Wykład 8 mikrobiologia 2006-11-21

1. Organizmy hemolitotroficzne - uzyskują energię z utleniania związków nieorganicznych, a źródłem elektronów są związki nieorganiczne.

1. Bakterie wodorowe mają dwie hydrogenazy: hydrogenazę I zawierającą Fe i hydrogenazę II z NiFe

2. Bakterie hemolitotroficzne siarkowe - utleniają związki siarki zredukowane

- pierwsze wykorzystują siarkowodór, zasiedlają wody zanieczyszczone np. Betiatoa

- druga grupa - bakterie tionowe - nie odkładają siarki tylko utleniają i powstają produkty pośrednie siarczyny, siarczany, będące źródłem elektronów, który przepływa przez łańcuch oddechowy.

c) Archeony: Sulfolobus, i Cordariella - występują w gorących źródłach i utleniają siarkowodór pochodzenia wulkanicznego.

2. Przepływ elektronów przy redukcji związków żelaza. Działa rustycjanina - enzym odbierający elektrony ze związku żelazawego, powstaje związek żelazowy, a elektorny ida na bardzo krótki łańcuch oddechowy: Fe, cyt a i cyt c

3. Karboksydobakterie - wykazują zdolność do utleniania CO i tak uzyskują elektrony np: Pseudomonas Carboxidovorans; mają też hydrogenazę związaną z osłonami, więc mogą wykorzystać H₂ cząsteczkowy jako źródło elektronów. Są one chemiditoheterotrofami.

4. Metabolizm energetyczny

- hemoorganoheterotrofy - źródło energii to związki organiczne, ale przebieg procesu uzyskiwania energii jest zróżnicowany, może być utleniany w szlaku EMP, HMP i ED. Ostatecznym akceptorem elektronów mogą być NO₃, SO₄;

innym źródłem energii może być energia świetlna (sinice)

- chemolitotrofy

5. Biosynteza

- z różnicowany jest metabolizm wiązania CO₂ u bakterii i archeonów cheterotroficznych.

Może się on odbywać w cyklu:

1. krebsa redukcyjny TCA

2. cykl Calvina

3. redukcyjny cykl - CoA

4. cykl 3 hydroksypropionowy

ad. b) cykl Calvina - kluczowy enzym to: karboksylaza, produkt wiązania 3-fosfoglicerynian, drobnoustroje sinice, bakterie purpurowe, bakterie nitryfikacyjne

ad. a) syntaza α - ketoglutaranowa, licza; α - ketoglutaran, izocytrynian, pirogronian; bakterie zielone, siarkowe

ad. c) dehydrogenaza, CO, mrówcza, pirogronian; bakterie redukujące SO₄,; bakterie homoacetog.

ad. d) karboksylaza propionylo - CoA, malonylo CoA, metylomalonylo CoA, ; bakterie zielone, bakterie bezsiarkowe

ad. b) cykl Calvina - najważniejszy związek Rybulozo 1,5 - bisfosforan, bo ulega karboksylacji przy pomocy enzymu karboksylazy - etap karboksylacji

- rozszczepienie na fosfotriozę

- 3 fosfoglicerynian jest redukowany z wytworzeniem heksoz

- 1,3 bisfosfoglicerynian redukowany jest przy użyciu NADP⁺

- regeneracja związku sześciowęglowego czyli rybulozo 1,6 bisfosforan

ad. a) odwrotny cykl TCA

- tam gdzie jest dekarboksylacja, jest karboksylacja, a gdzie utlenianie tam redukcja. Ostatecznie powstaje heksoza

ad. d) z udziałem acetylkoCoA (nie trzeba na egzamin)

ad. e) z udziałem hydroksypropionylu

- AcetyloCoA ulega karboksylacji, która występuje dwa razy

- MalonyloCoA jest wykorzystywany w cyklu kwasu glioksalowego.

6. Główne szlaki anaboliczne (ważne na egzamin)

Źródło azotu dla organizmów prokariotycznych

Amoniak pozwala na syntezę glutaminianu z α - ketoglutaranu. Szczawiooctan i pirogronian są aminowane i powstaje aminokwas. Gdy NH₃ jest niedostępny bakterie mogą go uzyskać przez asymilacyjną redukcję azotanów, źródłem może być mocznik rozkładany przez ureazę - enzym rozszczepiający CO₂, H₂O i NH₃. Źródłem azotu mogą być poza amoniakiem, mocznikiem również aminokwasy bezpośrednio włączone do procesów.

- w warunkach laboratoryjnych źródłem azotu jest pepton - mieszanina wolnych aminokwasów i oligopeptydów powstałych przez hydrolizę białka. Peptony różnią się składem białkowym i hydrolizą (chemiczna udziałem kwasu solnego i enzymatyczna). Pepton może być mięsny (z użyciem serca wołowego). Pepton może z mieszaniny kilku peptonów powstałych w wyniku wystąpienia różnej hydrolizy.

- jest też grupa mikroorganizmów, która potrafi wykorzystywać azot cząsteczkowy. Włączenie N₂ zachodzi z udziałem mikroorganizmów wolnożyjących lub dopiero po związaniu z roślinnymi korzeniami - tzw. bakterie brodawkowe formy symbiotyczne. Proces zachodzi z udziałem kompleksu nitrogenazy. Składa się z 2 białek: reduktazy dinitrogenazy (białko żelazowe dostarcza elektronów z ferredoksyny) i dinitrogenazy (białko Fe²⁺/ Mo²⁺)te elektrony wykorzystywane do redukcji N₂ do NH₃. W reakcji redukcji N₂ zużytych jest 16 cząsteczek ATP.

- formy umożliwiające to azotobacter lub formy wolnożyjące mające geny zlokalizowane w plazmidach i mogące je przekazywać na szczepy środowiskowe. Są to formy tlenowe. W glebie występują Clostridium pasterianum - laseczka G (+) beztlenowa, będąca bakterią fermentującą, a energię uzyskaną z fermentacji wykorzystują do wiązania N₂. wydajność procesu jest 10- krotnie wyższa u azotobacter niż u Clostridium pasterianum - ale ich jest więcej.

- formy symbiotyczne to Rhizobium i Bradyrhizobium, Mezorhizobium, Azyrhizobium. Rhizobium rośnie szynko, Brady - wolniej i wchodzi w symbiozę z soją. U rhizobium występuje symbioza specyficzna z określonymi gatunkami rośliny np. Rhizobium phaseoli - tylko z fasolą. Jest to związek bardzo ścisły, choć nie zawsze, Rhizo i Brady mogą być bakteriami wolnożyjącymi w glebie, ale wtedy nie wiążą N₂. mogą one przyłączać się do lektyn - glikoprotein roślin motylkowych wiążących się z wielocukrami na ścianie komórkowej u Rhizobium. Jeśli dojdzie do takiej reakcji to komórka bakterii namnaża się w komórkowy tetraploid , tkanka się rozrasta i powstaje brodawka. Bakterie wolnożyjące z brodawki przechodzą w bakterioidy. Dopiero ta forma bakterioidalna przechodzi w symbiotyczną, zdolną do wiązania N₂.

- komórka roślinna dostarcza malonian, fumaran, czterowęglowe kwasy - 2 karboksylowe dla bakterioidów. A bakterioidy redukują N₂ → NH₃, a synteza glutaminowa włącza je do szlaków anabolicznych. Ale musi być środowisko beztlenowe, leghemoglobina - czerwona w brodawce korzeniowej wiąże O₂. poza tym występuje bakterioidalna błona chroniąca przed dopływem O₂ do brodawki. Obecność O₂ inaktywuje enzymy odpowiedzialne za wiązanie N₂

- usiłowano przenieść geny odpowiedzialne za wiązanie N₂ do rośliny, ale jest to niemożliwe, bo nie można stworzyć warunków beztlenowych.

- w starszych brodawkach leghemoglobina ulega degradacji i powstaje zielona bilirubina

- również sinice o grubych ścianch - heterocysty nogą wiązać N₂ a gruba ściana chroni przed O₂.

8) Źródło siarki - asymilacyjny szlak redukcji

występują dwa związki nietypowe, pośrednie. Przy obecności ATP powstaje adenozyno - 5-fosfosiarczan, a potem fosfoadenozyno - 5 - fosfosiarczan.

Cały proces przebiega wewnątrz komórki.

9) fosforany

- ze środowiska pobierany jest ortofosforan i łączy się ze zw, wydziela się fosfor.

- bakterie mogą uwalniać fosfor związany ze skał nierozpuszczonych, wydzielając siarkowodór, który je rozpuszcza

BUDOWA WIRUSÓW

1. wirusy to:

- bezwzględne wewnątrzkomórkowe pasożyty wielkości 18 - 300 nm

- nie rozmnażają się przez podział, są niezdolne do rozmnażania poza komórkom gospodarza

- niezdolne do metabolizmu energetycznego i syntezy białek poza organizmem gospodarza.

- występują w formie pozakomórkowej jako wiriony (cząstki wirusowe) zbudowane z genom (RNA lub DNA) i proteinowego kapsydu. Niektóre mają membranowe osłonki składające się z lipidów, protein i glikoprotein

2) kształt i symetria wirusów

- wiriony nagie ikosaedralne (o symetrii kubicznej)

- z osłonkami ikosaedralne

- nagie helikalne

- helikalne z osłonkami

- o budowie złożonej - mają główkę o symetrii ikosaedralnej, pochewkę o symetrii helikalnej, płytkę podstawową i włókienka kurczliwe.

3) komórki atakowane przez wirusy to komórki roślinne, zwierzęce i bakteryjne i tak wirusy nazywamy:

- roślinne

- zwierzęce

- bakteriofagi - fagi

wirusy mogą być wielościenne, czy osłonięte.

4) kapsyd - składa się z pojedynczych podjednostek zwanych kapsomerami zbudowanych z białek sferycznych. Ikosaedralne wirusy mają 20 ścianek, a każda z nich jest trójkątem.

- zróżnicowane są genomy DNA lub RNA. U zwierząt i bakterii mają głównie DNA, a u roślin RNA

- DNA mają jedno lub dwuniciowe, może być to liniowe jednoniciowe DNA, lub forma kolista

- dwuniciowe DNA może być liniowe, lub liniowe dwuniciowe z pojedynczymi odcinkami, dwuniciowe z połączonymi na końcach pojedynczymi nićmi, dwuniciowy kolisty

- RNA mogą być jednoniciowe:

a) gdzie nić jest pozytywna tzw. „+” nić - taki genom, który po wniknięciu do komórki może być na nim syntezowane białko

b) negatywne - nie może pełnić takiej f. mRNA; z udziałem replikazy dobudowuje się druga nić tzw. forma pośrednia, powstaje ona się rozplata ?

c) liniowy genom segmentowany

d) liniowy genom segmentowany podwójnie - 2 nici pozytywne

e) segmentowany nić negatywna

- dwuniciowe RNA

a) liniowa forma segmentowana

Wirusy nie mają budowy komórkowej!

5

---