Mikrobiologia - wydaje się być wszystko, żywienie człowieka i ocena żywności, semestr 2, mikrobiologia


Wykład I

Mikrobiologia - (łac.micros - mały, bios - życie, logos - nauka) zajmuje się morfologią, budową komórek, fizjologią wewnątrzkomórkową, przemianami życiowymi, warunkami rozwoju.

Grzyby kapeluszowate też zaliczamy do mikroorganizmów.

Nie wszystkie mikroskopijne organizmy są mikroorganizmami.

Jak działają mikroorganizmy na środowisko?
Są to organizmy jednokomórkowe, ale przemiany maja podobne do organizmów wyższych.

MIEJSCE DROBNOUSTROJÓW W PRZYRODZIE

Różnice między grupami organizmów:

Zwierzęta

Rośliny

drobnoustroje

Odżywianie

Heterotrofy

Autotrofy

+ -

Ściana komórkowa

-

+

+ -

Aktywny ruch

+

-

+ -

PODZIAŁ ORGANIZMÓW (HACKEL, 1866r.)

  1. VIRIALES - (wirusy) niepełne cechy organizmów żywych, nie trawią, nie mogą się same odżywiać ani rozmnażać, nie wykazują życia, brak metabolizmu, element pośredni pomiędzy materią ożywioną a nieożywioną.

  2. PROCARIOTA - (CARION - jądro) - organizmy jednokomórkowe nie posiadające jądra komórkowego, podwójna nić kwasu nukleinowego bezpośrednio w cytoplazmie. Należą tu: bakterie, sinice, rykestje.

  3. EUCARYOTA - (EU - prawdziwy) organizmy zawierają wykształcone jądro komórkowe, zawieszone w cytoplazmie. Należą tu: rośliny, zwierzęta, człowiek, drożdże, pleśnie, grzyby.

INFORMACJA O WYSTĘPOWANIU CHORÓB I INNYCH ZJAWISK

Negatywne i pozytywne skutki działania mikroorganizmów:

Mało jest chemicznych przyczyn psucia się żywności, głównie przez mikroorganizmy.

Obserwowano:

Rozwój optyki

JEDNOSTKI MIARY W MIKROBIOLOGII

STARE

NOWE - obowiązujące

1ၭ (mikron)

10-6m

1m (mikrometr)

1ၭm (milimikron)

10-9m

1nm (nanometr) - wirusy

1Ä (ANGSTREM)

10-10m

10-1nm

TWÓRCY MIKROBIOLOGII:

LUDWIG PASTEUR (1822 - 1895) - Francuz, chemik z wykształcenia (wykrył izomerię kwasów organicznych). Stworzył metodykę badań mikrobiologii. Opracował: metodę:

- wyjaławiania (pasteryzacja),

- czystych kultur (zbiór komórek jednego gatunku),

- zwalczania wąglika i szczepionkę przeciw wściekliźnie.

Wprowadził: sterylizację szkła w suszarkach i sterylizację pod ciśnieniem, nowe pożywki (podłoże do hodowli mikroorganizmów). Wykrył przyczynę ginięcia jedwabnika oraz zaprzeczył teorii samorództwa.

ROBERT KOCH (1843 - 1910) - wykrył prątki gruźlicy oraz wyizolował przecinkowca cholery. Zastosował żelatynę i agarową pożywkę. W 1905 otrzymał nagrodę Nobla.

JÓZEF LISTER (1827 - 1912) - odkażanie. Udowodnił, że należy odkażać rany.

DYMITR IWANOWSKI (1864 - 1920) - 1892 wirusy, wykrył wirusa.

FERDYNAND COHN - wykrył przetrwalniki, uczeń Pasteura.

JOHN TYNDALL (1820 - 1893) - tyndalizacja, czyli wyjaławianie podłoża.

GRAM - barwienie (ściany komórkowe bakterii barwi).

SERGIUSZ WINOGRADSKI (1856 - 1955)

ILIA MIECZNIKOW (1845 - 1916) - wpływ drobnoustrojów na organizm człowieka.

ALEKSANDER FLEMING - 13.02.1929 Wykład w Medicine Research Club, wykrył antybiotyki - penicylina. Zjawisko antybiozy czyli przeciwdziałania między różnymi mikroorganizmami.

Lata 50 XX wieku to odkrycie DNA i RNA

POLACY:

LEON CIEŃKOWSKI (1822 - 1887) - cukrownictwo, gęstnienie syropów, psucie się.

ADAM PRAŻMOWSKI (1853 - 1920) - bakterie brodawkowe w glebie.

Inni:

SYNIEWSKI - fermentacja

CHRZĄSZCZ - gorzelnictwo

JOSZT - enzymy w przemyśle spożywczym

WACŁAW DĄBROWSKI - SGGW - twórca katedry mikrobiologii na akademii rolniczej. Jego uczniem był EUGENIUSZ PIJANOWSKI.

MAJCHRZAK

PODZIAŁ MIKROBIOLOGII:

  1. Ogólna

  2. Gleby

  3. Przemysłowa (techniczna) - zastosowanie:

  1. Lekarstwa

  2. Weterynaryjna

  3. Sanitarna (związana z higieną życia np. oczyszczanie ścieków).

  4. Hydromikrobiologia

  1. Wirusologia

  2. Bakteriologia

  3. Mikologia - nauka o grzybach

  4. Protozoologia - pierwotniaki

  5. Algologia - algi

WIELKOŚĆ KOMÓREK (śr nie widoczne w mikroskopie świetlnym 10 - 50nm):

WIRUSY 10 - 50nm

BAKTERIE KULISTE ჆0.5-1.0ၭm

PAŁECZKI ჆0.5-1.0ၭm, dł. 1 - 4ၭm

BAKTERIE SIARKOWE dł. do 100ၭm

DROŻDŻE 1 - 10ၭm

CIĘŻAR KOMÓRKI BAKTERII 5x10-13 - 5x10-12 g

CIĘŻAR KOMÓRKI DROŻDŻY 2x10-11 - 5x10-11 g

Populacje drobnoustrojów:

1g gleby 500x106 komórek 0.5 miliarda

1g obornika 200x106 komórek

1g sera 500x106 komórek

1g masła 60x106 komórek

1cm3 mleka zsiadłego 1000x106 komórek miliard

1cm3 zalewy kiszonych ogórków 5000x106 komórek

1cm3 zacieru gorzelniczego 350x106 komórek

Stosunek powierzchni do objętości komórek drobnoustrojów:

Objętość komórki o średnicy ၪ=1ၭm

4/3ၰr3 = 4/3 x 3.141592 x 0.53 = 0.52ၭm3

Objętość 1 MLD komórek 0.00052cm3

W jednym litrze mleka zsiadłego 1000mld komórek = 0.52cm3

Powierzchnia komórki o średnicy ၪ=1ၭm

4ၰr2 = 4 x 3.14 x 0.52 = 3.14ၭm2

Powierzchnia 1mld komórek 31.4cm2

W jednym litrze mleka zsiadłego 1000mld komórek = 31400cm2

Gleba - 1ha (do głębokości 30cm) zawiera 3t drobnoustrojów o całkowitej powierzchni 1800ha.

Duży stosunek powierzchni do objętości dlatego duża efektywność działania.

INTENSYWNOŚĆ ODDYCHANIA ORGANIZMU

Ilość wydzielonego CO2.

Mg/1g żywej masy/24 godz.

Korzeń jęczmienia 70

Korzeń pszenicy 240

Azotobacter 1270

Bacillus subtilis 13000 (największy stosunek powierzchni do objętości)

ROZMNAŻANIE:

Czas podziału (generacji):

1) Drobnoustroje rozmnażają się w tempie 2n (po podziale 2x więcej). Możliwość nagromadzenia biomasy (białka) w szybkim tempie.

2) Jednokomórkowość - łatwość adaptacji do warunków środowiska, łatwo adoptują się do różnych źródeł energii np. glukoza, mleko (laktoza), gdyż wytwarzają enzymy pozwalające się przystosować - musi to być zapisane w kodzie genetycznym.

3) możliwość przyswajania różnych form węgla

Drobnoustroje - CO2 - drobnoustroje barwne, węgiel organiczny

C - z węglowodorów (aromatyczne i alifatyczne)

Azot - w postaci N2 nieprzyswajalny przez rośliny i zwierzęta, musi być sprowadzony do formy amonowej.

4) stosunek do temperatury - nie giną w temperaturze zera bezwzględnego (-2730C), niektóre rozmnażają się w temperaturze 1000C, niektóre przeżywają 1200C, żółtaczka odkażanie - 1350C.

Zdolność do wytwarzania przetrwalników, które pozwalają przetrwać w ekstremalnych warunkach.

5) zdolność do mineralizacji substancji organicznych w nieorganiczne, najważniejsza przyrodnicza cecha mikroorganizmów.

6) wszechobecność mikroorganizmów w różnych środowiskach. W zdrowych tkankach nie powinno być mikroorganizmów. Drobnoustroi nie ma u nowo narodzonych zwierząt i ludzi jeżeli matka była zdrowa.

GNOTOBIOLOGIA - nauka o życiu bez wpływu innych organizmów na ten badany organizm.

1cm3 śliny - 150mln drobnoustrojów

Drobnoustroje w jelicie grubym i cienkim 2-3 mld - 1cm3

Nie ma w pęcherzu i moczu (najbardziej jałowy płyn u zdrowego człowieka).

7) łatwość przenoszenia się.

Mikroorganizmy mogą zużywać gaz, ropę naftową jako źródła węgla aromatycznego.

W środowisku występują bakterie brodawkowe, które syntetyzują związki azotowe.

Odporność na pH - bakterie siarkowe pH = 0.2 - nie giną i są w stanie się rozmnażać. Również pH = 10 inne bakterie tolerują. Ale bakterie zdecydowanie wolą pH kwasowe.

Wytwarzają formy przetrwalne - przetrwalniki - odporne na kwasowe pH, temp.

WPŁYW DROBNOUSTROJÓW NA OTOCZENIE:

Stosunek powierzchni (2) do objętości (3) różnych komórek:

Bakteriofagi 66

Bakterie postaci L 19

Ziarniaki 6

Komórka wątroby 0,125

Czynniki wpływające na wzrost drobnoustrojów:

FIZYCZNE:

BIOLOGICZNE:

CHEMICZNE:

Temperatura

Temperatura działa na mikroorganizmy skutecznie i natychmiast. Reguła van Hoffa mówi, że zmiana temperatury o 10Ⴐ zmniejsza lub zwiększa reakcje chemiczne 2 -3 krotnie. Katalizatory w organizmach żywych to enzymy.

W niskiej temperaturze kiedy woda zmienia stan skupienia reakcje w organizmach żywych przestają zachodzić. W wysokiej temperaturze następuje denaturacja białka ~ 400.

Temperatury kardynalne wzrostu drobnoustrojów (00C) :

Temperatury kardynalne wzrostu drobnoustrojów (C)

Minimalna

Optymalna

Maksymalna

Psychrofile(zimnolubne)

0

10 - 15

30

Mezofile

15 - 25

25 - 37

40 - 55

Termofile

28 - 30

50 - 60

70 - 75

Drobnoustroje:

Psychotrofy są mikroorganizmami, które bez względu na optymalną temperaturę wzrostu wykazują wzrost w niskich temperaturach.

Najniższa temperatura rozmnażania -34ႰC (drożdże).

Bakterie - 20ႰC.

Minimalna temperatura wzrostu:

Gronkowce - od 6-7ႰC

Laseczka jadu kiełbasianego - 3-4ႰC.

LIOFILIZACJA - mrożenie, odparowywanie, aby zachować komórki w stanie jak najmniej zmienionym. Dla drobnoustrojów powolne zamrażanie jest niekorzystne, niszczy ich strukturę, korzystniejsze jest gwałtowne.

Są to organizmy, które w temperaturze od 0ႰC do 7ႰC dają kolonie w ciągu 7 dni. Lubią zimno. Rozwijają się głównie na mięsie, rybach.

Szczepy psychrofilne w rodzajach:

MEZOFILE - większość mikroorganizmów, które nas otaczają. Wszystkie chorobotwórcze to mezofile.

TERMOFILE - gorące źródła, w fermentujących kompostach, w zagrzewającym się oborniku. Termofile rozmnażają się bardzo szybko, czasem następuje samowyjałowienie, gdy wykorzystają „pożywienie”.

Szczepy termofilne w rodzajach:

Drobnoustroje ciepłooporne - są szczególnie odporne na ciepło (nieskuteczna pasteryzacja). Robertson, Eckfort 1927 definicja. Optymalna temperatura 27ႰC - 30ႰC, 90% przeżywa w 63ႰC przez 30 minut.

STERYLIZACJA - (wyjałowienie) pozbawienie materiału lub sprzętów wszystkich (wegetatywnych lub przetrwalników) form drobnoustrojów.

Podatność drobnoustrojów na temperaturę:

TDP - thermal death point - dla drożdży 10min 57,5ႰC

TDT - thermal death time

D - decimal reduction time

Np. TDT Neisseria gonorrhoeae - w różnych temperaturach (rzeżączka)

50ႰC - kilka minut (ginie)

42ႰC - 5 godzin

41ႰC - 11 godzin

40ႰC - >30 godzin

PODŁOŻE:

Frost Mc Campbell:

a - albumina

TDP E. coli (10 min) temp wyjałowienia:

Im większa zawartość cukru tym działanie temperatury jest dłuższe. Zagęszczone substancje są bardziej odporne na drobnoustroje i trudniej wyjałowić.

Im więcej drobnoustrojów w organizmie tym odporniejsze są na temperaturę.

FITONCYDY - substancje zawarte w roślinach, czosnek, cebula, hamujące rozwój drobnoustrojów. Opóźniają działanie temperatury.

Wpływ liczby przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM na TPT w 100C

Liczba przetrwalników

TPT min.

72x109

240

1.64x109

125

32x106

110

65x104

85

16.4x103

50

328

40

Drobnoustroje najszybciej giną gdy kultura jest młoda, szybko się mnoży.

Wiek organizmu nie jest bez znaczenia. Mikroorganizmy wytwarzają otoczki śluzowe, które maja działanie ochronne np. przed temperaturą.

Im bardziej kwaśne tym łatwiej się wyjaławia.

Im wyższa temperatura tym łatwiej się wyjaławia, łatwiej zniszczyć.

Im bardziej uwodniona komórka tym łatwiej zniszczyć.

Wpływ wysokości temperatur na TDT przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM (60x109 przetrwalników., pH 7)

Temperatura w C

TPT, min

100

360

105

120

110

36

115

12

120

5

Wpływ ma także kwasowość środowiska.

Wpływ pH na D przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM przy 120C

pH

D

4.0

0.128

5.0

0.260

7.0

0.515

WYJAŁAWIANIE:

WYJAŁAWIANIE TERMICZNE:

Nasycona para - przy skraplaniu wydziela ciepło kondensacji, nawilża podwyższając skuteczność.

Kurek odpowietrzający - aby cała atmosfera wypełniona parą, bez worków powietrznych będących dobrymi izolatorami ciepła.

Zależność temperatury pary nasyconej od ciśnienia:

Temperatura pary

Ciśnienie atmosferyczne

C

Atmosfery

Kilopaskale

0

0.006

0.631

80

0.48

48.6

100

1.03

104.6

110

1.46

147.9

120

2.02

204.6

130

2.75

278.6

Para musi być nasycona (nie para sucha!), nie może być przegrzana. Temperatura spada, gdy para się skupia.

Rodzaje pasteryzacji:

Stosujemy: podłoże, materiał który w warunkach sterylizacji straciłby swoje właściwości np. wrażliwe witaminy. Podłoże żelatynowe, bo traci w wysokiej temperaturze właściwości żelujące.

Jałowość handlowa - nie zawsze konieczna aby produkt całkowicie wyjałowiony był trwały. Niektóre drobnoustroje w określonych warunkach tego produktu się nie rozwijają.

Ogórki czy kompot kwaśne więc bakterie gnilne tam się nie rozwijają.

Bakterie tlenowe w warunkach beztlenowych.0

Ciśnienie osmotyczne:

Każda substancja rozpuszczalna w H2O wywołuje ciśnienie osmotyczne, zależy ono od liczby cząsteczek. Jednomolowe substancje dają to samo ciśnienie osmotyczne.

Roztwór:

Komórka środowisko zewn.

A → H2O

0x08 graphic
a b

a > b

np. 3 atm 0 atm

H2O

0x08 graphic
0x08 graphic
a b

a = b

H2O

0x08 graphic
a b

a < b

np. 3 atm 20 atm

Zdolność do wytwarzania ciśnienia molowego:

342 / 58.5 = 5.84 6.1 atm / 0.7 atm = 8.7

Ciśnienie osmotyczne Ⴙ masa cząsteczkowa.

Sól hydrolizuje na jony w wodzie i dlatego daje podwyższone ciśnienie osmotyczne.

Drobnoustroje osmofilne - lubią wysokie stężenia cukrów.

Osmofile - Saccharomyces rouxii, znoszą, rozmnażają się w wysokich temperaturach.

Cukrooporne - nie giną przy wysokim stężeniu cukru i ujawniają się po rozcieńczeniu.

Halofile - roztwory solne, odporne na wysokie stężenie NaCl. Przykłady:

Bacillus subtilis 15% NaCl,

bakterie z ryb morskich 25% NaCl,

Penicillium glaucum 19% NaCl,

Oospora nikitinskii - nasycony roztwór NaCl 34%.

Rozpuszczalność soli mniejsza od cukru ale daje większe ciśnienie osmotyczne.

Solooporne - nie rozmnażają się w dużych stężeniach soli ale czekają na sprzyjające warunki.

pH nie wpływa na działanie cisnienia osmotycznego.

Ciśnienie mechaniczne - drobnoustroje bardzo odporne na wysokie ciśnienie mechaniczne do 600atm, przypadki do 6000atm (ziarniaki Salmonella). Występują na dużych głębokościach w rowach oceanicznych.

Wysokie ciśnienie mechaniczne można stosować do utrwalania żywności. Żywność tak a nie traci swoich właściwości. Taka żywność jest bardzo droga. Jest to metoda ciśnieniowa w naczyniach elastycznych.

Dźwięki i ultradźwięki

Za pomocą ultradźwięków można niszczyć drobnoustroje. Przy pomocy ultradźwięków rozrywa się komórki - ścianę komórkową bez naruszenia struktur wewnętrznych.

Wewnątrz komórki mikroorganizmów rozpuszczone gazy, które pod wpływem ultradźwięków łączą się w bąbelki, podwyższają ciśnienie (kawitacja!!!).

Fale mają bardzo szeroki zakres.

PROMIENIOWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE

Promieniowanie stosujemy do wyjaławiania pomieszczeń, płynów (bonaqua).

Adsorpcja - zmiany w kwasie nukleinowym i niszczenie białka, promieniowanie na komórkach co może niszczyć komórki, część może przeżyć ale ze zmienioną formą kwasu nukleinowego (zmienione właściwości) - mutant.

Detergenty - substancje powierzchniowo czynne, zdolność do napięcia powierzchniowego wody i woda wnika we wszystkie szczeliny. Właściwości bakteriobójcze uszkodzenie błony cytoplazmatycznej, odpowiedzialne za wyminę substancji odżywczych i denaturację białek wewnątrz komórki.

Detergenty kwarcowe, zasadowe lub obojętne.

Wysuszanie - prądek gruźlicy odporny na wysuszanie. Azotobacter żyje w glebie.

Czynniki fizyczne:

Metoda liofilizacji -wysuszanie ze stanu zamrożenia, gwałtownie do -80ႰC (aby nie narastały duże kryształy lodu, lecz małe nie niszczące struktury komórki), następnie wyparowanie (pod próżnią).

Produkt liofilny - lubiący rozpuszczalniki, chłonie tyle wody ile mu odebrano.

Wpływ czynników chemicznych na proces utrwalania żywności:

MINIMALNE pH WZROSTU

  1. Bakterie gnilne (wrażliwe) 6,0 - 6,5

  2. Bakterie gnilne (mniej wrażliwe) 5,0

  3. Bacillus Subtilis 5,5

  4. Bakterie masłowe 4,2

  5. Bakterie mlekowe 3,5

  6. Drożdże 2,5

  7. Pleśnie <2,5

pH może wpływać na zmiany metabolizmu komórki w organizmie.

WPŁYW pH NA METABOLIZM:

Drożdże z cukru tworzą w środowisku kwaśnym alkohol etylowy, a w środowisku alkalicznym glicerynę.

Bakterie masłowe (nie występują w maśle, wytwarzają kwas masłowy z cukrów) w środowisku kwaśnym tworzą aceton, butanol, a w środowisku alkalicznym kwas masłowy.

POTENCJAL OKSYDOREDUKCYJNY - (stopień utlenienia środowiska) zdolność przyjmowania lub oddawania elektronów przez układ, wyrażane w woltach lub miliwoltach

Potencjał oksydoredukcyjny - Eh (V).

-0,2

+0,2

+0,4

Bezwzględne beztlenowce, anaeroby obligatoryjne np. Clostridum butylicum

Względne beztlenowce, anaeroby fakultatywne np. drożdże, bakterie mlekowe, gronkowce (Staphylococcus aureus)

Tlenowce aeroby np. Bacillus subtilis, pleśnie

Wpływ elektrolitów (rożnych soli) na drobnoustroje:

Szereg wzrastającej biologicznej aktywności jonów od najmniej szkodliwych:

Oligodynamiczne działanie metali - niewielkie ilości metalu mogą ulec rozpuszczeniu i niszczyć mikroorganizmy.

ALKOHOLE

BARWNIKI:

Współczynnik aktywności środka odkażającego (dezynfekcja):

K = 1/t * log b/bk

t - czas działania

b - początkowa liczba bakterii

bt - liczba bakterii po czasie t działania środka

Na skuteczność środków odkażających ma wpływ:

Wpływ metabolitów:

Obce i własne metabolity:

Czynniki biologiczne:

LIZOZYN - w śluzach, w ślinie, białku jajka, śluzówce, łzach, działanie bakteriostatyczne.

Autoliza - rozpad komórki pod wpływem własnych enzymów. Obumieranie komórki i wydostawanie się szkodliwych substancji na zewnątrz.

Wzajemnie oddziaływania na siebie mikroorganizmów:

  1. NEUTREALIZM - brak oddziaływania. Organizmy nie wpływają na siebie wzajemnie.

Gdy osobniki występują w danym środowisku mają różne wymagania, różne źródła pokarmu. Gdy zasoby pokarmowe są bardzo obfite i wystarczy ich dla wszystkich brak jest wtedy konkurencji lub w środowisku jest niewiele osobników.

  1. KOMENSALIZM (WSPÓŁBIESIADNICTWO) - METABIOZA - dwóch partnerów obok siebie, jeden z partnerów czerpie korzyści z działalności drugiego, nie szkodząc mu, np. korzysta ze zbędnych substancji metabolicznych.

Metabioza - następstwo pokoleń, po jednych bakteriach drugie.

  1. PROTOKOOPERACJA - proste współżycie, dwa organizmy żyją ze sobą pomagając sobie, nie musza jednak żyć razem. Np. 2 szczepy Rhisobium oddzielnie są bezbarwne, razem są barwne. Silniej ukwaszają jak są razem, synergizm oddziaływania.

  1. SYMBIOZA (MUTUALIZM) - 2 organizmy nie mogą bez siebie żyć np.

endosymbioza - człowiek, drobnoustroje w przewodzie pokarmowym trawią to co niestrawione, wytwarzają witaminy których symbionty nie wytwarzają i zajmują miejsce drobnoustrojów chorobotwórczych dla których są konkurencją.

Zwierzęta przeżuwające - kultury mikroorganizmów w żołądku trawiące pokarm.

egzosymbioza - organizm zwierzęcy w symbiozie z mikroorganizmem żyjącym na zewnątrz. Np. mrówki z rodzaju ATTA w symbiozie z grzybami tną liście tworząc stertę kompostową zaszczepioną grzybami, rosnące grzyby są pokarmem. Mrówki przenoszą zarodniki do nowego gniazda.

  1. WSPÓŁZAWODNICTWO (KONKURENCJA)

  1. AMENSALIZM (TOKSYNY)

Drożdże killerowe - niszczą inne drożdże z innych szczepów.

  1. PASOŻYTNICTWO - pasożyt żywi się komórkami, tkankami, płynami ustrojowymi żywiciela.

Roślina<-grzyby<-bakterie<-wirusy, Bdallovibro

  1. DRAPIEŻNICTWO - DRAPIEŻCA + OFIARA

Np. grzyby pożerają nicienie.

ODZIAŁYWANIE DROBNOUSTROJÓW NA OTOCZENIE:

Promieniowanie:

Oddychanie tlenowe - 1/3 energii jest rozproszona. Gdy układ nieizolowany to ciepło jest rozproszone, gdy układ jest izolowany to temperatura się podnosi, np. zbiornik sterta obornika (powolne przenikanie ciepła), fermentująca brzeczka winiarska (gdy temperatura wzrośnie za bardzo to następuje zahamowanie reakcji, chłodzenie droższe niż ogrzewanie!!!).

POWSTAWANIE POKŁADÓW SIARKI

CaSO4 → H2S

Redukcja + Desulfovibrio

H2S →S0

Utlenianie + nad strzalką- Thiobacillus thiopaus, Beggiatoa

Dzięki bakteriom powstały złoża saletry sodowej w Chile w wyniku mineralizacji odchodów ptasich.

Powstanie humusu - wytwórcze działanie drobnoustrojów.

Wytwarzanie gruzełkowatości gleby porowatość między gruzełakami i gleba się napowietrza.

W glebie promieniowce wytwarzają śluz zapobiegający zbijaniu się gleby w jednolita masę. Im lepiej gleba jest napowietrzona tym lepiej dla roślin.

Torf - właściwości konserwujące dzięki związkom fenolowym. Sprasowany wielokrotnie to węgiel.

Ropa naftowa - utworzona przez mikroorganizmy.

Główny pierwiastek organizmów żywych to węgiel C ၾ 50%

Krążenie C:

4,0x109 t NO2

9,2x1011 t związków N

Azot w wolnej postaci nie może być wykorzystywany przez człowieka, zwierzęta, rośliny. Musi być przekształcony w stan związków chemicznych.

BAKTERIE NIESYMBIOTYCZNE: (WIĄŻĄCE AZOT)

Beztlenowce:

Clostridium pasteurianus

Clostridium saccharobutyricum

Clostridium felsineum

Clostridium pectinoucrum

Chlorobacterium

Tlenowce:

Azotobacter chroococcum

Azotobacter agilis

Azotobacter indicum

Azotobacter vinelandii

Azotobacter beijennckii

Azotobacter zużywa tlen dzieki czemu rozwija się beztlenowo Clostridium, który daje mu kwas masłowy i maślany. Przez rok żyjąc w symbiozie mogą związać 10kg N2/1 hektar.

Diplpcoccus Pneumoniae

Aerobacter Aerogenes

Pseudomonas sp

Bacillus asterosponus

Clostrilium beztlenowo wiąże 2 -3mg N2 / 1g glukozy

Azotobacter tlenowo wiąże 16 - 20 mg N2 / 1g glukozy

(sinice na polach ryżowych 30 -50 kg N2 / 1ha x rok)

BAKTERIE SYMBIOTYCZNE (WIĄŻĄCE N2)

!!!Bakterie Rhizobium wiążą 100 - 200

GNICIE (rozkład białek):

Wszystkie m. wytwarzają enzymy proteolityczne do przemian wewnątrzkomórkowych ale tylko część wydziela je na zewnątrz i rozkłada białko poza komórką - proteolity.

Dalszy proces rozkładu białka to amonifikacja.

AMONIFIKACJA - rozkład aminokwasów do amoniaku z jego wydzieleniem, pogłębiony proces gnicia.

Rozkładające mocznik:

Kw. ၢ - indolooczowy - heteroauksyna (jeżeli bakterie w glebie przeprowadzają ten rozkład to rośliny lepiej rosną).

Chemoautotrofy - z utleniania związków chemicznych czerpią energię.

NITRYFIKACJA

  1. NH4+ + 0x01 graphic
    O2 → 2H+ + H2O + NO2 + 66kcal (270.6kJ)

Nitrosomonas europea

Nitrococcus sp (amerykański) 1 CO2 - 35NH3

  1. NO2- + 0x01 graphic
    O2 → NO3- + 17.5 kcal (71.7kJ)

Nitrobacter Winogradski

Nitrobacter Agilis 1 CO2 - 135NH3

DENITRYFIKACJA - przebiega zależnie od warunków, w jakich znajduje się gleba.

NH2OH → NH3 amonifikacja azotowa

NO3- → NO2- NO

N2O → N2 denitryfikacja (tu zachodzi strata azotu)

NO3- → NO2- :

NO3- → NH2 :

NO3- → N2 :

TYP MYCOTA, FUNGI (GRZYBY)

KLASY:

  1. Chytrydiomycetes - strączkowce

  2. Oomycetes - lęgniowce

  3. Zygomycetes - sprzężaki

  4. Hyphochytriomycetes - strzępkowce

  5. Trichomycetes - włosowce

  6. Ascomycetes - workowce

  7. Basidiomycetes - podstawczaki

  8. Deuteromycetes lub Fungi imperfelti - grzyby niedoskonale

TYP MYXOMYCOTA (śluzowce)

Nie maja chlorofilu, nie maja barwników do syntetyzowania związków organicznych i wiązania węgla w powietrzu, heterotrofy żyjące z rozkładu podłoża organicznego.

RÓŻNICE W BUDOWIE PROCARYOTA i EUCARYOTA

PROCARYOTA

(bakterie, sinice)

EUCARYOTA

(grzyby, rośliny)

Typowa ၪ komórki

1

10 (u roślin 100)

Błona jądrowa

-

Dwuwarstwowa

Liczba chromosomów

1

>1

Reticulum enoloplazm

-

Występuje

Mitochondria

-

Występuje

Chloroplasty

-

Mogą występować

Wodniczki

Rzadko

Powszechnie

mureina

Występuje

rzadko

Jednokomórkowe grzyby to zawsze grzyby wodne lub drożdże.

GRZYBNIA (MYCELIUM) - splot nitek grzyba.

Istotną sprawą jest budowa ściany komórkowej, na podstawie której można odróżnić np. pleśnie od drożdży.

Budowa ściany komórkowej:

- chityna, celuloza, glukon lub celuloza, glukan.

Ściany komórki grzybów są czasami pokryte śluzem powstałym z cukrów.

Ściana komórkowa drożdży łatwo ulega zszuszeniu.

Pleśnie - ścian komórkowa trudna do strawienia i dlatego trudno stosować białko pleśniowe jako pożywienie.

GRZYBNIA - zbudowana ze strzępek. Rośnie atikalnie (wierzchołkowo), czasem podzielona błonami poprzecznymi (septami), pory (mikropory).

Twory plekterichyny - zbite komórki grzybni odporniejsze na trudne warunki.

Owocniki to plektenchyna.

Długość grzybni to kilkadziesiąt ၭm, kilkanaście m.

PLEKTENCHYDY - obfite sploty grzybni, odporne na warunki otoczenia (sklerocja), ciała owoconośne.

DIMORFIZM - podwójna forma np. Rhizopus w warunkach beztlenowych tworzy pojedyncze drożdże mucorowe, a w tlenowych tworzy sploty komórek; długie nitki, regularna grzybnia.

ROZMNŻANIE GRZYBÓW

U bakterii powstają 2 nowe komórki. U grzybów jest komórka macierzysta i potomna. (rozmnażanie przez podział).

Mycelium - między komórkami pleśni kontakt prze pory, septy.

Pseudomycelium - w niby grzybni (drożdże) nie ma połączenia między komórkami, są po prostu zszczepione.

Przy rozmnażaniu bezpłciowym powstaje bardzo wiele zarodników. Jeżeli jest mało zarodników to mikroorganizmy są bardziej odporne na wpływ otoczenia.

Drożdże dzikie - szybko zarodnikujące.

Różnice między zarodnikami grzybów i przetrwalnikami bakterii:

Grzyby - rozkładają wszystko, maja rozbudowany układ enzymatyczny i są saprofitami, ale także są pasożytami. W większości są tlenowcami a czasami względne beztlenowce (drożdże) (większość to saprofity)

Z cukrów prostych korzystają prawie wszystkie mikroorganizmy.

Cukry złożone - głównie pleśnie gdyż wytwarzają specjalne enzymy rozkładające polisacharydy.

Ze skrobi podczas fermentacji powstaje etanol.

Grzyby nie zawierają chlorofilu, wybitne heterotrofy, korzystają tylko z organicznych związków C, ale też z organicznych i nieorganicznych związków azotu.

Głównie tlenowce (prawie wszystkie pleśnie).

Mikoryza - symbioza z drzewami.

Pasożyty (pleśnie i drożdże).

Dla drożdży optymalna temperatura to 25ႰC - 28ႰC

Niektóre szczepy - 34ႰC

Maksymalnie około 40ႰC

W przemyśle stosowane są termofilne rosnące w optymalnej temperaturze około 36ႰC, ponieważ szybsze przemiany metaboliczne i mniej zakażeń drobnoustrojami.

Kwasowość środowiska - 2.8 - 8 pH, pH opt 5.5 - 6

Min pH = 2.5

Drożdże rosną > 2,5pH, giną poniżej około 2,2. wytrzymują do 8. w zależności od pH wytwarzają gliceryny (pH>7) lub wytwarzają etanol (pH kwaśne).

Drożdże są wzglednymi beztlenowcami.

Stosunek do tlenu - obecność tlenu w podłożu - w warunkach beztlenowych powstaje etanol.

Stosunek do źródeł węgla - wykorzystują mono- i disacharydy. Cecha diagnostyczna nie wykorzystują poli - związków np. skrobi, celulozy.

Stosunek do N2 - by mógł budować białka. Mogą przyswajać azot nieorganiczny (azotyny, azotany) - zdolność przyswajania różnych form.

Substancje wzrostowe - witaminy z grupy B. Niektóre same syntetyzują np. witamina D.

Beztlenowa fermentacja:

Warunki tlenowe: wzrost biomasy i minimalne wytwarzanie alkoholu. Część drożdży to wybitne tlenowce (kożuchujące). Nie fermentują cukrów tylko spalają cukry do CO2 i H2O, wytwarzają dużą ilość biomasy.

Zdolność rozkładu cukrów jest cechą diagnostyczną, można określić ich umiejscowienie w systematyce.

Drożdże wykorzystują we wszystkich organizmach azot aminokwasowy. Nie rozkładają białek. Wykorzystują azot amonowy (nieorganiczny) wbudowany do ich białek. Przyswajanie różnych form N to także cecha diagnostyczna.

Drożdże są źródłem witamin gdyż gromadzą je w komórkach. Są podłożem mikrobiologicznym. Wytwarzają witaminy z grupy D.

Praktyczny podział drożdży:

Drożdże nie mają właściwości trujących.!!!

Drożdże należą do grupy GRAS - ogólnie uznane za bezpieczne.

Drożdże:

Drożdże górnej (gorzelnictwo) i dolnej (piwowarstwo) fermentacji. Drożdże ten nie powinny rozkładać wytworzonego alkoholu, trudno zarodnikują.

- saccharomyces cerevisiae

-saccharomyces carsbergensis - fermentują rafinozę, szybko fermentują cukry, nie powinny rozkładać wytworzonego alkoholu.

- słabo lub nie fermentują cukrów. Rozkładają alkohol do CO2 i H2O, rozkład kwasów organicznych (np. kwasu mlekowego - psucie kiszonek). Wykorzystują substancje nie wykorzystywane przez drożdże szlachetne. Łatwo szybko zarodnikują, dużo zarodników.

Pyliste - kom. otoczone warstewką śluzu (zawierają proteazy, które rozpuszczają ten śluz). Małe trudno sedymentuja, utrzymują się w zawiesinie.

Kłaczkujące - nie oddzielają się od kom. Powstaje Pseudomycelium (pseudogrzybnia) - nie występują septy, komórki są oddzielne sklejone przez otoczkę śluzowa. W grzybni występują septy, a w nich pory.

Drożdże wytwarzają śluz. Jeżeli rozkładają śluz każda komórka osobno, nie zlepiają się i nie opadają na dno.

Skład chemiczny drożdży:

Witaminy w drożdżach (mg / 100g)'

PIWOWARSKIE

PIEKARSKIE

B1

24

3,5

B2 RYBOFLAMINA

1,5

2,5 - 3,8

B6

3,0 - 7,5

-

B12

-

-

Niacyna

10 - 100

Kw foliowy

5

Żeby drożdże stanowiły źródło witamin trzeba je wrzucając je do gorącego mleka lub podgotować, gdyż wychwytują witaminy z przewodu pokarmowego.

W przemyśle korzystne jest aby otrzymać z wysokiego stężenia cukru wysokie stężenie alkoholu w stosunkowo krótkim czasie.

Drożdże gorzelnicze - 2-3 dni, około 11% alkoholu.

Drożdże winiarskie - z wysokiego stężenia cukru wysokie stężenie alkoholu do 18-20% alkoholu. Drożdże winiarskie powinny być odporne na SO2, który wpływa niekorzystnie na smak.

Garbniki - winogrona dają dobre wina ale garbniki hamują rozwój drożdży. Łatwo osiadają na dnie.

Drożdże:

Niektóre drożdże wrażliwe na brak witamin.

Szczególne cechy pleśni:

Znaczenie pleśni pożyteczne:

Znaczenie szkodliwe pleśni:

Zahamowanie wzrostu pleśni:

BAKTERIE I WIRUSY

Jednokomórkowe rozmnażają się przez podział prosty.

Bakterie nie maja wykształconego jądra, materiał genetyczny w postaci kwasu nukleinowego zawieszonego w komórce (Procaryota).

Komórka = protoplast + ściana komórkowa.

Na zewnątrz ściany komórkowej bakterii znajdują się otoczki, rzęski i pile - fimbrie.

OTOCZKI - galaretowata masa białkowo- węglowodanowa, czasem jej grubość większa niż sama komórka. Wytwarzanie otoczki uwarunkowane genetycznie, warunki środowiska wpływają czy ta zdolność się ujawnia czy nie. Otoczki mają charakter antygenowy. Chronią komórkę przed wysychaniem. Chronią przed wirusami bakteryjnymi - bakteriofagi. Chronią przed fagocytozą organizmu wyższego. Rola w odżywianiu.

RZĘSKI - występują na zewnątrz komórki, narząd ruchu zbudowany z białka, często dłuższe niż komórka, cieniutkie, zakotwiczone są w błonie cytoplazmatycznej, powstają z uwzględnieniem genetyki. Szybkość poruszania to 50ၭm / s, antygenowe.

FIMBRIE - występują niezależnie od rzęsek, grubsze i krótsze od rzęsek. Charakter antygenowy (komórka łączy się z podłożem).

ŚCIANA KOMÓRKOWA - jej budowa jest wskaźnikiem przynależności do bakterii. 25% komórki to ściana komórkowa. Zbudowana jest z:

PEPTYDOGLIKANU = GLIKOPEPTYD = MUKOPEPTYD = MUROPEPTYD= MUREINA = N - ACETYLOGLUKOZAMINA + KWAS N -ACETYLOMURAMINOWY + D - AMINOKWASY + KWAS MEZO - DWUAMINOPIMELINOWY.

G(+) KWASY TEJCHOJOWE (POLIMERY)

Cechy ściany komórkowej G+:

Ściana komórkowa to sito molekularne przy odżywianiu.

Pod ścianą znajduje się błona cytoplazmatyczna (membrana), odpowiedzialna za pobieranie składników pokarmowych i wydzielanie metabolitów.

BŁONA CYTOPLAZMATYCZNA - skład: 70%białka, lipidy (transport do komórki), transport na zasadzie biernej dyfuzji lub przy udziale permeaz (enzymy). Błona inicjuje podział komórki. W niej osadzone są rzęski. Nie ma jądra wyodrębnionego tylko nici DNA zawieszone w cytoplazmie. Zawieszone w cytoplazmie są plazmidy. Gromadzą się substancje zapasowe.

Aparat jądrowy:

Spirala kwasu nukleinowego, długa i cienka.

Rybosomy - miejsce syntezy białka. Różnią się od rybosomów grzybów stałą sedymentacji.

Substancje zapasowe:

Formy przetrwalne bakterii:

PRZETRWALNIKI GDY:

Przejście z komórki wegetatywnej do przetrwalnika - kilka godzin. Sucha masa komórki koncentruje się w jednym miejscu (w ok. 1/10 objętości). Zbita masa otoczona podwójną warstwą błony cytoplazmatycznej.

przetrwalnik - to cecha genetyczna niektórych bakterii.

KWAS DWUPIKOLINOWY (kwas pirydyno - 2, 6 -dwukarboksylowy)

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

HOOC COOH (15% s.m. przetrwalnika) - występuje w postaci soli

0x08 graphic
0x08 graphic
wapniowej.

N

Żeby przetrwalnik wrócił do formy wegetatywnej potrzebny jest impuls (bodziec cieplny, aminokwas...). przetrwalnik nabiera wody, wydzielają się białka, zniknie kwas dwupikolinowy, normalny metabolizm, komórka traci odporność - ok. 1h proces kierunkowania przetrwalników.

Cechy przetrwalników:

RIKETSJE (RICKETTSIALES) - DR. H.T.RICKETTS (1871 - 1910)

RICKETTSIA PROWAZEKI - DUR PLAMISTY (G-, ziarniaki lub krótkie pałeczki, 0,5-1μm, ściana komórkowa z mureiny, rozmnażanie przez podział, bezwzględne pasożyty, czyli występują tylko na żywym gospodarzu, a nie na martwym lub pożywce).

COXIELLA BURNETII - GORĄCZKA Q (QUEENSLAND LUB QUERY) - przenoszona przez mleko.

PROMIENIOWCE - ACTINOMYCETALES

Rodzaje:

MYCOBACTERIUM - prątek, występuje w glebie, wytwarzają konidia

STREPTOMYCES - streptomycyna antybiotyk produkowany przez te bakterie. Rozmnażają się przez fragmentacje plechy na konidia, zapach świeżej gleby, rozkładają celulozy, chemicelulozy i inne trudno rozkładalne.

NOCARDIA - zmiany chorobowe u ludzi i zwierząt.

ACTINOMYCES - u zwierząt i ludzi promienica (chorobowe zmiany skóry), występują w oborniku powodując przemiany obornika, wśród nich termofilne powodujące zagrzewanie się obornika.

Rosną w postaci strzępek (strzępki cienkie i zawierające w ścianie komórkowej mureinę), niektóre maja rzęski, niektóre chemoaututrofy, G(+), niektóre mają zapach świeżej, uprawnej gleby.

SYSTEMATYKA BAKTERII:

-nomenklatura binarna (nazwa rodzajowa i gatunkowa)

ORGANIZM

STOPIEN HOMOLOGII DNA (%)

ESCHERICHIA COLI

100

SALMONELLA TYPHIMURIUM

71

AEROBACTER AEROGENES

51

PROTEUS VULGARIS

13

SERRATIA MARCESCENS

7

PSEUDOMONAS AERUGINOSA

1

BACILLUS SUBTILIS

1

MAŁPA RHESUS

100

CZŁOWIEK

76

SZYMPANS

76

MAŁPA SOWIA

68

MYSZ

27

KURA

11

ŁOŚ

5

ESHERICHIA COLI

0

GRUPY SYSTEMATYCZNE (TAKSONY)

KRÓLESTWO REGNUM

GROMADA DIVISO

KLASA GLASSIS

RZĄD ORDO

RODZINA FAMILIA

RODZAJ GENUS

GATUNEK SPECIES

Systematyka Sztuma pomijała powiązania organizmów ale łączyła gatunki w grupy charakteryzujące się podobnymi cechami.

U organizmów wyższych gatunek tworzą te, które krzyżują się i dają potomstwo płodne.

Linneusz (Carol von Linne) 1735 - nomenklatura binarna.

WIRUSY:

  1. wywołują choroby roślin, zwierząt i zmniejsza się podaż surowca dla przemysłu spożywczego lub jego pogorszeniu;

  2. niszczenie kultur produkcyjnych np. kultury mleczarskie, np. w winiarstwie;

  3. żywność przenosi wirusa ze środowiska na człowieka.

  4. Bezwzględne pasożyty - nie da się ich wyhodować na sztucznym ani naturalnym podłożu lecz martwym;

  5. Zwierzęce, roślinne, bakteryjne, pleśni, drożdży, promieniowców;

  6. Nie maja możliwości samodzielnego rozmnażania i odżywiania;

  7. Nie mają enzymów;

  8. Śladowe ilości enzymów do atakowania żywych organizmów;

  9. Informacja genetyczna zawarta w postaci kwasów nukleinowych.

1892 - Iwanowski, Beijerinck - stwierdzili skutki występowania wirusów, chociaż o tym nie wiedzieli.

1898 - Loffler, Frosch

1915 - Twost, D'herelle

Bakteriofagi - „czynnik pożerający bakterie”.

Stanley - wirus w postaci czystej mozaiki tytoniowej, nagroda Nobla.

BUDOWA:

Wielkość:

Niewidoczne w mikroskopie świetlnym, tysięczne, setne części μm.

STRUKTURA:

Powielanie - wirus wprowadza kwas nukleinowy do komórki gospodarza. Gospodarz produkuje aminokwasy, białka i kwasy nukleinowe według informacji genetycznej wprowadzonej przez wirusa. Podsunięta inna matryca do replikacji.

Namnażanie fagów:

  1. adsorpcja - wirus umiejscawia się na powierzchni, wirusy są nieruchliwe. Im większa ruchliwość bakterii tym większe prawdopodobieństwo. Adsorpcja zależy do: pH, temperatury.

  2. Replikacja - wirus ma enzymy pozwalające rozluźnić ścianę komórkową, wstrzykuje kwas nukleinowy, reszta zostaje na zewnątrz w postaci . kwas nukleinowy - lizogenizujący. Wraz z rozmnażająca się komórką przechodzi do następnych, gdy pojawią się okoliczności wirus się ujawnia. Powstają nowe fagi wewnątrz komórki i następuje jej śmierć.

Rozwój faga wewnątrz komórki:

  1. faza eklipsy (okres rozwoju utajonego) - nie ma objawów, wirus nie jest widoczny, po około 20-22 min cząstki niezdolne do zakażenia. Cytoplazma się zmienia, powstają ziarnistości, komórka traci zdolności rozmnażania.

  2. liza - rozpad komórki, wydostaje się około100 nowych fagów. Od zakażenia do lizy około1h, czasem nawet 15min.

Fagi wykazują specyficzność:

Każda bakteria ma swojego wirusa, wirusy są specyficzne nawet do szczepów bakterii.

BAKTERIOFAGI - wirusy bakterii, niszczą komórki przez lizę. Mogą powodować zahamowanie produkcji np. mleczarskiej. Komórka bakteryjna musi się spotkać z bakteriofagiem i zależy to od:

Wewnątrz komórki po wniknięciu nici:

okres zakażenia do lizy trwa około 30 minut.

Wirusy roślinne:

Wirusy zwierzęce:

Dermotropowe - na skórze;

Pantropowe - działają na cały organizm (żółta febra)

Interferencja - komórka zakażona jednym wirusem odporna na zakażenie innym wirusem.

Interferon - substancja wytwarzana przez organizmy cieplostałe, substancja białkowa, zapobiega rozwijaniu się wirusów.

Grupa VI - bakterie spiralne, skręcone, wygięte

Rodzina - SPIRILLACEAE

Rodzaj - SPIRILLUM

- ruchliwe o dość dużej długości, tlenowce bądź aerofile. Występują w wodzie, ściekach, gnojówce świń, dorszach.

Spirillum minor - wywołuje gorączkę szczurzą, przenoszoną przez szczury i dzikie zwierzęta, koty, psy (ukąszenie).

Kantylobakterioza - toksyny o charakterze lipidowo - sacharydowym działając jako enterotoksyny (toksyny przewodu pokarmowego) wywołują schorzenia, zapalenie jelita cienkiego. Bakterie te przeżywają w niskich temperaturach 40C dwa tygodnie. Występują w odchodach zwierząt (także ptaków), ściekach.

Dawka infekcyjna - minimalna liczba komórek, która powoduje chorobę.

Rodzaj o niepewnej przynależności: BDELLOVIBRIO

- w kształcie przecinka „bdello” - kijanka. Bardzo ruchliwa, zaliczana do bakterii ze względu na budowę ściany komórkowej (mureina), mniejsze od 1μm, bezwzględne pasożyty bakterii, wnikają do komórki gospodarza, zużywają cytoplazmę i wewnątrz komórki normalnie się rozmnażają, po 5-6 godzinach wytwarzają ok. 6 nowych komórek (wirusów kilkadziesiąt), np. Bdellovibrio, Bacteriororus - działają specyficznie.

Grupa VII

G(-) pałeczki tlenowe i ziarniaki

Rodzina I - PSEUDOMONADACEAE

Rodzina II - AZOTOBACTERIACEAE

Rodzina III - RHIZOBIACEAE

Rodzina IV - HALOBACTERIACEAE

Rodzaje o niepewnej przynależności:

Rodzaj ALCALIGENES

Rodzaj ACETOBACTER

Rodzina PSEUDOMONADACEAE

Rodzaj PSEUDOMONAS

Gatunki - P. fluorescens - zatrucie pokarmowe

P.aeruginosa - zatrucie pokarmowe

Urzęsione w różny sposób, tworzą katalazę, bezwzględne tlenowce, nie mają zdolności fermentacji, nieprzetrwalnikujące, opt. 20-370C (mezofile), nie rosną >440C, <6-70C. Wśród nich psychrotrofy (bez względu na optymalną temperaturę wzrostu dają powolny wzrost w temperaturze bliskiej 00C, około 40C), są heterotrofami w stosunku do węgla (wykorzystują tylko C organiczny), nie wydzielają gazu, utleniając glukozę rozkładają białka, tłuszcze (silnie gnilne), wytwarzają śluz, przyczyna psucie składanych jaj, drobiu, ryb, śluz + nieprzyjemny zapach, śluz może być barwny, właściwości lipolityczne - zdolność rozkładu tłuszczy, niektóre chorobotwórcze - pałeczka ropy błękitnej, niebezpieczne szczególnie dla oka.

Azotobacter - bakterie utleniające amoniak, hemoautotrofy bo energia z utlenienia związków nieorganicznych.

Rhisiobiaceae - wiążą azot atmosferyczny, w symbiozie z roślinami motylkowymi.

Halobacteriaceae - sololubne, w wodach morskich, przy stężeniach ok. 12% soli kuchennej, urzęsione, ruchliwe, barwniki pomarańczowe w solankach, rybach solonych, nie są szkodliwe.

Rodzaj ALCALIGENES - pałeczki zbliżone , wybitne tlenowce, alkalizują podłoże, na powierzchni drobiu zmrożonego, mleku, jajach, niektóre wywołują nieprzyjemny zapach.

GATUNKI:

Alkalizują środowisko. Pochodzą z przewodu pokarmowego zwierząt. W serze twarogowym powodują psucie.

Rodzaj ACETOBACTER - bakterie, pałeczki, w zależności od podłoża zmiana kształtu, mogą być ruchliwe. Pod wpływem inwolucyjne, są to zmienione kształty komórek (bardzo wydłużone bądź rozgałęzione, kuliste), bezwzględne tlenowce. Zużywają różne cukry, wspólnie mogą wykorzystywać alkohol etylowy jako źródło węgla, utleniając do kwasu octowego, opt. temp. wzrostu 25-330C, niektóre w postaci kożuszka wpełzającego na ścianki, heterotrofy bezwzględne. Wyizolowano wiele gatunków:

GATUNKI:

Mają właściwość szybkiego utleniania alkoholu etylowego. Wytwarzają do 11% octu.

Nieszkodliwe dla zdrowia ale psują piwo powodując zmętnienie, ciągliwość.

Grupa VIII pałeczki G(-) względnie beztlenowe

Rodzina I ENTROBACTERIACEAE (pałeczki przewodu pokarmowego) -

-małe, proste, ruchliwe bąź nieruchliwe, fermentują glukozę i inne cukry z wydzieleniem gazów oraz kwasów. Większość oprócz rodzaju Shigella, Salmonella, Proteusz fermentuje laktozę, wrażliwe na ogrzewanie - 600C po 15min giną. Nie są ciepłooporne. Niewrażliwe na niskie temperatury, min pH ok. 4, opt temp ok. 370C. rozkładają heptozy do aminokwasów, szkodliwe w przemyśle mleczarskim, drożdżowym, spożywczym.

Rodzaj:

E. coli - wykryto 1885, powoduje rozkład białek i aminokwasów z wydzieleniem indolu (bardzo brzydki zapach), jest rytownikiem jelita okrężnicy, wywołuje psucie, obecność w jelicie grubym 2-3 miliardy na 1cm3 u normalnego człowieka. Zużywa resztki pożywienia lub wytwarza witaminy, wypełniając przewód pokarmowy chroni przed obecnością innych mikroorganizmów, antybiotyki mogą spowodować zakażenie gronkowcami, bo wyjałowiony przewód pokarmowy, w przypadku osłabienia organizmu specjalny typ E. coli - -typ krwotoczny - biegunki, infekcje przewodu moczowego, szczególnie u dzieci.

RODZAJ SALMONELLA - BAKTERIE CHOROBOTWÓRCZE, WYWOŁUJĄ DUR BRZUSZNY (TYFUS)

SHIGELLA - choroba brudnej wody.

PROTEUS - bardzo powszechny, negatywne znaczenie, tworzy pełzające kolonie ze śluzowatym nalotem, silnie gnilne właściwości (ryby, jaja, mięso), niektóre gatunki chorobotwórcze - zatrucie pokarmowe nieswoiste (toksyny- liposacharydy)

ERVINIA - podwójnie szkodliwa, rozwija się na rosnących roślinach, wytwarza enzymy pektynolityczne (niszczenie roślin), rozkład lepiszcza - mokra lub sucha zgnilizna roślin, powszechnie występuje na zbożach (gorączka zbożowa u ludzi), bakterie niszczy się podgrzewając. Jest to fitopatogen.

Rodzina II - Vibrionaceae

Rodzaj - Vibrio

Gatunek: V. cholerae - przecinkowiec cholery, występuje w wodach słodkich, słonych, na zwierzętach morskich.

Rodzaj IV - Photobacterium

Rodzaj V - Lucibacterium

Rodzaje o niepewnej przynależności:

Rodzaj: Flarobacterium

Część 12 autochemotrofowe pałeczki

Rodzaj I - Nitrobacteriaceae

Rodzaj II - Nitrobacter

Rodzaj III - Nitrococcus

Część 13 bakterie wytwarzające nefon (oczyszczanie ścieków)

Rodzina Methanobacteriaceae

Grupa XIV ziarniaki G(+)

Tlenowe lub względnie beztlenowce

Rodzina I MICROCOCCACEAE

Rodzaj I MICROCOCCUS - tlenowce, rozkładają glukozę, nie tworzą indolu więc nie powodują rozkładu białka, środowisko lekko zasadowe. Wśród nich występują cieplooporne (90% przeżywa ogrzewanie 60Ⴐ/30 min). Wytwarzają barwniki, występują w glebie, na skórze zwierząt i ludzi.

GATUNKI:

Rodzaj II STAPHYLOCOCCUS -względnie beztlenowe., fermentuje glukozę w warunkach beztlenowych z wydzieleniem kwasów, gazów. Nieruchliwe, nie zawsze w postaci gronek. pH wzrostu 4 - 9 opt. 7. Solooporne to ich cecha charakterystyczna (wytrzymują ponad 15% stężenia soli). Nie są ciepłooporne. Opt. Ok. 300C, źródłem N - aminokwasy, C - cukry i mannitol, indolo (-), katalizo(+), występują na skórze zwierząt, ludzi, na błonach śluzowych, mogą powodować stany zapalne (czyraki, stany ropne) i zatrucia pokarmowe.

GATUNKI:

Rodzaj III - Planococcus

Rodzina II STREPTOCOCCACEAE - ziarniaki nieruchliwe, względne beztlenowe, z cukrów wytwarzają kwasy i etanol, w niewielkiej ilości CO2.

Rodzaj I STREPTOCOCCUS - nieruchliwe ziarniaki, różne układy, względne beztlenowce, z cukrów wytwarzają różne kwasy (mlekowy, octowy, mrówkowy), etanol, CO2.

Rodzaj II LUCONOSTOC - ziarniaki G(+), względne beztlenowce, potrzebują cukrów i aminokwasów, są heteromlekowe, wytwarzają na roztworach cukrów otoczki, które zawierają cukier dekstranowy.

Znaczenie: bierze udział w powstawaniu kiszonek spożywczych i paszowych. Ponieważ jest heteromlekowa to wpływa na aromat kiszonek, dają estry o szczególnych właściwościach smakowych i zapachowych.

GATUNKI:

Rodzaj III PEDIOCOCCUS - nieruchliwe, mikroaerofilne (na granicy tlenowości), homomlekowe, optycznie nieczynny, nie mają właściwości proteolitycznych, rosną przy około 5,5% soli, są przyczyną mętnienia piwa i brzeczki piwnej, powodują przyspieszanie dojrzewania surowych wędlin, biorą udział w dojrzewaniu kiszonek (ogórków kapusty).

GATUNKI:

P. CEREVISIAE

Rodzaj SARCINA - bezwzględne beztlenowce, tworzą pakiety, potrzebują do wzrostu aminokwasów i cukrów do fermentacji, wytwarzają CO2 i H2, kwas octowy, mlekowy. Wytwarzają przetrwalniki. Niektóre cieplooporne, halofilne - wytrzymują wysokie stężenie soli.

GATUNKI:

Grupa XV pałeczki i ziarniaki przetrwalnikujące

RODZINA I - BACILLACEAE: - wytwarzają ciepłooporne przetrwalniki odporne na pasteryzację, zdolność do wytwarzania enzymów proteolitycznych, czasem w wyniku tego rozkładu wydzielają się toksyczne substancje, niektóre posiadają zdolność do rozwoju w warunkach beztlenowych. Dzielimy na grupy:

Rodzaj BACILLUS - laseczki, kat(+), przetrwalnikujące; bezwzględne tlenowce, niektóre gatunki względne tlenowce, nie gazujące, rozkładają cukry do kwasów, białka do aminokwasów lub do amoniaku. Występują powszechnie w glebie, wytwarzają liczne enzymy: hydrolityczne celutolityczne, pektynolityczne, amylolityczne.

GATUNKI:

CLOSTRIDIUM: - laseczki, przetrwalnikują ze zamianą kształtu, katalo (-), wzdęcie komórki. Kształt wrzeciona, urzęsione, ruchliwe, fermentują cukry z wytworzeniem kwasu octowego, masłowego, butanolu i acetonu, z jednoczesnym wytworzeniem CO2, H2, rozkładają białka w warunkach beztlenowych, aminokwasy, niemiły zapach przy rozkładzie białka (indol).

C. pasterianum - wiąże azot z powietrza niesymbiotycznie. Występuje w warunkach beztlenowych, beztlenowych mułach dennych, w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt, w konserwach niewłaściwie wysterylizowanych. Podział na grupy:

Grupa XVI pałeczki G(-) nieprzetrwalnikujące

Rodzina I LACTOBACILLACEAE

Rodzaj I - LACTOBACILLUS (podział wg. Orla - Jensena)

Względne beztlenowce, choć tlen im nie szkodzi, lepiej rozwijają się jednak w warunkach beztlenowych. Występują w mleku i na roślinach, w jamie ustnej, w przewodzie pokarmowym. Nie rozrzedza żelatyny, rozkłada cukry, nie tworzy H2S i indolu, G(+), mikroaerofile.

  1. THERMOBACTERIUM - HOMOFERMENTATYWNE - rosną w temperaturze 15ႰC, wytwarzają wyłącznie kwas mlekowy bez produktów ubocznych, mezofile, niektóre ciepłolubne.

W PRODUKTACH ZWIERZĘCYCH:

W PRODUKTACH ROŚLINNYCH:

  1. STREPTOBACTERIUM - HOMOFERMENTATYWNE - rosną poniżej 15ႰC

  1. BETABACTERIUM - HETEROFERMENTATYWNE:

Rodzaj o niepewnej przynależności LISTERIA:

GATUNEK: L. MONOCYTOGENES - pH obojętne lub lekko zasadowe, temperatura 27 -30ႰC, mezofile, rośnie również w 40C, znana od 1926r, pałeczka 1-2μm, polimorfizm, G(+), ruchliwa, względne beztlenowce, nie wytwarza indolu, katal(+), nie rozkłada białek, fermentuje cukry, rośnie na prostych podłożach. Powoduje chorobę listeriozę. Jest to choroba odzwierzęca - zakażenie przez żywność pochodzenia zwierzęcego. Ponadto powoduje zapalenie opon mózgowych i mózgu, anginę, listeriozę kobiet ciężarnych - nieodwracalne uszkodzenie płodu i noworodków.

Grupa XVII promieniowce i pokrewne organizmy

Rodzaj I CORYNEBACTERIUM - nieruchliwe. G(+), kat(+), tlenowce lub względne beztlenowce, bakterie chorobotwórcze.

GATUNEK:

C. DIPHTERAE - dyfterioza - błonnica, kiedyś częsta choroba małych dzieci.

DI - PER - TE

DIPHTERIA - PERTUSSIS - TETANI

BŁONICA - KRZTUSIEC - TĘŻEC

Rodzina I PROPIONIBACTERIACEAE

Rodzaj I PROPIONIBACTERIUM - G(+), regularne pałeczki czasem rozgałęzione, względne beztlenowce lub beztlenowce, kat(+), fermentują cukry z wytworzeniem kwasu propionowego, małej ilości octowego, mrówkowego, mlekowego oraz CO2, niektóre wytwarzają witaminę B12. występują na skórze, roślinach, w jelitach, w produktach mleczarskich, głównie serach twardych, wytwarzają z cukrów kwas propionowy i octowy, które dają smak pikantny, wytwarzając CO2 tworzą dziury w serze, wytwarzają enzymy lipolityczne rozkładające tłuszcze w serach z wydzieleniem gazów, wpływają na właściwości smakowe, zapachowe. Mają właściwości konserwujące, bo kwas propionowy hamuje wzrost niektórych organizmów, szczególnie pleśni, kwas propionowy jest stosowany w produkcji pieczywa, zakwasza środowisko i hamuje rozwój kiszonek.

GATUNKI:

Grupa XVIII RIKETSJE - bezwzględne pasożyty.

Rodzaj RICKETTSIA

Rodzaj COXIELLA - wskaźnik zakażenie mleka w Australii.

FIZJOLOGIA DROBNOUSTROJÓW

ODŻYWIANIE

Dostarcza składników budulcowych do budowy tkanki np. białek.

Dostarcza energii potrzebnej do procesów życiowych, także budowy tkanki z dostarczonego budulca. Energię tę drobnoustroje zdobywają:

1) autotroficznie - (samożywne) budują substancje organiczne z nieorganicznych z wytworzeniem energii. W zależności od sposobu zdobywania energii dzielimy je na:

a) fotoautotrofy - energię czerpią z promieniowania, organizmy barwne zdolne do pochłaniania promieni, np. sinice, bakterie zielone, bakterie purpurowe.

b) hemoautotrofy - pozyskują energię potrzebną do budowy związków organicznych z utlenienia związków nieorganicznych, tylko bakterie.

2) heterotrofy - wymagające do wzrostu substancji organicznych. Korzystają z gotowych związków organicznych, tkanki roślinne i zwierzęce.

Heterotrofy:

FOTOSYNTEZA

rośliny

Bakterie

Światło

+

+

CO2

+

+

Tlen

+

-

Związki zredukowane

-

+

Mikroorganizmy są w stanie rozłożyć prawie każdą substancję, chociaż nie wszystkie mogą być wchłonięte przez błonę cytoplazmatyczną.

OLIGOTROFIA - zdolność gromadzenia w komórce substancji występujących w środowisku w ilościach śladowych, nie wykrywanych metodami chemicznymi.

Mechanizm pobierania pokarmu:

PINOCYTOZA - wchłanianie przez się ściany komórkowej razem z substancją odżywczą, następnie trawienie i wchłonięcie.

ODDYCHANIE

Spalanie, polega na oddawaniu elektronów i utlenianiu - przechodzenie jednej substancji na drugą, wielostopniowe utlenianie żeby energia nie zniszczyła organizmu.

Przenoszenie e na O2 - enzymy oksydazy. Energia magazynowana w wiązaniach wysokoenergetycznych.

Oddychanie beztlenowe - częściowe utlenianie substratu, mniejsza ilość wytworzonej energii.

Komórki drożdży beztlenowych zużywają olbrzymie ilości cukrów tworząc niewielką biomasę.

Drożdże piekarskie - małe nakłady, duża biomasa.

Utlenianie:

Różnica jest w efekcie energetycznym: np. 1 cząsteczka glukozy do CO2 i H2O daje 38 cząsteczek ATP, w częściowej 2 cząsteczki

Drożdże tlenowe

Bakterie octowe i niektóre bakterie gnilne (B subtilis).

Grzyby owocnikowi

wszystkie pleśnie,

drożdże

glony

Względne beztlenowce - bakterie mlekowe, propionowe, drożdże - sacharomyces

Typowe beztlenowce - bakterie masłowe, niektóre gnilne CLOSTRIDIUM, celulolityczne

Różne jest wykorzystanie energii przez mikroorganizmy. Energia wyzwalana przy oddychaniu tylko częściowo wykorzystywana jest natychmiast lub jest magazynowana.

Termogeneza - w układzie zamkniętym wydzielające się ciepło podnosi temperaturę środowiska. Jest to zjawisko samozagrzewania się środowiska. Termogeneza może być korzystna (gdy chcemy podnieść temperaturę np. w inspektach ogrodniczych gdy rozkład gleby, ściółki powoduje wzrost temperatury) lub niekorzystna.

Zagrzewanie niedosuszonych zbóż.

Podczas fermentacji alkoholowej wzrost temp. hamuje wzrost drobnoustrojów, chłodzenie niekorzystne.

ROZMNAŻANIE

Rozmnażają się w postępie geometrycznym.

I pok - 2

II pok - 4

III pok - 8

Rozmnażanie w tempie 2n n - liczba pokoleń.

Równanie wzrostu wykładniczego

N = N0 *2n - liczba pokoleń (podziałów)

0x01 graphic
g - czas generacji

0x01 graphic
0x01 graphic
= a liczba podziału w jednostce czasu

0x01 graphic
wzrost logarytmiczny

0x01 graphic

KRZYWA WZROSTU DROBNOUSTROJÓW

Najpierw mikroorganizmy nieprzystosowane do nowego środowiska, mogą początkowo być warunki niesprzyjające rozwojowi.

I faza - lagfaza - może być zahamowanie rozwoju lub spadek liczby żywych. Te, które zostaną przystosowują się.

Ia - młodość fizjologiczna - nie dzielą się ale rosną i dojrzewają, wytwarzają enzymy pozwalające się przystosować.

W fazie Ia nabierają aktywności, stają się wrażliwe na bodźce środowiska. Potem następuje gwałtowny wzrost drobnoustrojów, podwojenie w każdym pokoleniu. Tempo wzrostu zależy od czasu generacji i warunków zewnętrznych. Są w stanie bardzo aktywnym, bardzo wrażliwe na niekorzystne warunki środowiska.

Drożdże - alkohol

Bakterie mlekowe - kwas mlekowy (samozatruwanie się)

III faza (zahamowanie wzrostu)

IV faza - stacjonarna (równowagi dynamicznej) - tyle powstaje nowych ile umiera i ich liczba pozostaje na tym samym poziomie.

IVa - faza zamierania - gwałtowny spadek liczby drobnoustrojów, podziały rzadkie, dużo zgonów.

V faza - powolna śmierć.

VI - opóźniona faza zamierania, rozciągnięta w czasie, na ogół nie dochodzi do O u termofilnych, może dojść do samosterylizacji.

Faza I ważna przy przechowywaniu żywności.

Lagfaza - starania aby wydłużyć fazę I np. obniżając temperaturę w chłodni nawet do kilku lat, w lodówkach lagfaza krótsza.

Np. zastosowanie konserwantów, które hamują wzrost mikroorganizmów.

Przy ukwaszaniu mleka, produkcji wina skraca się lagfazę żeby faza logarytmiczna przebiegła jak najszybciej. Dlatego stosuje się:

HODOWLA ZSYNCHRONIZOWANA

Podczas prowadzenia badań obserwuje się całe populacje, gzdie komórki są na różnych etapach wzrostu. Żeby zbadać zmiany metabolizmu podczas wzrostu jednej komórki potrzeba wielu komórek na tym samym etapie wzrostu (np. zaczynają się dzielić, kończą w stanie spoczynku). Doprowadzenie do takiego stanu to hodowla zsynchronizowana.

Np. podwyższamy w pewnym momencie temperaturę aby wszystkie mogły przystąpić do podziału. W pewnym momencie krzywa i tak się prostuje.

KRZYWA DIANKSJI

Glukoza łatwiej przyswajalna, gdy się wyczerpie muszą przystosować swój układ enzymatyczny do przyswojenia sorbitolu (jeśli taka umiejętność jest zapisana w kodzie genetycznym) - zjawisko dianksji.

W okresie przejściowym może nawet nastąpić spadek liczby komórek.

Zjawisko zmienności:

Zmienność może być:

1) niedziedziczna

a) rozwojowa - w czasie rozwoju jednego osobnika (od komórki młodej do śmierci i starości fizjologicznej).

i dziedziczna.

  1. Dziedziczna - pojawia się i może być przekazywana, wywołana zmianami w kodzie genetycznym. Np. wśród drobnoustrojów wrażliwych na antybiotyk raz na 10mln osobników pojawia się osobnik odporny na ten antybiotyk. Taki osobnik spowoduje, że jego potomstwo opanuje środowisko z tym antybiotykiem, np., gdy zbyt małe dawki.

FENOTYP - jest to zespół cech organizmu ujawniających się. O ujawnieniu często decydują warunki otoczenia, np. wytwarzanie rzęsek w środowisku płynnym.

GENOTYP = geny zapisane uwidaczniają się w fenotypie. To co zapisane w kodzie genetycznym.

MUTANT - organizm o zmienionym genotypie. Proces prowadzący do powstania mutanta to mutacja. Np. zdolność do przyswajania substratu, wytwarzanie metabolitu, odporność.

Mutacje wewnątrzkomórkowe komórka wytwarza sama substancje, które powodują mutacje np. jony azotynowe.

MUTACJE SPONTANICZNE ALBO INDUKOWANE

Mutacje spontaniczne pod wpływem czynników:

  1. Wewnętrznych - organizm wytwarza substancje, które mają właściwości mutogenne np. H2O2

  2. Zewnętrznych - promieniowanie (kiedyś kosmiczne)

- różnych minerałów, pierwiastków promieniotwórczych, mutacje sztuczne można zwiększyć 100 krotnie w stosunku do naturalnych

- promieniowanie ultrafioletowe.

Mutanty mogą wracać do pierwotnych cech, trzeba tworzyć ciągle nowe populacje mutantów.

Procesy płciowe występujące u bakterii - wymiana materiału genetycznego między organizmami na kilka sposobów:

Skład podłoża powinien odpowiadać składowi chemicznemu organizmu.

Skład chemiczny drobnoustrojów:

BAKTERIE

DROŻDŻE

PLEŚNIE

GRZYBY WYŻSZE

H2O

85

75

84 - 88

90

w s.m.

C

50 - 52

48 - 54

45 - 60

50

N

8 - 13

9,5

1,5 - 7

-

POPIÓŁ

10

5 - 11

2 - 7

-

w popiele

P2O5

10 - 55

42 - 54

45 - 60

K2O

4 - 25

26 - 38

8 - 39

SO3

1 - 8

0,3 - 0,6

2

Fe2O3

8

0,5 - 0,7

6

Zawartość węglowodanów, białek i tłuszczów w mikroorganizmach:

WĘGLOWODANY

BIAŁKA

TŁUSZCZE

BAKTERIE

12 - 18

12 - 87

1 - 3 (wyjątkowo 50)

DROŻDŻE

25 - 60

32 - 60

1 - 3 (wyjątkowo 30)

PLEŚNIE

8 - 40

14 -52

-

WIRUSY:

ROŚLINNE

-

95 + 5 RNA

-

ZWIERZECE

10

60 + 1 RNA

20 - 30

BAKTERYJNE

-

50 + 50 DNA

-

GLONY

-

50 - 80

50 - 20

GLONY WYŻSZE

-

35 - 50

-

Węglowodany są w postaci pentoz, heksoz i ich pochodnych, występują w bakteriach.

Białka jako białka funkcyjne i strukturalne oraz białka złożone z enzymów i wolnych aminokwasów.

Tłuszcze występują jako polimery kwasów ၢ - hydroksymaslowego; u promieniowców - woski (estry wyższych kwasów tłuszczowych i alkoholi).

ZADANIA MIKROBIOLOGII TECHNICZNEJ:

MIKROBOLOGOA TECHNICZNA:

Żywność ma dogodny skład chemiczny i pH dla człowieka i drobnoustrojów.

Żywność dzielimy na:

Zabezpieczenia przed zepsuciem wg Nikitińskiego:

  1. eubioza - przekazywanie żywności w stanie pełnego życia, np. żywe karpie, ślimaki, raki.

  2. Hemibioza - dotyczy pół - życia, w stanie uśpienia, np. zboże przechowywane w stanie wysuszonym, oddychają ale bardzo powoli, buraki, ziemniaki w kopcach.

  3. Anabioza - zahamowanie rozwoju drobnoustrojów w żywności, wydłużenie lagfazy.

Rodzaje anabiozy: