Fizjologia bakterii

fakultatywne

Biochemia 1400-113BCH
Mikrobiologia 1400-113MIK

Przed przystąpieniem do realizacji przedmiotu Fizjologia bakterii (1400-215FB) studenci Wydziału Biologii, kierunku Mikrobiologia i Biotechnologia muszą zaliczyć II rok studiów I stopnia. O kolejności przyjęć będą decydować oceny z przedmiotów: Mikrobiologia i Biochemia. Pierwszeństwo mają studenci realizujący licencjat w Instytucie Mikrobiologii.

Wykłady trwają przez cały semestr zimowy, ćwiczenia rozpoczynają się w II połowie semestru zimowego.

w sali

Wykład obejmuje wybrane zagadnienia z szeroko pojętej fizjologii bakterii. Zasadniczym celem wykładu jest zwrócenie uwagi na powszechność występowania bakterii, ich różnorodność, związane z tym ogromne zróżnicowanie i możliwości metaboliczne, wpływ na środowisko w skali mikro i makro. Poruszane są także zagadnienia związane z mechanizmem działania różnych klas antybiotyków oraz bakteryjnej oporności, przedstawione są alternatywne drogi leczenia infekcji bakteryjnych w tym m.in. działanie substancji bioaktywnych, wykorzystywanie pęcherzyków błonowych.

Studenci uczestniczący w zajęciach laboratoryjnych otrzymują skrypt, na podstawie którego prowadzone są ćwiczenia. Po prelekcji studenci wykonują większość zadań w grupach (2-3 osobowych), a niektóre indywidualnie. Wyniki przeprowadzonych eksperymentów omawiane są przez całą grupę. Studenci poznają metody badawcze związane z wybranymi zagadnieniami w ramach fizjologii bakterii.

Wykład odbywa się w sali wykładowej przystosowanej do prezentacji multimedialnej. Zajęcia praktyczne odbywają się w laboratorium mikrobiologicznym.

Tematyka wykładów:

Zasadniczym celem wykładu jest zwrócenie uwagi na powszechność występowania bakterii, ich różnorodność, związane z tym ogromne zróżnicowanie i możliwości metaboliczne, wpływ na środowisko w skali mikro i makro. Wykład obejmuje wybrane zagadnienia z szeroko pojętej fizjologii bakterii.

Można w nim, wyróżnić kilka głównych części:

1. Błona cytoplazmatyczna bakterii i archeonów: budowa, systemy transportu substancji przez błonę, pompy oporności wielolekowej;

2. Budowa i funkcje osłon bakterii gramujemnych: przestrzeń peryplazmatyczna, błona zewnętrzna;

3. Peptydoglikan - heteropolimer tworzący „szkielet zewnętrzny” bakterii:

3.1. Budowa, etapy biosyntezy, budowa i funkcje białek wiążących penicylinę;

4. Budowa i funkcje osłon bakterii gramdodatnich - polimery związane z peptydoglikanem bakterii gramdodatnich;

5. Budowa i funkcje warstwy S, otoczek i śluzów;

6. Prokariotyczne białka cytoszkieletu;

7. Budowa i mechanizm działania bakteriocyn, antybiotyków i chemioterapeutyków;

8. Mechanizmy oporności bakterii na antybiotyki i chemioterapeutyki;

9. Bakteryjne enzymy biorące udział w hydrolizie i modyfikacji mureiny (autolizyny);

10. Białka powierzchniowe, charakterystyka i właściwości, a architektura peptydoglikanu i kwasy tejchojowe;

11. Struktury zewnątrzkomórkowe: Rzęski i chemotaksja oraz sposoby poruszania się bakterii, Fimbrie, Celulosomy, Fibryle;

12. Pecherzyki błonowe bakterii gramujemnych - właściwości i zastosowanie w medycynie

13. Społeczności bakteryjne, biofilmy oraz proces quorum sensing;

14. Gleba jako rezerwuar genów warunkujących oporność na antybiotyki;

15.Probiotyki, prebiotyki, szczepionki, alternatywa dla leków

16. Metody identyfikacji bakterii i zagadnienia związane z bioterroryzmem.

Tematyka ćwiczeń:

Studenci uczestniczący w zajęciach otrzymują skrypt, na podstawie którego prowadzone są ćwiczenia. Po prelekcji studenci wykonują większość zadań w grupach (2-3 osobowych), a niektóre indywidualnie. Wyniki przeprowadzonych eksperymentów omawiane są przez całą grupę. Studenci poznają metody badawcze związane z wybranymi zagadnieniami w ramach fizjologii bakterii: struktura, metabolizm, działanie antybiotyków i mechanizmy oporności, aktywność wybranych enzymów, zdolność do tworzenia biofilmów, metody identyfikacji bakterii, wpływ bakterii na środowisko oraz wpływ czynników środowiska na bakterie.

Główne zagadnienia:

1. Badanie wrażliwości bakterii na antybiotyki i chemioterapeutyki z wykorzystaniem metody dyfuzyjnej (krążkowej) i oznaczanie wartości Minimalnego Stężenia Hamującego antybiotyku - MIC (ang. Minimal Inhibitory Concentration).

2. Działanie antybiotyków beta-laktamowych na bakterie gramujemne.

3. Wykrywanie obecności bakterii z rodzaju Listeria w żywności

4. Badanie aktywności beta-laktamaz, bakteryjnych enzymów hydrolizujących pierścień antybiotyków beta-laktamowych.

5. Indukowanie zjawiska autolizy u bakterii z zastosowaniem detergentów powierzchniowo czynnych oraz antybiotyków hamujących etapy syntezy mureiny.

6. Izolacja oraz oznaczanie aktywności wybranych enzymów występujących w przestrzeni peryplazmatycznej.

7. Badanie aktywności hydrolaz mueriny

8. Identyfikacja genów oporności na tetracyklinę, streptomycynę i erytromycynę w wybranych bakteriach glebowych.

9. Badanie zdolności tworzenia biofilmu przez bakterie.

10. Wpływ tetracykliny i ampicyliny na ekspresję genów na przykładzie operonu lac Escherichia coli.

11. Badanie tolerancji bakterii na antybiotyki β-laktamowe.

12. Fenotypowe typowanie β-laktamaz enterobakterii.

1. Baj J., Z. Markierwicz - redakcja naukowa. Biologia molekularna bakterii, PWN 2006; wydanie drugie zmienione PWN 2015.

2. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Springer-Verlag, New York, NY. 2nd Edition, vol. 1-5

3. Brock, Biology of Microorganisms. M.T. Madigan, J.H. Martinko, Eleventh edition, USA 2006.

4. Chmiel A. Biotechnologia (podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne), PWN 1991.

5. Hryniewicz W., J. Meszaros. Antybiotyki w profilaktyce i leczeniu zakażeń, PZWL 2002.

6. Markiewicz Z., Z. Kwiatkowski. Bakterie, antybiotyki, lekooporność, PWN 2001

7. Jawetz E. , Melnick J.L., Adelberg E.A., Przegląd mikrobiologii lekarskiej, PLWL 1991.

8. Singleton P. Bakterie w biologii, biotechnologii i medycynie, PWN 2000.

Po opanowaniu materiału objętego wykładem i ćwiczeniami student:

Zna różnorodność mikrobiologiczną i rozumie zjawiska i procesy przyrodnicze, które ją kształtują. Umie scharakteryzować procesy fizjologiczne bakterii wykorzystując do tego zaawansowane techniki badawcze. (K_W02)

Wykazuje znajomość podstawowych technik i narzędzi w badaniach fizjologii bakterii i rozumie znaczenie pracy doświadczalnej w mikrobiologii oraz potrafi opisać znaczenie analiz biochemicznych i molekularnych w badaniach mikrobiologicznych. (K_W04)

Ma wiedzę dotyczącą wykorzystania technicznych i technologicznych aspektów mikrobiologii. (K_W05)

Umie analizować otrzymane wyniki i dyskutować je w oparciu o dostępną literaturę z zakresu mikrobiologii i fizjologii bakterii. (K_U02, K_U06)

Wykazuje umiejętność wyciągania wniosków oraz formułowania sądów na podstawie danych z różnych źródeł. (K_U03)

Wykonuje w laboratorium złożone pomiary fizycznochemiczne i mikrobiologiczne oraz dokonuje obserwacji, oraz stosuje, na poziomie podstawowym, metody matematyczne do opisu zjawisk i analizy danych. (K_U05)

Wykazuje umiejętność pozyskania i charakterystyki materiału mikrobiologicznego. (K_U8)

Wykazuje zrozumienie zjawisk i procesów mikrobiologicznych w przyrodzie. (K_K01)

Wykazuje zdolność do efektywnej pracy w zespole. (K_K04)

Warunki zaliczenia zajęć.

Zajęcia są zaliczane jeśli student:

(i) uczestniczył w co najmniej 85 procentach zajęć;

(ii) pracował na zajęciach w sposób pozwalający pozytywnie ocenić wiedzę, umiejętności i kompetencje społeczne, jakie w toku zajęć uzyskał (opisane w sylabusie jako przedmiotowe efekty kształcenia).

Szczegółowe warunki zaliczenia zajęć:

(i) aktywność na zajęciach;

(ii) zaliczenie sprawdzianu pisemnego - uzyskanie minimum 51% sumy liczby punktów.

1. Sprawdzian pisemny z pytaniami otwartymi (6-8 pytań) wymagającymi znajomości metod stosowanych na zajęciach laboratoryjnych oraz towarzyszącej im wiedzy. Umiejętność zaplanowania eksperymentów do rozwiązania konkretnych problemów badawczych.

2. Osoby, które dostaną ocenę niedostateczną z kolokwium zaliczeniowego, mają prawo tylko do jednej poprawki. Osoby, które uzyskają oceny niedostateczne również z kolokwium poprawkowego otrzymują ocenę niedostateczną z ćwiczeń. NIE MA MOŻLIWOŚCI KOLEJNEGO (TRZECIEGO) PODCHODZENIA DO KOLOKWIUM.

3. Osoby, które nie przystąpiły do kolokwium w wyznaczonym terminie z przyczyn zdrowotnych, powinny okazać koordynatorowi zwolnienie lekarskie na ten dzień lub przesłać jego kopię elektroniczną (np. zdjęcie) drogą mailową, nie później niż w ciągu pięciu następnych dni roboczych. W przypadku braku zwolnienia lekarskiego nieobecność oznacza tylko jedno podejście do kolokwium.

Warunki zaliczenia egzaminu (przedmiotu):

Warunkiem dopuszczającym do egzaminu jest zaliczenie zajęć składających się na dany przedmiot (zaliczenie kolokwium na ocenę pozytywną).

Warunkiem zaliczenia egzaminu jest:

(i) Przystąpienie do egzaminu pisemnego (26-28 pytań otwartych, wymagających krótkich odpowiedzi);

(ii) uzyskanie co najmniej 51% sumy liczby punktów.

Nie.