Geomikrobiologia 1400-226GM
(1) Wprowadzenie do geomikrobiologii – definicja; historia i współczesność; cele i znaczenie badań; omówienie koncepcji wykładu. (2) Ziemia - środowisko bytowania mikroorganizmów - mikroorganizmy na Ziemi (liczebność i różnorodność mikroorganizmów), wybrane środowiska naziemne (m.in. gorące źródła, słone jeziora, lodowce) i podziemne (litosfera subkontynentalna i suboceaniczna); dna oceaniczne (podwodne systemy hydrotermalne). (3) Mikroorganizmy - katalizatory procesów geochemicznych na Ziemi – przegląd strategii metabolicznych mikroorganizmów, tzw. czynników geomikrobiologicznych; rola mikroorganizmów w kształtowaniu litosfery, hydrosfery, atmosfery. (4) Biologiczne procesy biowietrzenia i biomineralizacji; biomineralizacja indukowana i kontrolowana; biominerały zewnątrz- i wewnątrzkomórkowe; biowietrzenie enzymatyczne i nieenzymatyczne; metabolity wtórne; siderofory. (5-6) Geomikrobiologia węgla – dystrybucja węgla na Ziemi: węglany, biolity; geomikrobiologia węgla nieorganicznego (autotrofia); depozyty węglanowe (stromatolity, onkoidy); geomikrobiologia węgla organicznego (heterotrofia, metylotrofia); biowietrzenie kopalnej materii organicznej (ropa naftowa, gaz ziemny, klatraty metanu, zimne wysięki, bituminy); tlenowe i beztlenowe utlenianie metanu; syntrofia; multitroficzne zespoły mikroorganizmów; powstawanie kopalin organogenicznych (metanogeneza autotoroficzna i heterotroficzna; ropa naftowa). (7-9) Geomikrobiologia nieorganicznych i organicznych związków żelaza, siarki, manganu, arsenu, uranu, selenu - geochemia i dystrybucja ww związków na Ziemi; metabolizm związków mineralnych - chemolitotrofia, fototrofia anoksygenowa, asymilacyjna i dysymilacyjna redukcja; enzymatyczne i nieenzymatyczne oddziaływania mikroorganizmów z minerałami; biowietrzenie siarczków, minerałów arsenowych; biogeniczne minerały siarczkowe, arsenowe, węglany, konkrecje polimetaliczne, żelaziste formacje wstęgowe, tlenki i wodorotlenki żelaza. (10) Podsumowanie – globalne szlaki metaboliczne i ich znaczenie w kształtowaniu Ziemi.
Ćwiczenia obejmują zajęcia eksperymentalne i konwersatoria. (1) Charakterystyka różnorodności taksonomicznej i troficznej mikroorganizmów zasiedlających biolity, rudy miedzi, żelaza i arsenu oraz osady denne (maty i biofilmy mikrobiologiczne). (2) Izolacja mikroorganizmów (bakterie, archeony) reprezentujących różne strategie metaboliczne. (3) Detekcja i charakterystyka wybranych procesów metabolicznych, m.in. tlenowy i beztlenowy rozkład kopalnych węglowodorów alifatycznych i aromatycznych, metanogeneza i metanotrofia, dysymilacyjne utlenianie zredukowanych związków siarki, żelaza i arsenu, dysymilacyjna redukcja utlenionych związków siarki, żelaza i arsenu, oraz ich znaczenie w przemianach geochemicznych. (4) Charakterystyka procesów biochemicznych w oparciu o analizę metaproteomiczną (identyfikacja m.in. monooksygenaz, dioksygenaz, dehydrogenaz, dekarboksylaz, oksydoreduktaz). (5) Identyfikacja produktów metabolizmu mikroorganizmów (m.in. metan, kwasy organiczne, alkohole, utlenione i zredukowane związki siarki, żelaza i arsenu) z wykorzystaniem technik chromatograficznych i spektrofotometrycznych.
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia
Założenia (opisowo)
Koordynatorzy przedmiotu
Efekty kształcenia
Wiedza: absolwent zna i rozumie:
- złożoność procesów i zjawisk w przyrodzie, których rozwiązanie wymaga podejścia
interdyscyplinarnego, opartego na danych empirycznych (K_W01);
- złożone problemy badawcze nauk przyrodniczych, które wymagają pogłębionej wiedzy z dziedziny
nauk ścisłych (K_W02);
- w pogłębionym stopniu zróżnicowanie strukturalne, genetyczne, metaboliczne i funkcjonalne
organizmów żywych oraz ich wzajemne relacje (K_W03);
- wzajemne relacje organizm-środowisko, stosując hipotezy dotyczące czasowych i przestrzennych
uwarunkowań różnorodności biologicznej (K_W04);
- w pogłębionym stopniu różnorodne techniki i narzędzia badawcze, stosowane w naukach
biologicznych i właściwie planuje ich wykorzystanie do rozwiązywania postawionych zadań (K_W10);
- specjalistyczne metody i techniki prowadzenia badań terenowych w środowisku przyrodniczym oraz
sposoby ich wykorzystania w ochronie środowiska przyrodniczego (K_W11);
- zaawansowane techniki laboratoryjne, pomiarowe i obrazowe, stosowane w badaniach
biologicznych (K_W12);
- zasady planowania badań i wykonywania eksperymentów z zastosowaniem specjalistycznych metod
stosowanych w studiowanej specjalności nauk biologicznych (K_W13).
Umiejętności: absolwent potrafi:
- stosować techniki i narzędzia badawcze adekwatne do problemów studiowanej specjalności nauk
biologicznych (K_U01);
- wykorzystywać specjalistyczne metody i techniki stosowane w pracy terenowej w środowisku
przyrodniczym (K_U02);
- w fachowej literaturze znaleźć prawdopodobne przyczyny niepowodzenia eksperymentów
i zmodyfikować odpowiednio przebieg doświadczenia (K_U05);
- pod nadzorem opiekuna naukowego planować i wykonać eksperyment z zastosowaniem poznanych
metod; umie zaproponować metody przeprowadzenia wskazanych oznaczeń oraz ocenić przydatność
metod i ich ograniczenia dla badanego materiału (K_U07);
- krytycznie opracować wybrany problem biologiczny na podstawie danych literaturowych i wyników
własnych badań, formułując własne opinie i wnioski (K_U080
- prezentować krytycznie prace badawcze z zakresu wybranej specjalności nauk biologicznych z
użyciem środków komunikacji werbalnej oraz multimediów (K_U09);
- pracować w zespole, realizując zaawansowane projekty badawcze z dziedziny nauk biologicznych
(K_U12).
Kompetencje społeczne: absolwent jest gotów do:
- uczenia się przez całe życie, inspirując rozwój tej potrzeby u innych (K_K01);
- przekazywania społeczeństwu wiedzy o najnowszych osiągnięciach nauk przyrodniczych i do
wyjaśniania zasadności prowadzenia podstawowych badań naukowych (K_K03);
- pracy w zespole, realizując własne badania, współorganizując pracę całego zespołu (K_K04);
- sprecyzowania priorytetów do określonego zadania z dziedziny nauk biologicznych (K_K05);
- stosowania zasad etyki badawczej, rozstrzygając dylematy związane z wykonywaniem zawodu
(K_K06);
- stałego dokształcania się i aktualizowania wiedzy, korzystając ze źródeł naukowych i
popularnonaukowych, dotyczących specjalistycznych nauk biologicznych (K_K07);
- stałego podnoszenia swoich kompetencji zawodowych i społecznych (K_K090).
Kryteria oceniania
Wykład
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń na ocenę pozytywną. Egzamin pisemny składa się z 50 pytań testowych jednokrotnego wyboru. Czas egzaminu – 90 min. Zaliczenie egzaminu wymaga uzyskania minimum 60% maksymalnej liczby punktów.
Ćwiczenia
Kryteria oceniania i warunki zaliczenia: (i) obecność na zajęciach - maksymalna liczba nieobecności – 2 ćwiczenia; (ii) ustna prezentacja wyników uzyskanych na ćwiczeniach (praca w zespole) - przygotowanie 3 prezentacji wyników; (iii) pisemne kolokwium składające się z 5 pytań otwartych - uzyskanie minimum 60% liczby punktów.
Praktyki zawodowe
Nie.
Literatura
Ehrlich HL, Newman DK. 2008. Geomicrobiology, 5th Edn. Boca Raton USA: Taylor and Francis Group.
Konhauser K. 2007. Introduction to Geomicrobiology. Blackwell Publishing
Riding R.E., Awramik S.M. 2000. Microbial Sediments. Springer.
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: