Ajna Wykład 1

Mikroorganizmy dzielimy na występujące w glebie(autochtoniczne) wodne i żywe organizmy (symbiotyczne,pasożytnicze) Powietrze jest wtórnym miejscem występowania mikroorganizmów(mikroorganizmy występują prawie wszędzie duże znaczenie mają te które rozkładają obumarłą materie org. Dzięki nim możliwe jest krążenie materii

Mikroorganizmy to grupa zróżnicowana pod względem cech

• Morfologicznych

• fizjologicznych

• ekologicznych

Grupy:

• Wirusy

• Bakterie

• grzyby

• pierwotniaki

Wspólna cecha: małe rozmiary i w związku z tym podobne metody badawcze.

Cechy wirusów

• Nie namnażają się poza komórką gospodarza,

• nie poruszają się,

• nie rosną

• nie są zdolne do wytwarzania energii, mogą występować w postaci kryształów

Cechy organizmów żywych

• zawierają materiał genetyczny DNA I RNA

• Obligatoryjne wewnątrz komórkowe pasożyty rozmnażają się wyłącznie wewnątrz żywej komórki gospodarza

• podlegają reprodukcji

• mogą ulegać mutacją

• mogą przeżyć śmierć komórki gospodarza

• Mogą je zniszczyć: Wysoka temp. Substancje chemiczne

Postacie funkcjonalne wirusów

• pozakomórkowe (spoczynkowe) winion genom osłonięty białkowym płaszczem

• wewnątrzkomórkowa(aktywna) materiał genetyczny w komórce

Klasyfikacja Wirusów

• Kryterium zawartość mat genetycznego RNA i DNA

• Kryterium preferowany gospodarz :

1. Wirusy roślinne np. wirus mozaiki tytoniowej

2. Wirusy zwierzęce ludzi opryszczka przeziębienie grypy HIV

3. Wirusy bakteryjne bakteriofagi

Choroby wirusowe:

1. Ebola

2. Hiv

3. Odra

4. Ospa wietrzna

5. Świnka

Bakteriofagi (wirusy bakteryjne)

-kształt

- budowa

• główka

• kołnierzyk cylindryczny

• namnażanie

PROCARIONTA

• gr. Mikroorganizmów pozbawionych jądra kom. I obłonionych organelli

• chromosom umieszczony jest w cytoplazmie

• są różnorodne nalezą do nich mikroorganizmy z dwóch domen BACTERIA i ERCHEAE

• w większości charakteryzuje je krótki czad generacji (od kilku minut do kilku godzin)

• tworzą świat niewidoczny gołym okiem

Cechy Prokariotów

1. Są ewolucyjnie stare

Kolejność pojawiania się prokariotów:

1.najstarsze skamieniałe bakterie datuje się przed 3,5 mln lat-3,6mlnlat beztlnowe heterotrofy

2. Beztlenowe prokariotyczne autotrofy zdolne do wiązania CO2 można je spotkać w kominach, wykorzystują wodór i siarkowodór jako żródło energii (obecnie podobne warunki w kominach hydrotermalnych)

3. Cyjanobakterie prowadzące fotosyntezę z wydzielaniem tlenu , funkcjonują w koloniach

tworzą maty lub biofilmy

4.mikroorgnizmy oddychające tlenem efektywniejsze metabolicznie niż organizmy beztlenowe

Klasyfikacja na podstawie analizy sekwencji genów +RNA Podział odpowiada skali czasowej historii życia na ziemi.

VI. Są różnorodne strukturalnie budowa gram+ i gram- (różna budowa ścian komórkowych) gram+(specyficzność antygenowa)

ARACHAE

• Brak mureiny

• ściany z pseudomureiną lub brak ściany kom.

Sposoby poruszania się bakterii rotacja rzęsek aktywny ruch ślizgowy ( u baterii śluzowych) kurczenie i rozciąganie się kom ruch drgający

Struktury zwenetrzne u procariota np. rzeski wici fimbrie

Typy urzęsienia bakterii

• bezrzęsne(atrychalne) np. większość ziarniaków

• jednorzęse (vibrio)

• Dwurzęsne(dietrychalne) na biegunach Czuborzęsne (pseudomonas)

• Amfitrychalne spirillum - pęczek na obu biegunach

2. Są małe

Przeciętna wielkość prokariotów długość 1-5um średnica

1-2um E.coli 1x3um

Największe bakterie mają niewiele mniej niż 1mm Najmniejsze ok. 1um ponieważ tyle musi zajmować minimalna ilość DNA Ultramikrobaterie bakterie o objętości mniejszej od 0,1um³ powszechnie występują w wodach oceanicznych liczba ich wacha się od 10⁵-10⁶ w 1m³

III. Są taksonomicznie liczne Oficjalna liczba prokariotów to ok. 5000 nazw gatunków Jedno z kryteriów opisujących gat. u prokariotów podobieństwo sekwencji zasad w genomie, powyżej 70%(metoda hybrydyzacji) Wg. Tego kryterium liczba genomów to ok. 13 tyś a liczba realnie żyjących to setki milionów kilka miliardów toksonów

IV. Są liczne gatunkowo Liczba mikroorganizmów prokariotów w biosferze szacowana jest a ok. 10³ kom , zawirają 350-550 x10³⁰ węgla, 85-130x10¹⁵azotu, 9-14x10¹⁵ fosforu

V. Są w większości niehodowane 1.Hodowla- określenie warunków laboratoryjnych, które zaindukują podziały mikroorganizmów tak, aby osiągnęły wysoką liczebność 2. Izolacja 3.Identyfikacja

Typy nie hodowlanych gatunków w warunkach laboratoryjnych bakterii aktywnych w środowisku

-znane gatunki bakterii które nie mogą być hodowane w warunkach laboratoryjnych

-nieznane gat bakterii

Sinice

-bezjądrowe

-zróżnicowane morfologicznie

• jednokom

• wielokom

• kolonijne

- w większości samożywne

-epifityczne lub epizotyczne

-symbiotyczne

Wykład 2

Mikroorganizmy:

-wirusy

-bakterie

-grzyby

-glony

-pierwotniaki

Mogą zasiedlać wszystkie środowiska, wirus z łac. trucizna- termin użyty po raz pierwszy przez Paster'a podczas opisu czynnika wywołującego wściekliznę.

1980- odkrycie wirusa mozaiki tytoniowej TMV

Porównanie Bakterii i Archeonów

Sciana kom. Mureina t n

Błona kom 2 warstwy lipidów błony częściowo 1 warstwowe

Typy wiązań w lipidach estrowe eterowe

Zdolność do nitryfikacji t n

Obecność chlorofilu t n

Zdolność do wzrostu

W ekstremalnych warunkach n t

Zdolność do metanogenezy n t

Zdoloność do rozkładu

złożonych Polimerów t n

patogenność t nie stwierdzono

PROMIENIOWCE

Promieniowce są bakteriami, bardzo licznie występują w glebie.

Podobieństwo morfologiczne grzybów nitkowatych

-zdolność do wykształcenia zarodników

-sposób przenoszenia składników pokarmowych

-tworzenie pseudogrzybni

Rodzaje pseudogrzybni:

-wegetatywna(substatowa- przertastajaca podłoże)

-powietrzna (uniesiona nad podłoże - związane z namnażaniem za pomocą egzospor)

Cechy wskazujące na przynależność do promieniowców

-budowa kom.

-brak jądra kom

- obecność nukleoidów

-budowa i skład ściany kom gram+

-wrażliwość na fagi

PROMIENIOWCE najczęściej metabolizm tlenowy wolnorosnące(wiele gatunków makrofilnych)

• Wolnorosnące

• kwasoodporne

• zdolne do rozkładu trudno rozpuszczalnych zw. Org.

• Zdolność do wytwarzania m.in. subst. Antybiotycznych witamin

• Mezofile lub termofile

• Siedlisko- gleby muły osady woda

• większość gat. to saprofity

• nieliczne gatunki patogenne(choroby parch ziemniaczany, promienica u bydła)

Mikroorg. Eukariotyczne - z jądrem komórkowym

-grzyby

-glon

-pierwotniaki

GRZYBY org. Eukariotyczne

• wielkość od 10 do 100um

• chityna składnik ściany komórkowej- posiadają ścianę komórkową ( u bakterii mureina)

• w wakuolach gromadzone są tłuszcze

• mat. Zapasowym jest glikogen

• jedno lub wielokomórkowe

Drożdże ciało jednokomórkowe

• nie wytwarzają strzępek ani grzybni

• nie wydalają mat. Szkodliwych dla org. Żywych

• Sposoby rozmazania

1. przez pączkowanie

2. przez podział

3. worek z zarodnikami

4. przez pączkowanie- formuje się pseudogrzybnia

Grzyby strzępkowe-pleśnie

• ciało zbudowane ze strzępek

• szybki agresywny wzrost

• wyst. we wszystkich środowiskach

• duża zdolność zarodnikowa

• produkują m.in. związki antybiotyczne i mykotoksyny

Grzyby należą do chemooranotrofów.

Chemoorganotrofy -źródło węgla i energii subst. org. Źródłem azotu są związki organiczne lub proste związki nieorganiczne metabolizm beztlenowy lub tlenowy intensywna przemiana materii( w ciągu 24h masa grzybni może wzrosnąć 9 krotnie)

• Większość to typowe mezofile - od 20 do 25 C

• wymagana aktywność wodna (Q_w) 0,98-0,99 (istnieją odmiany kserofilne 0,6-0,7)

• szeroki zakres pH 1,5-10 najwięcej gatunków kwasolubnych 3,0-5,5

Gat. Saprofityczne org. heterotroficzne odżywiające się zw. organicznymi z rozkładu martwych szczątków roślin i zwierząt istotna rola w przetwarzaniu obumarłej materii organicznej zdolność wytwarzanie enzymów rozkładających zw. Wielocząsteczkowe do prostych np.(enzymy rozkładające celulozę, ligninę)

Gat. symbiotyczne typy oddziaływań bezpośrednich np. z korzeniami roślin z glonami

Gat. pasożytnicze organizmy cudzożywne wykorzystujące organizm żywiciela, jako źródło pożywienia lub miejsce życia np. infekcje powierzchniowe skóry i paznokci, schorzenia tkanek głębiej połozonych np. płuc

PIERWOTNIAKI

• Jednokomórkowe

• Eukariotyczne

• brak sztywnej ściany kom.(są narażone na wysychanie)

• Większość organizmów chemoorganotrofy

• nieliczne organizmy fototroficzne

• uzyskują tlen w wyniku dyfuzji

• zdolność do ruchu wiciowy rzęskowy ameboidalny

• sposobów pobierania pokarmów należą

1. wchłanianie

2. pinocytoza

3. fagocytoza

gat. Drapieżne regulują liczbę bakterii w zanieczyszczonych wodach

gat. Symbiotyczne

• endosymbionyty - symbionty żyjące w cytoplażmie ( np. endosymb. Autotroficzne dzielą się z gospodarzami swymi produktami fotosyntezy)

• ektosybionty - występują zwykle w jelitach zwierząt np. umożliwiające swoim gospodarzon trawienie celulozy, same korzystają z bezpiecznego środowiska i pożywienia)

gat. pasożytnicze- powodują groźne choroby np. świdrowiec gambijski, rzesistek pochwowy, zarodziec malarii

Znaczenia pierwotniaków:

-ważne ogniwo w łańcuchach pokarmowych(konsumenci I i II rzędu- zjadają bakterie i glony same zjadane są przez skorupiaki

-niektóre gatunki są bioindykatorami czyli wskaźnikami zanieczyszczeń wód np. słodkowodne gatunki ameb, orzęski

-pancerzyki promienic i otwornic tworzą muły na dnie oceanów a następnie skały.

GLONY

-eukariotyczne

-zróżnicowane morfologicznie

Formy organizacji ciała

-jednokomórkowe

• ruchliwe(uwicione

• nieruchliwe

• nitkowate

-wielokomórkowe

• nitkowate

• plechy tkankowe

• formy syfonalne

• kolonie

-organizmy fototroficzne

GLONY

• grupa polifiletyczna

• większość fotosyntezujące

• zróżnicowane barwniki

• niektóre gat. Pobierają pokarm na drodze fagocytozy

• heterotroficzne pod względem azotu (korzystają z azotanów)

• wiele gat. Auksotroficznych- wymagają zewnętrznego zródła witamin, puryn, pirymidyn lub innych czynników wzrostowych) Występowanie ograniczone do środowiska wilgotnego

• tolerują szeroki zakres Ph(niektóre gatunki zamieszkują środowiska silnie kwaśne)

• dla wiekszosci optimum temp. 5-50 C, niektóre gat przeżywają i rosną w -2 C np. w wodzie morskiej optimum temp glonów 1-5

• podstawa łańcucha pokarmowego - roczna produkcja w oceanach 50x10⁹ton

• gat. Symbiotyczne- symbioza z np. grzybami jednochłonnymi pierwotniakami

• niektóre gat. Patogenne

• niektóre gat. Produkują toksyny

Wykład 3

Zróżnicowanie metaboliczne organizmów

Metabolizm ogół procesów biochemicznych zachodzących w organizmach żywych.

Anabolizm reakcje biosyntezy (wytwarzanie z prostych związków bardziej złożonych), wymaga dostarczenia energii

Katabolizm rozkład złożonych substancji w proste (dysymilacja), wyzwolenie energii w formie użytkowej

Centralne szlaki metabolitycze

-glikoliza

-szlak pentozofosforanowy

-szlak Entera- Doudrofa

-cykl kwasów trikarboksylowych

Pełnią podwójną rolę:

-dostarczają energii

-dostarczają prekursorów niezbędnych do szlaków anabolicznych

Źródła energii (dopływ)

-energia chemiczna

• ze zw, nieorganicznych (chemolitotrofy)

• ze zw. Organicznych (chemoorganotrofy)

-energia fizyczna

-promienie światła

Zużycie energii

-praca chemiczna (biosynteza) ATP-> ADP

-praca osmotyczna (transport przez błony)

-praca mechaniczna (ruch)

-praca fizyczna (świecenie)

Odżywianie i wymagania pokarmowe mikroorganizm.

Pokarm-dostarcza materiału budulcowego wykorzystywany bezpośrednio lub po przetworzenie przez organizm do odnowy, rekonstrukcji ,wymiany Służy jako surowiec energetyczny (mogą być to te same substancje, które są wykorzystywane jako materiały budulcowe)

Typy troficzne mikroorganizmów

1. Kryterium źródła węgla

Autotrofy organizmy które czerpią węgiel do budowy substancji organicznych z dwutlenków węgla nie są zdolne do czerpania go z innych źródeł

Heterotrofy źródłem węgla są dla nich związki organiczne

2. Kryterium źródła energii

Fototrofy energie uzyskują z promieniowania słonecznego podział na oksygenowe i anoksygenowe- na podstawie zdolności wytwarzania tlenu

Chemotrofy czerpią energie z utleniania org. Lub nieorganicznych związków

FOTOTROFY ANOKSYGENOWE

• Nie wytwarzają tlenu

• Donorem elektronów są Nieorg. Związki siarki

• Wodór

• Żelazo(II)

• Zw. Organiczne

• Fotosyntezę przeprowadzają w warunkach beztlenowych lub przy małym stężeniu tlenu

Grupy fototrofów anoksygenowych

• purpurowe bakterie siarkowe

• zielone bakterie siarkowe

• nitkowate fototrofy anoksygenowe

• heliobakterie

FOTOTROFY OKYGENOWE

• Wytwarzają tlen w czasie fotosyntezy

• Wykorzystują wodę jako donor elektronów do redukcji NADP⁺

• Cyjanobakterie

• glony

3.kryterium źródło elektronów w procesie biosyntezy

Litotrofy źródłem elektr. Są dla nich subst. nieorg. (h₂,NH₃,H_­2­S) zwiazki żelaza i inne

Organotrofy korzystają z org. Źródeł elektronów

Podział heterotrofów:

Wg zapotrzebownaia na subst. Pokarmowe

-prototrofy- proste zw. Organiczne służące jako źródło węgla i energii np. glukoza, octan) mogą być ale nie koniecznie czynniki wzrostowe (witaminy, aminokwasy zasady purynowe i pirymidowe itp.) Wymagają do wzrostu:

• jednego organicznego źródła węgla

• subst. Mineralnych (jako źródło pierwiastków biogennych)

• żwiązkiem niezbędnym dla prototrofów mogą być:

• cukry

• kwasy nukleinowe

• aldehydy

• ketony

• alkohol

• białka

nie każda bakteria korzysta z tego samego związku (może wykorzystywać więcej związków organicznych , ale do życia potrzebny jej jest tylko jeden)

-auksotrofy- wszystko musi być, brak uzdolnień do syntezy wszystkich związków wchodzących w skład komórki

Wymagają do wzrostu

• Subst. Mineralnych

• Podstawowego organicznego substratu węglowego

• Co najmniej jednego dodatkowego związku organicznego pełniącego rolę czynnika wzrostowego np. witaminy aminokwasy, zasady pury lub pirymidowej

Związki, które wykorzystują to:

• Aminokwasy

• Lipidy

• Cukry

• Witaminy

Związki wykorzystywane w procesach oddechowych prze mikroorganizmy:

• Cukry

• Białka

• Kwasy tłuszczowe

• Zw. Aromatyczne

Im związek prostszy tym szybciej jest rozkładany

Chemiczne przemiany węgla

Procesy anaboliczne- biosynteza materii organicznej przez organizmy autotroficzne (foto i chemosyntezujące)

Procesy kataboliczne- biodegradacja materii organicznej

-oddychanie - wielostopniowe biologiczne utlenianie zw. Organicznych związane z wytwarzaniem energii w formie użytkowej

-dekompozycja- przetwarzanie wielocząsteczkowych związków org. na proste związki nieorganiczne- woda, dwutlenek węgla, pierwiastki biogenne

-biodegradacja - proces rozkładu materii organicznej

Pierwiastki biogenne:

WĘGIEL

Zawartość w suchej masie mikroorganizmów wynosi ok. 47-48%

Główny pierwiastek wchodzący w skład wszystkich związków organicznych.

TLEN

30-31% suchej masy mikroorganizmów

obecny we wszystkich zw. organicznych

wchodzi w skład wody- podstawowego rozpuszczalnika substancji komórkowych

WODÓR

Udział w suchej masie do 6,5 %

Składnik wszystkich subst org. I wody

AZOT

8-10%,

niezbędny w kom. Jako składnik aminokwasów

FOSFOR

Wchodzi w skład:

-nukleotydów budujących kwasy nukleinowe

-związki typu ATP I ADP ( w których wysokoenergetyczne wiązania fosforanowe magazynują lub uwalniają energię w zależności od potrzeb komórki)

fosfolipidów

układów buforowych utrzymujących Ph

SIARKA

Składnik niektórych aminokwasów (warunkuje ich zdolność do tworzenia mostków dwusiarczkowych) grupa -SH jest częścią aktywną wielu ważnych enzymów

Oddychanie - utlenianie biologiczne, polega na odłączeniu elektronów, którym towarzyszy odłączenie H⁺

Tlenowość- potencjał oksydoredukcyjny

Potencjał oksydoredukcyjny danego układu określa jego zdolność do oddawanai lub przyjmowania e, towarzyszaca reakcjom utleniania i redukcji.

Wartość potencjału redox zależy od stopnia natlenienia

• Przy lepszym natlenieniu wartość potencjału redox są dodatnie i wyższe do +0,4

• Przy gorszym niższe i przybierać mogą wartości ujemne poniżej -0,2

Typy metabolizmu:

• Tlenowy

• Beztlenowy

• Fermentacyjny

Metabolizm tlenowy

Wykorzystanie tlenu jako końcowego akceptora elektronów ( z udziałem enzymów zwanych oksydazami)

• największa wydajność energetyczna, wszystkie związki są rozkładane

Metabolizm beztlenowy

• Mozliwość wykorzystania innych niż tlen egzogennych akcetorów elektronów

• Akceptory mogą być organiczne lub nieorganiczne

• Zaleznie od wymagań bakterii i od warunków środowiska

• Akceptroem mogą być:

-azotany, azotyny, tlenki azotu

-siarczany, siaka pierwisatkowa

-Fe(III), Mn(IV) , co2, arseniny

-nadchlorany, chlorany

-fumaran i inne związki

Metabolizm fermentacji

• beztlenowy proces redoks

• wykorzystywanie endogennych akceptorów elektronów

• akceptorami są związki organiczne

• w większości procesów jeden związek ulega przekształceniom służąc jako donor i akceptor

Rodzaje fermentacji

f. mlekowa bakterie właściwej fermentacji mlekowej

homofermentalne fermentują cukrowce wytwarzające głównie kwas mlekowy

Heterofermentatywne fermentują cukrowce wytw. Obok kw. Mlekowego produkty uboczne alkohol CO₂

F alkoholowa

F kwasów mieszanych

F masłowa powstaje kwas masłowy, tuszcze są substratem do rozwoju bakterii

F acetanowo- butanolowa

F zw. Innych niż cukry

F aminokwasów

Wykład 4.

Podstawy ekologii mikroorganizmów ekologia mikroorganizmów zajmuje się wzajemnymi zależnościami między mikroorg. A środowiskiem ich występowania oraz zależnościami pomiędzy samymi mikroorganizmami

Czynniki kształtujące charakter dla danego środowiska zespół mikroorg.

Czynniki abiotyczne- skład chemiczny środowiska temperatura potencjał oksydoredukcyjny pH aktywność wody, jej dostępność ciśnienie hydrostatyczne energia słoneczna obecność substancji toksycznych

czynniki biotyczne- rodzaje mikroorganizmów liczebność poszczególnych grup mikroorganizmów odporność i wytrzymałość na warunki środowiska typ. metaboliczny ,szybkość wzrostu, zależności (interakcje) od (między ) innymi mikroorganizmami

Tlenowce

• Obligatoryjne

• Fakultatywne

• Mikroaerofile

Bezwzględne tlenowce (bezwzględne aeroby) obligatoryjne tlenowce, aeroby

Rozwijają się przy E_n od 0,2 do 0,4

Tlen musi być

Typ metabolizmu: oddychanie tlenowe

Siedlisko: powierzchnia skóry, kurz, powierzchniowa wartswa gleby, płytkie zbiorniki wodne,

Wody górskie, produkty żywnościowe, bez poakowań lub opakowane nieszczelnie

Tlenowce fakultatywne (tlenowce względne)

Zależność od tlenu: niekonieczny, lepszy wzrost w obecności tlenu

Typ metabolizmu; oddychanie tlenowe , beztlenowe, fermentacja

Siedlisko: przewód pokarmowy ssaków, produkty żywnościowe szczelnie zapakowane ale nie odpowietrzone

Przedstawiciele:

Wiele gatunków

Grzybów

Pierwotniaków

Bakterii

Mikroaerofile:

Zależność od tlenu- konieczny ale w niskim stężnieniu( zbyt duże stężenie tlenu powoduje powoduje zahamowanie wazrostu i zatrucie komórki.

Typ etabolizmu: oddychanie tlenowe

Niektóre są gatunkami kapsofilnymi tzn wymagają do wzrostu większej zawartości co2 niż jest w atmosferze

Siedlisko: wody np. jezior, muły , wód słonych i słodkich zawierających H2S i rozkładające się szczątki pochodzenia roślinnego

Przedstawiciele: bakterie fermentacji mlekowej

Wykład 5

Podstawy ekologii mikoorg.:

Czynnik abiotyczny : temperatura środowiska

File -lubiące

Psychrofile - lubiące niskie temp - 4

Mezofile średnie temp 39

Termofile wysokie 60

Psychrotrofowe- zimnotolerancyjne niezaleznie od optymalnej temperatury rozwoju mogą rozwijać się w temp niskich.

Archeony mają b wysoką temp optymalną 102- 105

Psychrofile min -5, optymalna 30-37, max 45

Hipertermofile 88

Minimalna temp w której stwierdzono bakterie to -23C

Miejsca silnie zasolone, wody Antarktydy bakterie z rodzaju Corynobacterium, grzyby z rodzaju Sprololomynus temp max.

Miejsca gorące źródła Kominy termalne, gejzery, obecna są przede wszystkim archeony

Archeony

Extremalne halofile

Extremalne termofile

Większość mikroorganizmów rozwija się w temperaturach 10-37C

• Bakterie jelitowe

• Bakterie chorobotwórcze

• Bakterie symbiotyczne

pH

acidofile optymalna <5

neutrofile 5>opt.<9

alkalofile opt >8 - zasadolubne

Zalicza się

Bakterie nitryfikacyjne

Wolno żyjące asymilatory azotu

Chorobotwórcze

Przedstawiciele rodzaju Baccilus(rozwijające się jeszcze przy pH 11

Niektóre glony

Neutrofile od 6,5-7,5

Acidofile 2,0-5,0

Zalicza się

Grzyby pleśniowe

Bakterie fermentacji octowej

Bakterie siarkowe

PH wewnątrzkomórkowe- nie jest ono tak drastyczne jak pH srodowiska Wynosi ono:

Acidofile 6-7

Neutrofile troche bardziej zasadowe niż zewnętrzne

Alkofile 1-2 jednostek wyższe niż pH środowiska zewnętrznego

Aktywność wody w środowisku - miara dostępności wody dla mikroorganizmów

Q_w przyjmuje wartość 0-1

Q_w = 1 aktywnośc czystej chemicznie wody poniżej wartości 1 - przy wzroście stężenia związków rozpuszczalnych obiniżenie zawartości w środowisku np. glukozy, sacharozy

Q_w = ciśnienie pary wodnej roztworu/ ciśnienie pary wodnej czystej wody

Funkcjonowanie mikroorganizmów zależy od:

-procentowej zawartości wody w środowisku

stężenia związków rozpuszczalnych

Zapotrzebowanie na wodę - życie mikroorg. Możliwe tylko w obecności wody

Deficyt wody - najpierw spowalnia metabolizm, następnie wsytrzmuje metabolizm wydłuża czas generacji, powoduje śmierc komórek

Wrażliwość na wysuszanie zależy od:

1. Właściwości mikroorganizmów

2. Czynników środowiskowych

3. Czasu deficytu wody

CIŚNIENIE OSMOTYCZNE

Wpływ stężenia NaCl( w molach) na funkcjonowanie bakterii

Większość bakterii 0-1

Grzybów opt 0,2-0,3

Halofile bakterie właściwe

• Halofobne

• Halotolerantne

• Halofilne

1. Halofile słabe

2. h. średnie

3. h. mocne

stężenie soli grupa przykładowe org

0-5 halofobne większość mikroorg pochodzenia lądowego, bakterie

gnilne, bakterie patogenne

0-12 halotolerantne gronkowce, ;liczne gat drożdzy i pleśni

2-5 h. słabe niektóre gat Pseudomonas

5-20 h. Śrdenie Pseudomonas, Baccillus, Lactobacillus, clostridium

18- 30 h skrajne archeony

CIŚNIENIE HYDROSTATYCZNE

Wpływ wysokich ciśnień, działających długi czas na komórki mikroorganizmów powoduje:

Zmiany składu chemicznego kom

Zmniejszenie zawartości związków

• Polisacharydowych

• Fosfolipidowych

Kryterium podziału hiperba

• G- bakterie wrażliwe na wysokie ciśnienia 400 Hpa

• G+ bakterie powyżej 600 Hpa

Mikroorganizmy w środowisku:

Występują najczęściej w zespołach i wchodzą ze sobą w różne interakcje, w grupach fizjologicznych

Mogą tworzyć:

Biofilmy

Maty mikroorganizmów

Mikrobiol commiunity- zespół mikroorg. Występujących na określonym obszarze i wchodzących ze sobą w różne interakcje.

Grupy fizjologiczne mikroorg.- grupy bakterii w przemianach tych samych substratów

Cechy określonej grupy

• Zdolne do przeprowadzenia tego samego procesu biologicznego

• Należą do różnych taksonów

Przykładowe gr. Fizjologiczne organizmów

• mikroorg. Amonifikacyjne- zdolność do rozkładu aminokwasów

• m. Proteolityczne- białek

• m. Lipolityczne tłuszczy

• m celulolityczne - celulozy

• sacharolityczne - sacharozy

• mocznikowe- mocznika

Bakterie nitryfikacyjne utleniają amoniak do kwasów azotenowego i zaotowego V

Bakterie denitryfikacyjne Redukcja azotanów do azotynów

Wykład 6

Mikroorganizmy w środowisku:

Występują najczęściej w zespołach i wchdzą ze sobą w różne interakcje

Występuję w grupach fizjologicznych

Mogą tworzyć biofilmy( błony biologiczne)

Maty mikroorgaznizmów

Proces tworzenia biofilmu:

• Przytwierdzenie się m. Do powierzchni za pomocą fimbrii (powstanie pierwszej warstwy)

• Wydzielenie wielocukrowego śluzu (matrix) możliwość zespolenia się kolejnych warstw mikroorganizmów- powstanie mikrokoloni

• Rozwój kolonii( m. Przekazują sobie sygnały hamujące lub stymulujące je do rozmnażania się i tworzenia kolonii)

• Powstają gradienty chemiczne uniemożliwiające współistnienie bakterii różnych gatunków znajdujących się w rozmaitych stanach metabolicznych

• Migracja mikroorg. Do nowych siedlisk- tworzenie się nowych kolonii

Biofilm składa się z niezliczonej liczny mikrokoloni oddzielonych od siebie siecią otwartych kanałów. Najaktywniejsze mikroorg. Znjdują się na obrzeżach koloni. Najmniej aktywne (często stan anabiozy)mikro. Położone są w głębszych warstwach biofilmu.

Biofilmy

• Komórki mikro. Połączone są substancją pozakomórkową tworzące warstwy mikrokoloni. Są przytwierdzone do płynnego lub stałego podłoża.

• Mik. W biofilmach tworzą silniejszą i mniej dostępną strukturę niż swobodnie zawieszone kolonie bakteryjne

• Zwykle zawierają więcej niż jeden gat bakterii

Uważa się, że komórki wchodzące w skład biofilmu są aktywniejsze katabolicznie, potrafią funkcjonować w trybie energooszczędnym

Budowa biofilmu:

1/3 objętości biofilmu to mikrokolonie - małe skupiska utworzone przez mikroorganizmy

2/3 to macierz- subst pozakomórkową która stale wchłania wodę i wychwytuje znajdujące się w niej cząsteczk. Utrzymuje mikrokolonie w całości.

Biofilm- podobieństwa do fazy stacjonarnej

• Wolne podziału

• Wolne tempo metabolizmu

• Zwiększona odporność np. na czynniki stresowe( brak tlenu)

Dlaczego bakterie są w postaci biofilmu?

Ochrona przed szkodliwymi warunkami środowiska

Zajęcie (kolonizacja) obszaru bogatego w składniki odżywcze

Współdziałanie w wykorzystaniu zasobów środowiska

Naturalna postać bytowania bakterii w środowisku (kożuszek, osad na podłożu płynnym, kolonia na podłożu stałym

Komunikacja miedzy organizmami mikroorg.:

Zdoloność komunikacji między komórkami jest powszechna

Systemy komunikacji są różne

Komunikacja zwiększa szanse przetrwania w środowisku

Unikatowość danego typu gat. Bakterii odzwierciedlają

1. Typy cząsteczek sygnałowych

2. Ich receptory

3. Mechaniczne przekazywanie sygnału

4. Cele systemu QS

Zjawisko wyczuwania liczebności QS( ang. Quorum sensing) reakcja mikroorg. Na czynnniki ( tzw autoindykatory) wytwarzane przez właściwe komórki

Reakcje umożliwia:

Monitorowanie gęstości populacji

Dostosowanie procesów do genów:

-do fazy wzrostu populacji

-składu gatunkowego społeczności mikr.

Bakterie wyczuwają minimalne progowe stężenie autoindykatorów i zmieniają swoje zachowanie

System Qs reguluje wiele procesów:

Wirulencję

Zdolnośc do naturalnej transformacji

Zdolność do koniugacji

Tworzenie biofilmu

Produkcja metabolitów wtórnych

Bioluminescencję

Tłumienie wyczuwalności liczebności bakterii innego gatunku (sposób walki z konkurencją)

Problemy związane z obecnością biofilmów:

1. Uszkadzają powierzchnie które kolonizują

2. Na powierzchni kadłuba statku- utrudnia ruch

3. Rurach powodują uszkodzenia

4. Na powierzchni zębów- tworzą płytkę nazębną. Która ulega wapnieniu

5. Na plastikowych implantach może powodować konieczność chirurgicznego usuwania implantów

Najnowsze badania wykazują , że tworzenie biofilmu odgrywa kluczową rolę w rozwoju objawów chorobowych ponad 60% chorób zakaźnych

Wykorzystanie biofilmów:

Oczyszczane ścieków( degradacja zanieczyszczeń organicznych)

Funkcja

-utlenienie zw. Org.

-nitryfikacja

-denitryfikacja

maty mikroorganizmów

Zróżnicowane zabarwienie warstw wskazuje na obecność różnych mikroorganizmów.

Warstwa górna zawierza sinice i okrzemki. Niższe barwne warstwy zawierają tototrofy anoksydowe. Najniższa warstwa, szaroczarna zawiera bakterie.

Przykład barier ograniczających zasiedlanie środowisk przez mikroorg.

Ś Bariera

Jaja skorupka, błona podskorupkowa, lizozym

Mleko system laktoperoksydazy

Krew fagocyty, przeciwciała

Przewód pokarmowy człowieka śluz, niskie pH żołądka

Błony śluzowe człowieka śluz

Tkanka mięśniowa skóra, kwasy tłuszczowe

Owoce skórka, związki fenolowe, glikozydy. Kwasy organizczne

Wpływ mikroorg. Na cechy środowiska:

7. zmiany składu chemicznego środowiska:

• zużycie tlenu

• wydzielanie co2

• rozkład związków org

8. zmiany warunków fizycznych środowiska

• zmiany pH

• zmiana Q_w (aktywność wody)

• -zmiany En- potencjału oksydoredukcyjnego

czynniki decydujące o zasiedleniu środowisk

zdolność przystosowania się do warunków odżywczych

zdolność do oddziaływania na inne organizmy

Zespół klimaksowy- ustabilizowany ilościowo i jakościowo zespół mikroorg., rezultat wzajemnego odziaływania mikr. I czynników abiotycznych

Systemy współzależnośći:

Mikroorg- mikroorg.

Mikroorg- makroorg

ODZIAŁYWANIA BEZPOŚRENIE

• Drapieżnictwo

• Pasożytnictwo

• Mutualizm

ODZIAŁYWANIA POŚRENIE

• Komensalizm

• Protokooperacja

• Konkurencja

• Amensalizm

Drapieżnictwo- odżywianie się pierwotniaków bakteriami:

• W zbiornikach wodnych

• W osadzie czynnym

• W ściekach

• W żołądkach przeżuwaczy

Pasożytnictwo

• Interakcje między bakteriami i bakteriofagami

• Interakcje pomiędzy niektórymi gatunkami bakterii

• Interakcje pomiędzy mikooorg i org wyższym

• Uzyskuje stabilne środowisko pokarmu

Mutualizm- współzależność gat. ściśle do siebie zależnych

• Bez obecności partnera nie rozwijają się lub rozwijają się bardzo słabo

• Możliwe współzależności

• Mikoorg.- mikroorg

• Mikoroorg - ogr wyższy ( w tym człowiek)

Kierunki oddziaływań na siebie symbiontów

• wymiana składników pokarmowych

• zaopatrywanie w składniki mineralne

• dostarczania substancji wzrostowych

• zmiany parametrów fizycznych środowiska

• ochrona przed szkodliwymi czynnikami środowiska

• wykorzystywanie (usuwanie ze środowiska) produktów metabolizmu toksycznych dla organizmów partnera

• przekształcanie przez jednego z partnerów substancji

Przykłady odziaływań symbiotycznych:

• Układ grzybów z glonami

• Glonów z bakteriami

• Pierwotniaków z glonami

• Roślin motylkowych z bakteriami

• Krzewów, drzew z bakteriami, grzybni

• Związek z mikroflorą przewodu pokarmowego

Symbioza

-ektosymbioza - poza komórką

-endosymbioza mikroorg jest w środku w komórce

Wykład 7

Budowa przewodu pokarmowego u przeżuwaczy, zdolność do przeżuwania mikroorg w przewodzie pokarmowym przeżuwaczy. Bakterie są potrzebne do trawienia celulozy bo organizmy same nie strawią.

Budowa żołądka przeżuwaczy: przełyk, żwacz, czepiec, czepiec, księgi, trawieniec(taki nasz żołądek) jelito

Cechy tego układu

• ślina nie zawiera enzymów produkowana w sposób ciągły

• miedzy przełykiem a żołądkiem (trawieńcem) przedżołądki

• przełyk umożliwia przesuwanie pokarmu w obie strony

• 60-75 % pokarmu pobieranych przez przeżuwaczy podlega procesom bakteryjnym(rozkład fermentacja) przed zetknięciem się z enzymami trawiennymi gospodarza

cechy środowiska

• temp. Środowiska ok. 30^oC

• pH6,5

• objętość znaczna 100-150l

• warunki beztlenowe środowisko silnie uwodnione

Skład mikroflory żwacza:

Dynamika ekosystemu żwacza:

• stała mikroflora u różnych gatunków przeżuwaczy to od10¹⁰ do10¹¹ w 1 ml

• głownie beztlenowce : bakterie pierwotniaki grzyby

• wykorzystują na swoje potrzeby 6,5% energii zawartej w pokarmie( część jest odzyskiwana przez przeżuwacza po strawieniu w trawieńcu)

• do syntezy białka wykorzystują azot niebiałkowy

• synteza witamin głownie z grupy B

Przykładowe gr. Fizjologiczne mikroorganizmów obecnych w żwaczu : celulolityczne(bacteroides succinogenes) amoliyczne (bacterioides ruminicola) pektynolityczne ( butyrivibrio fibrisolvens) bakterie metanogenne (methanobrevibacter ruminantium)

POROSTY= GLON+ GRZYB

Endosymbioza jeżeli komórka jednego z partnerów znajduje się w drugim w komórce

Egzosymbioza- poza komórką np. mikroorganizm w przewodzi pokarmowym

Mikroyza

Korzyść dla rośliny

Dostarczanie przez grzyba dzięki dobrze rozbudowanej sieci strzępek) wody, pierwiastków biogennych (N i P)

Korzyść dla grzyba

Dostarczanie przez roślinę węgla organicznego- cukrów

Ektomikoryza- to symbioza grzyba z korzeniem bez wrastania do komórek lecz oplatając je tworząc tzw. Sieć Mortiga korzenie grubieją przez otoczenie ich grzybnią wytworzenie tzw. Mufni (forma najczęstsza u iglaków)

Endomikoryza-znajduje się podobnie do ektomikoryzy nie przerastając endodermy

• nie tworzą mufni

• tworzy strzępki mogące wrastać do wnętrza kom.(występuje u niektórych liściastych)

• strzępki grzyba wnikają do wnętrza komórek miękiszu kory pierwotnej korzenia i tutaj zostają trawione

• Włośniki nie zanikają

• wyst. w naszej strefie klimatycznej u dziko rosnących roślin zielnych roślin uprawnych

Znaczenie mikoroz drzew leśnych

-zwiększenie pow chłonnej korzenie o ok. 1000razy z korzeniem niemikoryzowanym,

-ochrona przed patogenami

• wydzielanie przez komórki grzyba antybiotyków które zwabiają mikroorg patogenne

• fizyczna bariera jaka tworzy mufka grzybniowa

• konkurencja z patogenami o pokarm

• wytworzenie przez grzby mikoryzowe kwasu szczawiowego (substancji o charakterze fungicydu) działanie biobójcze

• - Wzrost odporności drzew na czynniki abiotyczne mróz susze, wysokie temp, zwiekszone stęzenie tlenków, siarki azotu, kwaśne deszcze, metale ciężkie,

Protokooperacja(pośrednia symbioza)- wszystkie powiązane mikroorg. Odnoszą korzyści

nie ma konieczności współistnienia (korzyści-zwiększenie szybkości wzrostu wyższa aktywność metaboliczna zwiększenie ekspansywności w środowisku większa tolerancja na zmiany.

Na czym mogą polegać współzależności w protokooperacji

• wzajemnym uprzystępnianiu składników pokarmowych,

• wzajemna wymiana gazów,

• wytwarzanie subst. stymulujących wzrost i usuwanie metabolitów toksycznych prze współbytujące mikroorg.

• Współżależnośc bakterii fermentacji mlekowej z grzybami

Komensalizm-współzależność w której 1 z partnerów odnosi korzyści a drugi nie podlega wpływowi. : tworzenie prze jednego partnera subst. Wzrostowych

• rozkład lub wykorzystanie w środowisku substancji hamujących wzrost partnera

• przekształcenie przez jednego z partnerów substratów nieprzyswajalnych dla drugiego w produkty które on może wykorzystać drożdże atmofilne (zdolność do wykorzystania sacharozy - możliwość wzrostu mikroorganizmów wrażliwych na wysokie ciśnienie osmotyczne

Przykłady: zdolność mikroorganizmów do rozkładu kwasów organicznych - zdolność przezycia mikroorg wrażliwych na zakwaszenie środowiska, usuwanie ze środowiska toksycznego siarkowodoru prze b. siarkowe który jest szkodliwy dla większości grup mikroorganizmów.

Metabioza następstwo różnych grup drobnoustrojów na określonym podłożu. Gromadzące się produkty metabolizmu jednej grupy hamują własny rozwój a umożliwiają wzrost następnej grupie korzystającej z tych produktow np. zjawisko w glebie, wodzie, żywności bakterie kwasu mlekowego

Przykłady:

Rozwój rożnych grup organizmów

Rozwój paciorkowców mlekowych

• Fermentacja laktozy

• Produkcja kwasu mlekowego

• Hamowanie dalszego wzrostu paciorkowców

Rozwój Lactobacllus (oporny na działanie kwasu

• Dalszy rozkład cukrów

• Dalsze zakwaszanie środowiska

• Zużycie cukrów w mleku

• Zahamowanie rozwoju

Rozwój na powierzchni mleka grzybów

Rozwój w głębi naczynia Propionibacterium

Rozwój bakterii gnilnych laseczki i płąeczki G-

• Rozkład kozeiny i albuminy mleka

Konkurencja- forma współzależności w której obaj partnerzy współzawodniczą o deficytowy i ważny element środowiska Szansa wygranej zależy od

• szybkości wzrostu i rozmnażania

• odporność na czynniki środowiska

• wydajności energetycznej podczas której metabolizowania składników pokarmowych

• wymagań w stosunku do substancji wzrostowych (im mniej tym lepiej)

• zdolność do gromadzenia substancji zapasowych i możliwości ich wykorzystania gdy środowisko ubożeje

• zdolność do ruchu (ekspansji w środowisku)

Amensalizm- forma współżycia w której jeden partner wytwarza substancje hamujące rozwój drugiego, relacja jednostronna - obecność drugiego gatunku jest dla pierwszego obojętna

Związek hamujący Główny producent mikroorg wrażliwe

Kw mlekowy bakt. F. Mlekowej niektóre patogenny gnilne

Kw octowy bakt. Octowe większość mikroorg.

Kw siarkowy azotany Thiobacillus sp. wiekszość mikroorg.

Nitrosomonas sp

Antybiotyki promieniowce, grzyby , bakterie wiele mikroorg.

Wykład 8

Mikroflora gleby

GLEBA to powierzchniowa warstwa litosfery utworzona z wietrzejącej skały przekształconej w specyficzny sposób przez organizmy żywe

Czynniki glebotwórcze: klimat, woda, org. Żywe, ukształtowanie powierzchni, działalność człowieka, czas procesu powstawania gleby począwszy od skały macierzystej czyli jej podstawowego tworzywa, może mieć różny przebieg w zależności od panujących warunków

Mikroorganizmy są współtwórcami gleby- tworzą próchnicę najważniejszy koloid glebowy wpływając w zasadniczy sposób na strukturę gleby, właściwości sorpcyjne, zasobność w składniki organiczne

Powstawanie gruzełkowatej gąbczastej struktury gleby przez wytworzenie śluzów otoczkowych prez formę swego wzrostu np. nitkowate i grzyby.

funkcje gleby:

uczestniczy częściowo w produkcji pierwotnej biomasy oraz umożliwia zakotwiczenie roślin dostarczając im wody oraz niezbędnych składników mineralnych. W glebie zachodzi proces rozkładu materii organicznej i magazynowanie próchnicy.

Jest siedliskiem olbrzymiej ilości drobnoustrojów i innych org. Żywych . Spełnia w środowisku przyrodniczym różne funkcje filtrujące i buforujące chroniące ekosystem przed nadmiernym przepływem subst niepożądanych do innych elementów biosfery

Gleba ilasta- jest żyzna dosyć drobna, utrzymuje wodę, łatwo się zbryla w dotyku mydło

Gleba wapienna -jasna brawa, płytka, dobrze przepuszczalna, żyzna

G. torfowa zasobna w materie organiczna i dobrze utrzymuje wodę, często zbyt kwaśna, wymaga wapnowania

G. gliniasta- zasobna w składniki pokarmowe, ale zbyt ciężka nieprzepuszczalna, lepka

Edafon glebowy- organiczne zasoby gleby tworzące złożony zespół zwykle o dużej liczebośći.

Podział ze względu na rozmiar mikroorg.

Makrobiota>2 mm (dzdzownice, krety, ślimaki, owady)

Mezobiota 0,2-2 mm

Mikrobiota niedostrzegalne gołym okiem( bakterie, promieniowce, grzyby, glony, pierwotniaki)

Gleba:

• Środowisko powszechne

• Nieciągła w czasie - środowisko nieciągłe i zmienne, wilgotność , natlenienie ilość związków org. I mineralnych

• Nieciągła w przestrzeni bo mikroorganizmy przez swoje funkcjonowanie zmieniają środowisko- rozkład cukrów do kwasów.

• Heterogenna - nie jest jednolita, każda grudka może tworzyć odmienny biotop.

Faza stała gleby (ok. 50 % gleby ) zw min i org

Części szkieletowe > 1mm (kamień, żwir)

Części ziemiste <1 mm

Frakcja piaskowa (piasek gruby średni, żwir)

Frakcja pyłowa (pył gruby, drobny)

Frakcja spławiana (ił pyłowy gruby, drobny koloidalny

Faza ciekła ok. 15% gleby II roztwór glebowy

Faza gazowa 35 % gleby III atmosfera gleby

IA. Związki mineralne w glebie:

Stanowią składnik gleby decyduje o stosunkach wodno- powietrznych

Występują w glebie w postaci cząstek o różnej wielkości

Najdrobniejszą frakcję stanowią koloidy mineralne zbudowane z glinokrzemianów , uwodnionej krzemionki, wodorotlenków glinui żelaza

• koloidy glebowe, sorbują silnie tlen , wodę oraz ważne składniki pokarmowe i w związku z tym są także siedliskiem dla drobnoustrojów

Substancje organiczne tworzą

• Resztki obumarłych roślin i zwierząt i mikroorg rozkładane są przez mikroorg. Glebowe

• Produktem są substancje humusowe (próchnica) będące częściowo w stanie koloidalnym

• Proces humifikacji

• Koloidy organiczne są źródłem pokarmu dla drobnoustrojów

• W połączeniu z cząsteczkami ilastymi nadają glebie odpowiednią strukturę

• Próchnica sprzyja wzrostowi roślin wyższych dzięki zdolności pochłaniania wody oraz adsorpcji i wymiany związków mineralnych

Przeciętny skład poszczególnych elementów środowiska glebowego

Gleba mineralna gleba organiczna

2%subst. Org. 20% subst. Org.

30% woda 48% woda

żyzność - polega na ilości związków organicznych przyswajalnych przez roślinę, bakterie są w glebie są obecne zawsze, gdyż mogą występować w stanie anabiozy

Anabioza- stan fizjologiczny krańcowego obniżenia aktywności życiosiej mikroorganizmów, zwykle w odpowiedni na niekorzystne warunki środowiska naturalnego

Odczyn gleby a dostępność subst mineralnych

- gleby kwaśne mają mniejsze możliwości wiązania kationów K⁺, które zostają wymywane do głębszych warstw

• obojętny najbardziej korzystny

• rośliny modyfikują pH gleby np. kwasy humusowe powstałe z rozkładu igieł zakwaszają glebę

Roztwór glebowy to woda wraz z rozpuszczalnymi substancjami org. I mineralnymi oraz gazami, zatrzymywana dzięki siłom kapilarnym pomiędzy agregatami i grudkami gleby

W roztworze glebowym:

• są stale dostępne sole amonowe, fosforanowe, potasowe i azotany

• skład chemiczny zależy od wahań temperatur i ilości wody

• znajduję się łatwo przyswajalne związki organiczne (cukry i aminokwasy)

Rola wody glebowej:

• stwarza warunki sprzyjające życiu i rozwoju organizmów

• jest przenośnikiem składników pokarmowych dla drobno.

• Transportuje subst. Energetyczne i budulcowe wzdłuż kapilar

• Wpływa na:

• Stan napowietrzenia

• Ilość i jakość składników pokarmowych

• PH roztworu glebowego

Atmosfera gleby , powietrze glebowe:

Atmosfera gleby wypełnia nie zajęte przez wodę przestrzenie gleby pomiędzy stałymi cząstkami. Powietrze wysyca również koloidy glebowe.

Ilość powietrza w glebach waha się 8-35% objętości gleby

Skład:

• stale N2, O2 do 15 %, CO2 do 20%

• przejściowo : NH3, H2, CO, formy Nox, SO2, H2S, CH4, C2H6

• inne lotne subst. Org. (kwas masłowy, alkohole, estry)

O składzie mikroflory decydują czynniki ilościowe fazy gazowej i wody w przestrzeniach gleby

Drobnoustroje bytują:

• na powierzchni granulek elementarnych

• w subst humusowych

• w kompleksach organiczno mineralnych

• w częściowo rozłożonej materii organicznej

Charakterystyka mikroorg. Glebowych:

• rozmnażają się i przerabiają materię organiczną:

• tworzą biomasę własnych komórek

• gromadzą substraty potrzebne do uzupełnienia zasobów swoistej subst. Org. Gleby, jaką jest próchnica

• rozkładają zmineralizowne zw. org., wprowadzają w ponowny obieg pierwiastki niezbędne do produkcji roślinnej opartej na asymilacji CO2

• utrzymuję równowagę między różnymi jonami azotu

• tworzą asocjację z roślinami

Mikroorganizmy AUTOCHTONICZNE ( te bywalcze)

• najczęściej oligotroficzne

• występują w glebach powszechnie i zawsze

• duża stabilność populacji

• wykorzystują wiele związków org.

• Zaadoptowane do ........... w niskich temperaturach

• Duże możliwości metaboliczne

• Niska aktywność metaboliczna

• Ilościowo dominują promieniowce oraz maczugowce

Liczba mikroorganizmów w glebie zależy od głębokości gleby. Największa liczebność 3-8,20-25 cm nawet do 40 dominują bakterie.

Wzrost 2x w ciągu roku- na wiosnę po roztopach, jesienną po przeoraniu ziemi

WIRUSY w środowisku glebowym największą rolę wśród wirusów pełnią bakteriofagi

• liczba wirusów w glebie nie jest obliczalnie znana

• ich masę szacuje się na Ok 0,01t/ ha

Rola fagów w środowisku glebowym polega na:

• ograniczaniu nadmiernego rozwoju bakterii

• zdolności do niszczenia niektórych populacji bakterii

• liczebność wacha się w granicach od kilku do kilkunastu mln komórek na 1 g gleby

Gleby kwaśne zwierają stosunkowo małą liczbę bakterii.

Najwięcej:

• w glebach bogatych w subst org. Przeciętnie w 1mg występuje ok. 0,5-5,0 mld baterii (1,5-15 t/ha)

• w warstwie gleby uprawnej

• wokół korzeni w ryzo sferze

na pow 1 ha w warstwie uprawnej grubości ok 30 cm jest od kilkuset kg do kilku ton masy bakteri

Promieniowce

• są bakteriami chemoorganotroficznymi

• są tlenowcami (nieliczne gat. mogą przeprowadzić procesy metaboliczne w warstwach beztlenowych

• actinomyces, micromonospore)

• degradują zw . z trudem rozkładalne przez inne bakterie : sterydy , chityny , ligninę , węglowodory , długo łańcuchowe kw

• większość z nich prowadzi saprofityczny tryb życia ( niektóre chorobotwórcze dla roślin i zwierzat streptomycetes)

• ok 90% wszystkich izolacyjnych z gleb należy do stepomyces

• żyją w glebie rozkładającej się lub masie roślinnej

Bakterie maczugowate z rodz Arthrobacter są przeważającym-- pod względem ilości przedstawicieli autochtonicznej

mikroflory glebowej (do 60%)

• są plemorficzne (wielopostaciowe)

• charakteryzują się wytrzymałością na działanie czynników szkodliwych w stadium wegetatywnym ( np. silnie suche środowiska)

• nie wytwarzają przetrwalników

• posiadają zdolność wykorzystywania jako substytutów pokarmowych szerokiego spektum zw organicz

• prowadza biodegradację zw. trudnodostępnych

• mogą korzystać z wielu metabolitów np różnego rodzaju polimerów , czynników warstwowych ,

sinice - nastoc Anabaena , scytonema

zdolne do wiązania azotu atmosferycznego

grzyby

Bytują zwykle przy pow. warstwie gleby można je spotkać do 1 m .wchodzą w symbiotyczne zależności z glonami i roślinami wyższymi .wiele gatunków jest patogennych dla człowieka , roślin, zwierząt.Grzyby rozwijają się silnie w glebach kwasowych i wpływają istotnie na zmiany odczytu gleby Najpospolitsze rodzaje

Penicilium, Aspergillus trichodrma , verticilium, fusarium, Rhizopus, zuzywają kwasy organiczne -> zmniejsza kwasowość gleby i liczebność grzybów w glebie . najobficiej w kwaśnych glebach torfowych i glebach leśnych.

Im bardziej wilgotna gleba , tym więcej grzybów, tym więcej jednostek grzybni , a odsetek spor najwięcej w glebach suchych.

Glony

-stanowią główny składnik fibedafonu w glebie występuje ok 2 tys gatunków żyjących na pow. gleby

endofitodafon- zbiór glonów żyjących na pow. gleby

endofitodafon- zbiór glonów żyjących w głębszych warstwach gleby

Najliczniej na pow. gleby na skutek :

- uprawy gleby

-przesiąkanie wody

- działalność zwierząt

- zdolności migracyjnych

Glony odgrywają ważną role w ekosystemie wpływają na jej właściwości i stabilność poprzez wydzieliny pozagatunkowe użyźniają glebę biorą udział w uwalnianiu skł. pokarm. do śród .

zielenice : Ankistrodesmus, chlorella, chlorocacum.

okrzemki : achnanthes , nitzschia, Nariciula

róznowicowce : botrycliopsis, heterothrix, heterocacus

eugleniny-euglenia, perzenemx

Krasnorosty - porphyichium.

liczebność glonów w glebie od 100 tyś do 3 mln na 1g gleby (ok 0.2 t/ha) W optymalnych warunkach , w silnie nawodnionych glebach tropikalnych liczba glonów może być większa

Pierwotniaki

- odżywiają się głównie bakteriami

- rola w glebie - selekcja i ,, odmładzanie '' populacji bakterii glebowych.

liczebnosc

• od kilkuset do kilku mln w 1g suchej gleby

• masa 0,1 -0,5 t/ ha

Czynniki decydujące o liczebności i składzie gatunkowym mikroorganizmów glebowych .

• typ i struktura gleby

• zawartość naturalnej substancji organicznej

• wilgotność

• ph środowiska glebowego

• ciśnienie atmosferyczne

• natlenienie

• światło

wykład 9

udział mikroorganizmów w przemianach materi

Grupy mikroorg. występujących w glebie .

kryterium: wymagania pokarmowe lub zdolności metaboliczne

Bakterie amylolityczne rozkładające

pektylolityczne

celulolityczne wielocukry

b. sacharolityczne -> rozkładające

b. lipoliryczne -> rozkładające

b. siarkowe - utlenianie siarkowodów i wolną siarkę do siarczanów

b. desulfurykacyjne - redukujące siarczany i aminokwasy siarkowe

b.mangaliowce- utleniające zw. manganowe do manganionych

b. fosforowe- prowadzące proces fosforyzacji i defosforylacji

b.protolityczne- rozkładające azotowe substancje organiczne w wyniku procesów tlenowych i beztlenowych( gnicie )

b. amonifikacyjne- wydzielają amoniak ze zw. organicznych (amoniaków, mocznika, kwasu mocznikowego)

b.nitryfikacyjne- utleniające amoniak do azotanów (III) i do azotan (III) (V)

b.deutryfikacyjne- redukcja azotanu(V) do (VII) a następnie i amoniak do wolnego azotu .

asymilatory azotu- bakterie wiążące wolny azot atmosferyczny

cykl krążenia azotu

- symbiotyczne i nie symbiotyczne wiązane przez mikroorg.

-asymilacja NH3 do organicznego azotu

- rozkład przez drobnoustroje organicznych połączeń azotu.

- amonifikacja - uwalnianie NH3 i jonu NH4

- wykorzystywanie azotów przez rośliny wyrzsze i niektóre drobnoustroje.

- redukcja azotów tj. denitryfikacja

Bakterie wiążące azot

-mikroorganizmy wolnozyjące

- mikroorganizmy symbiotyczne

niesymbiotyczne wiązanie azotu:

Bakterie wolnożyjące mające zdolność przyswajania z powietrza wolnego azotu, który po obumarciu bakterii dostaje się do gleby w postaci chemicznie związanej , skąd może być pobierany przez rośliny zielone, a z pokarmem roślinnym przez zwierzęta .

Bakterie heterotroficzne

- tlenowce - azotobacter, azotomanas, derxia

-mikroareofile - Pseudomanas,Florabacterium, mycobacterium.

-beztlenowce-niektóre gat. clostridium np

Bakterie fotosyntetyzujące - np chromatium, sinice anabaena .

B , Brodawkowe - przysparzają glebie najwięcej azotu, bradyrhizobium.

-zdolności wiązania azotu atmosferycznego, tylko w układzie symbiotycznym wewnątrz

brodawek korzeniowych z udziałem enzymu hitrogenazy.

- wchodzą w symbiozę z roś motylkowatymi i niektórymi innymi(olcha)

-stymulują powstanie brodawek łodygowych

- gram ujemne tlenowe pałeczki nie wytwarzają endospor.

Brodawki korzenne

-narośla powstające na korzeniach roślin motylkowych w układzie . symbiotycznym z bakterii brodaw.

- powstają w efekcie włączenia specyficznego mechanizmu oganogenetycznego indukowanego przez sygnały molekularne.

Symbiotyczne wiązanie azotu cd.

Wiele sinic zdolnych do wiązania wolnego azotu żyje w symbiozie z :

• glonami

• grzybami

• roślinami zarodnikowymi

promieniowce z okrytonasiennymi

Azotobacter sp. Z trawami tropikalnymi i trzciną cukrową

Bakterie nitryfikacyjne:

• przekształcanie jonów amonowych do azotów

• chomolitoautotrofy

• występują powszechnie

• są bezwzględnymi tlenowcami

• preferują środowisko lekko alkaliczne

• liczba wzrasta wraz ze wzrostem wilgotności gleby

• organizmy wskaźnikowe - określają żyzność i kodycję ekosystemu

• energie zgromadzoną w zredukowanych związkach azotu m. In. (NH₄⁺, NO₂) wykorzystywane do:

• procesów anabolicznych

• wiązania CO₂

Grupa bakterii nitryfikacyjnych:

Nitrozobakterie - I faza nitryfikacji jony amonowe-> azotany(III)

Nitrobakterie - II faza nitryfikacji azotany (III) -> (V)

Optymalne warunki nitryfikacji:

• przewiewna gleba

• wartości pH w granicach 6-8

• temp. Ok. 30 (+-5)

Problem to wypłukiwanie azotanów z gleby wraz z wodą opadową

Znaczenie bakterii nitryfikujących: detoksykacja środowiska z amoniaku i jonów amonowych

Nitrobakterie:

• nitrosomonas

• nitrolobus

• nitrococcus

• nitrospina

• nitrovibrio

Prowadzą utlenienianie amonu do azotynów z wytworzeniem energii w reakcji NH₄⁺ - > NO2-, ATP

Nitrobakterie wystepują w małej ilości w środowisku naturalnym

Nitrobakterie

• nitrobacter

• nitrococcus

• nitrospina NO₂^- ->(2e) NO₃^-

Bakterie denitryfikujące - denitryfikatory

Taksony i rodzaje:

• achromobacter

• bacillus

• vibrio

• micrococcus

• pseudomonas

• archeomonas

Denitryfikacja biologiczna:

Warunki niezbędne do przeprowadzenia:

• wysokie stężenie azotanów (NO₃^-)

• warunki beztlenowe

• temp od 5 pH 6-7

Znacznie: zapobiegają nadmiernemu nagromadzeniu się w środowisku zw azotowych szkodliwych dla ludzi i zwierząt.

Udział mikroorganizmów w przemianach zw. Węgla

Subst. Org. Gleb zawiera zwykle 5-25% węglanów. Resztki roślinne wprowadzają do gleby cukry w postaci

• cukrów prostych

• hemicelulozy

• celulozy itp.

Są one rozkładane przez bakterie właściwe.

Znaczenie węglowodanów:

Rola w glebie

• Udział w tworzeniu struktury agregatowej gleby

• Tworzenie kompleksów z jonami metabolicznymi

• Udział w syntezie próchnicy

• Stymulowanie kiełkowania nasion i wzrostu

• Udział w jonowym wiązaniu kationów i anionów

Degradacja celulozy

Mikroorganizmami celulolitycznymi są:

• większość bakterii śluzowych z rodzaju Cystophage, celllomonas i cellulovibrio

• grzyby z rodzaju Trichoderma, Chaetomium

Rozkład może zachodzić też w warunkach beztlenowych

• bakterie z rodzaju Bacteroides, clostridium

Degradacja Ligniny

Lignina jest złożoną subst. Organiczną występuje w zdrewniałych częściach roślin- zawartość w roślinie 10-30%.Podlega działaniu mikroorg glebowych, jej rozkład zachodzi jednak znacznie wolniej w porównaniu z rozkładem celulozy i hemicelulozy. Najbardziej aktywne są grzyby wywołujące tzw. białą zgniliznę. Nalezą do klasy podstawczaków i workowców.

Synteza próchnicy

Drobnoustroje przeprowadzają następujące procesy

• rozkład świeżej materii organicznej i produkują metabolity będące prekursorami związków humusowych

• tworzą biomasę, która po obumarciu stanowi dodatkowe substraty wyjściowe do tworzenia próchnicy

• katalizują procesy syntezy humusu

Głównym czynnikiem próchnico twórczym jest aktywność drobnoustrojów glebowych bakterii w tym promieniowców oraz grzybów.

Rozkład próchnicy

Rozkład powodują bakterie autochtoniczne przystosowana do niedoborów przyswajalnych subst. Organicznych i korzystają w tej sytuacji z energii i składników pokarmowych zawartych w kompleksach humusowych. Szczególna aktywność w rozkładzie wykazują:

• promieniowce

• niektóre bakterie : micrococcus, corynobacterium

• grzyby z rodzaju Polysticus(rozkładające też ligninę)

Mikroorganizmy ALLOCHTONICZNE ( gleba nie jest ich pierwotnym miejscem zamieszkania)

• nie są powszechne w środowisku glebowym

• duże fluktuacje w liczebności populacji

• adaptacje do wysokiego stężenia substratu

• żyją krócej w porównaniu z autochtonami

• większość życia spędzają w hibernacji

• mogą być patogenne

Mikroorganizmy patogenne:

• do gleby dostają się z zainfekowaną martwą subst organiczną

• dla wielu gatunków mogą być...

• niektóre mogą przetrwać w glebie jakiś czas i po zainfekowaniu wracają do pełnej aktywności

Najczęściej spotykane

Brucella melitensis

Mycobacterium tuberculosis

Bakterie z rodzaju clostridium

Mikroflora jelitowa

Patogenne promieniowce, drożdże

Żródła mikrolory allochtonicznej

• ścieki bytowo - gospodarcze z gospodarstw roliczych

• ścieki komunalne

• opady atmosferyczne zmywające zanieczyszczone obszary

• nosiciele mikroflory patogennej (grzyonie owady)

• nawozy naturalne( obornik, kompost roślinny)

Woda

Woa stanowi najważniejszy składnik żywych organizmów (70-90% masy komórek)

Woda umożliwia:

• dyfuzję substratu i zw organicznych do wnętrza komórki

• usuwanie z komórki produktów metabolizmu

Woda jest w środowisku powszechnym ciągłym w przestrzeni i jest ciągła w czasie

Rodzaje biotopów wodnych zasiedlonych przez mikroorg

I wody powierzchniowe

II wody podziemne

II osady denne środ. Przejściowe tj glebowo- wodne

• Ekosystem wód morskich stopnień zasolenia 3,2-3,8%

• Ekosystem wód śródlądowych ok. 0,005-0,06%

Wody śródlądowe podział

• wody powierzchniowe(znajdujące się a powierzchni)

wody płynące

cieki naturalne

kanały

źródła (cieki biorą w nich początek)

wody stojące

jeziora

inne naturalne zbiorniki wodne nie związane z ciekami naturalnymi

• wody podziemne- znajdują się pod powierzchnią ziemi na różnych głębokościach

1. wody zaskórne (najbardziej narażone na zanieczyszczenia)

2. wody gruntowe (wykorzystywane przez człowieka do celów przemysłowych i spożywczych)

3. wody wgłębne o stałych właściwościach fiz, chem i biol

4. wody głębinowe silnie zmineralizowne

Struktura ekosystemów wodnych zależy od:

• Czynników abiotycznych

• Składu zespołu mikroorg

• Sezonowych sukcesji

Czynnik biotyczny- org żywe i wzajemne zależności pomiędzy nimi

Czynnik abiotyczny e świetlna, cieplna, odczyn H2O, ruch wody klimat, zw rozpuszczone i zwieszone w H2O

Rozmieszczeni mikroorganizmów w zbiornikach wodnych:

Ilościowe i jakościowe rozmieszczenie zależy od :

• rodzaju zbiornika

• oddziaływań czynników biotycznych i abiotycznych

Typy zespołów wodnych:

• Plankton

• Peryfiton

• Bentos

Utrzymanie się plnanktonu umożliwia:

Kształt komórek

• Obecność śluzowych osłonek wokół komórek

• Obecność banieczek- wakuoli gazu

• Obecność kuleczek tłuszczu wew. Komórek

Duża powierzchnia= mały ciężar właściwy

Fitoplankton- głownie mikroskopowe glony i sinice. Zbiorowisko pod względem systematyki bardzo zróznicowne. Obecne są główne formy bardzo drobne poniżej 50 mikrometra. W wodach słodkich występują złotowiciwce i kryptofiton.

Plankton pierwotniakowy- zasiedlają strefę otwartej toni wodnej najliczniejsze są wiciowce i orzęski.

Bakterioplankton - bakterie heteroficzne zasiedlające te strefy wód które są bogate w związki organiczne

Wirioplankton - najmniejszy składnik planktonu ich liczebność 10⁸ w ml. Wirusy te są bardzo ważnym obok pierwotniaków czynnikiem wpływającym na śmiertelność bakterii

Wykład 10.

Peryfiton - zasiedla strefę przybrzeżną zbiorników wodnych

Skład gatunkowy m in:

• Drobne glony- okrzemki i zielenice

• Wiele osiadłych pierwotniaków

• Bakterie

Bentos- zespół org. Zasiedlających środowisko denne

Najliczniej występują

• Bakterie i grzyby (destruenci)

• Zwierzęta (detrytusofagi)

Bentos zbiorników płytkich może zawierać również glony

Mikroorganizmy autochtoniczne(miejscowe)

Mikroorg. Wodne aktualnie rosnące i dzielące się w środowisku wodnym

• Bakterie

• Sinice

• Glony

• Grzyby wodne

• Pierwotniaki wodne

Wyróżniamy wśród nich:

-fotoautotrofy

-chemoautotrofy

-chemoorganotrofy

Mikroorg fototroficzne (fotesyntezujące)

Podział na podstawie zdolności od wytwarzania tlenu:

Fotetrofy oksydowe - wydzielają tlen

Fototrofy anoksydowe - nie

Fototorfy anoksygenowe

-nie wytwarzją tlenu

-donorem elektronowym są

* zw siarki

* wodór '

* Fe((II)

* zw organiczne

Fotosyntezę przeprowadzaja

- warunkach beztlenowych

-przy małymsteżeniu tlenu

Grupy fototrofów anoksygenowych

Bakterie fotosyntetyzujace

Bakterie purpurowe siarkowe

- chromatacea

- tchothiorhodacea

Bakterie purpurowe niesiarkowe

- Rhodospinlaeae

Nitkowate fototrofy anoksygenowe

- chloroflexacea

Bakterie zielone siarkowe

- chlorobiaceae

Bakterie chemosyntetyzujace (chemoliotorfy)

-b nitryfikacyjne- nitromanas, nitrobacter

-b.żelaźiste - leptorix ochrecae

-b siarkowe - beggiatoa albo thiotrix nirea , thiobacillus thiopanus , thiooxidons .

-b. wodorowe - michocxoccus de coś tam, desuliforibrino desulifucaus

Bakterie heterotroficzne (chemoonganotorfy

A)Bakterie utrzymujace się w całej masie wody

* urzesione pałeczki G z rodzaju Pseudomonas, Achromoobachter, alaligenes, vibrio, heromonas

*G + ziarniaki z rodzaju Microccus

*krętki

*bakterie spinalne z rodzaju spirilium

B) Bakterie osiedlajace sie na podwodnych czesciach roslin wyższych iinnych elementach stałych

-b stylikowe (np.caulobacter)

-pochewkowe

-nitkowe, pączkujace (np. hypomicrobium)

C) Bakterie występujace w osadach dennych

- beztlenowe bakterie gnilne

- beztlenowe bakterie celuloityczne

-beztlenowe bakterie metanogenne

Fototorfy oksygenowe

-wytwarzają tlen w czasie fotosyntezy

- wykorzysuja wodę jako donor elektronów do redukcji NADP

*cyjanobakterie

*glony

Sinice

wchodzą w skład filoplanktonu ,należą do gram - prokariotycznych organizmów fotosyntezujacych ok 2000 gat

(w tym 40 gat toksycznych ) występują w wodach słodkich , morskich i solankach

formy jednokomórkowe i kolonie odporne na ekstremalne warunki środowiska

Ciemny kolor to obecność Phronicium zielono-nieb lub ziel rozwijający w postaci koloni otoczonych galaretowatym skrzekiem

zapewniającym spójność podczas falowania nadmierne ilości sinic kolonijnych zaburzają krążenia wody w zbiornikach tworzą na pow. wody kożuchy dywany i piony

Zakwit od niektórych sinic :

-Deficyt tlenu ,?światła

-do wody wydzielane są

* prod przemiany materii

* silne toksyny

Glony

Występują w postaci pojedynczych komórek w wodach słodkich i morskich (nici kule płytki)

Skład jakościowy i ilościowy glonów zależy od zawartości soli w wodach

Glony w wodach oligatroficznych

-okrzemki z rodz mehovina , tabelkavia

-złotowiciowce dinobrion

-niektóre gat zielenic

w eutroficznych

-pojawiają się tobołki (dinobrion) i skrętnice ( ????)

Grzyby wodne rzadko występuja w czystych wodach występuja w wodach o odczynie wyraźnie kwaśnym poniżej wart 6

Gat Hucor, Rhizopus, Asperillus,Peuicilum, Deuteryomycota

Pierwotniaki wodne - żyja we wszystkich rodz wód

- najliczniej w silnie zanieczyszczonych

- są skł osadu czynnego

W wodach zanieczyszczonych dominuja bezlarwicowce . w wodach mało zanieczyszczonych zanczna przewagę zdobywaja orzeski np.

- wolnopływajace (np(parmacerium)

-osiadłe (npstentor vorciella)

Troficzność wód powierzchniowych

Jest to zasobność wód w pierwiastki biogenne oraz proste rozpuszczalne związki organiczne .Troficzność decyduje o produkcji pierwotnej i biomasie

Podstawowymi wskaźnikami troficzności wód są

-koncentracja fosforu i azotu

-koncentracja chloru

-przexroczystość wody

-wartości tlenowe w w warstwach przydennych

Skład ilościowy i jakościowy populacji bakterii ulega zmianie o 40- 55 % Największe znaczenie maja bakterie heterotroficzne. Aktywność metaboliczna mikroorg decyduje o proces dekompozycji i mineralizacji materi ograniczonej oraz regeneracji biogenów mineralnych w wodach.

Znaczenie mikroorg w przemianach i krążeniu materii organ i biogen mineralnych w ekosystemach wodnych.

Pętla mikrobiologiczna odpowiedzialna za transfer rozpuszczonej materii org. do wyższych poziomów troficznych.

Dom - dissolved materia matter

rozpuszczana w wodzie materia organiczna

-wyprodukowana przez obecny w ekosystemie plankton

-dostająca się do zbiorników z zewnątrz

Pom - porticulary organic matter

lipostaciowa materia organiczna stanowiąca biomasę bakterii

Strefy Saprobowości (strefy gdzie procesy mineralizacji , dostarczających wolnej energi) w wodach pływających. Klasyfikacja oparta na obecności gatunków wskaźnikowych

-polisaprobowe

-mezosaprobowe

-B - mezosaprobowe

-digosaprobowe

Im wyższe zanieczyszczenie tym większe stężenie.Proces odwrotny do produkcji pierwotnej

strefa polisaprobowa:

-wysokie stężenie substancji organicznej .

- woda silnie zanieczyszczona , mętna

-przykry zapach

-konsekwencje : silny rozwój bakterii heterotroficznych , często ostry deficyt lub brak tlenu .

W warstwach beztlenowych powsatja CO2 NH3 H2S CH4 BZT do 50 mg 02/l

Bakterii psychrofilnych do 2000/l , mała różnorodność gatunkowa , duża liczebność występują

- b heterotroficzne (phareofilus hatans, zooglea namipena)

-purpurowe bakterie siarkowe : chromatium okeni

- bakterie siarkowe : thiotrix

-glony : euglena virdis

-wiciowce Bodo pitrus

Mikroorganizmy wskaźnikowe (indeks saprobowy T ,3,50)

• bakterie : zooglea rampiera, Sarcina, Streptococcus marporaceus

• snice: Oscilatoria chlorina, -||- plutrida, -||- minima

• wiciowce: Euglena virdis, euglena spathirhincula, Bodo putrinus

strefa L mezosaprobowa

• woda mętna, gnilny stęchły zapach

• bardzo intensywny rozkład związków org.

• Głównym żródłem tlenu jest dyfuzj powietrza

• Zmniejsza się ilość siarkowodoru

• Nadal duża zawartość CO2

• Przewaga proscesów redukcyjnych

• Procesy beztlenowe wyłącznie w strefie przydennej

BZT₅ do 10 mg O₂/ l

Bakterii psychrofilnych: do 250 000 /l

Wskaźnik coli do 1000 000 /l

Liczba bakteri heterotroficznych - bardzo wysoka

Bakterie : sphaerotilus nataris, Beggiataa alba, zooglea nemigera

Grzyb ściekowy: Leptomitus lacteus

Sinice: Anabena , oscillatoria limosa

Okrzemki: achnautes, naricula

Pierwotniaki: Authoplysa vepatxhs

Pojawiają się glony pobierające rozpuszczoną materię organiczną

Masowo wystepuje Euglena viridis

B mezosaprobowa

Strefa kończącej się mienaralizacji jest przeźroczysta woda, zielona w wyniku silnego rozwoju glonów, zwiększa się liczba organizmów autotroficznych a maleje detrytusu.

BZT₅ do 5 mg O₂/ l

Bakterii psychrofilnych: do 50 000 /l

Wskaźnik coli do 100 000 /l

• Brak siarkowodoru

• Zmniejsza się zawartość CO2

• Zachodzą procesy nitryfikacji

• Występują dobre warunki tlenowe

• Duża różnorodność gatunkowa

Sinice nieliczne anabena flosaquaa

Pierwotniaki (nieliczne) Amolea protens

Wskaźniakami wody są liczne okrzemki:Asterionella formosa, Tabalionia fenestrata, Dieforma vulgare

Zielenice: Scenedeanus

Strefa Oligosaprobowa

Czyste wody pozbawione zapachu, dobrze natlenione, mineralizacja daleko posunięta

występują bakterie żelaziste: Leptothix ochracea

nitryfikacyjne.....

Ogólna liczna bakterii jest niewielka wynosi ok. 100 kom/ml

Psychrofilne- lubiące zimno

Duża ilośc glonów :okrzemki: cyclotella bodanica

Zielenice: Bulobochwate unirbilis

Krasnorosty Batrochospermum vogum

WYKŁAD 11

Mikroorganizmy allochtoniczne:

- nie są powszechne w środowisku wodnym;

- szybko rosą przy odpowiednim substracie;

- duże fluktuacje liczebności w populacji;

- zaadaptowane do wysokich stężeń substratu;

- zyja krócej w porównaniu z autochtonami;

- większośc życia spędzają w anabiozie;

- mogą być patogenne;

Mikroorganizmy allochtoniczne (obce) - mikro. Naniesione przez wode z innych ekosystemów, przedostaja się do zbiorników wodnych z: gleby, powietrza(wraz z opadami spływającymi do zbiorników), wnikają ze sciekami komunalnymi i przemsył.

Grupy bakterii pochodzenia ściekowego:

1. Własciwe bakterie ściekowe zyjące głównie na rozkładających się cząstkach organicznych pochodzenia zw. I roś. (protus vulgaris, pseudomonas fluorescens)

2. Mikroflora jelitowa człowieka i zwierząt - E.Coli, inne pałeczki z grupy coli, paciorkowce- Enterococcus fekalia, laseczki zgorzeli gazowej - Clostridium perfringens.

3. Drobnoustroje chorobotwórcze: pałeczki duru-Salmonella, pałeczki czerwonki-Shigella sp. , cholery-Vibrio cholerae.

Przyczyny epidemii:

Liczba bakterii wydalona z kałem np. średnio w 1g odchodów człowieka znajduje się ok. 1,3*10 do 7 komórek E.coli.

Strategia przezycia bakterii w wodach powierzchniowych - w środowisku wodnym allochtony przeżywają stres związany z niska temperaturą i z mniejszą zawartościa substancji organicznych.

Reakcja na stres:

- spowolnienie tempa rozmnazania bakterii;

- spowolnieniu ulegają procesy życiowe

- wydłużenie czasu generacji

Spowolnienie procesów zyciowych daje szanse na przeżycie. Gwałtowne obniżenie temp. U wielu bakterii allochtonicznych wywołuje szok zimna np. E.coli ---- Stymuluje powstanie licznych białek---Zmiany w lipidach błonowych powodują przystosowanie bakterii do niższych temp. I w efekcie obniżeniu ulegają wówczas wart. Temp. Koordynalnych w granicach których zachodzi działalnośc zyciowa bakterii.

Zwolnieniu wzrostu towarzysza zmiany:

- srednia masa komórki zmniejsza się kilkakrotnie;

- objętośc zmniejsza się od 15 - 300 razy;

-pałeczki mogą przyjmować formy ziarniakopodobne;

-zmiany w metabolizmie obejmuja m.in. stabilizacje sciany i błony kom.(zapewniaja stabilnośc kom);

wraz ze zmiejszeniem ilości lipidów i białek wzrasta także gęstośc cytoplazmy;

-wzrasta hydrofobowośc i adhezyjność kom.

-zmiany w budowie błonowych kwasów tłuszczowych;

-zmiany w budowie aminokwasów w scianie komórkowej;

-zmiany w kształcie chromosomów;

W sytuacji stresu głodowego kom. Zmiejszaja swoje wielkości i SA niewykrywalne w środ.

Mikroorganizmy przenoszone przez wodę:

- wirusy(enterowi rusy, adenowirusy, wirusy hepafilis, niektóre bakteriofagii)

- bakterie( G- czyli e.coli, pseudomonas aeruginas, rodzina proteus-klebsiella, enterobacter, G+ czyli laseczki z rodziny Bacillus i clostridium)

-pierwotaniki(Giaralia leubliu

Rodzaje Escherichia :

-stale w przewodzie pokarmowym człow. I zw.;

-nie SA uważane za chorobotwórcze, choc wiele szczepów dostawszy się do organizmu człow. Powoduje różne schorzenia;

-wyróznia się 5 głównych grup serologicznych szczepów E.coli wywyołująych begunki przenoszone przez żyżnośż z wodą. Wsród nich: enteropatogenna,enterotoksyczne, enteroinwazyjne.

Pałeczki:

Legionella - występuje powszechnie w wodzie w jeziorach, rzekach ale też izolowane są z pryszniców, wód przemysłowych, klimatyzacji, zakres temp. 5-63 st.C. Zakażenie wyłącznie drogą inhalacyjną tzw. Choroba legionistów. Źródła infeksci: przeważnie za pośrednictwem wody, woda przenoszona do picia, wytwarzania żywności i kąpieli i rekreacji. Wody zanieczyszczone sciekami są potencjalnym źródłem zagrożenia epidemiologicznego. Choroby przenoszone przez wirusy drogą wodną: (zapalenie opon mózgowych, porażenia, choroby ukł. Oddechowego). Przenoszone przez pierwotniaki drogą wodną (lambia)

Mikroorganizmy w powietrzu:

To środowisko nie jest dobre dla mikroorganizmów. Powietrze jest dla nich środow. Wtórnym: mogą okresowo przebywać i przemieszczać się w nim ale nie mogą rozmnażać się ani rosnąć.

Czynniki ograniczające występowanie mikroorganizmów w powietrzu:

- brak wystarczającej ilości skł. Pokarmowych

- częsty deficyt wody(zmiana wilgotności)

-promieniowanie słoneczne

Co można spotkać w powietrzu: bakterie, grzyby, wirusy, roztocza, cysy glonów i pierwotniaków, jaja lub cysty drobnych bezkręgowców, pyłki roslin.

Najdłużej w powietrzu mogą przebywac te formy, które ze względu na swoją budowę lub skład chem. Są odporne na wysychanie i działanie promieniowania słon. Czyli:

- formy przetrwalnikowe bakterii;

- formy wegetatywne bakterii wytwarzające: barwniki karotenoidalne i specjalne warstwy ochronne;

- zarodniki grzybów;

- wirusy mające otoczke;

Stężenie mikroorg. Zalezy od:

- stopniea zanieczyszczenia powietrza;

- wielkości emisji drobnoustrojów i ich źródła;

- odległości od źródła emisji;

-ruchów powietrza;

-wrazliwości drobnoustrojów;

- czasu przebywania w powietrzu;

- promieniowania słon.;

- wilgotności względnej;

- teperatury;

- pory dnia;

- pory roku;

Aerozol biologiczny (bioaerozol) tworzony jest przez drobnoustroje występujące w powietrzu w postaci ukł. Koloidalnego: 2 fazy: 1.rozproszona; 2.ośrodek dyspersyjny-pow. Lub inny gaz;

Główne źródła emisji bioaerozolu:

- naturalne SA nieszkodliwe-stanowia naturalne tło

- bytowe SA często szkodliwe-mogą rozprzestrzeniać się drobnoustroje patogenne.

Rodzaje:

1. Saprofityczny: alergie, dychawica oskrzelowa, psucie się produktów żywnościowych i farmaceutycznych.

2. Patogenny: alergie, dychawica oskrzelowa, choroby zakaźne, błonica, gruźlica, odra, ospa, świnka.

3. mieszany: epidemie, epizodzie, epifitie

Podział bioaerozolu na podstawie……??

- drobnoziarnisty( <1um) - wirusy, endospory, frag.kom.

- gruboziarnisty (>1um) - bakterie, grzyby, zwykle połączone z pyłami lub kropelkami wody;

Wielkośc cząsteczek zalezy od:

- stopnia zanieczyszczenia powietrza;

- rodzaju cząsteczek;

- zdolnosci łączenia się w wieksze agregaty;

- wilgotności i temperatury;

Miejsce osadzania się bioaerozolu:

- cząstki o śr. >10um opadają (jama gardła, nosowa)

- 2 - 10 um (w tchawicy, oskrzelach, oskrzelikach)

- >1 um ( pęcherzykach płucnych-najbardziej niebezpieczna część)

Ochrona przed wnikaniem bioaerozolu:

Mozliwość usuwania bioaerozolu wdychanych z pow.:

- aparat sluzowo-rzęskowy;

- fagocytoza makrofagów płuc;

Dodatkowe - wyłapywanie większych cząstek aerozolu przez włoski w otworach nosowych np..odruch kaszlowy. Skutecznośc zalezy od: stężenia bioaerozolu i stponia inwazyjności tworzących go mikroorg.

Zagrożenia:

Grupy: choroby zakazne, wirusowe, bakteryjne, grzybowe, pierwotniacze:

- zatrucia np. endotoksyny i miko toksyny;

- choroby alergiczne(zanieczyszczenie naturalnych środowisk przurodnicznych;

- choroby wirusowe:

*grypa(ortomyxowirusy)

*grupa rzekoma- swinka, zapalenie oskrzelików i płuc u niemowląt(paramyxowirusy);

* różyczka;

*choroby przeziębieniowe;

*ospa prawdziwa (wirusy gr. Ospy)

*ospa wietrzna (wirus gr. Opryszczki);

* pryszczyca;

*zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych(enterowi rusy);

*choroba ukł. Oddechowego(reowirusy)

- choroby bakteryjne:

*gruźlica płuc-prątki gruźlicy;

*zapalenie płuc- gronkowce, pneumokoki(streptococcus pneumonia);

*angina, płonica, zapalnie gardła- paciorkowce

*ROPNE ZAPALENIE GÓRNYCH I DOLNYCH DRÓG UKŁ. ODDECHOWEGO;

*krztusiec - pałeczki Bordetella petisis;

*błonica - maczugowiec błonicy;

*legionelloza - pał z rodz. Legionella

- choroby grzybicze:

*grzybice powierzchniowe;

*grzybice głębokie - kropidlak popielaty

- choroby pierwotniacze:

*sporowiec

- alergie:

*astma oskrzelowa;

*katar sienny;

*alergiczne zapalenie pęcherzyków płucnych;

- alergie obecne w powietrzu:

*drobno.- grzyby pleśniowe;

*pyłki roslin wielopylnych;

*drobne bezkręgowce;

*pył pochodzenia biologicznego;

WYKŁAD 12

Mikroflora człowieka:

Liczebność mikroorg. Związanych z ludzkim ciałem 10 krotnie przewyzsza liczebnośc komórek organizmu. Ogólna liczba mikroorg. Zasiedlających org. Człowieka to 10 do 14 (100 bilionów).

Miejsce zasiedlania przez mikroorg.

- powierzchnia ciała;

- ukł. Oddechowy;

- przewód pokarmowy;

- ukł. Moczowy;

Skład mikroflory ludzi ok. 200 dominująccych gatunków bakterii.

Czynniki modyfikujące skład mikroflory:

- klimat, wiek, płeć, stes, dieta, kosmetyki, jakośc mikrobiologiczna środowiska

Rola mikroflory:

- ochronna - przez konkurencje z mikroorg. Chorobotwórczymi

- odzywcza - dostarcza sub. Odżywczych;

- potencjalne źródło infekcji - patogeny oportunistyczne, zmiany składu populacji mikroorganizmów;

Udział mikroflory fizjologicznej w procesach chorobowych:

- prawdopodobnie wszystkie bakterie stanowiące naturalną florę należa do gat. Oportunistycznych;

- mogą wywoływać infekcję i choroby w sytuacjach osłabienia lokalnych lub ogólnych mechanizmów obronnych organizmu swego gospodarza;

Podatnośc na zakażenia flora oportunistyczną może zależec od:

- złego odzywiania;

- stanu awitaminozy;

- nadmierne przegrzanie lub wyziębienie;

- niski poziom fizjologicznego białka;

- przewlekła choroba;

- zakażenie wirusowe;

- zażywanie leków immunodepresyjnych lub przeciwnowotworowych;

- stres psychiczny;

Działalnośc patogenna mikroflory fizjologicznej:

- gatunki związane ze ścisle zdefiniowanym obszarem orag. Mogą ulec przeniesieniu i tam rozpocząc działalnośc patogenną:

* np. w wyniku perforacji ukł. Pokarmowego może dojśc do zapalenia otrzewnej;

*jeśli E.coli dostana się do pęcherza;

*pałeczki jelitowe mogą stac się pasożytem po przeniknięciu do miedniczek nerkowych;

*podczas zabiegów stomatologicznych

Kolonizacja org. Człowieka przez mikroorg.:

Poród - pierwszy kontakt z mikroorg. Zasiedlenie powierzchni ciała.. Mikroorg. Pochodzą z dróg rodnych matki i rąk połozenej i lekarza. Skłąd mikroflory zalezy od rodzaju porodu i poziomu higieny. Podczas karmienia zasiedla się ukł. Pokarmowy dziecka. Naturalne karmienie - mikroflora matki ze skóry przechodzi na dziecko.

Noworodek:

Zasiedlanie przewodu pokarmowego przez mikroorg., które przechodzą ze skóry, okolic sutków karmiącej matki, ze smoczka. Dzieci karmione piersią maja mały udział na ciele Clostridium i Enterococcus. Mikrofolora stopniowo staje się podobna do mikroflory dorosłego człowieka. Pełna stabilnośc między 3 a 7 rokiem życia.

Mikroflora fizjologiczna:

Skóra i jej właściwości:

- pow. Ok. 2 m2

- środowisko niekorzystne;

- pH 5,5

- duże stężenie soli;

- zmienne środowisko

- periodyczne złuszczanie;

- lipidy wydzielane przerz gruczoły łojowe;

- NaCl wydzielane przez gruczoły potowe;

Osłoniete części ciała:

- wieksza liczba mikroorganizmów

---