1. Porównanie komórki prokriotycznej i eukatriotycznej:

PROKARIOTA	EUKARIOTA
Obszar jądrowy- nukleotyd, kolista, dwuwiciowa czasteczka DNA (genofor)	Jądro komórkowe- chromatyna jądrowa (DNA+ białka), jąderko, otoczka jądrowa	jądro
Nie występuje, mezosomy- uwypuklenia błony komórkowej, w której	Mitochondria- wyspecjalizowane organella komórkowe, odpowiedzialne za proces oddychania kom. we wnętrzu zachodzą dwa kluczowe dla tego procesu: cykl Krebsa i łańcuch oddechowy. Ich rola to dostarczenie ATP	mitochondrium
BRAK	Redikulum endoplazmatyczne- powszechna u eukariota	Redikulum endoplazmatyczne
BRAK	Lizosomy-powstaja w obrebie aparatu Golgiego, procesy trawienia wewnatrzkom., rozklad nieprawidłowych fragmentówkomórki, enzymy trwaienne hydrolityczne.	Lizosomy
BRAK	Aparat Golgiego-obłonione cysterny spłaszczone w części środkowej, wytwarza cytoplazmę	Aparat Golgiego
Cytoplazma-zachodzą w niej wszystkie reakcje biochemiczne, miejsce występowania nukleotydu	Cytoplazma- zasadnicza część protoplastu komórki, zawiera wszystkie organelle	Cytoplazma
Brak plastydów, fotosynteza zachodzi w komórkach bakterii zielonych i purynowych, w tylakoidach.	Fotosynteza w mokórkach roślinnych i glonach zachodzi w chloroplastach	Plastydy
BRAK	Przedziałowość dzieki strukturom błon wewnętrznych	Przedziałowość
	Rybosomy w cytoplazmie 80S, małe 70S w mitochondriach i platydach	Rybosomy
OBECNA	OBECNA	Błona komórkowa

2. Archeony, a bakterie. Podobieństwa i różnice.

Archeony są w stanie funkcjonować w skrajnych pH jak 0,07 do 13. Mają zaawansowaną kontrolę genetyczną, podobną do ssaków, w przeciwieństwie do bakterii, które mają bardzo prostą kontrolę genetyczną. Zewnętrzna błona archean zbudowana jest z białka-gliceryny-białka, a w bakteriach błona jest zbudowana z białka-tłuszczu-białka. Gliceryna w blonie archean bardziej je zabiezpiecza, niż błona zbudowana z tłuszczu (archeony są odporniejsze na zmiany środowiskowe oraz toskyny niż bakterie). U archeonów kwas DNA jest uporządkowany w nić nukleosomów, której rdzeń tworzą białka histonowe. Ponadto materiał genetyczny archeobakterii jest nieciągły, podzielony intronami.

3. Wielkość i kształt komórek bakteryjnych.

Są jednymi z najmniejszych mikroorganizmów.

• Najmniejsze z nich (tzw. ciałka elementarne form L bakterii mają rozmiar ok. 0,15-1,2 μm;

• Największe ( bakterie purpurowe i siarkowe) osiągają rozmiar kilkunastu mikrometrów.

Drobne wymiary stwarzają konieczność uproszczenia w budowie wewnętrznej i mniej doskonałego rozdziału funkcji pomiędzy organelle komórkowe.

Kształt komórek bakteryjnych:

• bakterie właściwe (Eubacteriae)

• kuliste: ziarniaki (Coccus); dwoinki (Diplococcus); paciorkowce (Streptococcus); gronkowce (Staphylococcus); pakietowce (Sarcina); czworaczki (Tetracoccus)

• cylindryczne: pałeczki ;laseczki (Bacillus) (wydłużone i ucięte na końcach); maczugowce (Corynebacterium); przecinkowce (Vibrio); śrubowce (Spirillum); krętki

• skręcone: (ten typ morfologiczny był uwzględniony w instrukcji, prof. Kołwzan podawała tylko te 2 w/w.): przecinkowce (Vibrio); śrubowce (Spirillum); krętki

Kształt i wielkość komórek bakteryjnych są w znacznym stopniu zależne od: wieku i warunku hodowli; temperatury inkubacji; czasu trwania hodowli; rodzaju podłoża; składu chemicznego podłoża odżywczego; zmiany w obrębie materiału genetycznego.

Na podłożu standardowym i w stałych warunkach hodowli komórki danego gatunku mają określony kształt będący ich istotna cecha diagnostyczną. W okresie starzenia się bakterii mogą powstawać formy o zmiennych kształtach ( powstaje na skutek zaburzenia w mechanizmie wytworzenia błon podziałowych, nagromadzeniu się w środowisku metabolitów, niekorzystnych warunków rozwoju dla komórek np. natlenienie, temperatura pH środowiska itp.

4. Budowa i funkcje form przetrwalnych

• Budowa przetrwalnika:

• rdzeń - cytoplazma otoczona błoną komórkową, czyli protoplast przetrwalnika zawiera wszystkie struktury potrzebne do syntezy białek oraz wytwarzania energii na drodze glikolizy;

• ściana przetrwalnika - warstwa znajdująca się najbliżej na zewnątrz błony cytoplazmatycznej. Jest zbudowana z mureiny, po wykiełkowaniu endospory w komórkę wegetatywną staje się ścianą komórkową;

• korteks - najgrubsza warstwa ochrony przetrwalnika, zbudowana z mureiny, o mniejszej liczbie mostków poprzecznych niż ściana komórkowa. Zawiera kwas dipikolinowy, wrażliwa na działanie lizozymu;

• płaszcz - wewnętrzny i zewnętrzny zbudowany jest z białka kreatyno podobnego z wieloma mostkami dwusiarczkowymi. Jest nieprzepuszczalny zawiera dużą odporność na antybiotyki i środki dezynfekujące. Osłony te mogą stanowić do 50% objętości i 40-60% suchej masy;

• egzosporgium - występuje tylko u niektórych gatunków Bacillus błona lipoproteinowa, zawierająca niektóre węglowodany;

• Przetrwalniki zawierają o około 40% więcej białka i prawie 4-krotnie mniej węglowodanów niż komórki wegetatywne. Charakterystycznym dla endospor związkiem (występującym tylko w nich) jest kwas dipikolinowy Kwas ten wiąże jony wapnia w stosunku 1:1.

• Funkcja:

• Są to formy rozwoju umożliwiające przetrwanie warunków, które mogłyby być zabójcze dla normalnych postaci wegetatywnych. Zdolność do wytwarzania endospor (przetrwalników) ma tylko nieliczna grupa bakterii, są to względne i bezwzględne tlenowce z rodzaju Bacillus, Sporosarcina oraz bezwzględne beztlenowce z rodzaju Clostridium;

• wysoka temperatura - bakterie giną po 10-minutowym ogrzewaniu w 80°C, natomiast endospory wytrzymują nawet wielogodzinne gotowanie.

• niska temperatura - odporna nawet na zamrażanie.

• promieniowanie - dzięki dużej liczbie mostków siarczkowych w zewnętrznych osłonkach białkowych;

• wysuszenie - mogą przetrwać latami, a nawet wiekami bez wody;

• czynniki chemiczne (wysokie i niskie pH, duże stężenie NaCl).

• nie służą rozmnażaniu, a jedynie przetrwaniu, gdyż każda komórka może wytworzyć w swym wnętrzu jedynie jeden przetrwalnik.

Rodzaje przetrwalników:

• Endospory - (powstające wewnątrz komórki macierzystej) charakteryzują się największą odpornością na ciepło, wysychanie, promieniowanie i czynniki chemiczne spośród wszystkich form przetrwanych;

• Cysty - okrągłe, grubościenne komórki, są odporne na wysychanie, mechaniczne naprężenie, promieniowanie. Różnica między nimi, a endosporami polega na tym, że;

• są to przekształcone całe komórki wegetatywne, a nie ich części;

• nie są odporne na ciepło.

• Mikrocysty

• Konidia (promieniowce)

4. Budowa i funkcje rzęsek, typy urzęsienia.

Rzęski bakteryjne. Delikatne wypustki cytoplazmatyczne bakterii stanowiące ich narząd ruchu. Składają się z trzech części: włókna, ciałka podstawowego i haka łączącego oba te części. Są zaczepione jednym końcem w wewnętrznej osłonie komórki- błonie cytoplazmatycznej i łączą się z jej treścią protoplazmatyczną. Mają kształt lekko spłaszczonej spirali o równej grupoci na całej powierzchni i składają się z heliakalnie zwiniętych łańcuchów kurczliwego białka zwanego flagelliną. Umiejcowienie i liczba rzęsek jest dla bakterii cechą charakterystyczną i ma znaczenie takonomiczne. Rzęska działa jak śruba napędowa a jej ruchy mogą odbywać się zgodnie lub niezgodnie z ruchem wskazówek zegara.

Typy urzęsienia:

A- monotrichalne, jednobiegunowe,

B- lofotrichalne, jednobiegunowe

C- monotrichalne, dwubiegunowe

D- peritrichalne

6. Budowna i funkcje fimbrii:

Fimbrie to cienkie rurki zbudowane z białka, ich wymiary to śr. 3-25um.,dł:ok.12um., występują głównie u bakterii gram- w ilości do kilku tysięcy.

Funkcje: umożliwiają przyleganie do innych komórek lub powierzchni stałych i tworzenie biofilmu; niektóre fimbrie (pile F) umożliwiają przenoszenie DNA z komórki w procesie koniugacji (przenoszenie dziedzicznych cech dawcy na szczep biorcy przez bezpośredni kontakt w porach. Połączenie się dwóch bakterii zachodzi przez mostek cytoplazmatyczny utworzony przez pile F)

7. Budowa i funkcje ściany komórkowej mikroorganizmów gram- i gram+.

Coś o ścianie komórkowej:

• ściana komórkowa jest elastyczną strukturą nadającą komórce kształt,

• stanowi barierę ochronną przed czynnikami zewnętrznymi fizycznymi i chemicznymi oraz przed innymi bakteriami,

• jest przepuszczalna dla wielu substancji i soli mineralnych,

• szkielet ściany składa się z polimeru- peptydoglikanu, zwanego mureiną.

Ściana komórkowa bakterii GRAM-:

• sień mureiny jest jednowarstwowa i stanowi mniej niż 10% suchej masy ściany komórkowej,

• w ścianie komórkowej tych bakterii nie wykryto kwasów tejchojowych,

• część dominującą ściany tworzy warstwa plastyczna, którą tworzy błona zewnętrzna, zbudowana z fosfolipidów, białek, lipoproteidu Brauna, /LPS/

• białka o funkcji transportowej tworzą w błonie kanały wypełnione wodą, które pozwalają na wniknięcie do komórki niskocząsteczkowych substancji hydrofilowych,

• między błoną zewnętrzną, a mureiną znajduje się tzw. przestrzeń peryplazmatyczna. Zawiera ona znaczną ilość enzymów biorących udział m.in. w rozkladzie substratów, wykorzystywaniu związków nieorganicznych, rozkładzie białek, polisacharydów i kwasów nukleinowych.

• Lipopolisacharysy /LPS/ mają duże znaczenie w diagnostyce bakteriologicznej i epidemiologii.

Ściana komórkowa bakterii GRAM+:

• mureina stanowi 30-70% suchej masy ściany komórkowej, skada się z ok. 40 warstw.

• Do murein przyłączone są też różne kwasy tejchojowe

Różnice:

GRAM+	GRAM-
Gruby peptydoglikan	Cienki peptydoglikan
Kwasy tejchojowe: przepływ jonów, ochrona, specyficzność antygenowa	Brak kwasów tejchojowych
Wrażliwe na lizosom	Odporne na działanie lizosomu
Wrażliwe na penicyline	Mało wrażliwe na penicyline
Bardzo wrażliwe na detergenty	Mało wrażliwe na detergenty
Wrażliwe na eozynę i błękit metylowy	Wrażliwe na safraninę
Mała zawartość poliamin	Duża zawartość poliamin
Duży zapas wolnych aminokwasów	Mały zapas wolnych aminokwasow
Duża wrażliwość na barwniki anilinowe	Mała wrażliwość na barwniki anilinowe

8. Budowa i funkcje rybosomów.

Rybosomy to ultra-strukturalne (niewidzialne w elektroskopie świetlnym) twory, są białko-rybonukleidami umożliwiającymi translacje (przetłumaczenie inf. gen. z „języka nukleotydów” na „język aminokwasów”) Zbudowane są z dwóch podjednostek:

S- siła Svedberga- siła grawitacji podczas wirowania. Jak zachowuje się rybosom podczas wirowania.

Podjednostki rybosomów występują w cytoplazmie oddzielnie, łączą się ze sobą tylko po połączeniu z mRNA w czasie syntezy białek (tworzą wtedy polirybosomy). Rybosomy są centrami syntezy białek i jako takie odgrywają zasadniczą rolę w przemianie materii.

Metionina- zaczynający aminokwas, jest też wewnątrz trójki, powinna być również na początku wiązania. W 30S znajduje się kwas nukleinowy, który odpowiada za to, aby mRNA było ułożone w taki sposób, by metionina była na początku. W podjednostce 50S znajduje się rRNA, które pełni funkcję enzymu (rybozom) katalizując tworzenie się wiązań peptydowych między aminokwasami.

9. Budowa i funkcje błony cytoplazmatycznej.

• wykazuje typową dla wszystkich błon elementarnych strukturę trójwarstwową i zbudowana jest z lipidów i białek.

• Składa się z podwójnej warstwy lipidowej. Hydrofobowe końce fofolipidów i trójglicerydów kierowane są do środka, a hydrofilowe główki na zewnątrz.

• W tę podwójną warstwę włączone są białka, niektóre przenikają przez całą gruboć błony, inne tylko przez część (białka integralne) lub są przyłączone do zewnętrznej i wewnętrznej warstwy hydrofilowej (białka powierzchniowe).

Funkcje:

• kontrola transportu (błona selektywnie przepuszczalna; transport aktywny)

• zachowanie hemostazy wewnętrznej komórki

• lokalizacja składników łańcucha transportu elektronów i miejsce przebiegu procesów wytwarzania energii fosforylacji (odpowiednik mitochondrium)

• zakotwiczenie rzęsek i pili

• stanowi centrum replikacji DNA

• uczestnicy w procesach syntezy ściany komórkowej, składników otoczki śluzowej, pili i fimbrii

• wydziela enzymy zewnątrzkomórkowe.

10. Budowa i funkcje nukleoidu:

Nukleoid- część cytoplazmy komórki bakteryjnej, w której jest umieszczony materiał genetyczny (kolista nić DNA) w postaci genoforu. Składają się z trzech grup zasady azotowej.

Funkcje:

• pełni funkcję jądra komórkowego prokariotów, chodź nie jest oddzielony od cytoplazmy błoną jądrową (pseudo-jądro)

• są prekursorami DNA i RNA

• mogą być przenośnikami energii chemicznej

• Nukleoidy posiadające kilka grup fosforanowych mogą pełnić rolę uniwersalnych przenośników energii. Takim związkiem jest ATP posiadający trzy grupy fosforanowe.

11. Budowa i funkcje ciał zapasowych:

Substancje, które można uważać za materiały zapasowe to: polisacharydy, tłuszcze, polifosforany, siarka. Znajdują się w komórce w postaci osmotycznie nieczynnej i są rozpuszczalne w wodzie. Występowanie: ziarna glikogenu występują w komórkach E.Coli, Salmonella, Bacillus; skrobię zawierają: Acinetobacer, Pseudomonas; granulozę: Clostridium.

Substancje tłuszczowe występują w mikroorganizmach w postaci kropelek. U wielu bakterii kropelki te zawierają kwas poli-beta-hydroksymasłowy (PHB). Może on również stanowić aż 90% uchem masy komórki.

12. Skład chemiczny komórek

W skład organizmów żywych wchodzą pierwiastki (makro-, mikro- i ultraelementy), które budują związki nieorganiczne (woda i sole mineralne) oraz związki organiczne (cukrowce, tłuszczowce, białka i kwasy nukleinowe).Skład pierwiastkowy:- makroelementy to: C, H, N, O, P, S (te sześć pierwiastków to pierwiastki biogenne) oraz K, Na, Ca, Mg, Cl,- mikroelementy: Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, Co, B, J, F, Se, Si,- ultraelementy: Au, Ag, Hg, (czasami: Cd, Pb).

13. Budowa i systematyka wirusów. Przykłady wirusów z różnych grup systematycznych

Pojedynczą, aktywną jednostkę wirusa nazywamy wirionem. Każdy wirion wykazuje obecność określonych elementów, a są nimi kapsyd i kwas nukleinowy:

• kapsyd, czyli płaszcz białkowy, okrywa kwas nukleinowy; zbudowany jest z łańcuchów białkowych, zwanych kapsomerami;

• kwas nukleinowy niesie informację genetyczną niezbędną do replikacji oraz koduje białka strukturalne (kapsomery) i ewentualnie enzymy (np. odwrotną transkryptazę).

Kwas nukleinowy wraz z kapsydem nazywamy nukleokapsydem.

Oprócz tego niektóre wirusy mogą być otoczone dodatkową osłonką lipidową.

Istotną cechą systematyczną jest zagadnienie symetrii wirionu. Wyróżnia się trzy jej rodzaje: symetrię kubiczną, symetrię helikalną, symetrię złożoną.

Systematyka wirusów:

• Wirusy dsDNA - zawierają dwuniciowy DNA-wirus opryszczki

• Wirusy ssDNA - zawierają jednoniciowy DNA-prawowirus B19

• Wirusy używające odwrotnej transkryptazy- wirus zapalenia wątroby typu B, HIV

• Wirusy dsRNA zawierają dwuniciowy RNA-wirus gorączki kleszczowej

• Wirusy ssRNA(-) - zawierają jednoniciowy RNA o ujemnej polarności-wirus grypy

Wirusy ssRNA(+) - zawierają RNA o dodatniej polarności-ludzkie enterowirusy (wirusy Coxsackie),wirusy ECHO; echowirusy, wirus polio, poliowirus.

14. Budowa wirusa grypy. Przyczyny jego zmienności

Materiał genetyczny wirusa (genom) ma postać RNA, zawartego w lipidowo-białkowej otoczce (nukleokapsyd). Rdzeń składa się z nukleoproteiny z RNA. Otoczony jest przez białko M, które z kolei otacza osłonka lipidowa. Wirus A przechowuje

swój genom w postaci ośmiu niezależnych liniowych odcinków odwrotnego RNA. Każdy z nich zawiera jeden gen, ale dwa z nich zawierają więcej niż jeden punkt startowy. Podczas translacji RNA geny te mogą być odczytywane przez rybosomna dwa sposoby, co daje po dwie odmiany białek. Dzięki podziałowi na segmenty możliwa jest wymiana genów pomiędzy dwoma wirusami pasożytującymi na tej samej komórce. Jednak takie krzyżowanie się genów występuje bardzo rzadko. Szczególnie nieprawdopodobne jest spotkanie się w tej samej komórce wirusa potrafiącego zarażać ludzi oraz innego przenoszonego przez zwierzęta. W takiej sytuacji może powstać zupełnie nowy szczep zdolny do wywołania pandemii. Aby doszło do tej mało prawdopodobnej sytuacji, człowiek lub zwierzę (np. świnia) musi się zarazić ludzkim oraz zwierzęcym wirusem w tym samym momencie

15. Rozmnażanie bakteriofagów: cykl lityczny i lizogeniczny. Znaczenie fagów:

Bakteriofagi, zwykle zwane fagami, ą wirusami, które infekują prokarioty. Są one pasożytami wewnątrzkomórkowymi, które są zdolne do istnienia jako cząstki fagowe poza komórką bakteryjną, ale mogą rozmnażać się tylko wewnątrz komórki. Zawierają genom zbudowany z kwasów nukleinowych, otoczony płaszczem białkowym, nazywanym kapsydem. Fagi mają zdolność infekowania bakterii i zmiany ich metabolizmu.

Lityczny cykl życia fagów:

• adsorbcja: zaczyna się od związania cząsteczki faga ze specjalitycznymi receptorami na powierzchni komórki. Receptory te są różnego rodzaju, mogą być białkowe lub polisacharydowe, mogą być na powierzchni cały czas lub powstawać tylko w pewnych warunkach

• penetracja- do wnętrza gospodarza wstrzykiwany jest tylko jeden materiał genetyczny, pozostawiając pusty płaszcz białkowy na powierzchni komórki

• synteza kwasów tłuszczowych i białek fagowych- kwasy nukleinowe, po dostaniu się do wnętrza gospodarza, podlegają transkrypcji i translacji w celu wytwarzania białek enzymatycznych, które pokierują syntezą nowych genomów fagowych

• składanie fagów- gdy zostanie wytworzona wystarczająca ilość elementów kapsydów fagowych oraz kwasów nukleinowych, spontanicznie zaczyna się montowanie nowych cząstek fagowych, z jednoczesnym pakowaniem kwasów nukleinowych do kapsydów.

• Uwalnianie- z komórki bakterii uwalniane jest wiele fagów poprzez lizę ściany komórkowej prokariotycznej komórki. Enzymy rozluźniają strukturę ściany i fagi są uwalniane w liczbie 50-1000 fagów na komórkę

Lizogeniczny cykl życia fagów:

Wiele fagów, reprezentowanych przez faga (lambda), ma alternatywny do litycznego cykl życia wewnątrz komórki gospodarza. Fagi te po wniknięciu do komórki nie wchodzą w cykl lityczny, ale ustanawiają stan zwany lizogenią, w którym albo integrują się do chromosomu, przechodząc w formę profaga lub istnieją luźno w cytoplazmie. W konsekwencji te lizogeniczne fagi replikują się równocześnie z chromosomem i są przekazywane do komórek potomnych.

Stan lizogenii może być przerwany spontanicznie w każdym momencie, szczególnie przy działaniu czynników uszkadzających DNA (np. światło UV). Fagi lizogeniczne mogą nieść geny funkcjonalne zmieniające fenotyp gospodarza (konwersja lizogenna).

16. Hodowla wirusów

Metody izolacji i namnażania wirusów:

Wirusy nie replikują się poza komórką żywą, zatem hodowla wirusów odbywa się in vivo w komórkach organizmów żywych lub in vitro poprzez namnażanie cząstek wirusa w hodowlach komórkowych albo tkankowych.

Metoda namnażania wirusa w zarodkach kurzych: Rozwijające się zarodki ptasie zakażane są w różnych fazach rozwojowych. Dokonuje się zakażenia błony kosmówkowo-omoczniowej, jamy owodni, omoczni lub woreczka żółtkowego. Po określonym czasie inkubacji w odpowiednich warunkach z zakażonego jaja pobiera się płyn lub tkankę i bada na obecność wirusów.

Metoda namnażania w hodowlach tkankowych, komórkowych- hodowle mogą pochodzić z tkanek ludzkich lub zwierzęcych świeżo pobranych (hodowle pierwotne), lub z tzw. heteroploidalnych, ustabilizowanych linii komórkowych- pasażowane in vitro wielokrotnie. Komórki zmienione są nowotworowo i namnażają się nieograniczenie. Komórka pozwalająca na namnożenie wirusa to komórka permisywna, zatem hodowla komórkowa musi być permisywna dla danego wirusa.

17. Priony i wiriody:

Priony białkowe cząsteczki zakaźne, powstają z występujących powszechnie w każdym organizmie i całkowicie niegroźnych białek. Dopiero w sytuacji, gdy zmieniają one swoją naturalną konformację, stają się białkiem prionowym infekcyjnym.

Wiroidy - zakaźne cząstki składające się wyłącznie z kolistego, jednoniciowego RNA. Nie posiadają kapsydu tak jak wirusy, nie są związane z żadnymi białkami. Najczęściej związane są z jądrem "żywiciela". Wszystkie rozpoznane wiroidy wywołują choroby u roślin wyższych. Przenoszone są w uszkodzone wcześniej miejsca, z innej, zainfekowanej rośliny. Sam wiroid (RNA) ulega replikacji dzięki udziałowi enzymów gospodarza

18. Pojęcia: metabolizm, anabolizm, katabolizm

Metabolizm - całokształt reakcji chemicznych i związanych z nimi przemian energii zachodzących w żywych komórkach, stanowiący podstawę wszelkich zjawisk biologicznych. Procesy te pozwalają komórce na wzrost i rozmnażania, zarządzanie swoją strukturą wewnętrzną oraz odpowiadanie na bodźce zewnętrzne. Reakcje chemiczne składające się na metabolizm są zorganizowane w szlaki metaboliczne, w których substraty przekształcane są najczęściej za pomocą enzymów w produkty - metabolity

Katabolizm stanowi grupa reakcji chemicznych, w których następuje rozkład lub utlenianie złożonych związków organicznych do związków prostszych z uwolnieniem energii. Ich wspólnym celem jest dostarczenie energii lub substratów niezbędnych do podtrzymania procesów życiowych organizmu. Szczegółowy charakter tych procesów jest różny dla poszczególnych grup organizmów. Jednak wszystkie te formy metabolizmu mają na celu utworzenie potencjału redoks pozwalającego na przenoszenie elektronów pomiędzy zredukowanymi cząstkami (materią organiczną, amoniakiem, siarkowodorem, jonami żelaza) a akceptorami, na przykład tlenem, azotanami i siarczanami

Anabolizm to grupa procesów metabolicznych, w których energia zużywana jest do syntezy złożonych cząsteczek. Te cząsteczki, budulec wszystkich żywych komórek, są tworzone krok po kroku z prostych związków o stosunkowo niewielkich rozmiarach,np. białka z aminokwasów, celulozy, skrobi i glikogenu -z glukozy, cukrów z dwutlenku węgla i wody. Znane są trzy etapy anabolizmu.

19. Autotrofa i Heterotrofa.

Autotrofa- organizmy samożywne- zdolne do syntezowania związków organicznych z prostych związków nieorganicznych, syntezują one cukrowce i złożone związki azotowe z CO2, H2O i soli mineralnych. Pobierają w pokarmie jedynie utlenione związki węgla (kwas węglowy lub CO2) i przy przetwarzaniu w związku organiczne musi je zredukować. Proces redukcji związków powstających przy odżywianiu się CO2 pochłania energię i wymaga jej dopływu z zewnątrz. Źródłem tej energii może być:

a)energia świetlna, a organizmy, które ją wykorzystują to fotoautotrofa. Należą do nich wszystkie rośliny zielone, glony, sinice i niektore bakterie fotosyntetyzujące.

b) energia uwalniana w czasie niektórych reakcji chemicznych. Przy utlenianiu związków mineralnych wykorzystują chemolitotrofy, a typ odżywiania zwany jest chemosyntezą- bakterie nitryfikacyjne, siarkowe, żelazowe.

Heterotrofa: organizmy cudzożywne, dla których źródłem energii do procesów życiowych jest pokarm w postaci gotowej materii organicznej. Należą do nich: prototrofy i auksotrofy. Dla tych pierwszych niezbędny jest tylko jeden związek organiczny w pokarmie. Auksotrofy potrzebują poza tym jednym prostym związkiem organicznym jeszcze jakiegoś jednego lub wielu skomplikowanych związków organicznych np. witaminy czy amoniaku.

Heterotrofy dzielimy na:

-biofagi - tj, zjadajace inne żywe organizmy lub ich tkanki (zoofagi i fitofagi)

-saprobionty- żyjące w środowiskach, gdzie występują rozkładające się szczątki organizmów głównie pochodzenia roślinnego i zwierzęcego (makro- i mikrokonsumenci)

Heterotrofami są również wszystkie pasożyty odżywiające się kosztem roślin, roślinożerców i drapieżników.

20.Typy procesów oddechowych u bakterii

> Oddychanie tlenowe - ostatecznym biorcą elektronów jest tlen cząsteczkowy. Energia uwolniona w procesie utleniania związków organicznych pojawia się częściowo w postaci związku wysokoenergetycznego - ATP. Podstawowy typ oddychania, przebiegający w normalnych warunkach we wszystkich komórkach żywych organizmów

C6H12O6 + 6 H2O => 6CO2 + 6 H2O + energia

> Oddychanie beztlenowe - Niektóre organizmy żywe czerpią energię wyłącznie z beztlenowego rozkładu związków organicznych, czyli fermentacji lub rozkładu związków nieorganicznych. Ostatecznym biorcą elektronów jest pochodzący z zewnątrz związek organiczny lub utleniony związek nieorganiczny Fermentacja - część cząsteczki substratu oddechowego jest utleniana, a część - odbierająca od niej elektrony - redukowana. Takie organizmy mogą żyć w środowisku całkowicie pozbawionym tlenu. Przykładem jest żyjąca w ludzkim przewodzie pokarmowym Escherichia coli. Oddychanie beztlenowe występuje u prokariotów, które nie są zdolne do wykorzystywania tlenu jako końcowego akceptora elektronów (bezwzględne beztlenowce).

21. rozkład heksoz do stadium pirogronianu.

Heksozy - węglowodany należące do cukrów prostych zawierających sześć atomów węgla w cząsteczce, do najbardziej znanych należą glukoza, fruktoza, galaktoza. Jednym z najważniejszych procesów rozkładu heksoz jest glikoliza, gdzie w wyniku ciągu reakcji jedna cząsteczka glukozy zostaje przekształcona w dwie cząsteczki pirogronianu.

GLIKOLIZA Proces glikolizy zachodzi z udziałem jedenastu enzymów. Enzymy oraz wszystkie substraty dostarczane są do cytoplazmy komórki, gdzie proces ten się odbywa. Glikoliza jest przemiana beztlenową lecz może zachodzić również w warunkach tlenowych. Proces ten podzielony jest na dwa etapy. I etap - dochodzi do ufosforylowania glukozy lub innego cukru będącego substratem glikolizy, np. fruktozy, sacharozy, glikogenu, skrobi. Do procesu tego zużywany jest ATP a produktem reakcji jest aldehyd 3-fosfoglicerynowy. II etap - wyniku reakcji redukcji i utleniania powstaje kwas pirogronowy. W reakcji tej bierze udział dinukleotyd nikotynamidoadeninowy ( NAD+ ) a powstała energia kumulowana jest w cząsteczkach ATP.

22. Fermentacje (jakie są produkty, rodzaje ze względu na produkt, mikroorganizmy biorące w nich udział)

FERMENTACJA: to niecałkowite utlenianie substratu organicznego w warunkach beztlenowych. Energia jest uzyskiwana w drodze fosforylacji substratowej (reakcja chemiczna, która ma miejsce, gdy reszta fosforanowa zostanie przeniesiona ze związku ufosforylowanego - substratu bezpośrednio na ADP przez enzymy, najczęściej z grupy kinaz. Wydajność energetyczna fermentacji jest mniejsza od oddychania. Do produktów niecałkowitego utlenienia cukru należą np.: mleczan, etanol, mrówczan.

a) alkoholowa- wywołana przez drożdże właściwe, niektóre gatunki pleśni. Substraty oddechowe : heksozy, niektóre dwucukry i oligosacharydy. Produkty: alkohol(etanol) i CO2

b) mlekowa- wywołana przez bakterie mlekowe z rodzaju Lactobacillus, gdzie produktem jest kwas mlekowy. Wydzielany zostaje dodatkowo kwas bursztynowy, octowy, alkohol etylowy.

c) masłowa- wywołana przez bakterie z rodzaju Clostridium. Substratem obok cukrów prostych i dwucukrów jest także skrobia, pektyny, celuloza. Oprócz kwasu masłowego powstaje także : kwas octowy, alkohol etylowy i metan.

500. propinowa- rozkład kwasu mlekowego do kwasu propinowego oraz kwasu octowego, CO2 i wody.

23. Oddychanie beztlenowe z redukcją związków mineralnych: denitryfikacja, desulfurykacja, redukcja węglanów, oddychanie żelazowe. Przebieg, przykłady i znaczenie w przyrodzie.

Denitryfikacja- to proces redukcji azotanów do azotu cząsteczkowego. Proces ten prowadzony jest głównie, w warunkach beztlenowych, wtedy to azotany wykorzystywane są w oddychaniu w charakterze terminalnych akceptorów elektronów. W proces denitryfikacji zaangażowane są liczne bakterie z rodzajów: Pseudomonas, Achromobacter, Bacillus. Redukcja azotanów przebiega w kilku etapach. Faza pierwsza polega na redukcji azotanów do azotynów, następnie azotyny redukowane są do tlenków azotu i azotu cząsteczkowego.

Desulfuryzacja związków organicznych. Rozkład materii organicznej prowadzi do powstawania związków siarki na -2 stopniu utlenienia, tj. siarkowodoru i jego związków (siarczków). Redukcję organicznych związków siarki i siarczanów przeprowadzają niektóre bakterie beztlenowe.

Redukcja węglanów. Węglany też mogą być biorcami elektronów. Ulegają redukcji do metanu. Proces ten wywołują bakterie metanowe, gł. w mułach dennych, zalanych wodą glebach, błotach, gdzie są warunki beztlenowe.

Oddychanie żelazowe Stosunkowo nieliczne bakterie zdolne są do redukcji Fe3+Bakterią, która oddycha w ten sposób, jest Shewanella putrefaciens, utleniająca octan lub mleczan.

24. łańcuch oddechowy w oddychaniu tlenowym i beztlenowym

Przy reakcjach utlenienia substancji organicznych najczęściej dochodzi do oderwania dwóch atomów wodoru od utlenianego związku, co nosi nazwę reakcji odwodorowania. Poszczególne procesy utleniania są tylko składowymi ogólnie pojętej reakcji oksydoredukcyjnej. Przy utlenieniu jednego związku zachodzi jednocześnie redukcja innego, gdyż oderwane od utlenianego związku elektrony są przyłączane do związku podlegającego redukcji. Wielkością określającą zdolność do przyjmowania i oddawania elektronów jest potencjał oksydoredukcyjny. Związek oddający elektrony jest określany jako reduktor, a związek przyjmujący elektrony jest utleniaczem. Enzymem katalizującym oderwanie dwóch elektronów i dwóch protonów wodorowych jest dehydrogenaza. Oderwane elektrony są przenoszone za pośrednictwem odpowiednich związków określanych przenośnikami elektronowymi na atom tlenu, ulegający w ten sposób redukcji i w postaci cząsteczki wydzielany jest do atmosfery. W reakcji przeniesienia elektronów i protonów wodorowych na atom tlenu wydziela się duża porcja energii. Dlatego też cały proces transportu elektronów na tlen odbywa się za pośrednictwem związków takich jak koenzymy NAD, FAD. Wydzielana energia magazynowana jest w wysokoenergetycznych i łatwo dostępnych cząsteczkach ATP, które zużywane są trakcie kolejnych przemian. W taki sposób oddychają bezwzględne tlenowce (aeroby), które żyją tylko w obecności tego pierwiastka. Względne beztlenowce (anaeroby) są w stanie istnieć w przy niewielkich stężeniach tlenu, jednak energie czerpią z oddychania beztlenowego poprzez proces fermentacji bądź redukcji.

25. Fotosynteza oksygenowa - przebieg procesu.

Fotosynteza u sinic i roślin zielonych. Ciąg dwóch kolejnych reakcji świetlnych umożliwia aktywację elektronów w pierwszej reakcji do poziomu wystarczającego do redukcji ferredoksyny i NADP. Druga reakcja świetlna pozwala następnie na wykorzystanie wody jako źródła elektronów. Reakcje świetlne mają charakter pompy protonowej napędzanej światłem (ładunek dodatni wewnątrz tylakoidu) i prowadzą do wytworzenia gradientu protonów. Potencjał protonowy powoduje powstanie ATP. Poza uzyskiwaniem energii, układ ten umożliwia również wydzielanie tlenu. Fotosynteza przebiega w błonach tylakoidowych chloroplastów. W fotosyntezie oksygenowej występują szeregowo dwa systemy pigmentów (fotosystem I i fotosystem II). Fotochemiczne centrum reakcyjne systemu I zawiera chlorofil, który jest pierwszym donorem elektronów w pierwszych fotoreakcjach. Chlorofil ten jest aktywowany przez energię świetlną. Centrum reakcyjne fotosystemu II zawiera chlorofil, który jest pierwotnym donorem elektronów w drugiej fotoreakcji. Chlorofil ten ulega wzbudzeniu przez energię absorbowaną przez pigmenty anten fotosystemu II. Obydwa fotosystemy pigmentów są połączone łańcuchem transportu elektronów i współpracują ze sobą.

26. Fotosynteza anoksygenowa- przebieg procesu, bakterie fosfotyzujące.

Bakterie fotosyntetyzujące zawierają bakteriochlorofile a i b. U zielonych bakterii siarkowych i niesiarkowych barwniki te znajdują się w woreczkowatych uwypukleniach błony cytoplazmatycznej, zwanych chlorosomami, natomiast u bakterii purpurowych - w pęcherzykach występujących w cytoplazmie. Fotosynteza bakteryjna jest anoksygenowa (nie powstaje w niej tlen), wykorzystuje fotosystem I i zachodzi w niej fosforylacja cykliczna. Nie ma zmiany netto w liczbie elektronów w systemie. Wytwarzanie ATP zachodzi w czasie fotosyntezy w wyniku utworzenia siły protonomotorycznej. Elektrony wyrzucone z centrum reakcji wracają na bakterio chlorofil poprzez łańcuch transportu elektronów. Do syntezy NADPH bakterie muszą wykorzystywać donory elektronów, takie jak wodór, siarkowodór, siarka i inne związki organiczne, o bardziej ujemnym potencjale redukcyjnym niż woda. Do redukcji NADP+ (w NADPH) musi zostać wykorzystany ATP, wytworzony w reakcjach jasnych. Proces ten zwany jest zależnym od energii odwróconym transportem elektronów.

27. Porównaj fotosyntezę oksygenową i anoksygenową.

Fotosynteza przetwarza światło w energię chemiczną. Jeśli chodzi o zamianę energii świetlnej w energię wykorzystywaną w procesach biochemicznych (ATP), to w zasadzie nie ma większych różnic między fotosyntezą bakterii fototropicznych i roślin zielonych.

Fotosynteza może być procesem oksygenowym, jeśli powstaje w niej tlen w wyniku fotolizy wody (jak to ma miejsce u sinic i glonów) lub anoksygenowa (bez wydzielania tlenu), jak u bakterii zielonych i purpurowych. Oksygenowa fotosynteza różni się od anoksygenowej rodzajem wykorzystywanych donorów wodoru. Do wykorzystania wody jako donora wodoru niezbędne są dwie następujące po sobie fotoreakcje, podczas gdy do wykorzystania donorów wodoru o bardziej ujemnym potencjale oksydoredukcyjnym niż woda (siarkowodór lub substancje organiczne) wystarczy jedna taka reakcja.

28. Charakterystyka purpurowych bakterii fotosyntetyzujących.

Zdolność wykorzystywania światła jako źródła energii do wzrostu posiadają dwie grupy bakterii. Obydwie grupy zasadniczo różnią się między sobą. Jedna grupa to bakterie purpurowe i zielone. Bakterie te to typowo wodne organizmy, szeroko występujące w wodach słodkich i słonych. Druga grupa to sinice.

Bakterie przeprowadzające fotosyntezę anoksygenową podzielono na trzy duże grupy: purpurowe bakterie siarkowe, purpurowe bakterie bezsiarkowe i zielone bakterie siarkowe.

Wszystkich przedstawicieli bakterii purpurowych cechuje to samo umiejscowienie całego aparatu fotosyntetycznego na błonach wewnątrzkomórkowych (tylakoidach) które są wpukleniami błony cytoplazmatycznej. Do bakterii purpurowych należą dwie rodziny: są to purpurowe bakterie siarkowe i purpurowe bakterie bezsiarkowe.

Większość purpurowych bakterii siarkowych można łatwo rozpoznać, gdyż ich komórki zawierają globule siarki silnie załamujące światło. Większe chromania mają kształt fasolowaty, podczas gdy mniejsze są krótkimi pałeczkami. Typową cechą jest przejściowe wewnątrzkomórkowe odkładanie siarki podczas utleniania siarkowodoru.

Wyróżnia się również purpurowe bakterie bezsiarkowe o kształcie spiralnym, pałeczkowatym, zakrzywionych pałeczek i zbliżonym do kulistego. Wzrost większości purpurowych bakterii bezsiarkowych jest hamowany przez siarkowodór, choć niektóre gatunki tolerują ten związek lub nawet wykorzystują go jako donor wodoru do wiązania dwutlenku węgla.

29. Charakterystyka zielonych bakterii siarkowych.

Przedstawiciele zielonych bakterii siarkowych charakteryzują się tym, że w bezpośrednim sąsiedztwie błony cytoplazmatycznej mają organelle zawierające pigmenty (barwniki). Organelle te to tzw. chlorosomy. Zawierają one bakteriochlorofil charakterystyczny dla tej grupy, tj. bakterio chlorofil c, d lub e. Zielone bakterie siarkowe różnią się od bakterii purpurowych brakiem enzymu karboksylazy rybulozobisfosforanowej, nie wiążą zatem dwutlenku węgla w cyklu rybulozobisfosforanowym. Wyróżnia się dwie rodziny zielonych bakterii siarkowych - gramujemne Chlorobiaceae i gram dodatnie Chloroflexaceae. Chlorobiaceae. Zielone bakterie siarkowe obejmują szczepy o zielonym lub brązowym zabarwieniu, tworzą skupiska przypominające gwiazdę lub sieć.

Charakterystyka zielonych bakterii bezsiarkowych.

Fototropiczna zielona bakteria Chloroflexus, ze względu na kształt i rodzaj ruchu zalicza się do bakterii nitkowatych o ruchu ślizgowym. Zawiera jednak bakteriochlorofil c i a. Różni się od innych gatunków zdolnością do tlenowego, heterotroficznego wzrostu na złożonych podłożach zarówno w ciemności jak i na świetle.

30. Charakterystyka Halobacterium halobium.

Gatunki zaliczane do rodzaju Halobacterium (H. halobium, H. cutirubrum) występują w bardzo stężonych lub wręcz nasyconych roztworach soli. Organizmy te są doskonale przystosowane do ekstremalnych warunków, ponieważ stężenie soli w komórkach jest zbliżone do jej stężenia w środowisku. Ta grupa prokariotów należy do archeonów.

Ruchliwe, pałeczkowate komórki H. halobium są zabarwione na czerwono, pomarańczowo lub żółto. Ich błona cytoplazmatyczna ma ciemnoczerwone plamki o średnicy około 0,5 μm, zajmujące około połowy całej powierzchni komórki. Te barwne plamki stanowią tzw. błonę purpurową. Ich zabarwieni wynika z obecności bakterio rodopsyny, która przypomina rodopsynę, w komórkach wzrokowych zwierząt. Pigment ten podczas naświetlenia komórki wytwarza gradient protonów między wewnętrzną i zewnętrzną powierzchnią błony. Błona purpurowa pełni zatem funkcję „napędzanej światłem pompy protonowej” tworzącej elektrochemiczny potencjał błonowy.

31. Fotosynteza bakteryjna - znaczenie w przyrodzie.

Fotosynteza jest jednym z podstawowych procesów biologicznych. Warunkuje ona istnienie absolutnej większości organizmów żywych na Ziemi. Dzięki reakcjom fotosyntezy możliwa jest przemiana materii nieorganicznej (CO2) w organiczną stanowiącą źródło energii dla organizmów heterotroficznych. W procesie fotosyntezy zostaje rozkładany dwutlenek węgla tworzący się podczas oddychania i spalania. Gdyby nie fotosynteza stężenie CO2 stale by wzrastało.

32. Chemosynteza - definicja, etapy procesu i przykłady.

Proces przyswajania CO2 z atmosfery, analogiczny do fotosyntezy, lecz zachodzący nie przy udziale światła, ale dzięki energii chemicznej uzyskiwanej z utleniania prostych substancji nieorganicznych (wodór, siarkowodór, amoniak, sole żelaza(II), metan). Chemosyntezę przeprowadzają niektóre gatunki bakterii tzw. chemoautotrofy. Proces chemosyntezy odgrywa ważną rolę w obiegu pierwiastków w przyrodzie.

Chemosyntezę można podzielić na dwa etapy:

1. Utlenianie związku chemicznego

2. Związanie CO2 i produkcja glukozy.

Bakterie chemosyntetyzujące podzielono na: bakterie nitryfikacyjne, siarkowe, wodorowe, żelaziste, tlenkowęglowe, metanowe.

33. Chemosynteza - znaczenie w przyrodzie.

Chemosynteza ma marginalny udział w produkcji biomasy i tlenu, przynosi jednak zupełnie inne korzyści. Organizmy chemosyntetyzujące spotykamy w glebie, gdzie utleniając związki mineralne wpływają na lepsze ich przyswajanie i wykorzystanie przez rośliny. Proces ten ma więc znaczenie w obiegu materii w przyrodzie.

34. Chemosynteza siarkowa i żelazowa - przebieg procesu i mikroorganizmy.

Siarkowe bakterie, grupa mikroorganizmów autotroficznych, które czerpią energię potrzebną do syntezy związków organicznych (asymilacji dwutlenku węgla) z utleniania różnych związków siarki, np. siarkowodoru:

2H2S + O2 = 2H2O + S2 + energia.

Powstająca wolna siarka jest wydzielana na zewnątrz lub gromadzi się wewnątrz komórek.

Do tej grupy zalicza się także sinicę Beggiatoa, która ma zdolność utleniania siarki do kwasu siarkowego (gdy w podłożu zostanie wyczerpany siarkowodór):

S2 + 3O2 + 2H2O = 2H2SO4 + energia.

Występowanie. W osadach dennych bajor, dużych kałuż lub w wolno płynących wodach, w których powstaje siarkowodór, występują bakterie siarkowe Beggiatoa, Thiotrix i Thiobacillus.

Bakterie żelazowe utleniają żelazo (II) do żelaza (III):.

4 Fe2+ + 4H+ + O2 → 4Fe3+ + 2H2O.

Występowanie. Bakterie Thiobacillus występują w kwaśnych wodach kopalni rud żelaza, które zawierają siarczki metali oraz piryt (FeS2). Galionella i Ferrobacillus występują w naciekach z tlenków żelaza w rurach odpływowych oraz w strumykach górskich.

35. Nitryfikacja - przebieg procesu i bakterie nitryfikacyjne.

Nitryfikacja to proces biologicznego utleniania amoniaku do azotanów zachodzący przy udziale bakterii nitryfikacyjnych. W reakcji utleniania zawsze uczestniczą dwa rodzaje bakterii: utleniające amon wytwarzają azotyn, a utleniające azotyn produkują azotan. Do najlepiej poznanych należą Nitrosomonas i Nitrobacter. Organizmy utleniające amon (Nitrosomonas) dostarczają substrat dla organizmów utleniających azotyn oraz korzystnie zmieniają środowisko dla bakterii utleniających azotyn (Nitrobacter), gdyż wykorzystując amon równocześnie zwiększają kwasowość (wymieniając kation na anion).

Proces przebiega dwuetapowo. Najpierw amoniak jest utleniany do kwasu azotowego (III) według reakcji:

2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O + energia.

Następnie kwas azotowy (III) ulega utlenieniu do kwasu azotowego (V) w reakcji:

2HNO2 + O2 2HNO3 + energia.

36. Na czym polega reakcja anamoks i jakie mikroorganizmy ją przeprowadzają?

Reakcja ta jest specyficznym rodzajem nitryfikacji, czyli utleniania amoniaku, ale dokonuje się nie za pomocą O2, lecz NO2:

NH4+ + NO2- → N2 + 2H2O

Zachodzi ona w warunkach beztlenowych (klasyczna nitryfikacja jest procesem tlenowym) i prowadzi do wydzielania N2. Nazwa tej reakcji jest akronimem utworzonym z ang. anaerobic ammonia oxidation, czyli „beztlenowe utlenianie amoniaku”. Bakterie przeprowadzające reakcję anamoks są bezwzględnymi beztlenowcami i chemolitoautotrofami, ale nie są jeszcze dokładniej poznane (wiele z nich nie ma jeszcze oficjalnej nazwy gatunkowej).

37. Sposoby rozmnażania drożdży i form drożdżoidalnych

Drożdże są grzybami jednokomórkowymi i występują dziko w miejscach o dużym nagromadzeniu węglowodanów: w sokach wydzielanych przez rośliny (np. po zranieniu lub jako nektar w kwiatach), na owocach, a także w glebie czy na odchodach zwierzęcych. Drożdże w szerokim znaczeniu obejmują zarówno drożdże właściwe, jak i grzyby drożdżopodobne. Drożdże należą do workowców, ponieważ wytwarzają zarodnie workowe (worki), a w nich zarodniki workowe (askospory) w procesie rozmnażania płciowego. Należą tu powszechnie znane drożdże piekarnicze Saccharomyces cerevisiae. Natomiast grzyby drożdżopodobne (drożdżoidalne, drożdże bezworkowe) nie rozmnażają się płciowo, a więc nie wytwarzają worków i są zaliczane do prowizorycznego taksonu tzw. grzybów niedoskonałych. Należą tu np. gatunki z rodzaju Candida i Rhodotorula.

Drożdże, zarówno workowe, jak i bezworkowe, cechuje charakterystyczny sposób rozmnażania bezpłciowego w postaci tzw. pączkowania. Polega ono na tym, że w pewnym miejscu komórka tworzy rosnące stopniowo uwypuklenie, do którego przechodzi jedno z powstałych po podziale jąder potomnych. Następnie wytwarza się ściana komórkowa oddzielająca komórkę potomną od macierzystej. U drożdży piekarniczych powstałe komórki są jednakowej wielkości i oddzielają się od siebie. Po oddzieleniu, na obu komórkach (potomnej i macierzystej) pozostaje trwała blizna. W miejscu starej blizny komórka nie może utworzyć nowego pączka, a więc liczba blizn świadczy zarówno o wieku komórki, jak i o jej zdolności do rozmnażania. U grzybów drożdżoidalnych komórki często nie rozdzielają się po pączkowaniu i wydłużają tworząc tzw. pseudogrzybnię (wydłużone, nitkowate struktury, często rozgałęziające się, utworzone wyłącznie przez komórki pączkujące).

Niektóre drożdże nie pączkują, lecz rozmnażają się bezpłciowo przez zwykły podział komórki. Są to tzw. drożdże rozszczepkowe.

Drożdże mogą również rozmnażać się przez zarodniki, czyli spory. Oprócz wspomnianych zarodników workowych, czyli askospor, drożdże wytwarzają też zarodniki na drodze bezpłciowej. Mogą to być blastospory lub chlamydospory, czyli zarodniki przetrwalnikowe.

38. morfologia i rozmnażanie grzybów pleśniowych.

MORFOLOGIA PLEŚNI. Pleśnie są zbudowane ze strzępek - rurkowatych komórek o średnicy 5 - 10µm, często bardzo rozgałęzionych. Strzępki osiągają długość dochodzącą do wielu centymetrów, a czasami nawet wielu metrów - tworzą wówczas grzybnię. Struktura grzybni może być różna w zależności od gatunku, warunków wzrostu, obecności substancji pokarmowych w podłożu i innych czynników.

Wyróżnia się dwa typy grzybni: Grzybnia wgłębna rozwija się zarówno na powierzchni, jak i w głębi pożywki, a jej funkcją jest pobieranie składników pokarmowych i przytwierdzanie się do podłoża. Strzępki powietrzne wykazują szczególnie duże zróżnicowanie form i służą do rozmnażania zarówno bezpłciowego jak i płciowego.

Sprzężniaki z rzędu pleśniakowców wytwarzają grzybnię nie podzieloną ścianami poprzecznymi (septami) na poszczególne komórki. Są więc komórczakami - tworzą jedną dużą wielojądrową komórkę. Wytwarzają one (bezpłciowo i na drodze płciowej) zarodniki wewnątrz kulistych zarodni (sporangiów). Pleśnie te wytwarzają więc zarodniki wewnętrzne. Pleśnie należące do workowców, a więc kropidlaki i pędzlaki tworzą grzybnie wielokomórkowe, a więc podzielone ścianami poprzecznymi i wytwarzają tzw. zarodniki konidialne (konidiospory), czyli konidia.

39. Cykl rozwojowy Chlamydia pneumoniae, Bdellovibrio sp. i bakterii śluzowych.

Chlamydia pneumoniae. Chlamydie są patogenami ludzi. Na podstawie cech biochemicznych zalicza się je do prokariotów (bakterie). Mikroorganizmy te zawierają RNA i DNA w proporcji charakterystycznej dla bakterii. Syntetyzują związki, których nie potrafią syntetyzować komórki eukariotyczne, takie jak kwas muraminowy, kwas diaminopimelinowy i kwas foliowy. Chlamydie rosną wyłącznie w żywych komórkach, można je budować na jajach kurzych i w hodowlach tkankowych. Ich zależność od metabolizmu gospodarza wynika z braku własnego systemu wytwarzającego ATP. Są niezdolne do fosforylowania glukozy i metabolizowania jej. Z drugiej strony, niezwykle łatwo pobierają ATP i koenzym A. Chlamydophila pneumoniae wywołuje zakażenia wyłącznie u ludzi. W warunkach naturalnych zakażenie przenosi się z człowieka na człowieka drogą kropelkową. Formami zakażającymi są ciałka elementarne. Zdolność przylegania do powierzchni komórek docelowych ułatwiają penetrację do wnętrza komórek, która następuje przez endocytozę. Nieznane mechanizmy hamują fuzję lizosomu z pęcherzykiem zawierającym ciałko elementarne. W jego wnętrzu ciałka elementarne przekształcają się w większe ciałka retikulocytarne (siateczkowate), przechodzą wielokrotne podziały i dają początek nowym ciałkom elementarnym. Wydostają się one do przestrzeni pozakomórkowej, czemu najczęściej towarzyszy śmierć zakażonej komórki. Uwolnione ciałka elementarne mogą zakażać kolejne komórki. Charakterystyczną cechą gatunku C. pneumoniae jest zdolność mnożenia się w różnych rodzajach komórek. W niektórych przypadkach ciałka elementarne mogą we wnętrzu komórki przekształcać się w znacznie od nich większe ciałka przetrwałe.

Cykl rozwojowy Bdellovibrio bacteriovorus. Jest tlenowym mikroorganizmem pasożytującym na innych bakteriach. Są to niewielkie komórki, bardzo ruchliwe dzięki grubej rzęsce. Napotkawszy na odpowiednią bakterię żywiciela pasożyt ten przywiera nieurzęsionym biegunem do jej ściany komórkowej i obraca się wokół swej osi podłużnej. Wkrótce potem zaatakowana komórka przekształca się w formę kulistą, podobną do sferoplastu. Bdellovibrio penetruje jej ścianę komórkową i umiejscawia się w przestrzeni peryplazmatycznej. Komórka Bdellovibrio rośnie i wydłuża się, aż do chwili, kiedy zostaną wyczerpane związki pokarmowe ze stopniowo malejącego protoplastu żywiciela. Forma cylindryczna dzieli się wielokrotnie, dając komórki o jednakowych rozmiarach. W końcu ściana komórkowa gospodarza ulega lizie i do podłoża zostaje uwolnione potomstwo pasożyta gotowe do zaatakowania następnych bakterii.

Cykl rozwojowy bakterii śluzowych. Bakterie śluzowe to ścisłe tlenowce chemoheterotroficzne, zdolne do ruchu pełzającego. Gdy namnoży się ich więcej, zaczynają tworzyć agregaty, w których stopniowo komórki zaczynają różnicować - tworzy się ciało owocowe: składające się ze śluzowej nóżki (trzonka) i z cyst. Cysty w czasie kiełkowania uwalniają mikrospory, które rozwijają się w komórki wegetatywne - i tak zamyka się całkiem skomplikowany cykl rozwojowy.

40. Formy L u bakterii i formy pleomorficzne.

Niektóre bakterie wykazują tzw. pleomorfizm (wielopostaciowość) przybierając różne formy morfologiczne. Np. pospolite bakterie glebowe z rodzaju Arthrobacter w zależności od ilości składników pokarmowych w podłożu, mają albo postać pałeczek (gdy jest dużo

pokarmu) albo ziarniaków (w warunkach głodowych). Dlatego formy te określa się mianem ziarniakopałeczek. Pleomorfizm można też wywołać sztucznie, np. działając penicyliną, która zaburza syntezę ściany komórkowej. Powstają wówczas komórki o zniekształconym, wydłużonym i często rozgałęzionym kształcie, tzw. formy L. Po zaprzestaniu działania czynnika szkodliwego, komórki wracają do swojej naturalnej postaci.

41. Podział komórki bakteryjnej i wzrost populacji bakterii w czasie.

Komórki bakteryjne rozmnażają się przez podział. Najpierw rozmiar komórki podwaja się, a następnie komórka dzieli się na dwie komórki potomne, które mają w przybliżeniu ten sam rozmiar co pierwotna komórka macierzysta. Czas niezbędny do podwojenia liczby komórek nazywa się czasem generacji, a czas potrzebny do podwojenia masy komórkowej określa się jako czas podwojenia.

42. Hodowla okresowa - charakterystyka ogólna.

Bakterie wprowadzone do płynnej pożywki, a następnie inkubowane w odpowiednich warunkach będą się dzieliły do momentu, gdy którykolwiek z niezbędnych składników zostanie wyczerpany i stanie się czynnikiem limitującym dalszy wzrost. Jeżeli w ciągu tego czasu nie będą dodawane żadne składniki odżywcze ani nie będą usuwane szkodliwe produkty metabolizmu, powstaje układ zamknięty, w którym wzrost mikroorganizmów nazywa się hodowlą okresową (lub statyczną). Składa się z fazy zastoju, fazy wzrostu logarytmicznego, fazy stacjonarnej i fazy zamierania.

43. Scharakteryzuj fazę zastoju hodowli okresowej.

W fazie zastoju w zaszczepionych komórkach (inokulum) zachodzą procesy adaptacji polegające na syntezie potrzebnych enzymów, replikacji DNA, syntezie białek i w efekcie komórki zwiększają swoje rozmiary. Długość tej fazy zależy od podobieństwa warunków hodowli poprzedniej (z której pochodzi inokulum) do warunków panujących w nowej hodowli. Im jest ono większe, tym faza jest krótsza.

44. Scharakteryzuj fazę wzrostu logarytmicznego.

W fazie wzrostu logarytmicznego komórki zaczynają się dzielić. Sygnałem do podziałów jest osiągnięcie przez komórki odpowiedniej długości. Każda komórka dzieli się na dwie. Po określonym czasie wzrostu powstałe komórki znowu dzielą się na dwie, stąd liczbę powstałych komórek (czyli wzrost populacji) określa wzór 2n, gdzie n to liczba podziałów, która jest równoznaczna z liczbą pokoleń. Czas między dwoma kolejnymi podziałami, to tzw. czas generacji lub wiek osobniczy. Zależy on od warunków hodowli i od cech gatunkowych drobnoustroju. W konkretnej hodowli jest on więc stały. Jeśli liczba komórek w inokulum wynosi N0, to powstała liczba komórek N po n pokoleniach wyniesie N = N0 x 2n. Liczba bakterii podwaja się co każdy okres generacji, rośnie więc wykładniczo z upływem czasu. Do czasu hodowli proporcjonalny jest więc logarytm liczby bakterii, a nie sama ich liczba. Stąd nazwa - faza logarytmiczna.

45. Scharakteryzuj fazę stacjonarną hodowli okresowej.

W fazie stacjonarnej obserwuje się spadek przyrostu liczby bakterii, w wyniku zamierania części komórek z powodu wyczerpywania się składników pokarmowych, tlenu i wytwarzania produktów przemiany materii. Zamieranie to jest w pewnej równowadze z dzieleniem się innych komórek.

46. Wyjaśnij pojęcie wydajności (plonu) hodowli.

Wydajnością, plonem lub uzyskiem nazywa się masę bakteryjną wytworzoną w chwili osiągnięcia fazy stacjonarnej (jedna z faz wzrostu bakterii w hodowlach okresowych, która rozpoczyna się w momencie gdy komórki mogą już się reprodukować). Zależy to od rodzaju składników odżywczych pożywki oraz warunków hodowli. Wydajność jest różnicą między początkową a maksymalną masą bakteryjną: X=Xmax - X0. Wartość ta jest wyrażana w gramach suchej masy.

Szczególne znaczenie ma zależność między wydajnością a zużyciem substratu (X/S) - ich stosunek wyrażony w jednostkach wagowych nazywa się współczynnikiem wydajności (lub wydajnością wzrostu) i oznacza jako Y. Wydajność może być także odniesiona do stężenia substratu i wyrażona jako molarny współczynnik wydajności, co umożliwia obliczenie ilości ATP otrzymywanego z danego źródła energii (substratu). To natomiast pozwala określić pojęcie energetycznego współczynnika wydajności (YATP = g komórek/mol ATP).

47. Scharakteryzuj fazę zamierania hodowli okresowej.

Z czasem komórek zamierających jest więcej i dochodzi do spadku ogólnej liczby komórek - hodowla się przerzedza i z czasem zamiera.

48. Typy pokarmowe drobnoustrojów.

Zanim substancje odżywcze zostaną wykorzystane przez komórkę muszą najpierw przedostać się przez osłony komórkowe. Osłony te nie są dużą przeszkodą dla małych cząsteczek i jonów, lecz zatrzymują związki o względnej masie cząsteczkowej powyżej 600. O transporcie substancji odżywczych do komórki decyduje przede wszystkim błona cytoplazmatyczna.

Transport substancji odżywczych przez błonę cytoplazmatyczną jest swoisty; pobierane są jedynie te składniki, dla których istnieją systemy transportu. Poza kilkoma wyjątkami transport jest procesem swoistym, zależnym od permeaz i translokaz. Są to białka błonowe, a ich nazwy wskazują na właściwości enzymatyczne: mogą być indukowalne przez substrat, są substratowo swoiste i wytwarzane jedynie w warunkach pozwalających na syntezę białka.

Rozpatrując jedynie te procesy, które odbywają się w błonie cytoplazmatycznej, możemy rozróżnić dwa rodzaje transportu: pierwotny i wtórny.

Transport pierwotny obejmuje te procesy, które prowadzą do przemieszczenia takich jonów, jak H+, Na+, czy K+, a zatem powodują zmiany potencjału elektrochemicznego. Transport pierwotny jest napędzany przenoszeniem elektronów w oddychaniu lub fotosyntezie, pompami jonowymi zależnymi od ATP lub pompami jonowymi uruchamianymi w wyniku dekarboksylacji różnego typu metabolitów (szczawiooctan, metylomalonylo-CoA, glutakonylo-CoA).

Termin transport wtórny określa wszystkie procesy powodujące pobieranie przez komórkę lub wypływanie z niej metabolitów i jonów, napędzane potencjałem elektrochemicznym:

- dyfuzja prosta - termin ten określa nieswoistą penetrację substancji do komórki. Penetracja ta zależy od wielkości cząsteczki oraz jej lipofilności. Z tej drogi korzysta woda

- dyfuzja ułatwiona - dana substancja jest transportowana do komórki zgodnie z gradientem jej stężenia, tj. w kierunku wyrównania stężeń wewnątrz i na zewnątrz komórki

- transport aktywny - w obecności źródła energii pochodzącej z metabolizmu, substrat może akumulować się wewnątrz komórki wbrew gradientowi stężeń.

49. Pożywki, typy pożywek.

W mikrobiologii stosuje się różne rodzaje pożywek, w zależności od celu badań. Ze względu na konsystencję można je podzielić na: płynne, stałe, półpłynne.

Pożywki płynne stosowane są zwykle do namnażania w celu otrzymania dużej biomasy komórek i pozyskiwania produktów ich metabolizmu. Przykładem może być bulion odżywczy.

Pożywki stałe stosuje się głównie do izolacji czystych szczepów, przechowywania ich, do badań morfologii kolonii, oraz w badaniach ilościowych (określaniu liczby komórek w próbie). Do zestalania pożywek płynnych używa się głównie agar, a także żelatynę.

Pożywki półpłynne mają konsystencję pośrednią między pożywkami płynnymi a stałymi, i zawierają 0,15-0,2 % agaru. Służą one do badania zdolności ruchu u bakterii.

Inny podział pożywek uwzględnia wymagania odżywcze drobnoustrojów:

Pożywki proste zaspokajają niskie i średnie wymagania pokarmowe mikroorganizmów. Należą tu m.in. omówione wyżej bulion i agar odżywczy. Stanowią one podstawę dla innych, bardziej złożonych pożywek.

Pożywki wzbogacone stosuje się do hodowli bardziej wymagających drobnoustrojów chorobotwórczych (np. paciorkowców i gronkowców), przystosowanych do życia w bogatym w substancje odżywcze środowisku wnętrza organizmu żywiciela. Czynnikiem wzbogacającym może być odwłókniona krew (często barania), wyciągi z narządów zwierzęcych, np. wątroby, wyciąg z drożdży.

Pożywki specjalne służą do hodowli drobnoustrojów o szczególnych wymaganiach odżywczych, takich jak prątki gruźlicy, dwoinki rzeżączki czy maczugowce błonicy. Używa się w nich wysokowartościowych składników odżywczych (żółtka jaj kurzych, surowice, witaminy).

Pożywki wybiórcze umożliwiają wzrost określonym drobnoustrojom (które chcemy wyizolować z próby)

Pożywki wybiórczo-namnażające są często pożywkami płynnymi i umożliwiają nie tylko wyosobnienie określonego drobnoustroju (który zwykle występuje w znikomej ilości), ale też namnożenie go do dużej biomasy umożliwiającej dalsze badania (np. identyfikacyjne).

Pożywki wybiórczo-różnicujące umożliwiają nie tylko wzrost wybranym drobnoustrojom, ale też pozwalają je zróżnicować.

Pożywki dzieli się też na: syntetyczne (o ściśle zdefiniowanym składzie ilościowym i jakościowym), naturalne (o nie znanym dokładnie składzie, na bazie składników pochodzenia naturalnego, np. wyciąg z tkanek roślinnych lub zwierzęcych, krew, mleko itp.), półsyntetyczne (pożywka mineralna o znanym składzie, plus składniki pochodzenia naturalnego, o nie sprecyzowanym dokładnie składzie).

Bulion jest mieszaniną peptonu (produktu enzymatycznej hydrolizy białek), wyciągu mięsnego (ekstraktu zawierającego m.in. zasady organiczne i witaminy) i NaCl, dodawanego dla zapewnienia odpowiedniego ciśnienia osmotycznego.

Agar jest mieszaniną dwóch polisacharydów: agarozy i agaropektyny, które są polimerami galaktozy. Jest on wytwarzany przez pewne glony morskie z grupy krasnorostów, jako składnik ich ścian komórkowych. Produkuje się go w postaci proszku lub granulek.

Żelatyna, czyli tzw. klej kostny, jest białkiem otrzymywanym w wyniku dłuższego gotowania odpadków zawierających kolagen (skóra, kości).

50. Scharakteryzuj hodowlę ciągłą (chemostat).

Jeśli tylko zapewni się usuwanie zużytego podłoża i zastępowanie go świeżym, to możliwe jest utrzymywanie fazy wzrostu logarytmicznego praktycznie w nieskończoność. Na tym właśnie polega hodowla ciągła. Jest więc ona układem otwartym, z ciągłym przepływem pożywki (zużytej i świeżej). Prowadzi się ją w tzw. chemostatach, umożliwiających kontrolowanie wzrostu komórek za pomocą dozowania odpowiednich ilości pożywki i regulowania szybkości przepływu. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie stanu równowagi, w którym zagęszczenie komórek jest stałe. Ma to duże znaczenie w badaniach procesów fizjologicznych drobnoustrojów, kiedy niezbędne są warunki stabilne. Hodowle ciągłe są wykorzystywane m.in. w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym.

51. Wpływ temperatury na bakterie. Charakterystyka bakterii termofilnych, mezofilnych i psychrofilnych.

Drobnoustroje wykazują duże zróżnicowanie wymagań termicznych, które muszą być uwzględnione podczas hodowli. Dla każdego mikroorganizmu można określić trzy tzw. temperatury kardynalne, jednak temperatury niższe od minimalnych i wyższe od maksymalnych nie muszą być dla drobnoustrojów zabójcze, zawsze jednak hamują ich rozwój. Temperatura inkubacji hodowli zwykle pokrywa się z temperaturą optymalną dla danego drobnoustroju. Aby zachować właściwą temperaturę podczas rozwoju hodowli, prowadzi się ją w tzw. cieplarkach, czyli szafkach zaopatrzonych w urządzenie termostatowe umożliwiające nastawienie odpowiedniej temperatury i utrzymanie jej.

Punkty kardynalne są podstawą do podziału mikroorganizmów na trzy podstawowe grupy:

* psychrofilne (zimnolubne), o temperaturze optymalnej ok. 20*C (minimum ok. -10*C, maksimum ok. 30*C),

* mezofilne (średniotemperaturowe), o optimum w 37*C (minimum 150*, maksimum 450*),

* termofilne (ciepłolubne), o optimum w 55*C (minimum 30*C, maksimum 75*C).

Psychrofilami jest większość drobnoustrojów żyjących w środowisku wodnym i glebowym.

Mezofilami są głównie drobnoustroje żyjące w ciele (i na ciele) zwierząt stałocieplnych (ptaki i ssaki). Są wśród nich zarówno gatunki chorobotwórcze, jak i niechorobotwórcze (saprofityczne) tworzące tzw. mikroflorę organizmu.

Do mikroorganizmów termofilnych należą głównie gramdodatnie laseczki i ziarenkowce. Występują one np. w fermentujących resztkach roślinnych, np. w oborniku, kompoście, w nawozie, gorących źródłach itp. Istnieje też grupa mikroorganizmów prokariotycznych zwana archeonami, która żyje w warunkach ekstremalnych, gdzie temperatura przekracza 100*C. Chodzi o tzw. kominy termalne na dnie oceanów. Drobnoustroje żyjące w tak wysokich temperaturach określa się mianem ekstremalnych termofili.

52. Wpływ pH i zasolenia na bakterie

pH:

Dla każdego drobnoustroju określa się wartość optymalną odczynu, jego minimum i maksimum. Odpowiednie pH ma poważny wpływ na rozwój komórek. Większość bakterii preferuje odczyn obojętny lub lekko zasadowy (pH ok. 7 - 7,5), grzyby natomiast lepiej rosną w środowisku kwaśnym (pH ok. 5,2 - 5,6). W trakcie hodowli, jej odczyn dość szybko się zmienia, z powodu powstawania produktów przemiany materii. Aby utrzymać optymalny odczyn, pożywki przygotowuje się na bazie odpowiednich buforów

Ciśnienie osmotyczne:

Większość drobnoustrojów może rosnąć tylko przy określonym stężeniu soli, w roztworze izotonicznym (stężenie soli na zewnątrz i wewnątrz komórki są sobie równe). Komórki w roztworze hipotonicznym, gdy stężenie soli na zewnątrz komórki jest mniejsze i woda ma tendencje do wnikania do wnętrza, mogą ulec pęknięciu. Z tego powodu do rozcieńczania prób w mikrobiologii nie stosuje się wody destylowanej, lecz roztwór fizjologiczny będący 0,85% roztworem NaCl. Drobnoustroje zdolne do wytrzymywania większych stężeń soli (do ok. 15%) określane są mianem osmotolerancyjnych (np. gronkowce), natomiast te, które wytrzymują jeszcze wyższe stężenia to tzw. osmofile lub halofile (niektóre archeony).

53. Podaj kryteria gatunku i omów zasady nazewnictwa prokariotów.

W systematyce bakterii obowiązuje, podobnie jak w systematyce roślin i zwierząt, nazewnictwo binominalne, tj. nazwa rodzajowa i gatunkowa. Obecnie, gdy szybko rośnie liczba nowych gatunków, zarzucono dawną zasadę, aby nazwy rodzajowe uwzględniały cechy morfologiczne, a gatunkowe - fizjologiczne. Beijerinck i Winogradski, obserwując różnorodność typów przemian materii, nadawali bakteriom nazwy rodzajowe nawiązując do ekologii oraz cech fizjologicznych i biochemicznych. Tak więc na przykład właściwości fizjologiczne odzwierciedlają nazwy takich rodzajów jak Acetobacter,

Nitrosomonas, Azotobacter, zabarwienie komórek - nazwy Chromobacterium, Rhodomicrobium, właściwości patogenne - Pneumococcus, Phytomonas, a swoiste składniki pokarmowe odzwierciedlają nazwy Haemophilus, Amylobacter. Obecnie nowe nazwy nadaje się według ściśle określonych zasad.

Kryteria gatunku: reakcja Gram (dodatnie lub ujemne), tolerancja na temperaturę (mezofile i psychrofile), morfologia.

Koncepcja gatunku u prokariotów. Gatunek to grupa organizmów, które:

•wykazują mniej niż 3% różnic w sekwencji nukleotydowej 16S rRNA

•wykazują mniej niż 3% różnic w udziale zasad G +C w genomowym DNA

•charakteryzują się co najmniej 70% podobieństwem sekwencji DNA, mierzonym poziomem hybrydyzacji DNA/DNA

•różnią się od innych gatunków zespołem istotnych cech fenotypowych

54.Na czym polega taksonomia naturalna i jakie grupy bakterii wyróżnia się na jej podstawie?

Taksonomia (gr. taxis - porządek) zajmuje się opisem organizmów, ich nazywaniem i klasyfikacją (porządkowaniem). Taksonomia jest poddyscypliną systematyki - szerszej dyscypliny badającej różnorodność organizmów i związki pokrewieństwa między nimi

Taksonomia naturalna. Jej celem jest określenie pokrewieństwa między klasyfikowanymi organizmami. Cel ten może być osiągnięty na podstawie pewnych właściwości biochemicznych, takich jak sekwencja aminokwasów w enzymach spełniających podobne funkcje, sekwencja zasad w składnikach komórek odznaczających się konserwatywną budową, takich jak rybosomowe kwasy nukleinowe.

Badania porównawcze typowych Bacteria pozwoliły na wyłonienie jedenastu dużych grup: bakterie purpurowe, sinice, bakterie gramdodatnie, chlamydie, Planctomyces, Bacteroides i Flavobacterium, zielone bakterie siarkowe, spirochety (krętki), Deinococcus, bakterie zielone, Thermotoga.

55.Na czym polega taksonomia sztuczna i taksonomia numeryczna?

Klasyfikacja sztuczna. Jej celem jest grupowanie organizmów zgodnie z ich podobieństwem, tak aby mogły identyfikowane i oznaczane. W systemie sztucznym od oznaczania bakterii posługujemy się określonym kluczem, który zawiera nazwy, opisy cech morfologicznych, fizjologicznych.

Taksonomia numeryczna. Opiera się ona na zasadzie Adsona, według której wszystkie uchwytne cechy organizmu są w klasyfikacji jednakowo ważne. W analizie numerycznej należy brać pod uwagę możliwie jak najwięcej cech. Cechy te należy tak ustawić, aby można je było wyrazić alternatywnie - tak (+) lub nie (-). Oceny odpowiednich kombinacji cech można dokonać za pomocą komputera, przy czym każdą cechę danego szczepu porównuje się z tą samą cechą wszystkich pozostałych szczepów. Podobieństwo między szczepami jest funkcją liczby podobnych cech w stosunku do całkowitej liczby badanych cech. Podobieństwo między parą szczepów jest więc wyrażone współczynnikiem podobieństwa (S).

57. Trzy systemy wymiany informacji genetycznej u bakterii.

Koniugacja. Przekazywanie materiału genetycznego z komórki do komórki w drodze ich bezpośredniego kontaktu. Materiał genetyczny przekazywany jest zawsze jednokierunkowo ze szczepu dawcy do biorcy. Zdolność do pełnienia roli dawcy zależy od obecności ruchomej cząsteczki DNA, czynnika płciowego w komórce.

Transdukcja. Przeniesienie DNA z komórki dawcy do biorcy przez bakteriofaga. Zazwyczaj zostaje przeniesiony tylko mały fragment DNA gospodarza (tj. dawcy). Rozróżniamy dwa rodzaje transdukcji: niespecyficzną (ogólną), gdy każdy segment DNA gospodarza może zostać przeniesiony, i specyficzną, ograniczoną do przekazania określonych segmentów DNA.

Transformacja. Pewne bakterie są zdolne do naturalnego pobierania DNA z otaczającego podłoża i wbudowywania go w swoje genomy, w procesie zwanym transformacją. Należą tu: Streptococcus, Bacillus i pewne gatunki Archaea. Zdolność bakterii do pobrania DNA jest związana z rozwojem kompetencji, stanu, w którym na powierzchni komórki obecne są receptory, a także wytwarzane są inne białka specyficzne dla procesu transformacji. Kompetencja zależy od stanu fizjologicznego komórek i od fazy wzrostu.

58. Mutacje a rekombinacje

mutacja genetyczna to nagłe zmiany materiału genetycznego, prowadzące do nieprawidłowości (chorób itp), natomiast rekombinacja genetyczna to proces wymiany materiału genetycznego. znaczenie rekombinacji jest raczej korzystne, ale na pewno nie szkodliwe - powstają nowe genotypy, zwiększa zmienność genetyczną.

czynniki mutagenne:

* promieniowanie (ultrafiolet, jonizujące)

* wysoka temperatura

* czynniki chemiczne (wybrane):

> kwas azotowy (III) - HNO2 - powoduje usunięcie grup aminowych z zasad azotowych, co powoduje np. zamianę cytozyny w uracyl

> związki alkilujące (np. iperyt i jego pochodne) - powodują dołączanie do zasad azotowych grup alkilowych, co również zmienia ich charakter

> analogi zasad azotowych (np. bromouracyl) - nie są prawidłowo odczytywane podczas transkrypcji

> barwniki akrydynowe (np. oranż akrylowy, akryflawina, proflawina) - powodują wstawianie lub wycinanie sekwencji nukleotydowych

> alkaloidy - np. kolchicyna, blokująca tworzenie wrzeciona podziałowego, co powoduje, że chromosomy nie rozchodzą się podczas podziału

> sole metali ciężkich

> czynniki metaboliczne (np. brak jonów Mg2+ lub Ca2+)

59. Plazmidy- definicja, rola i przykłady.

Plazmidy są pozachromosomowymi cząsteczkami DNA, które replikują się niezależnie od bakteryjnego chromosomu. Zazwyczaj są to kowalencyjnie zamknięte, koliste, superzwinięte cząsteczki. Plazmidy zazwyczaj niosą geny kodujące funkcje, które mogą być przydatne komórce w pewnych specjalnych okolicznościach, ale nie są niezbędne do pełnienia podstawowych funkcji życiowych w normalnych warunkach. Przykładami mogą być geny warunkujące oporność na czynniki toksyczne dla bakterii (np. antybiotyki, metale ciężkie).

Ważna grupa plazmidów to plazmidy koniugacyjne, które wykryto u wielu bakterii. Są one zdolne do przekazywania się między komórkami prokariotycznymi w procesie zwanym koniugacją.

60. wodne bakterie autochtoniczne i allochtoniczne.

Właściwe bakterie wodne to autotrofy i heterotrofy, zdolne do wzrostu nawet w obecności śladowych ilości substancji odżywczych. Można je spotkać w wodach o niewielkim stopniu zanieczyszczenia. Pod względem wymagań temperaturowych należą do mikroorganizmów psychrofilnych. W grupie mikroorganizmów najbardziej charakterystycznych dla środowiska wodnego znajdują się ruchliwe bakterie należące do rodzajów: Vibrio, Pseudomonas, Aeromonas oraz bakterie nitryfikacyjne, bakterie siarkowe i żelazowe.

W wodzie żyje wiele bakterii osiedlających się na podwodnych ciałach stałych. Są to bakterie styliskowe (Caulobacteriales) i bakterie nitkowate (Chlamydobacteriales). Tworzą one nieruchliwe przytwierdzone do podłoża nitki zbudowane z wydłużonych cylindrycznych komórek.

W mule dennym rozwija sie zazwyczaj mikroflora beztlenowa, będąca głównym źródłem zanieczyszczeń ryb poławianych techniką-włókiem dennym: bakterie gnilne, bakterie rozkładające lignocelulozę.

W strefie przybrzeżnej drobnoustroje występują w tzw. postaci zespołu poroślowego, na który składają się okrzemki, zielenice, oraz bakterie siarkowe i pierwotniaki.

61. charakterystyka E.coli Pałeczka okrężnicy (Escherichia coli).

Fakultatywnie tlenowa, Gram-ujemna pałeczka należąca do rodziny Enterobacteriaceae. Wchodzi w skład fizjologicznej flory bakteryjnej jelita grubego człowieka oraz zwierząt stałocieplnych. W jelicie spełnia pożyteczną rolę, uczestnicząc w rozkładzie pokarmu, a także przyczyniając się do produkcji witamin z grupy B, C oraz K. E. coli spotyka się również w glebie i wodzie, gdzie trafiają z wydzielinami i kałem. Bakterie te, zwykle nieszkodliwe w jelicie, mogą jednak powodować groźne schorzenia przewodu pokarmowego, dróg moczowych, a ostatnio często dróg oddechowych.

Bakterie z grupy coli

Bakterie grupy coli to przede wszystkim szczepy Escherichia coli oraz drobnoustroje z rodzaju Enterobacter, Citrobacter i Klebsiella. Bakterie grupy coli typu kałowego (termotolerancyjne) to głównie szczepy Escherichia coli i tylko te nieliczne szczepy z rodzajów Enterobacter, Citrobacter i Klebsiella, które mają zdolność fermentacji laktozy w temperaturze 44 *C.

Obecność w badanej próbce wody bakterii grupy coli lub bakterii grupy coli typu kałowego świadczy o stosunkowo świeżym zanieczyszczeniu wody kałem, ściekami, glebą lub gnijącym materiałem roślinnym.

62. Metody badania bakterii E. coli i bakterii z grupy coli

Diagnostykę bakterii z rodziny Enterobacteriaceae poprzedza wykonanie oznaczeń potwierdzających zdolność wyizolowanych szczepów do:

* wytwarzania oksydazy,

* fermentacji glukozy

* redukcji azotanów.

Następnie należy przystąpić do bezpośredniej identyfikacji bakterii do rodzaju i gatunku, na podstawie schematów biochemicznych. Badania przeprowadza się etapami.

Pierwszy z nich polega na wykonaniu tzw. szeregu izolacyjnego. Składa się on z czterech podłoży diagnostycznych:

1. wody peptonowej z tryptofanem,

2. podłoża Kliglera,

3. laktozy 10% pod parafiną,

4. podłoża z mocznikiem.

Wyniki kolejnych badań są podstawą do zastosowania odpowiedniego szeregu różnicującego w drugim etapie badań.

Etap trzeci, tzw. testy potwierdzające, wykonywany jest tylko w przypadkach wątpliwych, w których nie jest możliwe określenie przynależności taksonomicznej badanego szczepu na podstawie uprzednio przeprowadzonych badań.

Dla bakterii będących wskaźnikami stanu sanitarnego, np. szybka identyfikacja pałeczki okrężnicy (Escherichia coli) spośród bakterii grupy coli typu kałowego możliwa jest dzięki tzw. testowi (szeregowi) IMVC. Skrót ten oznacza następujące cztery badania:

* I - badanie zdolności do wytwarzania indolu z tryptofanu,

* M - reakcja z czerwienią metylową (tzw. odczynnik MR), która przyjmuje czerwone

zabarwienie przy zakwaszeniu podłoża Clarca w wyniku rozkładu glukozy,

* V - badanie zdolności do wytwarzania acetylometylokarbinolu (acetoiny) z glukozy

na podłożu Clarca (tzw. reakcja Vogesa-Proskauera),

• C - badanie zdolności do wykorzystywania cytrynianu jako jedynego źródła węgla.

63. Charakterystyka bakterii z rodzaju Salmonella

Salmonella - rodzaj bakterii z rodziny Enterobacteriaceae, grupujący Gram-ujemne, względnie beztlenowe (fermentujące glukozę) pałeczki. Bakterie te są średniej wielkości, zwykle zaopatrzone w rzęski. Należą do bakterii względnie wewnątrzkomórkowych - rezydują w komórkach zarażonego organizmu. Rodzaj Salmonella podzielony jest na dwa gatunki: S. enterica oraz S. bongori.

64. Charakterystyka bakterii z rodzaju Legionella

Bakterie z rodzaju Legionella są to Gram-ujemne pałeczki posiadające polarnie umieszczone wici w liczbie od 1 do 3. Do wzrostu potrzebują żelaza i cysteiny. Ich naturalnym rezerwuarem są wody śródlądowe i morskie. Licznie występują również w glebie i gorących źródłach wody. Wyizolowano do tej pory 46 gatunków z rodzaju Legionella. Bakterie z rodzaju Legionella są wewnątrzkomórkowymi pasożytami pierwotniaków. Mogą również powodować nietypowe zapalenie płuc u ludzi, jak i gorączkę Pontiac.

65. Wirusy chorobotwórcze przenoszone droga wodną.

Oprócz bakterii chorobotwórczych wody powierzchniowe, do których odprowadzane są ścieki bytowo-gospodarcze zawierają zawsze znaczne ilości innych drobnoustrojów chorobotwórczych, np. wirusa polio, który powoduje porażenie dziecięce, czyli chorobę Heinego-Medina. Nawet w nieznacznie zanieczyszczonej wodzie rzecznej występują enterowirusy, które wywołują schorzenia jelit.

66. Cykl rozwojowy u Giardia i Cryptosporidium.

Cysta Giardia intestinalis jest owalna; zawiera charakterystyczną dla lamblii odstającą cytoplazmę od błony komórkowej. Na terenie cytoplazmy widoczne są 2 lub 4 jądra, aksonemy, twory sierpowate, zawiązki wici oraz liczne, bardzo drobne wodniczki jodofilne.

CYKL ŻYCIOWY. Cysta po dostaniu się do organizmu człowieka ulega przekształceniu w procesie ekscytacji w 2 trofozoity. Proces zachodzi w dwunastnicy, gdzie trofozoity ulegają następnie dalszym podziałom, prowadząc do powstania licznej populacji trofozoitów, zdolnych do dalszej inwazji jelita cienkiego, dróg żółciowych i przewodów trzustki. W dalszych odcinkach przewodu pokarmowego trofozoity ulegają przekształceniu w procesie encystacji w cysty, które są następnie wydalane z kałem. Jeżeli cysty dostaną się ponownie do przewodu pokarmowego zdrowego człowieka, przekształcają się ponownie w trofozoity i cykl rozwojowy pasożyta rozpoczyna się od nowa.

ZARAŻENIE. Do zarażenia lamblią jelitową dochodzi najczęściej drogą pokarmową przez połknięcie cyst pierwotniaka wraz z zarażoną nimi wodą lub żywnością. Możliwe jest także zarażenie lamblią poprzez stosunek seksualny, niemniej jednak do zarażenia tą drogą dochodzi niezwykle rzadko. CHOROBOTWÓRCZOŚĆ. Giardia intestinalis wywołuje u człowieka tak zwaną lambliozę.

Cryptosporidium. Rodzaj chorobotwórczych pierwotniaków powodujących zarażenia układu pokarmowego przede wszystkim u zwierząt, zaś u ludzi wywołujących kryptosporydiozę. Ich mitochondria nie zawierają DNA. Cryptosporidium parvum - najczęściej występujący, jako jedyny jest pasożytem człowieka. Prowadzi pasożytniczy tryb życia w jelicie cienkim oraz układzie oddechowym człowieka i innych zwierząt (drób, bydło, psy, koty). Cryptosporidium parvum wywołuje u człowieka kryptosporidiozę - chorobę o charakterze ostrego lub przewlekłego nieżytu żołądkowo-jelitowego. Atakuje szczególnie niemowlęta oraz dzieci, u których układ odpornościowy jest niedostatecznie rozwinięty i/lub wykazuje pewne dysfunkcje.

CYKL ROZWOJOWY. Podobnie jak u innych pierwotniaków należących do podtypu Coccidia (ziarniaki) cykl rozwojowy Cryptosporidium parvum jest złożony. Wyróżnia się w nim etapy rozmnażania bezpłciowego (schizogonia) oraz etapy rozmnażania płciowego (sporogonia) - oba zachodzą na terenie organizmu żywiciela. Natomiast pewna część cyklu rozwojowego (tzn. nabywanie inwazyjności przez oocysty) zachodzi w środowisku zewnętrznym poza organizmem człowieka. W cyklu rozwojowym Cryptosporidium parvum wyróżnia się wiele stadiów rozwojowych. Oocysta po dostaniu się do organizmu człowieka uwalnia w jelicie cienkim sporozoity, które atakują enterocyty (komórki błony śluzowej jelit), przytwierdzają się nich, a następnie przekształcają się w trofozoity. W okresie około 1 tygodnia od zarażenia trofozoity rozpoczynają etap rozmnażania bezpłciowego (schizogonię) - wytwarzane są merozoity a następnie meronty II generacji.

67. Analiza bakteriologiczna wody.

Mikroorganizmy wskaźnikowe. Obowiązujące normy oparte są na pośrednim wnioskowaniu o obecności mikroorganizmów chorobotwórczych na podstawie liczebności w wodzie bakterii wskaźnikowych, które stale żyją jako saprofity w przewodzie pokarmowym człowieka i zwierząt wyższych. Ich obecność w wodzie świadczy o jej zanieczyszczeniu fekalnym, a zatem również o niebezpieczeństwie zakażenia wody mikroorganizmami chorobotwórczymi. Do oceny jakości sanitarnej wody wykorzystywana jest mikroflora saprofityczna zasiedlająca jelito grube człowieka. Przyjęto następujące wskaźniki fekalnego zanieczyszczenia wody: Escherichia coli, bakterie grupy coli, paciorkowce kałowe (Enterokoki), laseczki z rodzaju Clostridium ( Clostridium perfringens) redukujące siarczyny oraz w niektórych przypadkach gronkowce koagulazo-dodatnie, Pseudomonas aeruginosa, Legionella sp.

Kryteria jakości sanitarnej wody do picia w Polsce. Według stosowanych w Polsce kryteriów w 100 ml wody podawanej do sieci wodociągowej nie może być ani jednej komórki bakterii uznanych za wskaźnikowe. Według stosowanych w Polsce kryteriów w wodzie do spożycia przez ludzi liczebność bakterii psychrofilnych nie powinna przekraczać 100 komórek w 1ml, natomiast bakterii mezofilnych 50 komórek w 1 ml wody.

68. Skład, wielkość i zdolność penetracji dróg oddechowych aerozolu.

Drobnoustroje w powietrzu występują w postaci układu koloidalnego zwanego aerozolem biologicznym lub bioaerozolem. W przypadku aerozoli biologicznych ośrodkiem dyspersyjnym jest powietrze (lub inny gaz), a fazą rozproszoną - mikroorganizmy. Zwykle są one związane z cząstkami pyłu lub kropelkami cieczy (wody, śliny i in.), dlatego cząstki bioaerozolu często przekraczają rozmiarami same mikroorganizmy i mogą występować w postaci dwóch faz: fazy pyłowej (np. powstającej dzięki ruchom powietrza unoszącym

kurz), lub fazy kropelkowej (np. powstającej w wyniku kondensacji pary wodnej lub w czasie kichania).

Cząstki pyłu są zwykle większe od kropelek i szybciej się osadzają (sedymentują).

Wielkość cząstek bioaerozolu. Średnica cząstek bioaerozolu obejmuje zakres od ok. 0,02 µm do 100 µm. Stosując kryterium wielkości można podzielić aerozol biologiczny na: drobnoziarnisty (poniżej 1µm) i gruboziarnisty (powyżej 1µm).

Cząstki drobnoziarniste to głównie wirusy, endospory i fragmenty komórek. Bioaerozol gruboziarnisty tworzą głównie bakterie i grzyby, zwykle połączone z pyłami lub kropelkami wody.

Osadzanie się bioaerozolu w różnych odcinkach dróg oddechowych zależy głównie od rozmiaru cząstek oraz od siły, z jaką są wdychane.

69. Opisz mechanizmy obronne organizmu człowieka przed wnikaniem bioaerozolu.

Można wyróżnić dwa podstawowe mechanizmy usuwające aerozol z wdychanego powietrza:

* aparat śluzowo-rzęskowy

* fagocytoza makrofagów płuc.

Drogi oddechowe człowieka wyścielone są nabłonkiem wielorzędowym. Nabłonek ten zbudowany jest z cylindrycznych komórek zaopatrzonych w rzęski (migawki) oraz z tzw. komórek kubkowatych wytwarzających śluz pokrywający cały nabłonek. Śluz ten ma

wysoką lepkość, dzięki zawartości mucyny, oraz własności bakteriobójcze, które nadaje mu m.in. lizozym - enzym rozpuszczający ściany komórkowe bakterii gramdodatnich.

Bioaerozol drobnoziarnisty często omija tę barierę i dostaje się do pęcherzyków płucnych. Wówczas może on być pochłonięty przez obecne tam makrofagi mające zdolność do fagocytozy.

70. Omów czynniki wpływające na stężenie drobnoustrojów w powietrzu.

O stężeniu bioaerozolu, czyli stopniu zanieczyszczenia mikrobiologicznego powietrza, decydują m.in. następujące czynniki:

- wielkość emisji drobnoustrojów, zależna od źródła emisji

- odległość od źródła emisji

- prędkość wiatru

- przeżywalność drobnoustrojów (zależna od czynników omówionych wyżej)

- opady atmosferyczne.

Wielość emisji i skład gatunkowy emitowanego bioaerozolu zależy od źródła emisji. Różne mogą być czynniki wpływające na stężenie początkowe powstającego bioaerozolu. Np. dla komory napowietrzania biologicznej oczyszczalni ścieków są to m.in.: stężenie mikroorganizmów w ściekach i sposób ich napowietrzania.

Stężenie mikroorganizmów musi być odpowiednio duże, bo w przeciwnym razie nie dojdzie do wytworzenia się bioaerozolu. Określa to tzw. próg emisji, który dla ścieków wynosi 103 komórek w 1 cm3.

Dodatkowymi czynnikami zmniejszającymi stężenie bioaerozolu jest grawitacja, działające głównie na większe cząstki, i opadu atmosferyczne, niekiedy radykalnie redukujące stężenie aerozolu.

71. mikroorganizmy chorobotwórcze przenoszone drogą powietrzną i wywoływane przez nie choroby.

Można wyróżnić następujące grupy zagrożeń wiążące się z obecnością drobnoustrojów w powietrzu:

- choroby zakaźne: wirusowe, bakteryjne, grzybowe i pierwotniacze

- choroby alergiczne

- zatrucia (np. endotoksyny i mikotoksyny).

Choroby wirusowe. Cząstki wirusowe po wniknięciu, wraz z wdychanym powietrzem, do układu oddechowego, namnażają się komórkach nabłonkowych górnych i dolnych dróg oddechowych. Do ważniejszy chorób wirusowych należą: grypa, grypa rzekoma, świnka, odra, zapalenie oskrzelików i płuc u niemowląt, różyczka, choroby przeziębieniowe, krowianka i ospa prawdziwa, ospa wietrzna , zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, choroby układu pokarmowego i oddechowego, zapalenie gardła, zapalenie płuc.

Choroby bakteryjne. Podobnie jak w przypadku wirusów, część bakterii dostających się do układu oddechowego może również wywoływać schorzenia innych układów. Szczególnie różnorodne postacie kliniczne przybierają zakażenia gronkowcowe (martwica skóry, zapalenie szpiku, jelit czy płuc). Do chorób bakteryjnych przenoszonych drogą powietrzną należą m.in.: gruźlica płuc, angina, płonica, zapalenie gardła, ropne zapalenia górnych i dolnych dróg układu oddechowego i zapalenie opon mózgowych, legionelloza.

Choroby grzybowe. Wiele potencjalnie patogennych grzybów przenoszonych przez powietrze to mikroorganizmy geofilne, a więc żyjące w glebie saprofity. Mają one zwykle zdolność do rozkładu keratyny - trudno rozkładalnego białka obecnego w zrogowaciałych wytworach naskórka, np. we włosach, piórach, sierści czy pazurach, które często znajdują się w glebie. Część grzybów po dostaniu się na powierzchnię skóry powoduje grzybice powierzchniowe. Inne grzyby, po wniknięciu w głąb układu oddechowego, wywołują tzw. grzybice głębokie (narządowe) np. atakując płuca.

Choroby pierwotniacze. Niektóre pierwotniaki, zdolne do wytwarzania cyst odpornych na wysychanie i promieniowanie słoneczne, mogą również zakażać człowieka drogą wziewną. Najbardziej znanym przykładem jest sporowiec Pneumocystis carinii, wywołujący śródmiąższowe zapalenie płuc.

72. Bioaerozol jako czynnik alergiogenny.

Alergia to zmieniona, nadmierna reakcja organizmu na obecność pewnych substancji, zwanych alergenami.

Wiele drobnoustrojów jest alergenami. Oprócz nich, czynnikami uczulającymi są też pyłki roślin wiatropylnych (np. traw, pokrzyw, komosy), drobne pajęczaki (roztocza) oraz pył pochodzenia biologicznego, np. cząstki piór, sierści czy odchodów. Mikroorganizmy różnią się siłą działania alergizującego. Najsilniejszymi alergenami są grzyby pleśniowe, termofilne promieniowce oraz pałeczki gramujemne. Siła działania uczulającego bioaerozolu zależy jednak nie tylko od rodzaju drobnoustrojów, ale też od ich zagęszczenia.

75. Bytowe źródła bioaerozolu

Można wyróżnić dwa podstawowe źródła bioaerozolu: naturalne i bytowe (związane z działalnością człowieka).

Z higienicznego punktu widzenia, ważniejsze od naturalnych są bytowe źródła bioaerozolu, związane z działalnością człowieka. Emisje z tych źródeł są niebezpieczne z dwóch powodów: mogą rozprzestrzeniać drobnoustroje patogenne (chorobotwórcze) oraz często powodują silne zwiększenie liczebności mikroorganizmów w powietrzu, znacznie przekraczające naturalne tło.

Źródła emisji aerozolu biologicznego mogą mieć charakter punktowy (np. komora napowietrzania ścieków) lub powierzchniowy (np. pole nawadniane ściekami). Do najważniejszych źródeł bioaerozolu należą: rolnictwo i przemysł rolno-spożywczy, oczyszczanie ścieków, gospodarka odpadami.

76. mikroogranizmy wskaźnikowe sanitarnej analizy powietrza- Wymień i omów.

Do stosowanych w sanitarnej analizie powietrza mikroorganizmów wskaźnikowych należą m. in.: gronkowce hemolizujące, gronkowce mannitolododatnie i mannitoloujemne, promieniowce i pałeczki Pseudomonas fluorescens.

Gronkowce to jedne z najpospolitszych bakterii w przyrodzie. Nie wszystkie są chorobotwórcze, wiele z nich występuje na skórze i błonie śluzowej człowieka nie powodując chorób. Gatunki chorobotwórcze wykazują wysoką aktywność metaboliczną, dzięki której można je odróżnić od niechorobotwórczych.

Gronkowce chorobotwórcze wywołują m. in.:

- całkowitą hemolizę krwinek czerwonych (erytrocytów) na agarze z krwią,

- kwaśną fermentację mannitolu na podłożu Chapmana

Stwierdzenie hemolizy i fermentacji mannitolu zwiększa prawdopodobieństwo, że wykryte gronkowce są chorobotwórcze.

Promieniowce to typowe bakterie glebowe. Ich obecność w powietrzu może wskazywać na środowisko glebowe jako źródło zanieczyszczenia powietrza.

Bakteria Pseudomonas fluorescens jest pospolitą bakterią wodną. Jej obecność w powietrzu może wskazywać na środowisko wodne jako źródło zanieczyszczenia.

77. Metoda sedymentacyjna i zderzeniowa badania bioaerozolu. Zalety i wady. Zasada działania aparatu Andersena

Metoda sedymentacyjna

Jest to najprostsza metoda i polega na opadaniu komórek z powietrza na odkryte szalki Petriego z odpowiednią pożywką. Siła grawitacji działająca na cząstki bioaerozolu ma znaczenie jedynie w stosunku do większych cząstek, natomiast mniejsze uderzają w eksponowaną pożywkę pod wpływem ruchów powietrza. Po określonym czasie ekspozycji (zwykle 10 lub 30 min.) płytki inkubuje się i liczy wyrosłe kolonie.

Można ją jednak stosować jedynie do orientacyjnego określania liczby mikroorganizmów w powietrzu, oraz do badań porównawczych, ponieważ ma ona szereg wad. Należą do nich:

* nieznajomość objętości powietrza, do której należy odnieść stwierdzoną wartość jtk (cfu),

* niemożność wykrycia najdrobniejszych cząstek, które osiadają bardzo wolno lub w ogóle nie ulegają sedymentacji (niska wydajność metody),

* duża niedokładność, powodowana przez ruchy powietrza zmieniające warunki sedymentacji.

Metody zderzeniowe

Polegają one na zasysaniu przez aspirator znanej objętości powietrza, które z dużą szybkością uderza w powierzchnię pożywek agarowych. Powoduje to przyklejanie się obecnych w powietrzu drobnoustrojów, które po określonym czasie inkubacji wytwarzają kolonie. Metody zderzeniowe, zwane też impakcyjnymi (od ang. impact - zderzenie) są najwyżej cenionymi i coraz częściej stosowanymi metodami wykrywania mikroorganizmów w powietrzu. Ich największą zaletą jest możliwość wykrycia i określenia wielkości frakcji respirabilnej.

Wadą metod zderzeniowych jest spadek żywotności drobnoustrojów spowodowany szokiem związanym z nagłym uderzeniem o pożywkę agarową oraz możliwość zarastania pożywek w przypadku silnego zanieczyszczenia powietrza.

Aparat Andersena- aparat filtracyjny, służy do oczyszczania powietrza.

78. Na czym polega mikrobiologiczna ocena stanu sanitarnego powietrza?

Ocena stanu sanitarnego powietrza obejmuje aspekt ilościowy i jakościowy, i zależy od rodzaju ocenianego powietrza. Inne kryteria stosuje się do powietrza atmosferycznego, a inne do powietrza wewnątrz różnego typu pomieszczeń. Wartości bezpiecznych stężeń podawane przez różnych autorów różnią się.

Według norm przyjętych w Polsce powietrze atmosferyczne jest czyste, jeśli zagęszczenie komórek bakterii nie przekracza 1000 jtk/m3, a grzybów 3000 jtk/m3. Oczywiście pod warunkiem, że są to mikroorganizmy saprofityczne, a nie chorobotwórcze.

Wewnątrz pomieszczeń mieszkalnych ogólna liczba bakterii nie powinna przekraczać 2000 jtk/m3, a grzybów 300 jtk/m3.

79. Mikroflora autochtoniczna i zymogeniczna gleby.

Mikroflora autochtoniczna. Drobnoustroje autochtoniczne czerpią energię z rozkładu materii organicznej powodując jej mineralizację. Przedstawicielami tej grupy w glebie są najczęściej drobnoustroje, dla których źródło węgla i energii stanowią substancje humusowe, tj. związki powstałe z rozkładu i przetworzenia materii organicznej pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Przedstawicielami tej grupy są najczęściej tlenowe nieprzetrwalnikujące. Także promieniowce z rodzaju Streptomyces i Nocardia oraz bakterie śluzowe. Dla gleby charakterystyczne są tez bakterie wiążące azot atmosferyczny, bakterie nitryfikacyjne. Pospolite są także tlenowe laseczki przetrwalnikujące z rodzaju Bacillus i beztlenowe z rodzaju Clostridium.

Mikroflora zymogeniczna. Drobnoustroje zymogeniczne wprowadzane są do gleb okresowo. Pochodzą one z wprowadzanych do gleb ścieków, odpadów komunalnych i przemysłowych oraz z odpadów powstających w hodowli zwierząt (np. obornik i gnojówka), Są to organizmy o dużych wymaganiach odżywczych, których rozwój uzależniony jest od dopływu świeżej, łatwo przyswajalnej materii organicznej. Bakterie zymogeniczne bytujące w glebie to głównie gramujemne pałeczki z rodziny Enterobacteriaceae oraz z rodzaju Pseudomonas, Achromobacter, Flavobacterium.

80. Parametry służące do oceny jakości mikrobiologiczno- parazytologicznej gleby.

Zakres analizy mikrobiologicznej gleby pod względem sanitarnym powinien obejmować:

- oznaczenie obecności w glebie bakterii chorobotwórczych z rodzaju Salmonella. W glebie przeznaczonej do celów rolniczych nie mogą się znajdować bakterie należących do tego rodzaju

- badania helmintologiczne polegające na określeniu liczby żywych jaj robaków jelitowych: glisty ludzkiej, glisty psiej, włosogłówki. Określeniu stadium ich rozwoju oraz stopnia odporności na różne warunki mikroklimatyczne.

Ponadto badania uzupełnić można o oznaczenia:

- ogólnej liczby bakterii - wykonywane na podłożu agarowym, temperatura - 28*C, czas inkubacji -48 h,

- bakterii przetrwalnikujących (sporowych) - podłoże agarowe, temperatura 28*C, czas inkubacji-48 h,

- bakterii termofilnych - podłoże agarowe, temperatura 55*C, czas inkubacji-24 h.

• liczebności bakterii wskaźnikowych: pałeczek grupy coli, pałeczek grupy coli typu fekalnego (termotolerancyjnych), głównie pałeczki okrężnicy (Escherichia coli), laseczek Clostridium perfringens.

81. Cykl życiowy glisty ludzkiej, psiej i włosogłówki

Glista ludzka-dorosłe samice żyją w jelicie cienkim. Składają dziennie do 200 tysięcy jaj, które z kałem żywiciela wydostają się na zewnątrz. Po kilku tygodniach w jajach rozwijają się larwy i w takiej postaci czekają na połknięcie przez żywiciela. Ponieważ glista jest pasożytem monoksenicznym (występują tylko u jednego żywiciela), kolejnym żywicielem jest również człowiek. W jelicie człowieka larwy wydostają się z osłon jajowych. Uwolnione larwy przez ścianki jelita przedostają się do naczyń krwionośnych i rozpoczynają wędrówkę do płuc. Jest to konieczne, ponieważ do dalszego rozwoju potrzebują tlenu. Docierają więc do pęcherzyków płucnych. Tam dwukrotnie linieją. Po osiągnięciu 2 mm długości zaczynają wędrówkę w górę przez oskrzeliki, oskrzela, tchawicę do krtani, skąd odruchowo przełknięte, dostają się do żołądka i stąd do jelita. Tu dorastają. Po ok. 2 miesiącach od zakażenia zaczynają w jelicie rozmnażać się płciowo.

Glista psia- Cykl rozwojowy zbliżony do glisty ludzkiej przebiega u żywicieli specyficznych. Człowiek jest tylko przypadkowym żywicielem. Najczęściej zarażane są młode psy (do 5 tyg.) - pasożyt pokonuje w ich organizmie całą drogę rozwoju (jelito cienkie - żyła wrotna - wątroba - prawa część serca - tętnica płucna - płuca - pęcherzyki

płucne - oskrzela - tchawica - gardło - przełyk - żołądek - jelito cienkie). U dorosłych psów zarażenie przebiega nieco inaczej - larwa stadium L2 wraz z prądem krwi dużego obiegu trafia do różnych narządów, gdzie ulega otorbieniu.

Włosogówka- Samica składa około 3 tys. jaj. Jaja wydostają się wraz z kałem do wody lub gleby, gdzie dojrzewają w ciągu kilku tygodni. Zakażenie następuje przez spożycie pokarmu lub wody zanieczyszczonej jajami. Jaja w przewodzie pokarmowym (jelito cienkie kręte) żywiciela uwalniają larwy. Dojrzewają w ciągu miesiąca, po czym przedostają się do jelita grubego.

82. Bakterie chorobotwórcze w glebie.

W glebie zanieczyszczonej odchodami czy szczątkami zwierząt i roślin mogą występować drobnoustroje chorobotwórcze (patogenne). Spośród bakterii szczególnie niebezpieczne dla człowieka są pałeczki duru brzusznego z rodzaju Salmonella i pałeczki czerwonki - Shigella., beztlenowe laseczki wywołujące tężec - Clostridium tetani, zgorzel gazową - Clostridium perfringens, zatrucia pokarmowe - Clostridium botulinum oraz tlenowe laseczki wąglika - Bacillus anthracis.

Ponadto do bakterii chorobotwórczych występujących w glebie zalicza się niektóre promieniowce wywołujące tzw. promienicę. Grzyby są przyczyną zakażeń skóry i tkanek wewnętrznych, a organizmy zwierzęce jak pierwotniaki i robaki - chorób głównie przewodu pokarmowego.

83. Biologiczne oczyszczanie ścieków: metody naturalne.

Biologiczne oczyszczanie ścieków opiera się na naturalnych procesach samooczyszczania, które zachodzą w każdym zbiorniku wodnym oraz w glebie, głównie dzięki aktywności drobnoustrojów. Jednak zdolności samooczyszczania są często niewystarczające do unieszkodliwienia tak dużych ilości ścieków, jakie powstają w wyniku działalności człowieka. Dlatego w biologicznym oczyszczaniu dużych ładunków zanieczyszczeń intensywność procesów samooczyszczania musi być zwielokrotniona metodami inżynieryjnymi. Część naturalnych sposobów oczyszczania ścieków ma charakter pośredni ze względu na pewien stopień ingerencji człowieka w proces. Do naturalnych metod oczyszczania ścieków zalicza się nawadnianie pól, łąk i lasów, stawy ściekowe oraz oczyszczalnie hydrobotaniczne. Biologiczne oczyszczanie w gruncie polega na nawadnianiu pól ściekami. Ścieki wylane na pola wsiąkają w grunt i zawarte w nich zanieczyszczenia są adsorbowane na cząstkach gleby. Zaadsorbowane związki organiczne oraz mikroorganizmy tworzą po pewnym czasie mikroskopijną błonę biologiczną wokół cząstek gleby i wierzchnia warstwa gruntu działa jak filtr biologiczny. W warstwie tej zachodzą procesy mineralizacji, a produkty końcowe mineralizacji stanowią składniki nawozowe gleby. Stawy biologiczne to zbiorniki ziemne, w których oczyszczanie biologiczne ścieków zachodzi w sposób naturalny (przy wykorzystaniu mikroorganizmów). Są to naturalne lub sztuczne zagłębienia w terenie, w których światło słoneczne dociera do dna. Ścieki przed wprowadzeniem do stawu wstępnie pozbawia się zawiesin. Oczyszczalnie hydrobotaniczne. Opierają się na wykorzystaniu procesów samooczyszczania zachodzących w ekosystemach podmokłych, należą, więc do systemów bagiennych. Oczyszczanie jest tu wynikiem współdziałania mikroorganizmów glebowych i roślinności bagiennej.

84. Biologiczne oczyszczanie ścieków: metody sztuczne.

Do sztucznych biologicznych metod oczyszczania należą: złoża biologiczne i osad czynny. Sztuczne metody biologicznego oczyszczania ścieków, podobnie jak naturalne, wykorzystują procesy samooczyszczania zachodzące w naturze, jednak ze zwielokrotnioną intensywnością. Np. procesy przebiegające w złożach biologicznych przypominają samooczyszczanie w glebie (udoskonalone „filtry gruntowe”), a metoda osadu czynnego opiera się na podobnych zjawiskach zachodzących w środowisku wodnym (ulepszone „stawy ściekowe”).

85. Złoża biologiczne.

Oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych odbywa się w zbiornikach wypełnionych luźno usypanym materiałem ziarnistym i porowatym. Ścieki za pomocą zraszaczy są

rozpryskiwane na górną powierzchnię złoża i spływają następnie przez wypełniający go materiał. Na materiale stałym, z którego zbudowane jest złoże wytwarza się błona biologiczna stanowiąca śluzowatą warstewkę złożoną z mikroorganizmów takich jak: bakterie (głównie bakterie tlenowe), pierwotniaki, grzyby. Biomasa, która bierze udział w procesie rozkładu związków organicznych jest biomasą osiadłą na podtrzymującym materiale porowatym. Praca złoża polega na stałym doprowadzaniu ścieków i ich przepływie przez złoże w kontakcie z błoną biologiczną.

86. Mikroorganizmy osadu czynnego.

Osad czynny jest metodą oczyszczania, w której elementem oczyszczającym są bakterie zlepione w kłaczki zawieszone w środowisku płynnym (ścieki). Bakterie tworzące kłaczki nie są jedynymi organizmami występującymi w osadzie czynnym. Oprócz bakterii występują tu liczne pierwotniaki i wrotki, rzadziej robaki, pierścienice i grzyby. Biocenoza osadu czynnego ma charakter heterotroficzny.

Bazą pokarmową całego zespołu organizmów jest materia organiczna dopływająca wraz ze ściekami. Pierwszy poziom troficzny tworzą bakterie heterotroficzne, grzyby i pierwotniaki saprotroficzne (korzenionóżki i wiciowce), które odżywiają się materią organiczną w postaci roztworów i zawiesin. Drugi poziom stanowią pierwotniaki holozoiczne (gr. holos - cały) odżywiające się całymi mikroorganizmami. Należą tu orzęski. Wreszcie, najwyższy poziom troficzny zajmują orzęski drapieżne (zwłaszcza osiadłe gatunki z grupy Suctoria, które zjadają pierwotniaki bakteriożerne) , a także bezkręgowce takie, jak wrotki, robaki z grupy nicieni i in.

87. Sukcesja biocenozy w osadzie czynnym.

Sukcesja mikroorganizmów podczas hodowli osadu czynnego. Organizmy obecne we wpracowanym osadzie czynnym tworzą zespół, który powstał w wyniku procesu sukcesji. Początkowo w ściekach obecne są głównie bakterie, wiciowce (Zooflagellata) i korzenionóżki (ameby) (Rhizopoda), a więc organizmy odżywiające się materią organiczną zawartą w ściekach. Z czasem pojawiają się orzęski (Ciliata) zjadające bakterie i drapieżne. Z orzęsków najwcześniej rozwijają się formy wolno pływające, pożerające bakterie, które nie zlepiły się jeszcze w kłaczki (nie sflokulowane). W następnym etapie, gdy proces flokulacji jest już zaawansowany, pojawiają się formy osiadłe orzęsków (przyczepione do kłaczków). W ostatnim etapie rozwijają się wrotki (Rotatoria).

Znajomość przemian sukcesyjnych w osadzie oraz właściwości biologicznych mikroorganizmów jest przydatna w ocenie pracy oczyszczalni. Służy do tego analiza mikroskopowa próbki osadu, obejmująca, oprócz opisu wyglądu kłaczków, również badanie składu mikrofauny.

88. morfologia kłaczka

Wielkość kłaczków jest istotną cechą wpływającą na efektywność oczyszczania. Zależą od niej dwa ważne procesy: biosorpcja (pochłanianie zanieczyszczeń ) i sedymentacja (opadanie kłaczków). Biosorpcja jest etapem poprzedzającym biodegradację i zależy od wielkości powierzchni kłaczków. Powierzchnia ta jest tym większa, im kłaczki są mniejsze. Jednak zbyt małe kłaczki, choć mają dużą powierzchnię sorpcyjną, źle opadają w osadniku wtórnym. Może to prowadzić do wtórnego zanieczyszczenia odbiornika, do którego odprowadza się oczyszczone, ale nie oddzielone od kłaczków ścieki. Natomiast kłaczki zbyt duże, choć świetnie sedymentują, to jednocześnie słabo oczyszczają ścieki. Kłaczki muszą więc wykazywać właściwy stan rozdrobnienia zapewniający odpowiednie warunki tlenowe i pokarmowe. Kształt kłaczków jest cechą, która może wskazywać na pewne niekorzystne zjawiska w osadzie. Np. kształt gwiaździsty, pierzasty czy siatkowaty wiążą się zwykle z obecnością mikroorganizmów nitkowatych (głównie bakterii i grzybów), których obecność w osadzie jest niepożądana, gdyż powodują jego puchnięcie. Struktura kłaczka może być spoista bądź luźna. W warunkach niedotlenienia lub braku pokarmu kłaczki przybierają formę zbitych, obłonionych tworów koloru szarego. Obecność takich kłaczków w osadzie powoduje spadek jego aktywności.

89. Puchnięcie osadu czynnego.

Niekorzystnym zjawiskiem obniżającym zdolności sedymentacyjne kłaczków jest puchnięcie osadu czynnego. Z puchnięciem mamy do czynienia, gdy zwiększa się objętość osadu przy zachowaniu tej samej masy. Liczbowo wyraża to indeks osadu, który przedstawia objętość (w cm3) jednego grama jego suchej masy. Indeks wyraża więc gęstość osadu, lub stopień uwodnienia. Spuchnięty osad jest co prawda bardzo aktywny (duża powierzchnia biosorpcyjna), jednak z powodu obniżonej opadalności nie może być on oddzielony od oczyszczonych ścieków w osadniku wtórnym . Wiele jest przyczyn puchnięcia osadu. Bezpośrednią przyczyną tego zjawiska mogą być organizmy nitkowate, bakterie zooglealne, rozproszenie kłaczków lub wzrost lekkości osadu spowodowany wydzielaniem się pęcherzyków gazu. Organizmy nitkowate wywołują tzw. puchnięcie włókniste. Mniej poznanym zjawiskiem jest puchnięcie niewłókniste. Wywołane jest ono nadmierną produkcją pozakomórkowych substancji śluzowych przez pewne bakterie zooglealne. Śluzy te wiążą bardzo dużo wody, co sprawia, że osad jest czterokrotnie silniej uwodniony niż w przypadku spuchnięcia włóknistego. Zwiększenie indeksu osadu może też spowodować rozproszenie kłaczków.

90. Na czym polega biofiltracja gazów i kiedy może być zastosowana?

Biologiczne oczyszczanie powietrza w biofiltrach polega na powolnym przepuszczaniu gazów przez warstwę materiału porowatego zasiedlonego przez mikroorganizmy. W określonych warunkach pracy biofiltra, zanieczyszczenia obecne w gazie wylotowym są absorbowane i ulegają stopniowemu rozkładowi na naturalne substancje takie jak woda i dwutlenek węgla. Biologiczne oczyszczanie gazów opiera się na dwóch głównych procesach: absorpcji zanieczyszczeń w wodzie, biologicznym rozkładzie pochłoniętych zanieczyszczeń. Wskutek absorpcji uzyskujemy oczyszczanie gazów. Wskutek biologicznego rozkładu zanieczyszczeń zachodzi regeneracja sorbentu (złoża - w przypadku biofiltra lub osadu czynnego - w przypadku płuczki).

Warunki i ograniczenia:

* usuwane z gazów zanieczyszczenia muszą być podatne na rozkład biologiczny

* zanieczyszczenia muszą być rozpuszczalne w wodzie

* temperatura oczyszczanych gazów musi być tolerowana przez mikroorganizmy

* oczyszczane gazy nie mogą zawierać substancji trujących (np. metale ciężkie).

Zastosowanie biofiltrów jako efektywnego procesu oczyszczania powietrza ma miejsce głównie w miejskich i przemysłowych oczyszczalniach ścieków, instalacjach suszenia osadów, przemyśle spożywczym i produkcyjnym żywności etc. Szczególne znaczenie ma biofiltracja dla dezodoryzacji gazów.

Początkowo zanieczyszczone powietrze jest poddane wstępnemu oczyszczaniu w zintegrowanym z biofiltrem wstępnym skruberze, gdzie zostają zapewnienie optymalne warunki niezbędne dla dalszego procesu oczyszczania powietrza. W wstępnym skruberze zanieczyszczony gaz zostaje ochłodzony do odpowiedniej temperatury, odpowiednio nawilżony oraz pozbawiony stałych cząsteczek. Wstępnie przygotowane powietrze następnie przepływa z małą prędkością przez biologiczne złoże organiczne. Jako materiał filtrujący najczęściej stosuje się mieszaniny surowców pochodzenia organicznego, zawierające duży ładunek biomasy.

91. Na czym polega działanie bioskrubera i do jakich zanieczyszczeń może być zastosowany?

Bioskruber, Biopłuczka - typ bioreaktora służący do oczyszczania powietrza.

Biopłuczki składają się z dwóch komór: w pierwszej zachodzi przemiana zanieczyszczeń gazowych do fazy ciekłej, a w drugiej następuje biodegradacja substancji odorowych. Istnieją dwa typy biopłuczek:

* biopłuczka konwencjonalna, która w drugiej komorze zawiera mikroorganizmy w zawiesinie, * biopłuczka z komorą osadu czynnego, która zamiast komory z mikroorganizmami w zawiesinie ma komorę z osadem czynnym.

92. biologiczne metody oczyszczanie gruntów

Bioremediacja to proces oczyszczania gruntów, w którym wykorzystywane są mikroorganizmy- rozkładają one substancje toksyczne do mniej toksycznych/całkiem nie toksycznych.

Bioekstrakcja wymuszona infiltracji wody gruntowej (bioremediacja stymulowana wodą) z napowietrzaniem (biowentylacja) daje zwiększenie desorpcji zanieczyszczeń ropopochodnych. Bioremediacja stymulowana wodą in situ ma na celu wymuszenie pionowego, a następnie poziomego przepływu wody wraz z substancjami ropopochodnymi w środowisku gruntowo-wodnym może być wspomagana obecnością substancji powierzchniowoczynnych w środowisku gruntowo-wodnym.

Biowentylacja stosowana jako samodzielna technika oczyszczania prowadzona w celu maksymalizacji ulatniania się związków węglowodorowych o małej masie cząsteczkowej (np. produktów na bazie benzyny lekkiej lub rozpuszczalników)

Metody ex situ- stosowane gdy istnieje niebezpieczeństwo migracji toksycznych zanieczyszczeń do wód gruntowych oraz proces detoksykacji musi być przeprowadzony w krótkim czasie.

Metoda bioreaktorowa- może być prowadzona w oparciu o mikroflorę autochtoniczną, naturalnie zasiedlającą skażony grunt lub w oparciu o szczepy pochodzące z innych środowisk bądź kolekcji odznaczające się wysoką aktywnością degradacyjną.

Bioaugmentacja- Wzbogacenie zanieczyszczonego terenu w specjalnie wyselekcjonowane, o dużej zdolności biodegradacji zanieczyszczeń, bakterie stosuje się, gdy rodzima populacja bakterii na skażonym terenie nie wykazuje pożądanej aktywności w kierunku biodegradacji zanieczyszczeń

94. Biodeterioracja materiałów. Przykłady

a) asymilacyjna- materiał niszczony z racji swej wartości odżywczej (wyroby papiernicze, płyty kartonowo-gipsowe, kleje, wyroby drewniane)

b) dysymilacyjna- materiał niszczony jest przez metabolity drobnoustrojów (metale, beton, marmur),utlenianie

c)biofauling- już sama obecność (mikro)organizmów jest niepożądana dla materiałów i jego właściwości (porastanie kadłubów statków).

95. biofilm- charakterystyka

Osiadła społeczność komórek nieodwracalnie związana z jakąś powierzchnią, otoczona matrix utworzona z pozakomórkowych związków polimerycznych-EPS. W skład EPS wchodzą głownie polisacharydy i glikoproteiny. EPS stanowi 50-90% suchej masy całego biofilmu i jest poprzecinana gęstą siecią kanałów którymi dostają się substancje odżywcze i akceptory elektronów. W biofilmie występuje zwykle wiele gatunków drobnoustrojów. Wyróżnia się heterotroficzne i biofilmy zawierające wszystkie grupy troficzne(maty). Organizacja przestrzenna w biofilmie umożliwia mikroorganizmom uzyskiwanie licznych korzyści metabolicznych, np. kometabolizm. Biofilm efektywnie wyłapuje organiczne i mineralne cząstki pokarmu. Komórki tworzące biofilm wykazują zmieniony fenotyp w porównaniu z bakteriami planktonowymi( swobodnie żyjącymi). Mikroorganizmy zorganizowane w biofilm są odporniejsze na wysuszanie i działanie: środków dezynfekcyjnych i trucizn środowiskowych, antybiotyków, czynników środowiska(temp. pH zasolenie, UV) wirusów i innych pasożytów i drapieżników. Biofilm może być wykorzystany przez człowieka(oczyszczanie środowiska) ale może tez stwarzać poważne problemy(ograniczenie przepływu w instalacjach chłodniczych i kanalizacyjnych).

---