Файл: Учебная программа учреждения высшего образования по учебной дисциплине для специальности.pdf

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
й работе вациям
Чуприс
19 г.
У 11-£ ’У ¥ / /уч.
Культивирование микроорганизмов
Учебная программа учреждения высшего образования
по учебной дисциплине для специальности:
1-31 01 03 Микробиология
2019 г.

Учебная программа составлена на основе ОСВО 1-31 01 03
-
2018
,
учебнь : планов УВО № G31-222/y4. 2018 г. и № G313-225/V4. 2018 г., утвержденных
13.07.2018 г.
СОСТАВИТЕЛИ:
Фомина
О.В., доцент кафедры микробиологии
Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент;
Лысак
В.В., профессор кафедры микробиологии
Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Василенко
С.Л., заведующий лабораторией микробиологических исследований и коллекции промышленных микроорганизмов отдела биотехнологий Республиканского унитарного предприятия «Институт мясо­
молочной промышленности», кандидат биологических наук;
Веремеенко Е.Г., доцент кафедры генетики Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:
Кафедрой микробиологии
(протокол № 20 от 22.04.2019 г.)
Научно-методическим советом БГУ
(протокол № 4 от 22.04.2019 г.)
Заведующий кафедрой д.б.н., профессор
В. А. Прокулевич

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Цели и задачи учебной дисциплины
Цель учебной дисциплины - формирование у студентов современных представлений об основных направлениях и возможностях культивирования микроорганизмов различных таксономических групп, о способах и различных системах культивирования, о принципах составления питательных сред и оснащении лабораторий и промышленного производства, об актуальности использования и роли культур микроорганизмов в технологическом процессе при производстве биологически активных веществ, о применении их в различных областях биологии, медицины и сельского хозяйства.
Задачи учебной дисциплины:
1. Создание представлений о способах получения и поддержания культур микроорганизмов, полученных из разных источников.
2. Решение вопросов общей и частной оптимизации основных этапов процесса культивирования.
3. Выбор типов культуральных систем и способов управления процессом культивирования в зависимости от индивидуальных особенностей микроорганизмов и целей выполняемой работы.
Место учебной дисциплины в системе подготовки специалиста с высшим образованием
Данная дисциплина является основополагающей при подготовке специалистов-микробиологов, поскольку без умения выращивать микроорганизмы невозможно их дальнейшее использование ни в одной отрасли микробиологии. Учебная дисциплина относится к компоненту учреждения образования учебных планов и входит в учебный модуль
«Основы биотехнологии микроорганизмов».
Связи с другими учебными дисциплинами, включая учебные дисциплины компонента учреждения высшего образования, дисциплины специализации и др.
Программа составлена с учетом межпредметных связей с учебными дисциплинами
«Систематика микроорганизмов»,
«Физиология микроорганизмов», «Структурная организация клеток микроорганизмов».
Требования к компетенциям
Освоение учебной дисциплины «Культивирование микроорганизмов» должно обеспечить формирование специализированной компетенции СК-6
«Быть способным характеризовать основные способы культивирования аэробных и анаэробных микроорганизмов, процессы промышленного получения хозяйственно ценных продуктов микробного происхождения».
В результате освоения учебной дисциплины студент должен:
3

знать:
- принципы составления питательных сред, качественное и количественное содержание всех необходимых питательных компонентов, обеспечивающих оптимальное развитие клеток микроорганизмов различного происхождения;
- способы создания и поддержания культур микроорганизмов;
- условия культивирования и динамику роста микробных клеток, при которых может быть достигнута максимальная продукция биомассы и (или) целевого продукта;
- основные типы культуральных систем, используемых в настоящее время в промышленном производстве и лабораторных исследованиях;
- принципы функционирования современного оборудования, применяемого при культивировании культур микроорганизмов.
уметь:
- использовать полученные знания при выборе наиболее пригодных систем и способов культивирования, исходя из индивидуальных особенностей микробных клеток и целей проводимой работы;
- решать задачи общей и частной оптимизации процесса культивирования;
- определять качественные и количественные параметры роста и развития популяции микроорганизмов;
- применять методы синхронизации микробных клеток;
- прогнозировать предполагаемый выходпроцесса в соответствии с выбранным способом культивирования.
владеть:
- основными навыками работы с микроорганизмами;
- методами культивирования микроорганизмов различных таксономических групп;
- методами использования микроорганизмов в научных исследованиях и промышленных технологиях.
Структура учебной дисциплины
Дисциплина изучается в 3 семестре (очная форма получения образования) и в 3-4 семестрах (заочная форма получения образования).
Всего на изучение учебной дисциплины
«Культивирование микроорганизмов» отведено:
- для очной формы получения высшего образования - 108 часов, в том числе 46 аудиторных часов, из них: лекции - 26 часов, лабораторные занятия
- 16 часов, управляемая самостоятельная работа - 4 часа.
- для заочной формы получения высшего образования - 12 аудиторных часов, из них лекции - 10 часов, лабораторные занятия - 4 часа.
Трудоемкость учебной дисциплины составляет 3 зачетные единицы.
Форма текущей аттестации - зачет.
4

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
Раздел 1. Введение
Тема
1.1
Историческое
развитие
культивирования
микроорганизмов
Работы Л. Пастера, М. Ролэна, Р. Коха и других ученых по созданию и совершенствованию методов культивирования и изучению потребностей клеток микроорганизмов, относящихся к разным таксономическим группам.
Тема 1.2 Актуальность применения культур микроорганизмов
Актуальность применения культур микроорганизмов в различных областях биологии, медицины и сельского хозяйства. Возможность их использования в решении ряда биологических проблем.
Роль микроорганизмов в биотехнологии при производстве биологически активных веществ; применение их в генетической, медицинской, фармакологической практике, в сельском хозяйстве и др.
Раздел 2. Питательные среды и условия для культивирования
микроорганизмов
Тема 2.1 Принципы составления питательных сред
Основные типы и состав питательных сред для культивирования микроорганизмов различных таксономических групп. Основные питательные потребности клеток. Качественное и количественное содержание всех необходимых компонентов, обеспечивающих оптимальное развитие микробных клеток, полученных из различных источников. Преимущества и недостатки разных типов питательных сред. Подбор состава питательных сред с учетом типов питания культивируемых микроорганизмов.
Особенности питательных сред, предназначенных для динамического и стационарного культивирования.
Тема 2.2 Влияние условий культивирования на жизнедеятельность
микроорганизмов
Способы оптимизации условий, обеспечивающие максимальный уровень продукции биомассы и микробных метаболитов. Отношение микроорганизмов к температуре. Потребность в кислороде и аэрация.
Раздел 3. Способы и возможности культивирования микроорганизмов
Тема 3.1 Методы культивирования аэробных микроорганизмов
Методы выделения чистых культур аэробных микроорганизмов.
Влияние условий культивирования на жизнедеятельность микроорганизмов.
5

Динамика и параметры роста культуры микроорганизмов и характерные особенности каждой фазы. Динамические и статические (стационарные), открытые и закрытые системы культивирования. Поверхностное и глубинное культивирование, суспензионные культуры.
Классификация способов культивирования микроорганизмов. Методы создания и биологические свойства синхронных культур микроорганизмов.
Управляемое культивирование микроорганизмов с заданными свойствами. Особенности культивирования бактериальных, дрожжевых и грибных клеток.
Условия получения, регенерация клеточной стенки и культивирование бактериальных и грибных протопластов.
Тема
3.2
Методы
выделения
чистых
культур
анаэробных
микроорганизмов
Методы выделения чистых культур анаэробных микроорганизмов.
Особенности культивирования анаэробных микроорганизмов. Основные механические, физические, химические и биологические методы культивирования анаэробов. Культивирование экстремальных анаэробных микроорганизмов.
Раздел 4. Способы хранения и поддержания культур микроорганизмов
Тема 4.1 Методы непродолжительного хранения микроорганизмов
Периодические пересевы микробных клеток на питательные среды
(субкультивирование). Условия и частота пересевов микроорганизмов в зависимости от особенностей их жизнедеятельности. Поддержание клеток между пересевами. Преимущества и недостатки периодических пересевов.
Хранение микроорганизмов под минеральным маслом. Минеральное масло.
Выбор условий для хранения микроорганизмов различных таксономических групп.
Преимущества и недостатки данного метода.
Хранение микроорганизмов в высушенном состоянии на адсорбентах.
Тема 4.2 Методы длительного хранения микроорганизмов
Возможности длительного поддержания в жизнеспособном состоянии культур микроорганизмов с сохранением таксономических и других важных признаков. Хранение клеток в лиофилизированном состоянии. Условия получения и хранения лиофилизированных культур. Защитные среды и режимы лиофилизации. Преимущества и недостатки данного метода.
Хранении при низких и сверхнизких температурах. Криоконсервация.
Криопротекторы и условия хранения. Преимущества и недостатки данного метода.
6

Раздел 5. Способы культивирования иммобилизованных
микроорганизмов
Тема 5.1 Методы иммобилизации микроорганизмов
Основные группы носителей для иммобилизации микроорганизмов: природные и синтетические, органические и неорганические. Принципы ковалентной иммобилизации.
Основные способы физической иммобилизации: адсорбционная иммобилизация, иммобилизация в массе носителя, мембранные технологии, системы двухфазного типа.
Тема 5.2 Особенности иммобилизации микроорганизмов
Принципы иммобилизации микроорганизмов.
Преимущества и недостатки иммобилизованных микроорганизмов. Требования к питательным средам и условиям поддержания культур.
Основные технологии, использующие иммобилизованные культуры микроорганизмов.
Раздел 6. Основные типы оборудования для культивирования
микроорганизмов
Тема 6.1. Оборудование для культивирования микроорганизмов
Аппараты для очистки воды. Приборы, аппараты и реактивы для мытья и стерилизации посуды.
Приборы для дозирования, разведения и пробоотбора. Устройства для приготовления питательных сред.
Культуральная посуда.
Боксовые помещения и ламинар-боксы. Аппараты для массового культивирования клеток.
Лабораторные встряхиватели и роллерные установки. Лабораторные и промышленные ферментеры.
7

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Очная форма получения образования с применением дистанционных образовательных технологий
Н
ом ер р
а зд е
л а
, т
е м
ы
Название раздела, темы
Количество аудиторных часов
Коли чес тв о ч
а с
о в
У
С
Р
Ф
о р
м а к
о н
т р
о л
я зн а
н и
й
Л
е к
ц и
и
П
р а
к т
и ч
е с
к и
е
З
а н
я т
и я
С
е м
и н
а р
с к
и е
З
а н
я т
и я
Л
а б
о р
а т
о р
н ы
е за н
я т
и я
И
н о
е
1 2
3 4
5 6
7 8
9
1
Введение
1.1 1.2
Историческое развитие культивирования микроорганизмов.
Актуальность применения культур микроорганизмов.
2
устный опрос
2
Питательные среды и условия для
культивирования микроорганизмов.
2.1
Принципы составления питательных сред
2 2
устный опрос индивидуальные или групповые проекты реферат
2.2
Влияние условий культивирования на жизнедеятельность микроорганизмов
2
устный опрос
3
Способы и возможности
культивирования микроорганизмов
3.1
Методы культивирования аэробных микроорганизмов
6 6
устный опрос
3.2
Методы культивирования анаэробных микроорганизмов
2 2 (ДО)
тесты на образовательном портале LMS Moodle
8

1 2
3 4
5 6
7 8
9
4
Способы хранения и поддержания
культур микроорганизмов
4.1
Методы непродолжительного хранения микроорганизмов
4 4
2 (ДО)
устный опрос тесты на образовательном портале LMS Moodle
4.2
Методы длительного хранения микроорганизмов.
2
устный опрос
5
Способы культивирования
иммобилизованных
микроорганизмов
5.1
Методы иммобилизации микроорганизмов
2 2
индивидуальные или групповые проекты открытые задания
5.2
Особенности иммобилизации микроорганизмов
2
6
Основные типы оборудования для
культивирования микроорганизмов
2 2
реферат
9

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Заочная форма получения образования
Н
ом ер р
а зд е
л а
, т
е м
ы
Название раздела, темы
Количество аудиторных часов
Ф
о р
м а к
о н
т р
о л
я зн а
н и
й
Л
е к
ц и
и
П
р а
к т
и ч
е с
к и
е
З
а н
я т
и я
С
е м
и н
а р
с к
и е
за н
я т
и я
Л
а б
о р
а т
о р
н ы
е
З
а н
я т
и я
И
н о
е
1 2
3 4
5 6
7 8
1
Питательные среды и условия для культивирования микроорганизмов
2 2
Способы и возможности культивирования микроорганизмов
2 2
Индивидуальные или групповые проекты
3
Способы хранения и поддержания культур микроорганизмов
2 4
Способы культивирования иммобилизованных микроорганизмов
2 5
Основные типы оборудования для культивирования микроорганизмов
2 10

ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Основная литература
1.
Фомина, О. В. Культивирование микроорганизмов: учеб. пособие / О.
В. Фомина, В. В., Лысак - Мн.: БГУ, 2018.
2.. Микробиология. Практикум: пособие / Лысак В. В., Желдакова Р.
А., Фомина О. В. - Минск: БГУ, 2015.
3.
Концевая, И. И. Микробиология: культивирование и рост бактерий.
Практическое руководство для студ. биологич. спец. вузов / И. И. Концевая.
- Чернигов: Десна Полиграф, 2017.
Дополнительная литература
1.
Баснакъян, И. А. Культивирование микроорганизмов с заданными свойствами / И. А. Баснакьян. - М.: Медицина, 1992.
2.
Темников, Д. А. Основы культивирования клеток / Д. А. Темников, В.
Г. Винтер. - Обучающий интернет-курс. Бюл. «Клеточные культуры», 2003.
3.
Бирюков, В. В. Основы промышленной биотехнологии / В. В.
Бирюков. - М.: Колос, 2004.
4.
Король,
А.
Д.
Эвристическое обучение как средство индивидуализации образования. Метод эвристического диалога в обучении //
Народная асвета. - 2013. - № 10.
Перечень рекомендуемых средств диагностики и методика
формирования итоговой оценки
Оценка за ответы на лабораторных занятиях включает в себя полноту ответа, наличие аргументов, примеров из практики и т.д.
При оценивании реферата (доклада) обращается внимание на: содержание и полноту раскрытия темы, структуру и последовательность изложения, источники и их интерпретацию, корректность оформления и т.д.
При оценке открытого
(эвристического) задания учитывается: оригинальность созданного образовательного продукта, исследование изучаемого феномена с разных сторон, интегрирование знаний из различных областей, личностная значимость достигнутых результатов.
Оценка проекта включает актуальность исследуемой проблемы, корректность используемых методов исследования, привлечение знаний из различных областей, организация работы группы,
практикоориентированность полученных результатов.
Формой текущей аттестации по дисциплине «Культивирование микроорганизмов» учебным планом является экзамен.
При формировании итоговой оценки используется рейтинговая оценка знаний студента, дающая возможность проследить и оценить динамику процесса достижения целей обучения. Рейтинговая оценка предусматривает
11

использование весовых коэффициентов для текущего контроля знаний и текущей аттестации студентов по дисциплине.
Формирование оценки за текущую успеваемость:
- ответы на лабораторных занятиях, участие в дискуссии, решение творческих заданий - 25 %;
- подготовка проекта - 25 %;
- выполнение теста - 50 %.
Рейтинговая оценка по дисциплине рассчитывается на основе оценки текущей успеваемости и экзаменационной оценки с учетом их весовых коэффициентов. Весовой коэффициент текущей успеваемости составляет
40 %, экзаменационная оценка - 60 %.
Пропуск 25 % и более лабораторных занятий (в том числе и по уважительной причине) является причиной не допуска студента к текущей аттестации по учебной дисциплине.
Примерный перечень заданий для управляемой самостоятельной
работы студентов
Тема
3.
Способы
и
возможности
культивирования
микроорганизмов (2 ч.)
Основные способы культивирования аэробных микроорганизмов.
Основные способы культивирования анаэробных микроорганизмов.
Создать классификацию способов культивирования микроорганизмов.
(Форма контроля - выполнение тестов на образовательном портале LMS
Moodle).
Тема 4. Способы хранения культур микроорганизмов. (2ч.)
Основные способы непродолжительного хранения и поддержания микроорганизмов. Основные способы длительного хранения и поддержания микроорганизмов.
Создать классификацию способов хранения микроорганизмов.
(Форма контроля - выполнение тестов на образовательном портале LMS
Moodle).
Примерная тематика лабораторных занятий
Лабораторное занятие № 1. Питательные среды и условия для культивирования микроорганизмов.
Лабораторное занятие № 2. Изучение роста суспензионных культур микроорганизмов.
Лабораторное занятие № 3. Способы культивирования аэробных микроорганизмов на плотных питательных средах.
Лабораторное занятие № 4. Способы культивирования анаэробных микроорганизмов.
Лабораторное занятие № 5. Способы непродолжительного хранения микроорганизмов.
12