26

26 Співвідношення між національними та ЕСТS оцінками і рейтингом з дисципліни

Оцінка національна

Оцінка ECTS

Процент студентів які

досягають відповідної

оцінки в Європейських університетах

Визначення оцінки ECTS Рейтинг з

дисципліни бали

1 2 3 4 5

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 13: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

13

Відмінно А 10 ВІДМІННО ndash відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

90 100

В 25 ДУЖЕ ДОБРЕ ndash вище середнього рівня з кількома помилками

82 89

Добре

С 30 ДОБРЕ ndash в загальному правильна робота з певною кількістю грубих помилок

75 ndash 81

D 25 ЗАДОВІЛЬНО ndash непогано але зі значною кількістю недоліків

66 74

Задовільно

Е 10 ДОСТАТНЬО ndash виконання задовольняє мінімальні критерії

60 ndash 65

FX ndash

НЕЗАДОВІЛЬНО ndash потрібно працювати перед тим як отримати залік (позитивну оцінку)

35 59

Незадовільно

F ndash НЕЗАДОВІЛЬНО ndash необхідна серйозна подальша робота

01 34

Національна оцінка записується у залікову книжку студента а оцінка

ЕСТS журнал рейтингової оцінки знань студента

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 14: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

Навчально-методичні матеріали з дисципліни 31 Основна література

1Ежов ГИ Руководство к практическим занятиям

сельскохозяйственной микробиологии МВысшая школа1981 2Краткий определитель бактерий Берги Пер с англ-М МИР 1980-

496 с 3Мишустин ЕН Емцев ВТ МикробиологияМ Агропромиздот

1987-368 с 4Пирог ТПЗагальна мікробіологія Підручник - К НУХТ 2004-471с 5Шлегель Г Общая микробиология М Мир 1987-567 с

32 Додаткова література

6Вершигора АЕ и др Общ микробиология-К Вища шк 1988-343 с 7Векірчик КМ Практикум з мікробіології-К laquoЛибідьraquo 2001-142 с 8Векірчик КМ Практикум з мікробіології Навч Посібник - К Либідь 2001-144с 9Гусев МВМинеева ЛА Микробиология М изд МГУ 1985 10Теппер ЕЗШильникова ВК Переверзева ГИ Практикум по микробиологии - М Колос 1987 - 199 с 11Дядечко МП ММПадій ВСШелестова і інОснови біологічного методузахисту захисту рослин-КraquoУрожайraquo1990- 266 с

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 15: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

15

НУБіП України Ф-75-218-03

laquoПротокол погодження навчальної дисципліни з іншими дисциплінамиraquo

Протокол погодження навчальної дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів) з іншими дисциплінами спеціальності екологія охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дисципліна та її розділи що передують вивченню дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує попередню дисципліну

Підпис

Дисципліна та її розділи в яких використовуються матеріали дисципліни Екологія біологічних систем мікробіологія (екологія мікроорганізмів)

Прізвище ініціали вчена ступінь та вчене звання викладача що забезпечує наступну дисципліну

Підпис

1Грунтознавство Розділи типи ґрунтів та їх фізико-хімічна характеристика

1Екологія біологічних Розділи систем ndash вірусологія збудники хвороб рослин та тварин

2Біофізика Розділи оптика

2 Біотехнологія Розділи біотехнологічні процеси в промисловому виробництві

3Ботаніка Розділи морфологія нижчих рослин

3Збалансоване природокористування

4 Вища математика Розділи математичні розрахунки

4Основи сг екології Розділи живі організми і навколишнє середовище та постійні взаємодії та взаємозалежність

Голова вченої ради доцент НМ Рідей

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 16: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

16

НУБіП України Ф-75-218-04

laquoСтруктурно-логічна схема викладання дисципліниraquo

Структурно-логічна схема викладання дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологіяraquo (мікробіологія екологія

мікроорганізмів)

Номер змістового

модуля

Розділ дисципліни

Тема лекції

Тема практичного (лабораторного) заняття

Форма контролю

знань 1 2 3 4 5 1 1 1Предмет і завдання

мікробіології Мікроскоп і правила користування ним

Приготування препаратів для

мікроскопії

Здача лабораторних робіт

3 2Морфологія основних таксономічних груп мо Фарбування мікробної клітини

Основні форми мікроорганізмів

Здача лабораторних робіт

4 3Загальна фізіологія

мікроорганізмів Морфологія актиноміцетів і грибів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

Контроль-на

робота

5

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

Методи стерилізації Колоквіум

2 6 5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів Антибіотики

Фітонциди Здача

лабораторних робіт

9 6Перетворення мо сполук вуглецю Спиртове бродіння

Молочнокисле бродіння

2 11 12

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води

Маслянокисле бродіння Здача

лабораторних робіт

Методи визначення кількості

мікроорганізмів у ґрунті

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 17: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

17

1 2 3 4 5

8Мікробний ценоз екосистеми Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів

Конроль

на робота

2

Мікробіологічне забруднення повітря

21

9Екологія водних мо Мікробіоценози прісних вод Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води

Методи визначення забруднення води

Колоквіум

Лектор _________________________________________________МІ Феделеш-Гладинець

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 18: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

18

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1 2 3 4 5 6 7 1Предмет і завдання

мікробіології 2 Мікроскоп і правила користування ним 1 Рух бактерій та

спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми мікроорганізмів 1 Метаболізм

мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1 5Особливості

живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 18 Лекцій 18 Семінарські заняття

18

Самостійна робота

Всього 36

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 19: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

19

1 2 3 4 5 6 7

Фітонциди 1

Перетворення мікроорганізмами пектинових речовин і лігніну Розкладання клітковини

6Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю

2 Спиртове бродіння 1

Молочнокисле бродіння 1

Азотфіксація бульбочковими бактеріями азоту повітря

7 Мікроорганізми та атмосфера 2 Маслянокисле бродіння 1

Методи визначення кількості мікроорганізмів у ґрунті

2 Взаємовідношення мікроорганізмів і рослин

8Мікробний ценоз екосистеми 2

Мікробіологічне забруднення повітря 1

Роль мікроорганізмів у синтезі гумусу і формуванні структури ґрунту

9Екологія водних мікроорганізмів 2 Методи визначення

забруднення води 1 Бактеріальні хвороби

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 20: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

20

НУБіП України Ф-75-218-05 laquoКалендарний план навчальних занятьraquo

Тиж

ні

Лекції

Кіл

ькіс

ть

годи

н

Практичні заняття К

ільк

ість

го

дин

Самостійна робота

Кіл

ькіс

ть

годи

н

1Предмет і завдання мікробіології 2 Мікроскоп і правила

користування ним 1 Рух бактерій та спороутворення

Приготування препаратів для мікроскопії

1 Будова стінки бактеріальної клітини

2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів

2 Фарбування мікробної клітини 1 Систематика

мікроорганізмів

Основні форми

мікроорганізмів 1 Метаболізм мікроорганізмів

3Загальна фізіологія мікроорганізмів 2 Морфологія

актиноміцетів і грибів 1 Ріст і розмноження мікроорганізмів

Фарбування мікроорганізмів за Грамом

2

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мікроорганізми

2 Приготування поживного середовища для мікроорганізмів

1 Азотфіксація та її значення для росту і розвитку рослин

Методи стерилізації 1

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів

2 Антибіотики 1

Викладач_______________ МІ Феделеш-Гладинець Завідувач кафедри______________ МВ Патика

Національний університет біоресурсів і

природокористування України ЗАТВЕРДЖУЮ

Декан факультету ___________________НМ Рідей

Лектор доц Феделеш-Гладинець МІ

Число тижнів 13 Лекцій 13 Семінарські заняття

7

Самостійна робота

Всього 20

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН НАВЧАЛЬНИХ ЗАНЯТЬ

для студентів ОКР laquoБакалаврraquo скорочений термін З дисципліни laquoЕкологія біологічних систем

мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)raquo

Факультет laquoЕкології і сталого розвиткуraquo 2 семестр 2011-2012 навчальний рік

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 21: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

21

К Р И Т Е Р І Ї

оцінки знань на етапах проміжного та підсумкового контролю знань студентів з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія

(мікробіологія екологія мікроорганізмів)

Факультет екології та біотехнології Проміжний контроль знань студентів здійснюється регулярно на

лекційних і практичних заняттях шляхом їх опитування з пройденого матеріалу Форма контролю знань із змістового модуля 1 ndash виконання розрахункової роботи з розрахунку заземлюючого пристрою трансформаторної підстанції Змістовий модуль 2 оцінюється за результатами захисту звітів з лабораторних робіт

Підсумковий контроль знань здійснюється на заліку Оцінка Відмінно виставляється студенту який протягом семестру

систематично працював на екзамені показав різнобічні та глибокі знання програмного матеріалу вміє вільно виконувати завдання що передбачені програмою засвоїв основну та знайомий з додатковою літературою відчуває взаємозвязок окремих розділів дисципліни їх значення для майбутньої професії виявив творчі здібності в розумінні та використанні навчально-програмного матеріалу проявив здатність до самостійного оновлення і поповнення знань

Оцінка Добре виставляється студенту який виявив повне знання навчально-програмного матеріалу успішно виконує передбачені пограмою завдання засвоїв основну літературу що рекомендована програмою показав стійкий характер знань з дисципліни і здатний до їх самостійного поповнення та поновлення у ході подальшого навчання та професійної діяльності

Оцінка Задовільно виставляється студенту який виявив знання основного навчально-програмного матеріалу в обсязі необхідному для подальшого навчання та наступної роботи за професією справляється з виконанням завдань передбачених програмою допустив окремі похибки у відповіді на екзамені та при виконання екзаменаційних завдань але володіє необхідними знаннями для їх подолання під керівництвом науково-педагогічного працівника

Оцінка Незадовільно виставляється студенту який не виявив достатніх знань основного навчально-програмного матеріалу допустив принципові помилки у виконанні передбачених програмою завдань не може без допомоги науково-педагогічного працівника використати знання при подальшому навчанні не спромігся оволодіти навичками самостійної роботи

Лектор доцент МІ Феделеш - Гладинець

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 22: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

22

ПИТАННЯ

що виносяться на залік з дисципліни laquoЕкологія біологічних систем мікробіологія (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

1 Що вивчае наука мікробіологія 2 Що вивчає наука екологія 3 Чому перший період розвитку мікробіології називають описовим 4 Які методи досліджень були розроблені в лабораторії РКоха 5 Який внесок у розвиток мікробіології зробили вітчизняні вчені 6 Як відбувається розмноження мікроорганізмів 7 Які мікроорганізми відносяться до прокаріот та еукаріот 8 Яке місце серед живих організмів займають мікроорганізми 9 Назвіть принципові відмінності між прокаріотами та еукаріотами 10 Якими загальними властивостями характеризуються мікроорганізми 11 Охарактеризуйте відомі класифікації живих організмів 12 З якої молекули складається нуклеоїд бактеріальної клітини 13 Які включення найчастіше можна виявити у мікробних клітинах 14 Які поживні речовини належать до включень 15 Дайте визначення поняттю екосистемаraquo 16 Охарактеризуйте морфологічні ознаки актиноміцетів 17 Назвіть способи розмноження актиноміцетів і грибів 18 Яка роль у природі актиноміцетів і грибів 19 Які культури називаються чистими та накопичувальними 20 Які методи використовуються для стерилізації 21 Як розрізняють поживні середовища за походженнямконсистенцією та

призначенням 22 Які вимоги до поживних середовищ 23 Яким чином здійснюється пересів мікроорганізмів 24 Як здійснити посів мікроорганізмів уколом і штрихом 25 Назвіть способи зберігання мікроорганізмів 26 Назвіть способи термічної стерилізації зraquoясуйте переваги і недоліки 27 На які групи за морфологічними ознаками поділяються бактерії 28 Які розміри мають бактерії 29 Які розміри мають клітини дріжджів 30 Чому дріжджі розглядають як окрему групу еукаріотичних мікроорганізмів

31 За якими ознаками гриби поділяються на вищі і нижчі 32 Чи є залежність між родючістю ґрунтунаселеністю мікроорганізмів певних еколого-трофічних груп 33 Як називається та з чого складається вегетативне тіло гриба 34 Назвіть поверхневі структури клітинної стінки бактерій Які функції вони виконують 35 Чим зумовлена здатність бактерій рухатисяЯк можуть бути розміщені джгутики у бактерій 36 Що таке таксис Які є типи таксису 37 Назвіть принципові відмінності у будові та складі клітиних стінок грампозитивних і грамнегативних бактерій 38 Що таке антибіотики антагонізм 39 Як діють антибіотики на мікроорганізми 40 Назвіть мікроорганізми-продуценти антибіотиків 41 Які полісахариди входять до складу клітинних стінок грибів і дріжджів 42 Що таке фітонциди

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 23: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

23

43 Які рослини мають фітонцидну активність 44 Як застосовуються фітонциди 45 Назвіть збудників спиртового бродіння 46 З якою метою використовують аеробне вирощування дріжджів 47 Значення дріжджів у природі і практиці 48 Назвіть та дайте характеристику типів молочнокислого бродіння 49 Морфологія молочнокислих бактерій і назви найпоширеніших представників 50 Практичне значення і використання молочнокислих бактерій 51 Охарактеризуйте процес маслянокислого бродіння 52 Дайте характеристику і назви збудникам маслянокислого бродіння 53 Якою реакцією можна встановити наявність масляної кислоти 54 Значення процесу маслянокислого бродіння 55 Охарактеризуйте процес неповного окислення оцтовокислих бактерій 56 Практичне значення і використання оцтовокислих бактерій 57 Які етапи проходить процес бродіння пектинових речовин 58 Назвіть і дайте характеристику збудникам анаеробного розкладу пектинових речовин 59 Охарактеризуйте процес бродіння клітковини Назвіть збудників анаеробного розкладання клітковини

60 Дайте характеристику процесу окислення клітковини Назвіть збудників аеробного розкладання клітковини 61 Чи існує залежність між швидкістю розкладання клітковини у грунті і ступенем його родючості 62 Значення процесу амоніфікації для землеробства 63 Яка різниця у ході процесу амоніфікації в аеробних та анаеробних умовах 64 Дайте характеристику найбільш поширених мікроорганізмів - амоніфікаторів 65 Як виявити продукти амоніфікації Охарактеризуйте особливості вільноживучих азотфіксаторів назвіть головних представників цієї групи 66 Опишіть морфологію активність і розповсюдження азотобактера в ґрунті 67 Як відбувається симбіоз бульбочкових бактерій із вищими рослинами 68 Дайте характеристику і назвіть бульбочкові бактерії 69 Значення бульбочкових бактерій для землеробства 72 Чому мікроорганізми можна використовувати для визначення в ґрунті наявності доступних рослинам елементів живлення 73Які мікроорганізми є індикаторами на поживні речовини у ґрунті 74У чому полягає laquoуніверсальністьraquoелементарної плазматичної мембраниЯка модель будови мембрани є загально визначеною у наш час 75Охарактеризуйте мембранні утворення у прокаріот та еукаріот 76Охарактеризуйте внутрішньоклітинні структури мікроорганізмів та їх функції в клітині 77Чим відрізняється генетичний апарат у прокаріот та еукаріот 78Чим відрізняються такі форми спокою у бактерій як ендоспори екзоспори цисти та міксоспори 79 Назвіть характерні особливості бактерій здатних до утворення ендоспор 80Як відбувається процес споруляції у бактерій 81 Назвіть структурнігенетичніфункціональні та хімічні відомості прокаріот і еукаріот 82Як поділяються мікроорганізми по відношенню до температури кисню та рН 83 Як діє не мікроорганізми промениста енергіяк впливають на мікроорганізми хімічні сполуки 84 Які пошкодження клітин спричиняють антимікробні речовини 85Як поділяються мікроорганізми за типом живлення 86 Назвіть недоліки фенотипової систематики бактерій 87У чому полягає суть методу полімеризації ланцюгової реакції

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 24: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

24

88За якими ознаками віруси відрізняються від мікроорганізмів 89Як можна розпізнати актиноміцети 90Що таке нуклеоЇд 91Як називаються віруси бактерійЯк можна виявити та виділити бактеріофаги 92Охарактеризуйте водоростінайпростіші 93 За якими ознаками класифікуються бактерії 95Який механізм використовується для транспорту заліза у мікроорганізмів 96Чим відрізняється анаеробне дихання від аеробного 98 Що таке енергетичний заряд клітини 99 Які існують різновиди симбіозу 100Які є форми антагонізмуЧим відрізняється хижацтво та паразитизм

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 25: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

25

Конспект лекцій дисципліни

laquoЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯraquo (мікробіологіяекологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

(тезисний варіант)

1Предмет і завдання мікробіології 2-год Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Історія розвитку мікробіології Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і зокрема сільського господарства 1Головні ознаки мікроорганізмів і їх поширення в природі Основною задачею землеробства є підвищення родючості ґрунтів що

забезпечує оптимальні умови росту розвитку і врожаю сільськогосподарських рослин Життя культурних рослин вирощуваних на різних ґрунтах тісно переплітається з діяльністю мікроорганізмів І тому з кожним роком зростає роль мікробіології в розвитку сільського господарства

Давно встановлений факт що утворення ґрунтів синтез і розкладання в них гумусу залежить від діяльності мікробів що населяють ґрунт звідси тісний звrsquoязок мікробіології з ґрунтознавством

2Історія розвитку мікробіології Перші докладні зведення про мікроорганізми зrsquoявилися наприкінці 17

ст що дали лінійне збільшення предметів у 160-200 разівДаний період продовжувався до 2-ї половини 18 ст поки наш співвітчизник Мартин Тереховський не застосував у своїй роботі експериментальний метод досліджень Експериментальний період підготував роботи Луї Пастера що зробили переворот у мікробіології вивели її на шлях широкого розвитку і показали початок новому фізіологічному періоду

3Завдання мікробіології у підвищенні продуктивності народного і

зокрема сільського господарства Багато зроблено в області вивчення активності мікробів у ґрунті і

кореневій системі рослин уточнення взаємин між вищими рослинами і мікроорганізмами Існують Інститути мікробіології а також у значній частині загальних мікробіологічних і ґрунтових інститутах організовані лабораторії ґрунтової мікробіології

У нашій країні створена і розвивається нова галузь - мікробіологічна промисловість що повинна озброювати сільське господарство новими

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 26: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

26

високоякісними та високоефективними засобами інтенсифікації виробництва (бактеріальне добриво мікробіологічні засоби захисту рослин від шкідників і хвороб ферментні препарати)

Лекція 2 2Морфологія основних таксономічних груп мікроорганізмів-2год Морфологія і систематика мікроорганізмів Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів ґрунтових

грибів водоростей вірусів і фагів Принципи систематики прокаріот 1Морфологія і систематика мікроорганізмів Вивчення бактеріальної клітини виявило наявність різних структур як із

зовнішнього боку стінки так і в серединіДо зовнішніх структур відносяться джгутики фімбрії (пілі)капсула клітинна стінка під якою розміщена ЦПМ Внутрішній склад бактеріальної клітини представлений цитоплазмою в якій знаходиться нуклеоїд рибосоми і мембранні структури а також різні включення

Серед основних характеристик бактеріальної клітини є їх розмір форма структура та розташування (угрупування) Ці характеристики складають морфологію клітин Розмір бактеріальної клітини може бути різним в залежності від виду бактерій окрема клітина може бути сферичною паличкоподібною або звитою Важливо встановити ці види угрупувань клітин тому що вони є важливою таксономічною ознакою наприклад роду бактерій

2Найновіші дані про морфологію бактерій актиноміцетів

ґрунтових грибів водоростей вірусів і фагів Структури бактеріальних клітин є унікальні в світі біології

Мікроскопічна клітина плаваючи в різних сполуках здатна вибрати ті речовини які їй потрібні а надлишок відпустити з клітини

Гриби еукаріоти широко розповсюджені в природі група безхлорофільних організмів - гетеротрофів В останні роки ім присвоєно статус самостійного світу живих істот планети Займають трете місце після рослин і тваринОписано близько 100 тис видів До них відносяться мікро- і макроскопічні форми Понад 52 тис відомо науці видів міксоміцетів що відрізняються між собою рівнем еволюції таксономічним положенням та економічними особливостями Вони входять у всі біоценози

3Принципи систематики прокаріот У наш час часто виникає ситуація коли намагання розглянути будь-які

питання систематики як окремих груп мо так і всієї систематики в цілому часто супроводжуються протиріччями зумовленими неточностями деяких

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 27: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

27

термінів Формалізація термінології є необхідним етапом систематики бактерій

3Загальна фізіологія мікроорганізмів-2год Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці сільського господарства 1Ферменти і їх значення в життєдіяльності мікроорганізмів Більш глибоке розуміння процесів метаболізму мікроорганізмів навряд

чи можливо без попереднього знайомства з роллю і значенням ферментів Ферменти-біологічні каталізатори Вони каналізують тисячі хімічних

реакцій із яких складається метаболізм мікроорганізму В даний час відомо біля двох тисяч ферментів

Ферменти представляють собою білки із молекулярною вагою від 10 000 до декілька млн Сучасна класифікація ферментів базується також з урахуванням природи каталізуючих їй реакцій

2Виділення тепла при диханні і значення цього процесу в практиці

сільського господарства Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно

відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живленняз яких мікробна клітина будує тіло і дістає необхідну енергію

Процес дихання мікроорганізмів заклечається в тому що органічні сполуки окислюються в наслідок чого виділяється енергія Біля 50 відсотків звільненої енергії затрачується на синтез речовин інші 50 на тепло і світло

4 Вплив факторів зовнішнього середовища на мо- 2 год Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Практичне використання речовин мікробного походження

для потреб сільського господарства 1Взаємовідношення мікроорганізмів між собою і другими істотами Умови зовнішнього середовища мають велике значення в житті

мікроорганізмів До фізичних факторів які впливають на життєдіяльність мікроорганізмів відносяться температура вологість світло тиск промениста енергія ультразвук та інше Мікроорганізми неоднаково реагують на температурні коливання

Сапрофіти більше пристосовані до змін температури навколишнього середовища ніж патогенні мікроби які паразитують в організмі живильника Розрізняють три основні температурні зони оптимум мінімум максимум За

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 28: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

28

пристосуванням до певних температур умов виділяють три фізіологічні групи мікробів психрофільні мезофільні термофільні Мікробні клітини краще гинуть у кислому середовищі ніж у нейтральному

Кисле середовище - рН- 0-6 лужне 8-14 нейтральне-707 Для більшості - рН близько 7 Дуже кисла і дуже лужна реакція середовища токсичні для бактерій

Хімічні сполуки по різному діють на мікроорганізми і можуть бути джерелами живленнязабезпечують оптимальне рН споживчих середовищ і ін На основі дії хімічних факторів на мікроби розроблено методи дезинфекції Дезинфікаторами можуть бути луги кислоти феноли формалін хлорамін Сублетальні концентрації хімічних сполук за умов короткочасної експозиції можуть стимулювати ріст бактерійгрибів а високі - пригнічувати ріст бактерій і вбивати їх Мікроби виявляють неоднакову чутливість до впливу хімічних речовин Найбільш стійкими до хімікатів та пестицидів (гербіцидів фунгіцидів) виявились спороутворюючі бактерії і мікроскопічні гриби

Мікроорганізми в природі тісно живуть між собою один з одним у навколишньому середовищі Взаємовідношення бувають сприятливі або сімбіотичні які приносять користь або несприятливі антагоністичні Вони змінюються в результаті змін навколишнього середовища

2Синтез мікроорганізмами білків амінокислот вітамінів Антибіотиків Продуцентами антибіотиків є гриби з групи аспергилів

актиноміцети(стрептоміцети) а також деякі бактерії (бацили) Сьогодні відомо понад 2000 антибіотиків але тільки близько 50 з них використовуються

5Особливості живлення і дихання мікроорганізмів -2 год Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії 1Механізми надходження поживних речовин у мікробну клітину Мікроорганізми як і інші живі істоти мають потребу в харчуванні У

кожному живому організмі в тому числі і у мікробів постійно відбувається обмін речовин з навколишнім середовищем Для їх існування потрібні певні джерела живлення з яких мікробна клітина будує тіло і дістає енергію

Основними компонентами мікробної клітини є вода мінеральні речовини та органічні сполуки - білки нуклеїнові кислоти вуглеводи та ліпіди Для синтезу всіх цих клітинних компонентів мікроорганізмам потрібні поживні речовини - розчинні у воді сполуки з яких мікроорганізми будують свою клітину та одержують енергію

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 29: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

29

2Джерела вуглецю азоту та інших поживних елементів З джерел живлення більш важливе значення має вуглець Мікроби по

відношенню до вуглецю поділяються на автотрофні які самі себе живлять гетеротрофні які живляться за рахунок інших прототрофні які здатні змінювати спосіб живлення в залежності від умов навколишнього середовища По відношенню до джерел азоту всі бактерії поділяються на 2 типи аміноавтотрофи до них відносяться

азот фіксуючі бактерії і ті які утворюють амінокислоти з солі (сечовини) нітріфікуючі бактерії аміногетеротрофи до них відносяться облігатні паразити які беруть амінокислоти з живих клітин

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовується термінологія запропонована у 1946р на симпозіумі в Колд Спринг Харбор Розглядаються такі тип живлення (трофії) щодо джерела енергії (хеме-хімічне фото-світлове органо-органічна речовина літо-неорганічна)такими неорганічними донорами електронів є Н2 N Н3 Н2S S СО Fе 2+ та ін

3Типи живлення мікроорганізмів в залежності від джерел вуглецю

джерела енергії Щодо джерела вуглецю (авто-вуглекислота гетеро-органічна

сполука)Такі комбінації дають можливість описати більшість типів живлення Всім ім відповідають реально існуючі мікроорганізми Найбільш дослідженим типом живлення є органогетеротрофія У цьому випадку вуглецева сполука використовується мікроорганізмом як єдине джерело вуглецю енергії та електронів

У багатьох видів бактерій ndash автотрофів з групи хемосинтетиків дихальний акт ndash це окислення неорганічних сполук Молекулярний кисень повітря не здатний окислювати речовину мікробної клітини Необхідно спочатку активізувати кисень або водень в окислювальному субстраті Кисень активізується завдяки дихальним ферментам оксидазам водень дегідразам

В результаті фосфорилювання спряженого з перенесенням електронів у процесі дихання аеробних мікроорганізмів утворюється набагато більше АТФ ніж при субстратному фосфорилюванні яке відбувається під час бродіння

6 Перетворення мікроорганізмами сполук вуглецю ndash 2 год Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Роль мікроорганізмів у мінералізації та гуміфікаціїрослинних решток

Стійкість речовин до мікробного розкладу

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 30: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

30

1Процеси бродіння та окислення вуглецевих їх використання в народному господарстві

У атмосфері 003 за обrsquoємом вуглецю який має велике значення для життя рослин і тварин розклад без азотистих органічних речовин складається з процесів бродіння окислення включаючи фотосинтез

зелених рослин (Тімірязєв) та хемосинтез (Виноградський) Бродіння відоме людині до відкриття мікробів Біологічну суть процесів

бродіння було доведено тільки роботами ЛПастера який вперше встановив що зміни в органічному субстраті є результатом життєдіяльності мікроорганізмів Збудник спиртового бродіння є дріжджі молочно-пропіоновокислого є бактерії маслянокислого є бацили

Окислення при неповному окисленні мікроорганізму органічних сполук накопичується цитринова щавелева яблучна янтарна фумарова коєва глюконова та інші кислоти Продуцентам згаданих метаболітів можуть бути мікроскопічні гриби

2Розкладання клітковини пектинових речовин та лігніну Розкладання клітковини пектинових речовин лігніну Клітковина

(целюлоза)- складна органічна речовинащо є основою клітинних оболонок рослин Це рослинний полімер Підраховано що в процесі фотосинтезу біля 300000млнт вуглецю у вигляду діоксиду (СО2) щороку трансформується в різноманітні органічні сполуки вищих рослин а з них понад третини в клітковину Тому утворення целюлози рослинами практично невичерпне і накопичує незліченні запаси її в коморах природи Полімеризація мономерів й створення клітковини з глюкози властиві майже виключно вищим рослинам її деградаціярозклад до мономерів відбувається лише за допомогою мікроорганізмів Внаслідок цього перетворення атмосфера щороку поповнюється близько 85млрдт вуглекислоти

Головним продуктом при окисленні клітковини є целобіоза При розкладанні целюлози анаеробними целюлозоруйнуючими бактеріями продуктами розпаду є різні кислоти - оцтова пропіонова масляна спирти та інші речовини В ґрунті бродіння клітковини сприяє утворення перегною що має велике значення для підвищення родючості

У молодих травах від 3 до 6 лігніну а в деревині від 15 до 30 Ніколи не зустрічається у вільному виді він звrsquoязаний з полісахаридами Лігнін який знаходиться в рослинах різних видів родів і сімейств рослинного царства за хімічною будовою різниться

7 Мікроорганізми та атмосфера Методи мікробіологічного дослідження повітря Методи мікробіологічного дослідження ґрунту Методи мікробіологічного дослідження води 1Методи мікробіологічного дослідження повітря

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 31: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

31

Повітря не є середовищем сприятливим для існування і розвитку мікроорганізмів Потрапляючи в повітря вони швидко гинуть унаслідок висихання дії сонячних промінів і нестачі поживних речовин Серед мікроорганізмів які найчастіше виявляють у повітрі належать спороносні бактерії родів Bacillus Ciostridium цільові гриби що найбільш стійкі до висихання а також пігментові бактерії родів Micrococcus Sarcina Serratia стійкі до дії ультрафіолетових променів Мікроорганізми у повітря потрапляють з ґрунту

У повітрі закритих приміщень виявляють бактерії які виділяються з слизових верхніх дихальних шляхів людини при чханні кашлі розмові Від хворих у повітря виділяються поряд з умовно-патогенними мікроорганізмами (стафілококами стрептококами) патогенні мікроби (гемолітичні стрептококи)

У разі дослідження повітря закритих приміщень важливим є метод вловлювання мікроорганізмів із повітря Залежно від цього розрізняють

с е д и м е н т а ц і й н і ф і л ь т р а ц і й н і та а с п і р а ц і й н і методи дослідження повітря

Головним джерелом викидів у довкілля є хімічна та біохімічна промисловість а також вугільна металообробна паперова промисловість машинобудівні заводи рудозбагачення вуглезбагачення шкіряні заводи спиртові цукрові крохмолопоточні та інші заводи

Необхідно звернути увагу на те що кожного року по всій Україні в атмосферу викидається 17 млн різних викидів шкідливих речовин тобто на кожну людину по 300кг а це небезпечно для здоровrsquoя людини

2Методи мікробіологічного дослідження ґрунту На активність мікроорганізмів і формування їх ценозу в ґрунті впливає

ряд факторів Таких як температура ґрунту географічний фактор добові та сезонні коливання температури які впливають на профіль ґрунту У кріофільних ґрунтах на деякій глибині до є постійний замерзлий шар який придавлює активність мікроорганізмів Слід згадати мікроорганізми такі як психрофіти мезофілитермофіли які живуть і розмножуються при різних температурах Основна маса ґрунтових мікроорганізмів належить до мезофілів Дослідження показують що при температурі 5deg С в ґрунті практично перестає накопичуватись СО2 При такій температурі різко тормошиться процес нітрифікації який вказує на мобілізацію азоту Доказано що оптимальна і мінімальна температури у більшості ґрунтових мезофільних мікроорганізмів змінюються в залежності від клімату Бактерії південних ґрунтів більш вимогливі до теплоти гриби роду Aspergillus в той же час як в ґрунтах півночі переважають гриби роду Pinicillium представники яких розмножуються при більш низьких температурах

3Методи мікробіологічного дослідження води Методи очистки води від антропогенного забруднення На сьогоднішній

день зростаючу небезпеку створюють миючі засоби До особливих видів забруднення належать також заростання водойм водоростями особливо

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 32: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

32

синьо-зеленими гниття яких викликає захворювання та загибель живих організмів Методи очистки води поділяються на механічні та механіко-хімічні хімічні і фізико-хімічні та біохімічні (біологічні) Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання поверхневих вод у водойми Існує три типи очисних споруд локальний загальні районні

Метод біологічного очищення полягає в мінералізації органічних забруднень з використанням діяльності різних мікроорганізмів як у природних так і штучних умовах Очищення у природних умовах здійснюється на полях Тут очищення відбувається в процесі фільтрації води через ґрунт Шар ґрунту завтовшки 80см забезпечує досить повне очищення Для біологічного очищення використовують каскад із 4-5 ступінчато розташованих водойм так що стічні води само током рухаються по каскаду

У штучних умовах біологічне очищення здійснюється в спеціальних установках ndash біофільтрах або аеротенках за допомогою фільтрів із крупнозернистого матеріалу гравію гальки керамзиту або решітчастих блоків із пластмаси Поверхня зерен вкривається біологічною плівкою заселеною аеробними організмами Біохімічне окислення тут значно інтенсивніше ніж у природних умовах (Анаеробний процес здійснюється з доступом кисню а анаеробний - без доступу кисню)

8Мікробний ценоз екосистеми - 2 год Асоціації мікроорганізмів ґрунту Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його використання в

народному господарстві 1Асоціації мікроорганізмів ґрунту У формуванні ґрунту досить важлива роль ґрунтової мікрофлори завдяки

якій ґрунт набуває якостей живої системи Склад мікробного laquoнаселення laquoґрунту доволі різноманітний в нього входять ціанобактерії (водорості) мікроскопічні гриби (в тч плісняві) актиноміцети бактерії та інші мікроорганізми

Функції мікроорганізмів досить різні Ціанобактерії синтезують органічну речовину фіксують азот із повітря

і тим самим підвищують родючість ґрунту Гриби розщеплюють клітковину лігнін і таким чином відіграють

важливу роль в утворенні гумусу і підвищенні родючості ґрунтів Актиноміцети відомі тим що продукують антибіотичні речовини що

дає змогу їм підтримувати рівновагу мікроорганізмів у зоні заселення За якістю та різноманітністю бактерії домінують над іншими групами

мікроорганізмів до цієї групи входять збудники багатьох процесів

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 33: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

33

амоніфікації нітрифікації фіксації азоту перетворення сірки заліза та інших елементів у ґрунтіщо також підвищує біологічну активність і родючість

Мікробіологічні процеси найінтенсивніше відбуваються в південних ґрунтах підвищення температурного оптимуму на 10degС подвоює їх біологічну активність У результаті різних процесів у ґрунті відбувається зміна мікробних асоціацій і навпаки заміщення мікробних асоціацій може активізувати або гальмувати ґрунтові процеси Ґрунт є також середовищем фітопатогенних грибів і бактерій які викликають хвороби рослин знижують урожай Потрапляючи після збирання у грунт уражені рослинні рештки є наступним основним джерелом інфекції Відомо близько 50 родів грибів які шкодять рослинам птахам худобі і людині Ці гриби виробляють токсини під загальною назвою laquoмікотоксини laquo які утворюються з метою захисту клітин грибів а також є засобом нападу Боротьба з фітопатогенними грибами важка оскільки вони перебувають у ґрунті в стані спокою їх проростання залежить від фунгістатичного потенціалу ґрунту і основна роль тут належить усьому комплексу ґрунтової мікрофлори що конкурує з грибами за поживні речовини це міколітичні бактерії що руйнують міцелій гриба а також автохтонні мікроорганізми що мають високу антагоністичну активність Їх участь у трансформації рослинних решток у ґрунті обумовлена високою конкурентною спроможністю сприяє зниженню інфекції (прийоми боротьби з кореневими гнилями й фітопатогенними грибами висівання сидератів тощо)

Всі мікроорганізми екосистеми можна поділити на дві категорії автохтонні і алохтонні

Автохтонні мікроорганізми є типовими мешканцями даної екосистеми вони присутні в ній завжди

Наявність алохтонних (зимогенних) мікроорганізмів залежить від випадкового підвищення концентрації поживних речовин або добавлених певних сполук

Автохтонна мікрофлора ґрунту Гумусні зrsquoєднання розкладаються групами мікроорганізмів які Виноградський назвав автохтонною Гумус являє собою комплекс різних по складності зrsquoєднань дуже стійких до впливу мікроорганізмів

Останнім часом виявлено ряд мікроорганізмів які здатні достатньо енергійно мінералізувати гумусні зrsquoєднання ґрунту До них слід віднести рід Nocardia які називають іноді проактиноміцетами Цей рід має багато видів які розкладаються за морфологічними та фізіологічними признаками (Не так давно нокардій у ґрунті не виявляли вони на пож серед дають колонії які по виду не відрізняються від сапрофітних(зимог)бактерій Теппер рекомендувала агаризоване пожсеред з ґрунтовою витяжкою на якій мо рід Nocardia утв колонії з міціліальною периферією що дозволяє легко діагностувати)

Руйнуючі гумус проактиноміцети здатні засвоювати і прості органічні зrsquoєднання (амінокислоти сахарози органічні кислоти) Виходячи з вище

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 34: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

34

вказаних даних автохтонна група мікроорганізмів роду Nocardia збільшується

До даного процесу розкладання гумусу причасні і інші бактерії (представники родів Pseudomonas Bacterium Mycobacterium Bactoderma Clostridium і тд) гриби (деякі види PenicilliumAspergillus і ін)

Оліготрофні мікроорганізми Хемоавтотрофні мікроорганізми 2Умови формування мікробних асоціацій мікроорганізмів ґрунту Найбільш вивчена алохтонна (сапрофітна) або зимогенна група

мікрофлори різних ґрунтів тобто мікрофлора яка розкладає в основному органічні зrsquoєднання (її в основному визначають методом посіву на тв а іноді і на рідкі пож серед до яких входять ті або інші орг реч МПА на яких крім бактерій добре ростуть і актиноміцети Для грибів серед Чапека)

У північній зоні спороутворюючих бактерій і актиноміцетів значно менше ніж у південних

Більш вірно перераховувати число бактерій не на 1г ґрунту а на 1 г гумусу

Гриби Північні ґрунтиде кисла реакція ґрунтів найбільш багаті грибами На півдні домінують у ґрунтах рід Aspergillus на півночі - Penicillium Мукоровими грибами багаті ґрунти північних районів Дріжджова мікрофлора у тундрі ґрунтовий покрив основна частина дріжджів на мохах і торфі Мають базидіальну природу (вид Candida і ін) У мінеральних горизонтах ґрунтів дріжджів значно менша їх чисельність (не велика глибина ndash 20 см) Стрептоміцети (актиноміцети) ndash 40 родів вивчені поверхнево аероби які утворюють міцелій розповсюджені у ґрунті Подібно до бактерій бідно представлені на півночі на півдні більше

3Позитивні асоціації між мікроорганізмами та між

мікроорганізмами і вищими рослинами Використання в практиці сільського господарства

Асоціації природних вуглеводне - окислювальних мікроорганізмів що ізольовані із нафто забруднених обrsquoєктів можуть успішно застосовуватися для ремедіації ґрунтів і води сприяють ефективному очищенню забруднених територій(Автотрофні асоціації мо виділяють із ґрунту на забруднених територіях З метою визначення робочих концентрацій біоПАР що не спричиняють інгібіруючому впливу на ґрунт мо і можуть використовуватись для біоочищення ґрунтів і види можна вивчити вплив на ріст бактеріальних асоціацій на тв пож сер)

4Негативні асоціації мікроорганізмів Антагонізм і його

використання в народному господарстві Чорнобиль негативні асоціації

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 35: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

35

ndash забруднення ґрунтів - стерилізація гумусу та забруднення водоймищ - незворотні зміни в структурі і функціях ґрунтового покриву - змін зазнає ґрунтова біота (жива речовина) чисельність ґрунтової

мікрофлори скорочується - ґрунт стає мертвим зменшується його родючість Ґрунт + перегній = біохімічне перетворення (від 80 до 800 тга) в 25 см

шарі мікроорганізмів може досягти 5тга або 07 маси гумусу Мікробіологічний аналіз ґрунту має важливе значення в глобальній

проблемі охорони навколишнього середовища тому що серед різних видів біологічного забруднення особливе місце займає мікробне обсімінення

З ґрунту мікроорганізми потрапляють у водоймища і тому мікробіологічні дослідження ґрунту потрібні для забезпечення населення доброякісною питною водою

9Мікрофлора води та її роль в житті людини - 2 год Мікробіоценози прісної води Мікробіоценози морів Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Біологічні методи очищення води 1Мікробіоценози прісної води Водна оболонка Землі (гідросфера) являє собою сукупність морів

озеррічок болітпідземних вод Із загальної кількості води на Землі лише 25 припадає на прісну воду Однак переважна більшість її важкодоступна майже 70 води міститься в гірських і полярних льодовиках В озерах та руслах річок лише 0006 прісних вод Обrsquoєм підземних вод приблизно в 100 разів більше Ґрунтові води хоча і утворюють дуже великий прісноводний резервуар та являють собою дуже важливий для людей питний ресурс все-таки не вважаються екосистемою оскільки вони безжиттєві або дуже мало насичені мікроорганізмами

2Мікробіоценози морів Моря займають 70 земної поверхні причому життя виявляють на всій

глибині моря Море не поділяється на ізольовані ділянки як суша чи прісні води Всі океани зrsquoєднані Основними барrsquoєрами для вільного переміщення морських організмів є солоність морської води температура і глибина

Хоча в морях і океанах не існує безжиттєвих зон однак поблизу материків і островів вода заселена значно густіше зокрема і мікроорганізм мами

Важливе значення для розвитку мікроорганізмів має кругообіг біогенних елементів наявність фітопланктону (водоростей) який поїдають тварини та з експериментів яких регенерується азот і фосфор причому особливу роль тут

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 36: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

36

відіграють дрібні тварини (мікрозоопланктон) яких неможливо затримати і навіть планктонними сітками Ці зоопланктонні організми за своє життя виділяють у воду у кілька разів більше елементів живлення в розчинній формі ніж звільняється в результаті мікробного розкладання їх трупів після загибелі

Мікроорганізми які мешкають у солоній воді належать до різних таксономічних груп Alcaligenes Flavobacterium Pseudomonas Vibrio та ін Оптимальна концентрація NaCl для морських мікроорганізмів ndash 25 -5

3Роль мікроорганізмів у процесах самоочищення води Великого значення набуває питання про самоочищення води в яких

мікроорганізми відіграють важливу роль Процеси що відбуваються при очищенні водойм від забруднювальних

речовин доволі складні і повrsquoязані з інтенсивною діяльністю багатьох природних факторів Однією з найважливіших особливостей природних водойм є життєдіяльність у них гідро біонтів ndash мікроорганізмів водоростей вищих водних рослин та безхребетних тварин які безпосередньо впливають на якість води

Метаногенні бактерії часто бувають симбіонтами прісноводних або морських анаеробних простіших ndash амеб та інфузорій Метаногени використовують ці продукти в своєму метаболізмі і утворюють метан

Для процесів самоочищення води велике значення мають освітленість прозорість проточність перемішуваність Чим вища проточність тим швидше відбувається самоочищення Через зниження температури не обовrsquoязково означає що влітку самоочищення більше ніж узимку Зимою воно інтенсивніше ніж уліткув результаті хімічного окислення

Кисень у воду надходить з атмосфери а також результаті фотосентитичної аерації за фотосинтезу рослин

Вуглекислий газ потрапляє у воду при абсорбції його з атмосфери і виділяється мо під час дихання Надлишок його отруйний для гідробіонтів

Сірководень і метан утворюються при розкладанні гнилісними бактеріями білкових сполук і клітковини відмерлих рослин у ґрунті Обидва гази токсичні для гідробіонтів і можуть істинно впливати на процеси самоочищення води

Мінералізація також має значення Вана зумовлена вмістом хлоридів сульфатів карбонатів кальцію і магнію Мінералізовану речовину споживають водорості і вищі водні рослини Бактерицидну дію мають продукти життєдіяльності сапрофітної мікрофлори в річній воді щодо патогенної мікрофлори

У світі існує велика кількість систем з біологічного аналізу і оцінки якості води В Україні прийнято класифікацію водойм за показниками сопрофітності згідно з якою водойми поділяються на чотири зони ксено-сапробна олігосапробна мезосапробна поліса пробна

Перша характеризується ідеальною чистотою водойм

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 37: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

37

До другої належать усі природні водойми які надходять стічні води(розвиток - цвітіння)

Третя характеризується наявністю невеликого забруднення органічного походження(цвітіння водоростей)Вода каламутназ різко вираженим запахом аміаку або слабким гнилісним ndash евтрофікація

Четверта ndash це зона забруднена великою кількістю розчинних органічних сполук і замулених речовин яка характеризується повною відсутністю кисню гнилісним смородоммалою прозорістю

4Біологічні методи очищення води Уже близько 100 років біологічні методи очищення води забрудненої

побутовими і промисловими відходами Біологічні переважають над хімічними фізико-хімічними методами є певна мінералізація органічного матеріалу

Поля фільтрації добре дреновані ділянки бажано з легкими ґрунтами(виведена на поля стічна вода і повільно фільтрується через ґрунт)

Недолік - існує епідемічна небезпека Серед очисних споруд найбільше значення мають аеротенки і метантенки

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 38: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

38

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕКОЛОГІЇ І СТАЛОГО РОЗВИТКУ

АНОТАЦІЯ

робочої навчальної програми з дисципліни

ЕКОЛОГІЯ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ МІКРОБІОЛОГІЯ (мікробіологія екологія мікроорганізмів)

напрям підготовки 6040106 laquoекологія охорона

навколишнього середовища та збалансоване природокористуванняraquo

ОКР laquoБакалаврraquo Семестр ndash 2 Розподіл годин по семестрах 2 семестр ndash 36 Число тижнів ndash 18 Число кредитів ЕСТS ndash 10 Лекцій ndash 18 год Лабораторних занять ndash 18 год Залік ndash 4 год

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops

Page 39: КАБІНЕТ МІНІСТРІВ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ …nubip.edu.ua/sites/default/files/Екологія біологічних систем... · КАБІНЕТ

39

Курс дає знання з морфології та фізіології основних груп мікроорганізмів їх ролі в перетворенні органічних речовин в процесах ґрунтоутворення та підвищення родючості ґрунту роль мікроорганізмів в синтезі гумусу та формуванні структури ґрунту вплив агротехнічних засобів на мікробіологічні процеси Висвітлюються новітні дані щодо взаємовідносин мікроорганізмів з вищими рослинами та дані про мікробіологічні засоби захисту рослин

Курс дает знания с морфологии и физиологии основных групп

микроорганизмов их рол в образовании органических соединений в процессах почвообразования а также повышении плодородии почвы роль микроорганизмов и синтеза гумуса формировании структуры почвы влияние агротехнических мероприятий на микробиологические процессы Предоставляются новейшие данные касающиеся взаимоотношений микроорганизмов с высшими растениями

The subject laquoMicrobiologyraquo give knowledge about morphology and

physiology of basic groups of microorganisms their role in utilization jf haman practice activity microorganisms interaction between themselves and high plants give knowledge about microbiological means of protection against and pests of plant perspective means of plant protection for graving harvest agricultural crops