WYKŁAD 3 25.10.2012 – MIKROBIOLOGIA OGÓLNA

1.Archaea- krótka charakterystyka

-ekstremofilne, tlenowe i beztlenowe, litotrofy i heterotrofy

Charakterystyka:

-brak mureiny w ścianie komórkowej-występuje pseudomureina lub białka i polisacharydy (brak wrażliwości na penicylin, cefalosporynę i D-cykloserynę

-błona komórkowa zawiera zamiast estrów etery glicerolowi izoprenoidów alkilowych z resztami C₂₀-fitanylowymi lub C₄₀-bifitanylowymi oraz lipidy obojętne

Polimerazy RNA zależne od DNA składają się z 4 podjednostek, są oporne na antybiotyki typu ryfampicyna, streptolidygina

-translacja niewrażliwa na chloramfenikol, ale wrażliwa anatoksynę błoniczą

-autotroficzne wiązanie CO₂ poprzez acetylokoenzym A(nie cykl rybulozo fosforanowy, jak u bakterii)

2.PodziałArchaea

- Archeony metanogenne

-Archeony halofilne

-Archeony termo-kwasolubne

Masa archeonów zawierająca karotenoidy-haloruberynę zabarwia wodę na czerwono

Czy archeony są chorobotwórcze?

3.Archeony metanogenne

Różne kształty mezo- i termofilne, zawartość par G-C to 27-61%

Pierwotnie wyizolowały z próbki komina wulkanu oceanicznego tzw. białego palacza, znajdującego się na głębokości 2,600m na Wschodnim Pacyfiku. Hoduje się go na medium zawierającym H2 i CO2 jako źródło węgla i energii w temperaturze 50-86 stopni C. Komórki mają kształt nieregularnych ziarniaków z dwiema wiązkami polarnych rzęsek.

Przykłady:

1. Methanosarcina barkeri

2. Methanospirillum sp.

3. Methanobrevibacter sp.

4. Methanococcusvannielli

5. Methanobacterium sp.

4.Archeony halofilne

-tlenowce i heterotrofy, zdolność do wykorzystywania energii świetlnej w metabolizmie, optymalny wzrost w obecności 3,5-5M NaCl

Przykłady:

1. Halobacterium

2. Haloferax

3. Halococcus

Białko będące pompą protonową posiada zdolność przenoszenia protonów przez błonę komórkową pod wpływem światła. Wytwarzana różnica stężeń jonów wodorowych wykorzystywana jest następnie do syntezy ATP.

Halobacterium halobium- słonolubna

5.Arecheony termo-kwasolubne

Grupa niejednorodna, autotrofy i heterotrofy, beztlenowce i tlenowce, skrajnie kwasolubne i neutrofile

Samo zagrzewające się hałdy węglowe to miejsce występowania Thiobacillus acidophilus. Bakteria ta występuje też w gorących źródłach. Ma najmniejszy genom ze znanych niepasożytniczych genomów bakteryjnych.

Przykłady:

1. Sulfolobus acidocaldarius- kwaśne, gorące źródła, utlenia siarkę do siarczanów

2. Thermoplasma acidophilus- brak ściany komórkowej, temperatura optymalna 58stopni C, pH 1-2

3. Grupa Thermoproteales- występuje temperaturze 85-105 stopni C, ekstremalne termofile

6.Porówanie Bacteria, Archaea, Eukarya

7. Wykorzystywanie Archaea

Ogólne zastosowanie Archaea w przemyśle biotechnologicznym można podzielić na tzry obszary:

→ wykorzystywanie biomasy mikroorganizmów

Ekstrakcja metali z rud, procesach oczyszczania ścieków oraz przetwarzania odpadów rolniczych, komunalnych i przemysłowych. Dzięki wytwarzaniu metanu stosuje się je dodatkowo celach produkcji biogazu

→ wykorzystanie enzymów

Enzymy zaangażowane w metabolizm węglowodanów, termo stabilne enzymy wykorzystywane m.in. w produkcji detergentów, polimeraza DNA

→ wykorzystanie metabolitów

Białka, substancje osmotycznie czynne, egzodisacharydy oraz lipidy mają szerokie zastosowanie. Niektóre halofilne szczepy syntetyzują …

8. Bakterie fotosyntetyzujące

a)niektóre bakterie purpurowe siarkowe

-niezdolne do wykorzystywania H₂O jako donora wodorów(korzystają ze zredukowanych donorów wodoru np. H₂H, H₂, zw. organiczne

-w fotosyntezie nie powstaje tlen, to tzw. fotosynteza anoksygenowa

Należą tu:

-purpurowe bakterie siarkowe

-purpurowe bakterie bezsiarkowe

-zielone bakterie siarkowe

9. Sinice

-wykorzystują wodę jako donor wodoru

-fotosynteza zachodzi tak jaku roślin zielonych

-w fotosyntezie powstaje tlen, to tzw. fotosynteza oksygenowa

-należą do grupy mikroorganizmów

-występują w zakwitach wód

Charakterystyka sinic:

-Nazwa pochodzi od charakterystycznej sinawej barwy, powstałej w skutek maskowania chlorofilu a przez inne barwniki- karoten, fikocyjan i fikoerytrynę w tylakoidach. Tylakoidy sinic zawierają fikobilisomy

-substancje zapasowe-skrobia sinicowa, cyjan oficyna(głównie w hetero cystach, polimer stanowiący źródło azotu) glikogen, polifosforany, niektóre gatunki również PHB

-ściany komórkowe wzmocnione kwasem pimelinowym; otoczka śluzowa na zewnątrz komórek umożliwia ruch ślizgowy, również sinice wykorzystują ruch pełzający lub oscylacyjny, nigdy nie poruszają się za pomocą rzęsek

Ze względna morfologię sinice dzieli się na:

1. Sinice chrookokalne- komórki pojedyncze lub w agregatach zlepione śluzem lub otoczką, dzielą się przez podział poprzeczny lub pączkowanie. M.in. Gleocapsa, Gleobacter violaceus(nie posiada tylakoidów ani fikobilisomów!), Gleothece, Synediococcus

2. Sinice pleurokapsalne- formy jednokomórkowe, ale rozmnażające się tylko przez podział wielokrotny . M.in. Pleurocapsa, Dermocarpa, Myxosarcina

3. Sinice nitkowate nie tworzące hetero cyst- nici tylko z komórek wegetatywnych .M.in. Spirulina, Lyngbya, Dhormidium, Pleotonema

4. Sinice nitkowate tworzące heterocysty- w hodowli bez azotu powstają hetero cysty. M.in. Anabaena, Nostoc, Calothirix

5. Sinice nitkowate tworzące hetero cysty z więcej niż jedną płaszczyzną podziału komórki np. Fischerella

Sinice występują w formie nici:

→ typ trychoniowy-duża autonomia tej formy morfologicznej. Nić we wspólnej ścianie, poprzeczne są tylko cienkie przegródki, wspólna pochwa śluzowa

trychom + pochewka = nić

→ typ pleurokapsalny –komórki otoczone całkowicie ściana komórkową, brak łączności między nimi lub za pomocą plazmodesm

Rozerwanie nici następuje w miejscu gdzie występuje nekridium

10.Wyspecjalizowane komórki sinic

• ANKINETY- formy przetrwalne. Zróżnicowane morfologicznie. Położone terminalnie(Cyclocpermum) lub między innymi komórkowo.

• HORMOGONIA- krótkie fragmenty nici powstałe z rozerwania większych form

• BEOCYTY- komórki reproduktywne, występują u sinic pleurokapsalnych

• HETEROCYSTY- miejsce wiązania azotu atmosferycznego

Heterocysty służą do wiązania azotu atmosferycznego w warunkach tlenowych. Powstają wtedy, kiedy brakuje azotu w formie związku chemicznego (jon amonowy, azotanowy(V))

Następuje produkcja NITROGENAZY, a białka fikobilinowe ulegają redukcji przy zachowaniu się chlorofilu a(brak fotosystemu II-nie wytwarzany jest tlen, jedynie zachodzi cykliczna fosforylacja i regeneracja ATP). Komórki wegetatywne dostarczają hetero cystom źródło węgla organicznego, w zamian dostają azot w formie GLUTAMINY.

11.Sinice pod mikroskopem

Paulinella chromatophora-> symbioza z korzeninóżką- cyjanelleczyli sinice w roli chromatoforów

12. Sinice występujące zakwitach wód

Eutrofizacja- nadmiar pierwiastków biogennych m.in. N_2, P

Zakwit wód- objaw eutrofizacji

W zakwitach wód występują m.in.: Anabaena sp., Microcystis aeruginosa, Aphanizomenom flos-aquae

13.Toksyny sinicowe

Toksyny sinicowe mogą należeć do grup: neurotoksyn, hepatotoksyn, cytotoksyn, derma toksyn.

-do grup hepatotoksyn zalicza się modularynę i mikorcystyny

-Cylindrospermopsyna wykazuje działanie hepato-i cytotoksyczne

-do dermatotoksyn zalicza się debromoaplysiatoksynę, lyngbyatoksynę oraz aplysiatoksynę

-neurotoksyny dzielą się na tzry grupy: anatoksyny-a, anatoksyny-a(S) oraz saksitoksyny

14. Grzyby mikroskopowe- charakterystyka

-komórki eukariotyczne

-ściana komórkowa zbudowana z chityny

-brak barwników fotosyntetycznych (chemoorganoheterotrofy)

-organizmy tlenowe

-brak stadiów uwicionych (prawie nigdy nie występują)

15. Pojęcia

GRZYBNIA-cała strzępkowa plecha grzyba

PLECHA- grzybnia wegetatywna. Składa się ze strzępek rozgałęzionych wielokrotnie, wrastających w podłoże lub rozrastających się na jego powierzchni

STRZĘPKI- mają ścianę komórkową i cytoplazmę z organellami. Grzyby niższe nie mają poprzecznych Sept(ścian) w strzępkach. Taka forma to KOMÓRCZAK. Grzyby wyższe mają strzępki septowane.

16. Wzrost i rozmnażanie grzybów

Wzrost grzybów- strzępki rosną tylko w strefie wierzchołkowej (wzrost szczytowy). Każda część grzybni ma możliwość wzrostu.

Rozmnażanie płciowe- zetknięcie się strzępek macierzystych w 3 fazach:

→ plazmogamia (zlanie się protoplastów)-komórka zawiera dwa jądra(dikarion2n) i w tej formie może pozostawać przez dłuższy czas

→ kariogamia- to proces zlania się dwóch haploidalnych jąder i wytworzenie zygoty

→ następnie zachodzi mejoza, redukcja liczby chromosomów i powstają komórki haploidalne

Rozmnażanie bezpłciowe:

a)pączkowanie(drożdże)

b)tworzenie spor

*konidia (Aspergillus, Reniullum)

*sporangia (Mucor, Rhizopus)

*zoospory (grzyby niższe)

17. Znaczeni biotechnologiczne grzybów
a) W serowarstwie spotyka się różne odmiany pleśni Penicillum- szlachetne i pasożytnicze, obojętne, a nawet szkodliwe. Odmiany pasożytnicze Penicillum roqueforti, P.glaucum, P.camembertii

b) W browarnictwie i winiarstwie

18. Promieniowce

-Kiedyś uważane za grzyby nitkowate w rzeczywistości są podobne do bakterii ( brak uorganizowanego jądra komórkowego, budowa ściany i błony komórkowej oraz organelli komórkowych)

-Występują naturalnie w glebie

-Są gram-dodatnie, niektóre sąkwasooporne

-Komórki proste lub lekko zakrzywione pałeczki posiadają tzw. filamenty (cienkie wyrostki różnej długości 10-15 µm)

-Rosną w postaci skupień połączonych wyrostkiem, tworzą tzw. pseudogrzybnię zewnętrzną

Wyróżnia się trzy typy pseudogrzybni:

1.powierzchniową(podstawowa)- trzon koloni właściwej, silnie rozwinięte zbite strzępki

2.powietrzną- strzępki uformowane w delikatną, aksamitną masę, na ich komórkach znajdują się wyrostki sporo nośne(cymelia)

3.wgłębną- wrastającą podłoże

-W odróżnieniu od grzybów cechują się pseudogrzybnią rozgałęzioną

-Rozmnażają się przez podział, fragmentacje pseudogrzybni i segmentację. U Streptomyces wytwarzane są spory.

Geosmina- organiczny związek chemiczny a grupy alkoholi o wyraźnym smaku i zapachu ziemi. Jest odpowiedzialny za ziemisty smak buraków i silny zapach występujący po opadach deszczu w czasie suszy. Uwalnia się z promieniowców po śmierci.

Rodzaj Actinomyces- pałeczki układające się w kształt litery V, Y lub T. Względnie beztlenowce, kolonie suche, pomarszczone, rzadziej gładkie, śluzowate.

Część szcepówjest chorobotwórcza dla ludzi są komensalami bytującymi na powierzchni tkanek u ludzi i zwierząt. Warunkowo chorobotwórcze gatunki wywołujące promienice to Actinomyces israelii, A. naeslundii, A.viscosus, A. odontolyticus.

Rodzaj Streptomyces- bytują głównie w glenbe. Bezwzględne tlenowce mezo- i termofilne. Biorą udział w tworzeniu humusu.

Cechą charakterystyczną jest występowanie w peptydoglikanie LL-diaminopimelinowego i obecność mostków glicynowych.

Wytwarzają spory( kiełkujące po zadziałaniu czynnika stymulującego np. alaniny) oraz egzopigmenty zabarwiające podłoże wokół kolonii

Wytwarzają antybiotyki, związki o charakterze przeciwwirusowym, przeciwnowotworowym, insektycydy, pestycydy.

Jedyny gatunek chorobotwórczy to Streptomyces somalensis.