Mikrobiologia w ochronie środowiska 1400-113MIKwOS

Wykład – część I
1. Ogólna charakterystyka mikroorganizmów: taksonomia, różnorodność, cechy wspólne i unikatowe, rozprzestrzenienie, udział w przemianach biosfery.
Wirusy.
2. Budowa komórki prokariotycznej oraz rola struktur komórkowych w funkcjonowaniu w różnych środowiskach.
3. Różnorodność i unikatowość metaboliczna mikroorganizmów – cz. 1
źródła węgla i energii, typy pokarmowe, źródła innych pierwiastków biogennych, wiązanie azotu, fermentacje, oddychanie tlenowe
i beztlenowe.
4. Różnorodność i unikatowość metaboliczna mikroorganizmów – cz. 2
chemolitoautotrofia , metylotrofia,
5. Wpływ fizykochemicznych czynników środowiskowych na mikroorganizmy prokariotyczne. Skrajne środowiska życia prokariotów.
6. Strategie rozwoju prokariotów: taksje, quorum sensing, biofilmy, maty, wzajemne stosunki między mikroorganizmami oraz między mikroorganizmami a makroorganizmami.
7. Skażenia wód i żywności, mechanizmy patogenności rozprzestrzenienie antybiotykoodporności wśród bakterii.

Wykład - część II
1. Metody badań stosowane w mikrobiologii środowiskowej
2. Charakterystyka środowiska lądowego i wodnego oraz środowisk zdegradowanych.
3. Wzajemne relacje między środowiskiem a mikroorganizmami; wpływ środowiska na mikroorganizmy oraz modyfikacja środowiska przez mikroorganizmy.
4. Rola mikroorganizmów w krążeniu azotu, fosforu i węgla (A)
5. Rola mikroorganizmów w krążeniu azotu, fosforu i węgla (B)
6. Wykorzystywanie unikatowych cech metabolizmu i aktywności mikroorganizmów do ochrony środowiska i w procesach technologicznych do usuwania nadmiaru substancji biogennych oraz innych zanieczyszczeń antropogennych (oczyszczalnie ścieków, bioremediacja gleb, remediacja i rekultywacja środowisk zdegradowanych)
7. Mikroorganizmy jako zagrożenie dla innych organizmów w różnych typach środowisk i dla zdrowia człowieka: cyanobakterie oraz glony morskie i słodkowodne jako źródło zagrożenia toksykologicznego; mikroorganizmy patogenne

Laboratorium
1 część – Zakład Genetyki Bakterii

Cztery pierwsze zajęcia w laboratorium stanowią ciąg doświadczalny mający na celu porównanie składu ilościowego i jakościowego mikroorganizmów w środowiskach naturalnych. Wyniki posiewów na wcześniejszym ćwiczeniu stanowią materiał do badań na ćwiczeniu następnym.

1.
1.1 Podstawowe techniki mikrobiologiczne (podłoża, sterylizacja, praca w warunkach jałowych)
1.2 Izolacja mikroorganizmów ze środowisk naturalnych: z wody, gleby i powietrza w celu wykazania różnic ilościowych i jakościowych mikroorganizmów występujących w tych środowiskach (mikroorganizmy saprofityczne, sporujące, termofilne i psychrofilne, promieniowce, pleśnie – w wodzie i glebie oraz bakterie hemolizujące w powietrzu).
2.
2.1 Izolacja czystych kultur mikroorganizmów z różnych środowisk naturalnych.
2.2 Wykazanie wytwarzania antybiotyku przez wyizolowane szczepy promieniowców.
2.3 Badanie rozkładu związków organicznych oraz przemian związków azotu przez mikroorganizmy występujące w glebie i w wodzie: miano bakterii celulolitycznych, liczba bakterii hydrolizujących skrobię, tłuszcze, białka, miano bakterii: amonifikacyjnych, nitryfikacyjnych I i II fazy, asymilujących azot cząsteczkowy, denitryfikacyjnych heterotroficznych.
3.
3.1 Aktywność oddechowa i fermentacyjna u mikroorganizmów:
Oznaczanie intensywności oddychania mikroorganizmów środowiskowych na podstawie redukcji błękitu metylenowego.
Oznaczanie wytwarzania katalazy przez szczepy środowiskowe
Oznaczanie zdolności do fermentacji laktozy w szczepach środowiskowych
Wzrost w warunkach mniejszego dostępu tlenu.
4.
4.1 Obserwacje mikroskopowe różnych form morfologicznych i wybranych struktur bakterii wyizolowanych ze środowisk naturalnych.
Wykonywanie preparatów barwionych barwieniem prostym i metodą Grama - porównywanie z gotowymi preparatami. Obserwacja endospor i otoczek bakteryjnych.
5.
5.1 Analiza mikrobiologicznego skażenia wody (bakterie grupy coli)
i żywności (izolacja pałeczek Campylobacter) do celów sanitarnych.
Oznaczanie: liczebności bakterii psychro -i mezofilnych w próbkach wody wodociągowej, powierzchniowej i w ściekach po biologicznym oczyszczaniu, miana bakterii grupy coli oraz bakterii grupy coli typu kałowego metodą fermentacyjno -probówkową .
Przeprowadzanie badań potwierdzających dla bakterii grupy coli na podłożu Endo i na obecność oksydazy cytochromowej oraz dla E. coli na obecność tryptofanazy.
Oznaczanie skażenia surowego mięsa bakteriami rodzaju Campylobacter wywołującą zatrucia pokarmowe .

6.
6.1 Wpływ czynników środowiskowych na rozwój mikroorganizmów
Wpływ promieniowania UV na wzrost bakterii wyizolowanych ze środowisk naturalnych
Wrażliwość na antybiotyki bakterii wyizolowanych ze środowisk naturalnych
Toksyczność metali ciężkich na przykładzie nieorganicznych związków arsenu oraz mikrobiologiczny mechanizm transformacji arsenu

7.
7.1 Odczyt wyników z ostatniego ćwiczenia i podsumowanie ćwiczeń.
7.2 Konsultacje.

2 część Zakład Hydrobiologii

1. Przegląd mikroorganizmów z różnych środowisk, identyfikacja w mikroskopie świetlnym i epifluorescencyjnym z wykorzystaniem komputerowego systemu analizy obrazu mikroskopowego.
2 i 3. Procesy prowadzone przez mikroorganizmy i ich wykorzystanie w biotechnologii: respiracja oraz utylizacja związków węgla na tle zmian liczebności, biomasy i morfologii bakterii heterotroficznych: pomiary BZT7, DOC, analizy mikroskopowe
4. i 5. Wykorzystanie w technologiach ochrony środowiska zdolności mikroorganizmów do asymilacji i transformacji związków organicznych i mineralnych zawierających C, N i P – monitorowanie przebiegu procesów metabolicznych drobnoustrojów z wykorzystaniem analiz chemicznych i biologicznych (praktyczne wykorzystanie spektrokolorymetrii, fluorymetrii oraz technik mikroskopowych)
6. Osad czynny – technologiczne wykorzystanie w oczyszczaniu ścieków procesów biochemicznych prowadzonych przez mikroorganizmy; modelowy system oczyszczania ścieków, analiza efektywności mikroorganizmów osadu czynnego w usuwaniu ze ścieków związków C, N i P
7. Detekcja i monitoring toksycznych cyanobakterii na podstawie analiz mikroskopowych i przykładowych analiz molekularnych oraz obecności cyanotoksyn w środowisku wodnym (testy ELISA).
8. Podsumowanie