ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC SINH THÁI HỌC VI SINH VẬT

Vi sinh vật không tồn tại đơn độc trong tự nhiên mà luôn tồn tại trong mốitương tác với môi trường sống xung quanh cũng như tương tác với các sinh vật khác.Kết quả của các tương tác đó là làm thay đổi đặc tính lý hóa của môi trường, qua đógây ảnh hưởng có lợi hoặc bất lợi đối với các sinh vật khác. Sinh thái học vi sinh vậtsẽ nghiên cứu hoạt động của vi sinh vật. Trước tiên, sẽ nghiên cứu tổng quát về sinhthái học vi sinh vật và sau đó khảo sát các môi trường sống khác nhau của vi sinh vậtnhư: đất, nước và đại dương. Nghiên cứu một số mối tương tác chính trong hệ sinhthái, tập trung vào các chu trình dinh dưỡng hỗ trợ cho sự sống của thực vật trên tráiđất. Cuối cùng, sinh thái học vi sinh vật sẽ đề cập đến mối tương tác giữa vi sinh vậtvới thực vật và động vật.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-  -

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC

SINH THÁI HỌC VI SINH VẬT

1 Thông tin về giảng viên:

− Họ và tên: Trần Thị Thanh Huyền

− Chức danh, học hàm, học vị: Thạc sỹ

− Thời gian, địa điểm làm việc: Bộ môn Vi sinh vật học, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

− Địa chỉ liên hệ: 334, Nguyễn Trãi, Đống Đa, Hà Nội

− Email: huyenttt@vnu.edu.vn

− Các hướng nghiên cứu chính: Xạ khuẩn sinh kháng sinh, Probiotics

2 Thông tin về môn học:

− Tên môn học: Sinh thái học vi sinh vật

− Mã môn học:

− Số tín chỉ: 2

− Giờ tín chỉ đối với các hoạt động học tập:

+ Nghe giảng lý thuyết trên lớp: 20 + Thảo luận: 5

+ Làm bài tập trên lớp: 0 + Thực hành trong phòng thí nghiệm: 0 + Thực tập thực tế ngoài trường: 0 + Tự học: 5

− Đơn vị phụ trách môn học:

+ Bộ môn: Bộ môn Vi sinh vật học + Khoa Sinh học

− Môn học tiên quyết: Vi sinh vật học đại cương, Hóa sinh học đại cương,

Sinh thái học

− Môn học kế tiếp: Khóa luận tốt nghiệp

3 Mục tiêu của môn học:

Về kiến thức:

Cung cấp cho người học các kiến thức về: hệ sinh thái và các hoạt động của vi sinh vật trong đó, mối tương tác giữa các vi sinh vật với nhau và với động thực vật, vai trò của sinh thái học vi sinh vật trong xử lý và bảo vệ môi trường cũng như trong khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên

Mục tiêu về kĩ năng:

Phát triển tư duy logic, và kỹ năng đọc tài liệu tiếng nước ngoài

Các mục tiêu khác (thái độ học tập….):

Sinh viên được rèn luyện phương pháp tự học, đọc tài liệu và chuẩn bị bài ở nhà Có thể làm một siminar về một vấn đề nào đó thuộc vi sinh vật học ở các vùng sinh thái

4 Tóm tắt nội dung môn học:

Vi sinh vật không tồn tại đơn độc trong tự nhiên mà luôn tồn tại trong mối tương tác với môi trường sống xung quanh cũng như tương tác với các sinh vật khác Kết quả của các tương tác đó là làm thay đổi đặc tính lý hóa của môi trường, qua đó gây ảnh hưởng có lợi hoặc bất lợi đối với các sinh vật khác Sinh thái học vi sinh vật

sẽ nghiên cứu hoạt động của vi sinh vật Trước tiên, sẽ nghiên cứu tổng quát về sinh thái học vi sinh vật và sau đó khảo sát các môi trường sống khác nhau của vi sinh vật như: đất, nước và đại dương Nghiên cứu một số mối tương tác chính trong hệ sinh thái, tập trung vào các chu trình dinh dưỡng hỗ trợ cho sự sống của thực vật trên trái đất Cuối cùng, sinh thái học vi sinh vật sẽ đề cập đến mối tương tác giữa vi sinh vật

với thực vật và động vật

5 Nội dung chi tiết môn học

Chương 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG SINH THÁI HỌC VI SINH VẬT

1.1 Sinh thái học vi sinh vật

1.2 Hệ sinh thái

1.3 Môi trường, nơi sống và ổ sinh thái

1.4 Số lượng cá thể và tính đa dạng loài trong một hệ sinh thái

1.5 Dòng năng lượng và chuỗi dinh dưỡng, mạng lưới dinh dưỡng, sự tuần hoàn chất dinh dưỡng

1.6 Quần thể, nhóm loài cùng sinh thái, quần xã, chu trình sinh địa hóa

1.7 Môi trường và vi môi trường

1.7.1 Vi sinh vật và vi môi trường 1.7.2 Nồng độ dinh dưỡng và tốc độ sinh trưởng 1.7.3 Cạnh tranh và hợp tác vi sinh vật

1.8 Bề mặt và màng sinh học

1.4.1 Màng sinh học 1.4.2 Khống chế màng sinh học 1.9 Vi sinh vật trong sự tuần hoàn vật chất

Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SINH THÁI HỌC VI SINH VẬT

2.1 Làm giàu, phân lập và đếm số lượng vi sinh vật

2.2 Nuôi tích luỹ

2.3 Nhận dạng và đếm số lượng vi sinh vật trong các mẫu tự nhiên

2.4 Đo hoạt tính của vi sinh vật trong tự nhiên

2.5 Việc mô hình hoá trong sinh thái học vi sinh vật

Chương 3 VI SINH VẬT TRONG SỰ TUẦN HOÀN VẬT CHẤT

3.1 Sự tuần hoàn cacbon

3.1.1 Các nguồn cacbon

3.1.2 Tầm quan trọng của quang hợp trong chu trình cacbon

3.1.3 Sự phân hủy cacbon

3.2 Sự tuần hoàn nitơ

3.2.1 Sự cố định nitơ

3.2.2 Phản nitrat hóa

3.2.3 Dòng amoiac và sự nitrat hóa

3.3 Sự tuần hoàn lưu huỳnh

3.3.1 Sunfua hidro và sự khử sunfat

3.3.2 Sự oxi hóa khử sunfua và lưu huỳnh nguyên tố

3.3.3 Các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ

3.4 Sự tuần hoàn photpho

3.5 Sự tuần hoàn sắt

3.5.1 Sự khử sắt nhờ vi khuẩn 3.5.2 Sắt II và sự oxi hóa pirit trong môi trường pH axit

3.6 Sự tuần hoàn các nguyên tố vi lượng

Chương 4 MÔI TRƯỜNG ĐẤT

4.1 Sự hình thành đất

4.2 Đặc điểm của môi trường đất

4.3 Các lớp đất sâu

4.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự phong phú của vi sinh vật đất

4.4 Các nhóm vi sinh vật đất

Chương 5 MÔI TRƯỜNG NƯỚC

5.1 Hệ sinh thái nước ngọt

5.1.1 Mối quan hệ với oxi trong sông, hồ

5.1.2 Nhu cầu oxi sinh hóa

5.2 Hệ sinh thái biển

5.2.1 Hệ sinh thái biển và sự phân bố vi sinh vật

- Năng suất sơ cấp

- Vi sinh vật học đại dương

- Sự phân bố của vi khuẩn cổ/vi khuẩn

5.2.2 Vi sinh vật học biển sâu

- Các điều kiện của vùng biển sâu

- Vi khuẩn chịu áp và ưa áp

- Hiệu quả phân tử của áp suất cao

5.2.3 Các giếng thủy nhiệt

- Động vật sống ở giếng thủy nhiệt

- Vi sinh vật trong các giếng thủy nhiệt

- Dinh dưỡng của động vật sống gần giếng thủy nhiệt 5.2.4 Các cột khói đen

Chương 6 VI SINH VẬT HỌC DẦU MỎ VÀ KHÍ TỰ NHIÊN

6.1 Metan và sự sinh metan

6.1.1 Sự cộng dưỡng và vai trò của các sinh vật trong cộng dưỡng 6.1.2 Nơi sống của các vi khuẩn sinh metan/sinh axetat

6.1.3 Sự tạo thành metan trong đại dương 6.2 Sự phân huỷ metan, oxi hóa metan

6.3 Sự phân giải sinh học dầu mỏ

6.3.1 Dầu mỏ 6.3.2 Sự sản xuất dầu mỏ

6.3.3 Xử lý sinh học sự ô nhiễm hydrocacbon

Chương 7 SỰ PHÂN HUỶ SINH HỌC CÁC CHẤT LẠ SINH HỌC

(XENOBIOTICS)

7.1 Các chất diệt côn trùng

7.2 Các polyme tổng hợp

7.3 Sự phân huỷ sinh học các chất lạ và sự tiến hoá của vi sinh vật

Chương 8 TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC QUẦN THỂ VI SINH VẬT

8.1 Quan hệ trung tính

8.2 Sự cộng sinh

8.2.1 Sự hỗ sinh 8.2.2 Sự hội sinh 8.3 Sự cạnh tranh

8.4 Sự đối kháng

8.5 Sự ký sinh

8.6 Sự ăn mồi

8.7 Tương tác giữa ba cơ thể

Chương 9 MỐI TƯƠNG TÁC VI SINH VẬT - THỰC VẬT

9.1 Vùng rễ

9.2 Địa y

9.3 Nấm rễ (khuẩn căn)

9.4 Bề mặt lá

9.5 Tính đề kháng bệnh của thực vật

9.6 Agrobacterium với thực vật

9.7 Vi khuẩn nốt sần với cây họ đậu

Chương 10 MỐI TƯƠNG TÁC VI SINH VẬT - ĐỘNG VẬT

10.1 Quan hệ cộng sinh giữa vi sinh vật và động vật

- Probiotics

10.2 Sự đề kháng của động vật chủ đối với vi sinh vật gây bệnh

10.3 Một số nhóm vi sinh vật gây bệnh ở người

10.4 Hệ sinh thái dạ cỏ

10.4.1 Lên men vi sinh vật trong dạ cỏ 10.4.2 Các vi khuẩn dạ cỏ

10.4.3 Động học của hệ sinh thái dạ cỏ

10.4.4 Các nguyên sinh động vật và nấm trong dạ cỏ 10.5 Vi sinh vật diệt côn trùng

Chương 11 SINH THÁI HỌC TẾ BÀO

11.1 Chủng thuần khiết

11.2 Những vấn đề sinh lý học của sinh thái học

Chương 12 SINH THÁI HỌC QUẦN THỂ

12.1 Khuẩn lạc và tập đoàn lớn

12.2 Sinh trưởng của quần thể và sự kiểm soát quần thể

12.3 Di truyền học quần thể

12.4 Thể dị nhân và thể dị hợp tử

12.5 Mật độ quần thể và sự chọn lọc tự nhiên

- Vai trò của môi trường trong việc “sáng tạo” ra các cơ thể sống

Chương 13 VỀ CÁC HỆ SINH THÁI VI SINH VẬT

13.1 Tính mở và tính ổn định của hệ sinh thái

13.2 Phân tích tương tác giữa các loại cơ thể trong hệ sinh thái

13.3 Ranh giới và tính đồng nhất của hệ sinh thái

13.4 Sinh học của hệ sinh thái

13.5 Diễn thế

6 Học liệu:

Học liệu bắt buộc:

1 Kiều Hữu Ảnh, Giáo trình vi sinh vật học lý thuyết và bài tập giải sẵn tập 2,

Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà nội, 2006

2 Bauman R.W., Microbiology, Pearson Benjamin Cummings, 2004

3 Brock T.D., Madigan M.T., Biology of Microorganisms, 11th edition, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 2006

Học liệu tham khảo:

4 Tortora G.J., Funke B.R., Case C.L., Microbiology - an introduction, 7th

edition, Benjamin Cummings, 2002

5 Nester E.W., Roberts C.E., Pearsall N.N., Anderson D.G., Microbiology, a human perspective, 2nd edition, WCB Mc.Graw-Hill, 1998

6 Atlas R.M., Microorganisms in our world, Mosby-Year Book, 1995

7 Hình thức tổ chức dạy học:

7.1 Lịch trình chung:

Nội dung

Hình thức tổ chức dạy học môn học

Tổng

hành thí nghiệm, điền dã

Tự học, tự nghiên cứu

Lý thuyết Bài tập Thảo luận

7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể:

chuẩn bị

Hình thức tổ chức dạy học

Kiến thức cốt lõi

1

Chương 1:

1.1 Sinh thái học vi sinh vật

1.2 Hệ sinh thái

1.3 Môi trường, nơi sống và ổ sinh thái

1.4 Số lượng cá thể và tính đa dạng loài trong

một hệ sinh thái

1.5 Dòng năng lượng và chuỗi dinh dưỡng,

mạng lưới dinh dưỡng, sự tuần hoàn chất dinh

dưỡng

1.6 Quần thể, nhóm loài cùng sinh thái, quần

xã, chu trình sinh địa hóa

1.7 Môi trường và vi môi trường

Đọc tài liệu giáo trình chuẩn

bị bài

Giảng

lý thuyết trên lớp

1.8 Bề mặt và màng sinh học

1.9 Vi sinh vật trong sự tuần hoàn vật chất

2

Chương 2:

2.1 Làm giàu, phân lập và đếm số lượng vi sinh

vật

2.2 Nuôi tích luỹ

2.3 Nhận dạng và đếm số lượng vi sinh vật

trong các mẫu tự nhiên

2.4 Đo hoạt tính của vi sinh vật trong tự nhiên

2.5 Việc mô hình hoá trong sinh thái học vi

sinh vật

Chương 3:

3.1 Sự tuần hoàn cacbon

3.1.1 Các nguồn cacbon 3.1.2 Tầm quan trọng của quang hợp trong chu trình cacbon

3.1.3 Sự phân hủy cacbon 3.2 Sự tuần hoàn nitơ

3.2.1 Sự cố định nitơ 3.2.2 Phản nitrat hóa 3.2.3 Dòng amoiac và sự nitrat hóa

Đọc tài liệu giáo trình chuẩn

bị bài

Giảng

lý thuyết trên lớp

3

Chương 3:

3.3 Sự tuần hoàn lưu huỳnh

3.3.1 Sunfua hidro và sự khử sunfat 3.3.2 Sự oxi hóa khử sunfua và lưu huỳnh nguyên tố

3.3.3 Các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ 3.4 Sự tuần hoàn photpho

3.5 Sự tuần hoàn sắt

3.5.1 Sự khử sắt nhờ vi khuẩn 3.5.2 Sắt II và sự oxi hóa pirit trong môi trường pH axit

3.6 Sự tuần hoàn các nguyên tố vi lượng

Chương 4:

4.1 Sự hình thành đất

4.2 Đặc điểm của môi trường đất

4.3 Các lớp đất sâu

4.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự phong phú

của vi sinh vật đất

4.4 Các nhóm vi sinh vật đất

Đọc tài liệu giáo trình chuẩn

bị bài

Giảng

lý thuyết trên lớp

4

Chương 5:

5.1 Hệ sinh thái nước ngọt

5.1.1 Mối quan hệ với oxi trong sông, hồ 5.1.2 Nhu cầu oxi sinh hóa

5.2 Hệ sinh thái biển

5.2.1 Hệ sinh thái biển và sự phân bố vi sinh

vật

- Năng suất sơ cấp

- Vi sinh vật học đại dương

- Sự phân bố của vi khuẩn cổ/vi khuẩn 5.2.2 Vi sinh vật học biển sâu

- Các điều kiện của vùng biển sâu

- Vi khuẩn chịu áp và ưa áp

- Hiệu quả phân tử của áp suất cao 5.2.3 Các giếng thủy nhiệt

- Động vật sống ở giếng thủy nhiệt

- Vi sinh vật trong các giếng thủy nhiệt

- Dinh dưỡng của động vật sống gần giếng thủy nhiệt

5.2.4 Các cột khói đen

Đọc tài liệu giáo trình chuẩn

bị bài

Giảng

lý thuyết trên lớp

5

Chương 6:

6.1 Metan và sự sinh metan

6.1.1 Sự cộng dưỡng và vai trò của các

sinh vật trong cộng dưỡng

6.1.2 Nơi sống của các vi khuẩn sinh

metan/sinh axetat

6.1.3 Sự tạo thành metan trong đại dương

6.2 Sự phân huỷ metan, oxi hóa metan

6.3 Sự phân giải sinh học dầu mỏ

6.3.1 Dầu mỏ

6.3.2 Sự sản xuất dầu mỏ

6.3.3 Xử lý sinh học sự ô nhiễm

hydrocacbon

Chương 7:

7.1 Các chất diệt côn trùng

7.2 Các polyme tổng hợp

7.3 Sự phân huỷ sinh học các chất lạ và sự tiến

hoá của vi sinh vật

Đọc tài liệu giáo trình chuẩn

bị bài

Giảng

lý thuyết trên lớp

6

Chương 8:

8.1 Quan hệ trung tính

8.2 Sự cộng sinh

8.2.1 Sự hỗ sinh 8.2.2 Sự hội sinh 8.3 Sự cạnh tranh

8.4 Sự đối kháng

Đọc tài liệu giáo trình chuẩn

bị bài

Tự học

và thảo luận

8.5 Sự ký sinh

8.6 Sự ăn mồi

8.7 Tương tác giữa ba cơ thể

7

Chương 9:

9.1 Vùng rễ

9.2 Địa y

9.3 Nấm rễ (khuẩn căn)

9.4 Bề mặt lá

9.5 Tính đề kháng bệnh của thực vật

9.6 Agrobacterium với thực vật

9.7 Vi khuẩn nốt sần với cây họ đậu

Đọc tài liệu giáo trình chuẩn

bị bài

Giảng

lý thuyết trên lớp

8

Chương 10:

10.1 Quan hệ cộng sinh giữa vi sinh vật và

động vật

- Probiotics

10.2 Sự đề kháng của động vật chủ đối với vi

sinh vật gây bệnh

10.3 Một số nhóm vi sinh vật gây bệnh ở người

10.4 Hệ sinh thái dạ cỏ

10.4.1 Lên men vi sinh vật trong dạ cỏ 10.4.2 Các vi khuẩn dạ cỏ

10.4.3 Động học của hệ sinh thái dạ cỏ 10.4.4 Các nguyên sinh động vật và nấm trong dạ cỏ

10.5 Vi sinh vật diệt côn trùng

Đọc tài liệu giáo trình chuẩn

bị bài

Giảng

lý thuyết trên lớp

9

Chương 11:

11.1 Chủng thuần khiết

11.2 Những vấn đề sinh lý học của sinh thái

học

Chương 12:

12.1 Khuẩn lạc và tập đoàn lớn

12.2 Sinh trưởng của quần thể và sự kiểm soát

quần thể

12.3 Di truyền học quần thể

12.4 Thể dị nhân và thể dị hợp tử

Đọc tài liệu giáo trình chuẩn

bị bài

Giảng

lý thuyết trên lớp

10

Chương 12:

12.5 Mật độ quần thể và sự chọn lọc tự nhiên

- Vai trò của môi trường trong việc “sáng

tạo” ra các cơ thể sống

Chương 13:

13.1 Tính mở và tính ổn định của hệ sinh thái

13.2 Phân tích tương tác giữa các loại cơ thể

Đọc tài liệu giáo trình chuẩn

bị bài

Tự học

và thảo luận

trong hệ sinh thái

13.3 Ranh giới và tính đồng nhất của hệ sinh

thái

13.4 Sinh học của hệ sinh thái

13.5 Diễn thế sinh thái

Thi hết môn sau 2 tuần

8 Yêu cầu của giảng viên đối với môn học

− Các giờ tín chỉ lý thuyết phải được ưu tiên thực hiện ở phòng học có máy tính và projector (phòng học chuẩn)

− Sinh viên phải mang theo giáo trình, sách tham khảo

− Phần tự học sinh viên phải tổng kết tài liệu ở dạng seminar hoặc tiểu luận và tiến hành seminar theo chương trình

− Phải hoàn thành đủ điểm kiểm tra đánh giá do giáo viên quy định

9 Phương pháp và hình thức kiểm tra đánh giá môn học:

9.1 Các loại điểm kiểm tra và trọng số của từng loại điểm

- Siminar theo nhóm: 20%

- Tiểu luận: 20 %

- Kiểm tra cuối kỳ: 60%

9.2 Lịch thi và kiểm tra (kể cả thi lại)

- Kiểm tra hết môn: Sau kết thúc 2 tuần

- Thi lại: sau thi lần một 2 tuần

9.3 Tiêu chí đánh giá các loại bài tập và nhiệm vụ mà giảng viên giao cho sinh viên

- Nộp tiểu luận hoặc thực hiện seminar theo thời gian yêu cầu của giáo viên

- Đánh giá ý thức học trên lớp và chuẩn bị phần tự học