MIKROBIOLOGIA 23.IV.13
Neutralizm – określa stosunki obojętne, współbytowanie populacji układa się harmonijnie, żadna z nich ani nie szkodzi, ani nie pomaga drugie (brak współdziałania);
Komensalizm (współbiesiadnictwo) – dwie różne populacje żyją obok siebie, z tym, że jedna czerpie z tego korzyści, natomiast dla drugiej jest ot obojętne (bakterie E. coli [wytwarza wit K] w jelitach człowieka);
Protokooperacja – dwa gatunki żyją obok siebie, wzajemnie się uzupełniają, mogę jednak rozwijać się niezależnie od siebie (bakterie mlekowe w zakwasie);
Symbioza (mutualizm) – obligatoryjny wiązek dwóch różnych populacji, mający istotny wpływ na ich funkcjonowanie w określonym środowisku (jedno nie może funkcjonować bez drugiego). Przykłady:
-ektosymbioza – jeden z partnerów jest poza komórkami drugiego:
-ziarna kefirowe
-bakterie tlenowe i beztlenowe w glebie (Acetobacter)
-porosty (glony z grzybami)
-rośliny motylkowe i bakterie G(-)
-bakterie w żwaczu (beztlenowe, promieniowce – rozkładają celulozę)
-mikroflora skóry człowieka (paciorkowce, gronkowce – asymilują pot; Bifidobacterie – zlizywane ze skóry przez niemowlęta)
-endosymbioza – jeden z partnerów występuje w komórkach drugiego
-bakterie, grzyby niższe w ciele owadów
-chloroplast, mitochondria – prokariotyczne endosymbionty
Antagonizm – zależność pomiędzy populacjami, kiedy jeden z nich jest szkodliwe dla drugiej:
Konkurencja – dwaj partnerzy konkurują o deficytowy czynnik środowiska i jeden z nich przegrywa w tej walce (bakterie probiotyczne w jelitach człowieka)
Amensalizm – rozwój jednej populacji jest hamowany przez toksyny drugiej. Jeden gatunek (amensal) oddziałuje niekorzystnie na drugi gatunek, sam nie podlegając jego wpływowi (kwasy żołądkowe; reaktywne formy tlenu; alkohole)
Pasożytnictwo – jeden organizm żywi się płynami ustrojowymi lub komórkami innych organizmów. Oddziałuje niekorzystnie jednocześnie nie może bez nich przetrwać:
# Pasożyty fakultatywne (względne)
# Pasożyty obligatoryjne (bezwzględne)
# Nadpasożytnictwo (żerowanie jednego pasożyta na drugim)
Drapieżnictwo – jeden organizm żywi się komórkami drugiego. Występowanie drapieżcy i ofiar (enzymy śluzowe)
Warto też wspomnieć o:
Metabioza – następstwo organizmów po sobie, Jedne drobnoustroje przygotowują warunki do rozwoju innych. Naturalnie psucie się mleka (owoców, piwa, wina)
Termogeneza – wydzielanie ciepła przez rozwijające się bakterie mezofilne w odpowiednio wilgotnym i izolowanym termicznie środowisku stwarza warunki do rozwoju bakterii termofilnych
Obniżanie potencjału redox –bakterie tlenowe obniżają potencjał redox, doprowadzają do stworzenia warunków dla rozwoju bakterii beztlenowych (w zbiornikach wodnych)
Zmiana pH środowiska - alkalizacja środowiska (Proteus vulgaris) lub zakwaszanie środowiska (bakterie mlekowe lub octowe)
Wpływ mikroorganizmów na środowisko:
Rośliny (producenci) – wykorzystują energię słoneczną do wytworzenia materii organicznej, z CO2
Zwierzęta (konsumenci) – budują własne ciało z pierwotnej biomasy
Drobnoustroje (czynniki degradacyjne) – reducenci
Obieg węgla
Udział mikroorganizmów w obiegu węgla to najważniejsza rola, jaką odgrywają w podtrzymaniu życia na ziemi. Dokonują one mineralizacji zw. Organicznych węgla wytworzonych w czasie fotosyntezy i tym samym utrzymują równowagę tego pierwiastka w przyrodzie
Obieg azotu
# 78% powietrza,
# dostępny tylko dla mikroorganizmów.
# Amoniak – główny związek obiegu azotu.
# 4 procesy:
Amonifikacja – hydrolityczny rozkład białka pod działaniem enzymów proteolitycznych z następującą po nim deaminizacją aminokwasów do jonu NH4
Nitryfikacja – w warunkach tlenowych, w glebie jon NH4 jest substratem dla materii nitryfikacyjnych Nitrosomonas, Nitrobacter utleniających go do azotanów: Nh3 ->No2->No3 (utlenianie). Amoniak i azotany mogą być źródłem azotu dla roślin. Aminokwasy – Lactococcus, Lactobacillus
Denitryfikacja – w warunkach beztlenowych niektóre gatunki bakterii wykorzystują azotany, jako akceptor wodoru i redukują je do azotynów i wolnego azotu: No3->No2->NH3->N2 (redukcja). Proces ten prowadzi do strat azotu w glebie. Escherichia coli, Proteus vulgaris, Micrococcus denitrificans, Bacillus licheniformis.
Wiązanie azotu wolnego – niektóre bakterie wolno żyjące w glebie lub związane symbiotycznie z roślinami motylkowymi (Rhizobium – w ciągu roku 100 – 200kg azotu/ ha; Actinomyces (promieniowce) – niesymbiotyczne ok 10kg/ha; Bakterie beztlenowe [Clostridium, Methanobacterium, Bakterie tlenowe. Każdy gatunek rośliny motylkowej ma swoisty dla siebie gatunek bakterii brodawkowych
Obieg siarki
# Stanowi 1% s.m. komórek
# W komórkach występuje w postaci grup sulfhydrylowych w aminokwasach siarkowych, koenzymie A, biotynie w biosferze w formie siarczanów
# Warunki tlenowe: Baterie utleniają grupę –SH cysteiny do R-SO3H (kwas sulfonowy) ->desulfonacja->H2S->utleniają SO4
Thiobacillus, Beggiatoa, Thiotrix
# Warunki beztlenowe lub mikroaerofilnowe: rozkład cysteiny do H2s (gnilne beztlenowce) lub redukcja siarczanów (SO4->H2S) gdzie SO4 jest akceptorem wodoru
Chlorobiom, Clostridium, Proteus, Salmonella – gnilne beztlenowce
Obieg fosforu
# w biosferze w formie fosforanów
# w organizmach żywych jako estry fosforanowe (w kw nukleinowych i związkach makroergicznych oraz produktach pośrednich metabolizmu) ->jony fosforanowe asymilowane z gleby przez rośliny i mikroorganizmy
WYKŁAD 8 (p.1027)
Charakterystyka mikro
GRZYBY (Eumycotiona)
Bezchlorofilowe, przeważnie niezabarwione organizmy, jedno lub wielokomórkowe
Niektóre o nitkowatych strzępkach
Zawierają wykształcone jądro komórkowe, oddzielone od cytoplazmy błoną jądrową
Zdolne do rozmnażania wegetatywnego i generatywnego
Ze względów praktycznych dzielą się na: pleśnie drożdże
Podstawą podziału jest zdolność tworzenia puszystej grzybni
Pleśnie budowa:
# Strzępki – rurkowate komórki, rozgałęzione lub nie
# Strzępki mogą być podzielone ścianami poprzecznymi tzw. septami lub niepodzielone (komórczaki)
# Nitkowate strzępki nie rosną pojedynczo, ale tworzą sploty zwane grzybnią
# Grzybnie (mycelium) typowych pleśni są widoczne gołym okiem, w postaci luźnej, watowatej lub bardzo zwartej
# Dwa typy grzybni:
Powietrzna
Wgłębna
Ściana komórkowa pleśni: syntezowana w pierwszym stadium rozwoju grzybni, odpowiada za kształt komórki
Zbudowana z polacharydów B – glukanów, celulozy, chityny, chitozanu a także białek i lipidów strukturalnie związanych z glukanem i chityną, która odpowiada z a sprężystość i trwałość ściany komórkowej
Zawiera enzymy barwniki i antygeny (alergie ukł oddechowego)
Nie jest niezbędna do funkcjonowania komórki
Skład s.m. ściany komórkowej:
Glukan 60%
Chityna 10-30%
Białka 20%
Lipidy 1-3%
Rozwój grzybni
Wegetatywna grzybnia tworzy się w wyniku przekształcenia kiełka rostowego spory w strzępkę jej wydłużania i rozgałęzienie
Wzrost strzępki jest apikalny (wierzchołkowy)
Szybkość zrostu strzępki grzybni powietrznej:
5,5um/min (podłoże stałe)
3,8 mikrom/min (podłoże płynne)
Komórki szczytowe->komórki młode (przegrody otwarte-> komórki dojrzałe (nie uczestniczą we wzroście z zatkanymi septami)
Odgałęzienia strzępki głównej – w odpowiednim miejscu powstaje uwypuklenie, które staje się początkiem nowej strzępki
Czas tworzenia nowych uwypukleń – kilka do kilkunastu minut
Strzępki główne ->Średnica 5-10 um
Strzępki boczne-> 1-3 um
W miarę oddalania się od wierzchołka strzępki ściana komórkowa jest pogrubiana bazypetalnie (nowe warstwy są odkładane od strony wewnętrznej)
Długość strzępek jest nieograniczona, może wynosić nawet kilkanaście cm.
ETAPY ROZWOJU GRZYBNI
#trofofaza
Młode szybko rosnące i dzielące się komórki, które tworzą rozgałęzione układy
Równowaga między pobieraniem składników podłoża i ich przemianą
#idiofaza
Zakłócenie równowagi przez nagromadzeniem metabolitów
Budowanie sept ścian poprzecznych powstawanie form przetrwalnych (chlamydospor)
Morfologiczne i fizjologiczne różnicowanie komórek kolonii w wyniku zmieniających się warunków środowiska
Sporulacja
Wyrastanie strzępek powietrznych indukowane brakiem składników azotowych pożywki
FIzJOLOGIA
Dobrze rosną w ś wilgotnych – przy braku wody mogą wytwarzać formy przetrwalnikowe (np. chlamydospory)
Wartość graniczna zawartości wody 11-14%
Wymagania w stosunku do wilgotności są mniej precyzyjne niż bakterii (Aw 0,98-0,99)
Światło pobudza do wzrostu niektóre gatunku i hamuje wzrost innych
Lepiej rosną w środowisku o niskim pH (3.0-3,5) [ale mają możliwość wzrostu przy pH 1,5-10]
DOŻDŻE
Afryka południowa 3400-3800 mln lat
Sumerowie (piwo) 7000 pne
Asyria (wino) 3500
Rzym (chleb) 110pne
Azja (kumys, kefir)
Pasteur:
1860 „odkrycie” obecności i roli drożdży w procesach fermentacji
1863 – Pasteur wyjaśnij fermentację moszczu (drożdże, jako żywy czynnik odpowiedzialny za przemianę cukru do etanoli i ditlenku węgla)
BUDOWA DOŻDŻY
Ściana komórkowa jest zbudowana z 80% polisacharydów (mogą zawierać glukany (30%), mannany, galaktany, chityna), białka 13-15%, tłuszczy 8,5-9%
Ściana młodych komórek jest bardzo cienka, elastyczna i przepuszczalna
Starsze mają ściany zgrubiałe, sztywne, szorstkie i bardzo oporne na czynniki zewnętrzne
Morfologia drożdży:
Organizmy jednokomórkowe
Obecność substancji zapasowych (wolutyna, glikogen, lipidy)
Wielkość komórek 1-8um (długość); 1-6um (szerokość)
Kształt komórek (kulisty (candida), elipsoidalny (Saccharomyces cerevisae), cylindryczny (Pompe), cytrynkowaty (Kloeckera), nitkowaty, buławkowaty (Endomyces)). Pseudomycelium – połączone komórki pojedyncze w wydłużone formy
Hansenula (pączkowane biegunowe) - pseudogrzybnia
FIZJOLOGIA DROŻDŻY
Mezofilne, optimal temp 30st C (-34, 0, 47stC)
PH 5,5-6,0 (2,2 – 8,5)
Względnie beztlenowe
Heterotrofy (cukry proste lub dwucukry)
Nie wykorzystują azotu cząsteczkowego (azot organiczny i nieorganiczny)
Wymaga wit z grupy B i mogą je produkować
Symbioza w ziarnach kefirowych – witaminy dla bakterii mlekowych
S. cerevisiae – wit z grupy B (B1-B12) + ergosterol
Rhodotorula glutinis – wit z grupy B + ergosterol + beta karoten
Candida ryboflawina – wit B2, ergosterol
ROZMNAŻANIE
Rozmnażanie to stadium rozwojowe, w wyniku, którego powstaje nowy osobnik o cechach typowych dl określonego gatunku
Bezpłciowe (wegetatywne) – jeden organizm haploidalny bez zmiany fazy jądrowej
Fragmentacja strzępki – strzępka rozpada się na pojedyncze komórki z których powstają kolejne strzępki (Geitrichum)
Sporulacja – rozwój i rozmażanie grzybów zwłaszcza strzępkowych odbywa sieza pośrednictwem spor
Są one jednocześnie formą spoczynkowo i służą do repodukcji
Zwykle są to jednokomórkowei i pigmentowane twory czasami ruchliwe
W zależności d sposobu i miejsca tworzenia spory zwane są
> chlamydosporami
> oidiami –Geotrichum
> blastosporami -Cladosporium
> Konidiami (egzospory) – Penicillum, Aspergillus
> Sporangiospory (endospory)–Mucor, Rhizopus
> Zygospory (komórki tworzone płciowo) - Zygomycetes
> Askospory (zarodniki tworzone płcuiwo w workach) – niektóre drożdże
Pączkowanie
Rozszczepienie
Płciowe – połączenie zróżnicowanych płciowi komórek (gamet) lub strzępek i połączenie ich jąder
Gamety jedno- lub różnoimienne, które tworzą się w gametangiach, tj. haploidalnych elementach płciowych