Преподавател(и):

доц. Йована Тодорова  д-р

Описание на курса:

Компетенции:

Успешно завършилите курса студенти:

1) знаят:

за специфичната роля на микроорганизмите в биосферата, в медицината и в биотехнологията; за основните биохимични закономерности и механизми, които са предпоставка за успешното изпълнение на тази роля; за генетичната и логическа връзка между микробиология и биохимия

2) могат:

да планират и извършват биохимичното охарактеризиране на микроорганизмите, използвайки основни параметри; да прилагат биохимични техники при идентификацията на микроорганизми и да използват подходящи щамове микроорганизми за изследване на основни биохимични закономерности

Предварителни изисквания:
Студентите да имат знания и/или умения:

• Познания по биология от гимназиалния курс

• Курс по микробиология в бакалавърска степен

• Курс по биохимия в бакалавърската степен

Форми на провеждане:
Редовен

Учебни форми:
Лекция

Език, на който се води курса:
Български

Теми, които се разглеждат в курса:

1. Особености в цитохимичната организация на основните микробни таксони. Молекулно-транспортни механизми, свързани с храненето. Нутритивна класификация на микроорганизмите, базирана на типа метаболизъм.
2. Математически и графичен израз на процесите на растеж и развитие при бактериите. Типове култивиране. Действие на лимитиращите фактори в лабораторни, в технологични и в природни условия.
3. Ферментативно усвояване на субстратите. Четири биохимични пътища за осъществяване на първия етап от ферментациите. Втори етап - превръщания на пирувата. Смесени ферментации.
4. Бактериална фотосинтеза. Особености на фотосинтетичния апарат при бактериите - еволюционни аспекти. Циклично и нециклично фотофосфорилиране, безкислородна и кислородна фотосинтеза - възловата роля на цианобактериите (синьозелените водорасли).
5. Окислително фосфорилиране и дишане при микроорганизмите. Филогенеза и структурни особености на дихателните вериги при тях. Локализация на процесите.
6. Анаеробно дишане при микроорганизмите с различни крайни акцептори в дихателната верига (нитрати, сулфати, СО2) - биохимични и ензимологични механизми. Локализация и роля на денитрификацията, сулфатредукцията и метаногенезата.
7. Биотрансформация на органични замърсители при анокси- и микроаерофилни условия в различните зони. Анаеробен метаболизъм на мастни киселини (ацетат, лактат, пропионат, изобутират и изовалерат) - връзка с метаногенезата.
8. Аеробно дишане при хемолитотрофни и хемоорганотрофни микроорганизми. Аеробното окисление на азот- и сяра-съдържащата неорганика, на молекулен водород, на метал-съдържащи и на С1-съединения. Особености на цикъла на Кребс при микроорганизмите.
9. Десет най-важни типа микробиално окисление. Пълно и непълно окисление. Частична и пълна минерализация на органиката в почвата и водоемите. Биодеградация на ксенобиотици в околната среда - биосорбция, подготвителен, централен и периферен метаболизъм.
10. Биодеградация на ароматни въглеводороди. Водеща роля на бактериите от род Pseudomonas. Орто- и мета-механизъм за отваряне на бензеновия пръстен. Катаболизъм на циклохексани, хетероциклени и халогенирани съединения. Аналогия между оксигенази и дехалогенази в реализацията на биодетоксикационния процес.
11. Анаболитни процеси при микроорганизмите. Асимилация на въглерод и азот. СО2-фиксация при хетеротрофи,хемолитотрофи и фототрофи. Цикъл на Арнон и цикъл на Калвин - специфика при прокариотни и еукариотни микроорганизми.
12. Азотфиксация при бактериите - роля на нитрогеназния ензимен комплекс. Биодостъпните ферийони като регулатор на анаболитните процеси.
13. Биосинтеза на първични метаболити. Роля на полизахаридите за характеристиката на бентосните нишковидни бактерии и на липидите при зоопланктона като биолиганди спрямо метални йони и ксенобиотици.
14. Биосинтеза на вторични метаболити. Пластичност на вторичния метаболизъм. Биохимична същност на хемомедиаторите и модулаторите. Взаимодействие между ксенобиотици, феромони и ензими. Бактериите като продуценти на витамини, растежни фактори и други БАВ. Ко-продукция на антибиотици и други вторични метаболити от различни таксони.
15. Регулация на метаболизма при микроорганизмите. Типични регулаторни механизми при първичния и вторичния метаболизъм. Роля на физикохимичната характеристика на околната среда за сработването и ефективността на различните механизми на регулация. Адаптация и резистентност спрямо екстремни и стресогенни фактори на околната среда.

Литература по темите:

1. Cohen, G. N. 2011. Microbial Biochemistry, Springer Netherlands, p. 558.

2. Gottschalk, G. 2012. Bacterial Metabolism, 2nd Edition, Springer, p. 359.

3. Ke, B. 2001. Photosynthesis - Photobiochemistry and Photobiophysics, Springer Netherlands, p. 364.

4. Kim, B. H., Gadd, G. M. 2008. Bacterial Physiology and Metabolism, Cambridge University Press, p. 529.

5. Mendez-Vilas, A. (ed.) 2011. Microorganisms in Industry and Environment, World Sc., N.J., L., p. 718.

6. Poole, R. (ed.) 2002. Advances in Microbial Physiology, 1st Edition, Academic Press, p. 389.

7. Soccol, C. R., Pandey, A., Larroche C. 2013. Fermentation Processes Engineering in the Food Industry, CRC Press, p. 510.

8. Srivastava, M. 2008. Microbial Biochemistry, Alpha Sc., Oxford, UK, p. 513

9. White, D. 2012. The Physiology and Biochemistry of Prokaryotes, 4th Revised edition, Oxford University Press Inc., p. 506.

10. Димков Р. 1994. Физиология и биохимия на микроорганизмите, С., изд. на СУ, с.252

11. Димков Р., Топалова Я. 2005. Регулация на биодеградационните процеси, С., с.224