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.