mikro kompletne odp do egzaminu

1.Jakie domeny wyróżnia się w obrębie organizmów żywych; porównaj je.

Wyróżniamy 3 domeny: BAKTERIE, ARCHEA, EUKARYA.

Bakterie

Archea

Eucariota

Cecha

Otoczka jądrowa

Plastydy

- metanowe, ściana

białkowa, inna np.

pseudomureina;

+ NAG i TAL

Ściana peptydoglikanowa

Wiąz. estrowe

Wiąz. eterowe

Wiąz. estrowe

Błony lipidowe

70S

80S

Rybosomy

Obecność intronów

Mitochondria

Rzadko

Częste

Rozmnażanie płciowe

Mitoza

Dodatkowo:
Bakterie rozpoczynają podział komórkowy od zewnątrz komórki, Eukarya od wewnątrz
(w większości, są np. glony o podziale jak bakteryjny).

2. Pojęcie gatunku w mikrobiologii.

W mikrobiologii stosuje się taksonomię wielofazową w celu określenia gatunku
mikroorganizmu, tzn. taksonomię fenotypową, taksonomię genotypową oraz
sekwencjonowanie SSU(small subunit = podjednostka mniejsza?) rRNA
(>97%) i hybrydyzację genomową (>70%). Cechy fenotypowe użyteczne w
taksonomii mikroorganizmów to: morfologia, ruchliwość, wykorzystanie
pokarmu i cechy fizjologiczne, pigment, ciałka wtrętowe, warstwy
powierzchniowe, patogenność i wrażliwość na antybiotyki. Molekularna analiza
biomolekuł w komórce obejmuje: hybrydyzację DNA:DNA, rybotypowanie
(analiza operonu rybosomowego składającego się z genów kodujących 16S,
23S oraz 5S rRNA wraz z rozdzielającymi je odcinkami) czy analizę lipidów. W
tej chwili wyróżniamy ponad 5200 gatunków prokariontów, a dla zaliczenia
mikroorganizmów do tego samego rodzaju stawia się warunek 93-95%
identycznośći SSU rRNA. W nomenklaturze stosujemy system binominalny.
Gatunek bakterii to pojecie bardzo subiektywne określające grupę o podobnym
fenotypie i wspólnym pochodzeniu i dlatego bliższe jednym gatunkom bardziej
niż innym. Zwolennicy łączenia bakterii w większe grupy to lumpersi, a
zwolennicy dzielenia mikroorganizmów na wiekszą liczbę gatunków to
splittersi. Pojęcie gatunku w mikrobiologii jest dość płynne i niektórzy
naukowcy postulują wręcz jego nieadekwatność w tej dziedzinie biologii.
Jednym z przykładów, dla których wyrażana jest taka opinia, jest przekaz
materiału genetycznego pomiędzy różnymi gatunkami bakterii.
Ostatnio zdecydowano, że gatunek wyróżniamy na podstawie podobieństwa
genomów, dwa szczepy należą do tego samego gatunku jeżeli posiadają
podobny % moli G+C oraz genomy re asocjują w więcej niż 70%!!!!! %molowy
G+C – stosunek moli G+C do ogółu wszystkich zasad w DNA.

3. Historia mikrobiologii.

Przed 1650 rokiem – teoria samorództwa.
XVII w. – Marcello Malpighi (ojciec biologii mikroskopowej, odkrył działanie
kapilar), Robert Hook (odkrył istnienie komórek)

1684 - Anton van Leeuwenhook (odkrycie bakterii za pomocą prymitywnego
mikroskopu własnej konstrukcji)
1798 - Edward Jenner (szczepionka przeciwko ospie)
1857 - Louis Pasteur (mikrobiologiczna fermentacja kwasu mlekowego)
1860 (rola drożdży w fermentacji alkoholowej)
1864 (obalenie teorii samorództwa)
1867- Ferdinand Cohn (Bacillus i proces sporulacji)
1867 - Rober Lister (antyseptyka)
1881 - Robert Koch (czyste kultury bakteryjne)
1882 (bakteryjna przyczyna gruźlicy)
1884 (postulaty Kocha)
1882 - Elie Metchnikoff (fagocytoza)
1884 - Chrystian Gram (barwienie Grama)
1889- Sergiej Winogradzki (pojecie chemolitotrofów)
1890 (autotroficzny wzrost chemolitotrofów)
1889 - Martinus Beijerinck (pojecie wirusów)
1977 - Carl Woese (odkrycie Archea)
1981 - Stanley Prusiner (charakterystyka prionów)
1988 - Kary Mullis (odkrycie PCR)
1995 - Craig Venter (sekwencje pierwszych genomów bakteryjnych)
2000 - Edward Delong (odkrycie żyjących w wodach fototropicznych Archea
oraz protofotorodopsyny)

4. Prawa Kocha.

I.Organizm powodujący chorobę powinien być zawsze obecny u chorych
osobników, ale niewykrywalny u zdrowych.
II. Organizm chorobotwórczy musi być uzyskany w postaci czystej kultury z
organizmu chorego osobnika.
III.Komórki z czystej kultury powinny wywołać chorobę u zdrowych osobników.
IV. Organizm chorobotwórczy musi być ponownie wyizolowany z doświadczalnie
zakażonych osobników i powinien posiadać te same cechy co organizm
wyjściowy.

5. W jaki sposób uwidaczniamy bakterie

Bakterie mają małą zdolność załamywania promieni świetlnych więc są słabo
widoczne w zwykłym mikroskopie świetlnym. Ich obserwacja jest możliwa
dopiero po wybarwieniu. Przed rozpoczęciem barwienia należy przygotować i
utrwalić preparat. Preparat wykonuje się poprzez rozprowadzenie zawiesiny
bakterii na szkiełku podstawowym, które następnie suszy się na powietrzu.
Utrwalenia materiału dokonuje się za pomocą czynników fizycznych
(ogrzewanie szkiełka z suchym preparatem w płomieniu palnika gazowego lub
umieszczenie w temp. 60oC na 10 min.) lub chemicznych (alkohol etylowy,
metylowy, formalina, pary kwasu osmowego). Utrwalenie zabija
mikroorganizmy ułatwiając wnikanie barwnika do komórki, powoduje też
denaturację enzymów bakteryjnych zapobiegając autolizie i zwiększa
przyczepność komórek do szkiełka podstawowego. Większość barwników
używanych w mikrobiologii to aniliny, pochodne benzenu, w cząsteczkach tych
związków wyróżniamy grupę chromoforową- barwną i auksochromową zdolną
do tworzenia soli z barwionym substratem, jeżeli chromofor jest jonem
dodatnim barwnik nazywamy zasadowym, w barwnikach kwaśnych chromofor

jest jonem ujemnym. W podstawowym podziale wyróżniamy barwienie:
·Proste- preparat barwi się za pomocą jednego barwnika i wszystkie bakterie
są zabarwione podobnie.
·Złożone- używa się wielu barwników i bakterie reagują na różne barwniki w
inny sposób.
Dodatkowo wyróżniamy barwienie pozytywne- polegające na barwieniu w
preparacie komórek drobnoustrojów i negatywne, które opiera się na
uwidacznianiu tła dzięki zjawisku odpychania się jonów ujemnych barwnika i
bakterii, metoda ta nie wymaga mocnego utrwalania preparatu.
Dodatkowo wspomnieć należy, że barwniki zasadowe barwią negatywnie
naładowane ściany komórkowe, a barwniki kwaśne dodatnio naładowane
składniki komórki, np. białka.
Jedna z modyfikacji mikroskopu optycznego użyteczna do obserwacji bakterii
jest mikroskop ciemnego pola, który pozwala nam na obserwację preparatu
bez uprzedniego barwienia.
Innym sposobem obserwacji bakterii nie wymagającym również barwienia
może być wykorzystanie mikroskopii elektronowej.
Barwienie Grama.
Barwienie złożone różnicujące, które w praktyce pozwala na indentyfikacje i
klasyfikacje bakterii na Gram dodatnie i Gram ujemne. Barwienie to zostało
opracowane przez Krystiana Grama w 1884 roku. Używa się do niego: fioletu
krystalicznego, płynu lugola, alkoholu etylowego i barwnika kontrastowego np.
safraniny. Bakterie, które zatrzymują barwnik podstawowy [fiolet krystaliczny]
to bakterie Gram dodatnie. Bakterie Gram ujemne to takie, które ulegają
odbarwieniu i po zabarwieniu przyjmują barwę barwnika kontrastowego.

Jak określić skład komórki i jej frakcji

Aby określić skład komórki i jej frakcji interesujący nas rodzaj komórek poddajemy lizie,
metodami chemicznymi (poprzez enzymy, detergenty) lub fizycznymi (poprzez ultradźwięki-
sonifikację), frakcjonujemy składniki komórkowe, a następnie stosujemy analizę biochemiczną
składu. Istnieją różne sposoby frakcjonowania, np. poprzez wirowanie różnicujące w gradiencie
gęstości czy stężeń. Wirowanie różnicujące: 15,000 *g 10 min po czym sprawdza się czystość,
usuwa supernatant i wiruje ponownie 100,000 * g, jeżeli czysty analiza biochemiczna; pierwsze
opadają ściany komórkowe, flagelle i błony, a w następnej kolejności rybosomy i błony.
Wirowanie w gradiencie cukru: określone części komórki rozdzielone ze względu na
odpowiadający im gradient cukru.

7. Budowa rybosomów

Każdy rybosom jest zbudowany z dwóch dopasowanych do siebie podjednostek: małej i dużej.
Obie podjednostki są zbudowane z białek i rRNA (rybosomowy RNA). Podjednostki rybosomu
są ze sobą połączone tylko podczas translacji – po zakończeniu translacji danego łańcucha
białkowego podjednostki rozdzielają się, a podczas inicjacji translacji jakieś blisko siebie
znajdujące się podjednostki (jedna duża i jedna mała) łączą się ze sobą, odtwarzając rybosom. U
prokariotów występują rybosomy 70S. Duża podjednostka (50S) zawiera 34 białka i dwie
cząsteczki rRNA (5S rRNA i 23S rRNA), a mała podjednostka (30S) zawiera 21 białek i jedną
cząsteczkę rRNA. Rybosomy bakteryjne przypominają trochę rybosomy chloroplastowe i
mitochondrialne bo one również składają się z dużej i małej podjednostki, tworzącej razem

cząsteczkę 55S. Fakt ten wspiera teorię endosymbiotyczną opisującą pochodzenie
mitochondriów i chloroplastów.

http://pl.wikipedia.org/wiki/Rybosom

Wakuole gazowe

Składa się ona z kilku lub wielu pęcherzyków gazowych o kształcie wrzecionowatym; ich ściany
mają grubość 2nm, brak u nich typowej budowy błonowej bo składają się z czystych białek o
układzie listkowym, powierzchnia hydrofobowa tych białek skierowana jest do wnętrza
pęcherzyka a hydrofilowa na zewnątrz; w komórce pęcherzyki gazowe ułożone są równolegle
względem siebie; w mikroskopie wyglądają one jak puste przestrzenie silnie skupiające światło.
Występują one u wielu bakterii wodnych, szczególnie u fototrofów ale również u tych nie
zawierających barwnika, u halobakterii. Umożliwiają one komórką zmianę gęstości i unoszenie
się w wodzie. Dzięki wakuolom gazowym niektóre bakterie nie posiadające rzęsek (czyli nie
mają zdolności aktywnego poruszania się) mogą pozostać w określonej warstwie wody gdzie
mają optymalne dla siebie warunki.

„mikrobiologia ogólna” Schlegel

Struktury zewnątrzkomórkowe bakterii

•

Otoczki (kapsuły) – chroni przed przyczepianiem się wirusa, opóźnia wyschnięcie,

jest czynnikiem wirulencji, umożliwia przyczep bakterii do podłoża. Np. u Streptococcus
pneumoniae.

•

Śluz – polisacharydy, w których skład wchodzi arabinoza, glukoza, mannoza,

ksyloza, kwas glukuronowy. Np. Stigmatella aurantiaca.

•

U wielu bakterii występuje warstwa "powierzchniowa" (S-layer), złożona z

sztywno i ciasno ułożonych cząsteczek białka, przykrywających od zewnątrz komórkę

•

Fimbrie i rzęski – wyrostki białkowe o długości ok. 1 µm i średnicy 3-5 nm u

większości bakterii i 100-200 nm u bakterii wodnych – wtedy widoczne pod mikroskopem
świetlnym. Wszystkie zbudowane są z białek zwiniętych spiralnie zostawiając centralny kanał.
Niektóre mają zakończenia glikoproteinowe. Rzęski pełnią funkcję ruchową. Może występować
jedna lub wiele różnie rozmieszczonych rzęsek, dodatkowo u tego samego organizmu w różnych
siedliskach rzęski mogą wykształcać się inaczej, np. w wodzie Vibrio porusza się za pomocą
pojedynczej rzęski, a na powierzchni agaru przy pomocy wielu. Aparat wprawiający rzęski w
ruch zbudowany jest z 2 par pierścieni (górne i dolne) u bakterii Gram– i jednej pary (dolnej) u
bakterii Gram+, wokół pary dolnej znajduje się krąg tworzony przez białko MOT (motoryczne)
nadające ruch, przez pierścienie przechodzi rdzeń, który przebija też ścianę komórkową i
przymocowany jest do komórki za pomocą haka. Cały ten mechanizm nadaje rzęsce ruch
obrotowy. Fimbrie służą zwykle do „kontaktu"- ułatwiają adhezję do innej komórki bakteryjnej,
przyczep do podłoża, transport białka poza komórkę, ruch ślizgowy, drgający, skoki. Pilusy to
rodzaj fimbrii pełniących ważną role w koniugacji.

•

Kolce.- nie znalazłam nic w książce, wujku google ani cioci wikipedii; w

wykładach też nic nie ma.

10.

Budowa ściany komórkowej u bakterii G+

Ściana komórkowa bakterii Gram+ zbudowana jest z wielu warstw. Błona komórkowa znajuje
się pod ścianą komórki. Oprócz mureiny w ścianie komórkowej bakterii G+ znajdują się także
inne związki chemiczne. Dodatkowe peptydoglikany G+ to: kwas N-acetylomuraminowy
(NAM) i N-acetyloglukozamina (NAG). Bardzo ważnym składnikiem ściany są tutaj również
kwasy tejchojowe – cząsteczki glicerolu lub rybitolu połączone mostkami fosfoestrowymi. Ze
względu na duże ilości fosforu zgromadzonego w kwasach tejchojowych, brak tego pierwiastka
nie pozwala na syntezę tych związków. Wytwarzane są wtedy kwasy tejchuronowe, złożone z
utlenionych form cukrów. Występuje tu także charakterystyczne dla bakterii G+ wiązanie
pentaglicynowe.

11.

Budowa ściany komórkowej u bakterii G-

U bakterii Gram- stwierdzono obecność jednej, w niektórych miejscach do trzech warstw.
Głównym jej składnikiem jest mureina. Brak tu wiązania pentaglicynowego występującego w
ścianach bakterii G+, nie stwierdza się też obecności kwasów tejchojowych. W przypadku
bakterii G- ściana komórkowa jest otoczona dodatkową błoną, tzw. błoną zewnętrzną (skład:
fosfolipidy, białka, lipopolisacharyd - LPS).

12.

Czym różni się działanie lizozymów od penicyliny

Zarówno lizozym jak i niektóre antybiotyki, jak na przykład beta-laktamy, mają działanie
przeciwbakteryjne skierowane na ścianę komórkową bakterii. Różnica widoczna jest w mechanizmie
działania. Działanie lizozymu polega na rozrywaniu wiązań β-1,4-glikozydowych pomiędzy cząsteczkami

kwasu N-acetylomuraminowego i N-glukozaminą. W izotonicznym dla protoplastu roztworze sacharozy
nie dochodzi do lizy komórek. W takicha warunkach pod wpływem lizozymy tworzą się kuliste
protoplasty wrażliwe na ciśnienie osmotyczne. W środowisku izotonicznym i hipertonicznym są one
stabilne natomiast w hipotonicznym pękają i pozostają po nich tylko resztki błony cytoplazmatycznej.
Protoplasty to tylko takie komórki które nie zawieraja pozostałości ściany komórkowej a więc kw.
Muraminowego ani kw.diaminopimelinowego.

Działanie np. penicyliny, zaliczanej do beta-laktamów, polega na blokowaniu aktywności enzymów
bakteryjnych - transpeptydaz (PBP) biorących udział w ostatnim etapie syntezy peptydoglikanu ściany
komórki bakteryjnej. Penicylina powoduje uszkodzenie tylko takich komórek, które są w fazie wzrostu.
Działa głównie na komórki gramdodatnie ale też na niektóre gramujemne. W pożywce hipotonicznej
penicylina powoduje pękanie rosnących komórek, natomiast izotonicznej i hipertonicznej formy
cylindryczne zamieniają się w kuliste, zwane formami L lub sferoplastami. Sferoplasty różnią się od
protoplastów tym ze posiadają resztki ściany komórkowej. Penicylina działa więc na syntezę ściany
komórkowej.

13.

Magnetosomy

Niektóre bakterie morskie potrzebują do życia ściśle określonej ilości tlenu, którego ilość jest
zmienna zależnie od głębokości. Bakterie z rodzaju Magnetospirillum są mikroaerofilami, co
oznacza, że potrzebują do życia tlenu, ale w mniejszym stężeniu, niż to, które panuje w
atmosferze i w górnych warstwach zbiornika wodnego. Skąd te bakterie mają wiedzieć, gdzie
jest góra, a gdzie dół zbiornika? W orientacji pomaga im wewnętrzny kompas, czyli
magnetosomy. Są to przypominające łańcuszki koralików struktury zawierające duże ilości
magnetytu (Fe

), które pozwalają określić położenie w ziemskim polu magnetycznym. Dzięki

ich odpowiedniemu ułożeniu w komórce bakterie z półkuli północnej przemieszczają się w
kierunku bieguna północnego, a te z półkuli południowej – południowego, czyli zanurzają się
coraz głębiej. Jeżeli ktoś podstępnie przeniesie mikroby z półkuli północnej na południe, to
nieświadome zmiany bakterie, nadal poruszając się zgodnie ze wskazaniami kompasu, wypłyną
na powierzchnię, gdzie czeka je śmierć (tycia kostuszka z maciupeńką kosą☺).

tak to wygląda☺

http://mikroby.blox.pl/html/1310721,262146,21.html?341844

14.

Metody bezpośrednie i pośrednie oceny liczebności bakterii

Metody bezpośrednie:

Komora Petroff - Haussera: liczy żywe i martwe komórki.

Komora Coultera: komórki w roztworze soli fizjologicznej przepływają przez aparaturę
urządzenia – prąd elektryczny zostaje przerwany przy przejściu bakterii, mierzony jest puls,
apertura wynosi 10-30 µm – płyn musi być mocno rozcieńczony.

Metody pośrednie:

Ważenie po odwirowaniu: określa się suchą masę – suszenie do stałej masy (np. przy ocenie
masy gdy izoluje się enzymy lub lipidy)..

Filtrowanie i suszenie w temp. 100-105

C przez 8-12 godzin (złe przy planie badań

biochemicznych).

Chemiczna analiza składników komórkowych: na podstawie zawartości azotu (14%) – płukanie i
trawienie komórek w kwasie siarkowym (bo N w NH

) + indykator i ocena kolorymetryczna.

Ogólna zawartość węgla: rozpuszczając próbę w silnie utleniającym odczynniku, jka
dwuchromian potasu w kwasie siarkowym, ilość węgla jest proporcjonalna do ilości
zredukowanego dwuchromianu.

Turbidometria: pomiar zmętnienia zawiesiny – rozpraszanie światła przez komórki, absorbancja
w określonym zakresie jest proporcjonalna do „mokrej" masy komórek; absorbancja jest log
stosunku światła użytego do przechodzącego (A=log[I

/I]).

Źródło – przepisane ze slajdów

15.

Metoda rozcieńczeń – opisz

Służy ona do ilościowej analizy mikroorganizmów w pożywkach płynnych.

Metoda seryjnych

rozcieńczeń Listera należy do klasycznych technik stosowanych do określania liczby drobnoustrojów
oraz do izolowania czystych hodowli ze środowiska płynnego.

Polega ona na

wieloetapowym

rozcieńczaniu badanej zawiesiny, tak aby w 1 cm

znajdowała się jedna komórka. Podczas kolejnych

rozcieńczeń wykonuje się posiewy po 1 cm

do pożywek płynnych co najmniej w dwóch powtórzeniach.

Następnie inkubujemy, a potem określamy ilość prób pozytywnych – czyli takich gdzie rosną nam
drobnoustroje.

Kolejnym krokiem jest wyliczenie w oparciu o rachunek prawdopodobieństwa

najbardziej prawdopodobną liczbę drobnoustrojów (NPL) w

1 cm

badanej próby, podczas tych

wyliczeń korzystamy z tablic McCrady’ego które opisują w sposób statystyczny ilość prób w których
drobnoustroje rosną, rozcieńczenia i ilość powtórzeń. Dokładność tej metody jest zależna od
przygotowania właściwych rozcieńczeń i od ilości prób wykonywanych w tym samym czasie.
Warunkiem koniecznym jest przygotowanie takich rozcieńczeń aby w ostatnim nie było już żadnych
drobnoustrojów. Metoda ta jest bardzo czasochłonna, wymaga ona dużej ilości sprzętu oraz czasu – są to
powody przez które jest rzadko stosowana.

16.

Metoda komory Petroff-Hausera

Metoda ta pozwala nam obliczyć całkowitą liczbę komórek.

Przy użyciu mikroskopu liczymy

komórki które są zawieszone w specjalnej komorze, której objętość jest nam znana (np. w komora
Petroff-Hauzera). Dla warstwy o grubości 0, 02 mm i powierzchni kwadratu o boku równym 0, 05 mm
objętość komory wynosi 5 x 10~ 8 cm3, a zatem liczba komórek tam znalezionych musi być pomnożona
przez 2 x 107 w celu otrzymania liczby komórek w 1ml.

17.

Stałe kultury

Umożliwia utrzymanie stałych warunków – stężenia substratu i innych parametrów hodowli, przez co

komórki są stale w fazie logarytmicznej, stan ten uzyskuje się poprzez ciągłe dodawanie nowego podłoża
do rosnącej populacji z jednoczesnym odprowadzaniem tej samej objętości pożywki

CHEMOSTAT – naczynie hodowlane połączone ze zbiornikiem dostarczającym świeże podłoże ze
stałą szybkością; napowietrzanie i mechaniczne mieszanie

Czynnikiem podlegającym regulacji w tym układzie jest stężenie substratu

Zmiany gęstości bakterii, stężenia substratu, czasu podwojenia i plonu bakterii w zależności od szybkości
rozcieńczania

Szybkość rozcieńczania (D)– zmiana objętości na godzinę, spowodowana doprowadzaniem pożywki

Szybkość wymywania – prędkość z jaką bakterii ubywałoby z komory gdyby się nie rozmnażały

Szybkość przyrostu bakterii

Szybkość zmian gęstości bakterii = Szybkość przyrostu - Szybkość wymywania

Jeżeli szybkość wzrostu jest równa szybkości rozcieńczania to nie ma zmian biomasy, a gęstość jest stała
– hodowla w stanie równowagi

Bakterie zwykle rosną z maksymalną prędkością przy małym stężeniu substratu

De – szybkość rozcieńczania przy której następuje wypłukiwanie komórek

D = (0;De) tzn. szybkość wymywania wacha się w przedziale od 0 do De to gęstośc bakterii prawie się
nie zmienia, bakterie reagują zwiększeniem tempa wymywania skracaniem czasu generacji, czyli
zwiększaniem szybkości wzrostu oraz produkcji bakterii

D = De – zostaje osiągnięta maksymalna szybkość oraz wydajność wzrostu; w wycieku pojawia się
pewna ilość substratu

Przekroczenie De – spadek wydajności wzrostu oraz gęstości bakterii, stężenie substratu w wycieku
staje się równe stężeniu w pożywce dopływającej

Wzrost w turbidostacie – w odróżnieniu od hodowli w chemostacie jest ona oparta na utrzymaniu stałej
gęstości bakterii, czyli stałego zmętnienia. Reguluje to dopływ pożywki za pomocą zaworu. Naczynie
hodowlane zawiera skadniki odżywcze w nadmiarze, a bakterie rosną z maksymalną szybkością.
Hodowle takie są bardziej skomplikowane i bardziej wymagające niż w chemostacie.

Szczerze to nie bardzo rozumiem co autor naszego podręcznika miał na myśli z tymi literkami i
cyferkami :/

18.

Toksyczność tlenu dla mikroorganizmów- z czego wynika, jakie grupy

bakterii się wyróżnia pod tym względem i czym się różnią

Tlen to końcowym akceptorem elektronów w oddychaniu tlenowym i jest niezbędny dla
wszystkich organizmów tlenowych. Toksyczność tlenu dla ścisłych tlenowców znana jest od
czasów eksperymentów Pasteura nad fermentacją masłową u bakterii. Ze zdziwieniem jednak
przyjęto fakt toksyczności tlenu wobec organizmów tlenowych i że większość tych organizmów
ma enzymy chroniące przed toksycznymi produktami tlenu.Przyjmuje się, że jedynie te
organizmy, które wytwarzają dysmutazę ponadtlenkową są zdolne do tolerowania tlenu. Enzym
ten wykryto u wszystkich (prawie) dotychczas zbadanych bakterii aerotolerancyjnych. Jednakże,
ponieważ ta dziedzina badań intensywnie się rozwija, należy na razie wstrzymać się od
wszelkich innych uogólnień.Większość organizmów, tak jak człowiek, potrzebuje tlenu
(organizmy te określamy jako tlenowce, czyli aeroby), jednak znane są bakterie i pierwotniaki,

które nie tylko potrafią żyć w atmosferze beztlenowej, lecz wręcz nie tolerują tlenu. Mówimy, że
są to bezwzględne beztlenowce, czyli anaeroby obligatoryjne. Przykładem bakterii -
bezwzględnego beztlenowca może być groźna dla człowieka laseczka tężca - Clostridium tetani.
Warunkiem życia tej bakterii jest brak tlenu w środowisku. Dla niej tlen jest pierwiastkiem
śmierci. Inną grupą mikroorganizmów są względne beztlenowce (anaeroby fakultatywne), które
mogą się rozwijać zarówno w obecności tlenu, jak i w atmosferze beztlenowej. Wśród
względnych beztlenowców można wyróżnić grupę mikroaerofili -mikroorganizmów, które czują
się lepiej przy obniżonej zawartości tlenu w środowisku. Do tej grupy należą różnorodne
bakterie, między innymi Campylobacter jejuni (główny sprawca biegunek), Treponema pallidum
(krętek blady wywołujący kiłę), a także niektóre grzyby i pierwotniaki. Środowisko ubogie w
tlen jest korzystniejsze dla mikroaerofili, albowiem organizmy te przystosowały się do życia w
takich właśnie warunkach.
Organizmy aerobowe - w tym człowiek - przystosowały się w toku milionów lat ewolucyjnej
przeszłości do życia w atmosferze zawierającej 1/5 tlenu i wcale nie czują się lepiej, jeśli
narażone są na tlen w wyższych stężeniach.

19.

Wzrost bakterii w różnych temperaturach – grupy bakterii i siedliska

naturalne

GRUPA

OPTIMUM

TERMICZNE

PRZYKŁAD

SIEDLISKA

INNE

Psychrofile

0 - 15°C

nie mogą żyć

powyżej 20°C

Bacillus insolitus
Gallionella

•

wody morskie

•

polarnym lód i
woda

•

chłodnie

Mezofile

20-42°C

Ludzkie

patogeny - 37°C

optimum

Escherichia coli
Bacillus subtilis

•

gleba - 26-30°C
optimum

•

woda

•

organizmy żywe

białka precypitują jeśli
są podgrzewane przez
8-10 min do temp.60°C

Termofile

42 - 75°C

Thermus aquaticus

•

gorące źródła

•

tereny wulkaniczne

•

kompost

•

gleba wystawiona na
bezpośrednie
działanie słońca

•

zbiorniki z
podgrzana wodą

białka stabilne w
wysokich
temperaturach

Hipertermofile

80-100°C

Methanothermus
fervidus
Archea - Sulfolobus
Desulfurococus
Methanothermus
Pyrodictium,
Metanopyrus

•

wulkany
podmorskie

białka stabilne w
wysokich
temperaturach

20.

Unikalne cechy bakterii i arche

W toku ewolucji te dwie grupy organizmów uzyskały cechy takie jak:

•

Umiejętność asymilacji azotu atmosferycznego

•

Umiejętność syntezy B

•

Są one zdolne do korzystania energii ze związków nieorganicznych takich jak, NH

, H

S, H

, Fe

•

Mogą fotosyntetyzować bez chlorofilu

•

Zamiast tlenu jako akceptora elektronów wykorzystują związki organiczne takie jak
: CO

, NO

, SO

2−

, S, Fe

•

Posiadają zdolność do intensywnego wzrostu nawet w warunkach beztlenowych

•

Wykorzystują H

S, H

lub związki organiczne jako donor elektronów w

fotosyntezie

•

Posiadają zdolność wzrostu w temperaturach powyżej 80 st. C

Jednym słowem są zajebiste ;)

21.

Podział mikroorganizmów ze względu na źródło energii, elektronów i węgla

(omówić z przykładami)

Źródło E

źródło C

FOTOAUTOTRO

CO2

→

Obligatoryjne - donory elektronów to H

S, H

O, H

→

Anabaena virabilis

FOTOHETEROT

ROFY

→

Fotosynteza - jeżeli jest tlen i donor elektronów(H

lub zw.

organiczny)

→

Zwykle wymagają witaminy B

→

Rhodomicrobium sp. - źródło węgla octan

CHEMOAUTOT

ROFY

CO2

→

Wykorzystują zredukowane zw.organiczne do asymilacji CO

jako źródła energii

→

Utleniają H

, NH

, NO2-, H

S, Fe – źródło energii

→

Tlenowe - wykorzystują tlen jako akceptor elektronów

→

Niektóre beztlenowe Archea - wykorzystują siarkę jako
akceptor elektronów

→

Thiobacillus perometabolis S - energia, CO

– źródło C

CHEMOHETEROTR

OFY

→

Pobierają zw. org. jako źródło C i energii; czasem są to różne
substancje np. org redukujące S korzystają z H

jako źródła

energii ale wymagają zw. org. do biosyntezy

→

Większość mikroorganizmów

→

Micrococcus luteus glukoza – energia, źródło C

Źródło energii

FOTOTROFIA - światło jako źródło energii dla metabolizmu i wzrostu

•

Np. glony, sinice, beztlenowe bakterie fototroficzne

CHEMOTROFIA - reakcje chemiczne niezależne od światła (przekształcanie związków
chemicznych) jako źródło energii dla metabolizmu

•

Reakcje redoks przeprowadzane na substracie odżywczym lub zredukowanych

związkach nieorganicznych - H

, NH

, NO

, H

S lub Fe

•

Wszystkie organizmy niefotosyntetyzujące

Źródło elektronów

LITOTROFIA - związki nieorganiczne (NH

lub H

S, S, CO

, Fe

2+)

jako donory

elektronów

•

Fotolitotrofy - sinice, glony

•

Chemolitotrofy - bakterie azotowe, bakterie utleniające siarkę

ORGANOTROFIA - substancje organiczne jako donory elektronów

•

Zwykle chemotrofy

•

Grzyby, większość Protozoa

Źródło węgla do biosyntezy

AUTOTROFIA - węgiel pozyskiwany z CO

•

Zazwyczaj litotrofy

•

Glony, sinice, bakterie nitryfikacyjne, bakterie utleniające siarkę

HETEROTROFIA - węgiel pozyskiwany ze związków organicznych

•

Zazwyczaj chemoorganotrofy

•

Grzyby, większość bakterii, Protozoa

22.

Różnice pod względem wymagań co do składu pożywki

Mikroorganizmy do wzrostu wymagają źródła energii, węgla, soli mineralnych; czasem
czynników wzrostowych (witamin, aminokwasów, zasad purynowych i pirymidynowych)

• Auksotrofy - organizmy wymagające do wzrostu dodatkowych czynników wzrostowych

• Prototrofy - organizmy nie uzależnione od dodatkowych czynników wzrostowych

Podłoża minimalne - zawierają tylko źródło energii, węgla i sole mineralne oraz czasem
pojedyncze czynniki wzrostowe

Podłoża pełne - zawierają wszystkie substancje niezbędne do dobrego wzrostu drobnoustrojów (
dodatkowo występują czynniki wzrostowe)

Podłoża wzbogacone - stosuje się do hodowli drobnoustrojów słabo rosnących in vitro,
wymagających dodatkowych substancji odżywczych, takie jak krew, surowica, płyny
wysiękowe, wyciąg wątrobowy, mleko, żółtko jaj, sok z pomidorów

Podział ze względu na przeznaczenie i zastosowanie

•

Namnażające, wybiórcze - zawierają dodatkowe substancje chemiczne hamujące
wzrost konkretnej grupy drobnoustrojów

•

Namnażająco-wybiórcze - pozwala na namnożenie jednego typu organizmów i
zahamowanie wzrostu innego

•

Pożywki izolacyjne - podłoża stałe zawierające odpowiedni wskaźnik pozwalający
odróżnić od siebie kolonie bakterii

23.

Siderofory

śelazo jest niezbędne do wzrostu bakterii ponieważ wchodzi w skład wielu ważnych dla bakterii
układów enzymatycznych, a także jest kofaktorem w różnych reakcjach biochemicznych. W
warunkach beztlenowych występuje w postaci jonu Fe (II) natomiast w warunkach tlenowych
przy pH =7 występuje w formie wodorotlenku żelaza(III)przez co jest nieprzyswajalne dla

bakterii. Bakterie aby sobie z tym radzić wydzielają substancje takie jak siderofory. To
niskocząsteczkowe substancje (masa cząsteczkowa poniżej 1500), rozpuszczalne w wodzie,
wiążące żelazo z bardzo dużą swoistością i powinowactwem. Pod względem budowy są
zaliczane do związków fenolowych oraz hydroksamantów. DO sideroforów fenolowych
możemy zaliczyć np. enterobaktynę która jest wytwarzana przez niektóre bakterie jelitowe.
Przykładem na siderofor z grupy hydroksamantów mogą być ferrochromy wytwarzane przez
niektóre grzyby. Związki te są wydzielane do podłoża w postaci wolnej, następnie wiążą się z
żelazem i taki kompleks jest transportowany dow nętzra komórki. Podobne funkcje pełnią:
ferrioksamina (u promieniowców), mikobaktyna (w prądkach), egzocholina (u bakterii
śluzowych). Drobnoustroje wytwarzają je zazwyczaj wtedy gdy mała dostępność żelaza
ogranicza ich wzrost. W obecności rozpuszczalnych form żelaza są one syntetyzowane w małej
ilości i pozostają wewnątrz osłon komórkowych gdzie uczestniczą w transporcie żelaza do
wnętrza komórki. Ciekawym zjawiskiem jest to że jednym z naturalnych mechanizmów
obronnych organizmów wyższych jest tworzenie białek które ściśle wiążą żelazo, co pozbawia
środowiska wolego żelaza przez co staje się ono niedostępne dla drobnoustrojów i ich wzrost jest
zahamowany. Związki tego typu są obecne w białku jaja kurzego(konalbumina), mleku,
wydzielinach kanalika łzowego i ślinianek (laktotransferyna) oraz w surowicy krwi
(serotransferyna).

24.

Organizmy asymilujące azot atmosferyczny (omów)

Prokaryota są jedyną grupą organizmów, które posiadają zdolność wiązania azotu
atmosferycznego, zdolność ta jest dość szeroko rozpowszechniona wśród bakterii wodnych i
glebowych, występuje także w przypadku niektórych Archea.

Wiązanie N

jest katalizowane przez enzymatyczny kompleks nitrogenezy składający się z

nitrogenazy i reduktazay nitrogenazowej, obie części są białkami żelazowo – siarkowymi
znajdującymi się w cytoplazmie; dodatkowo nitorgenaza zawiera atomy molibdenu. Układ
może redukować nie tylko azot atmosferyczny ale też acetylen, azydek, NO, nitryl, cyjanek.
W czasie procesu asymilacji azot atmosferyczny N

jest redukowany, przez elektrony

przenoszone z takiego źródła jak wodór lub NADPH np. na ferredoksynę a następnie na
nitrogenezę, do NH

i włączany do związków węgla.

Wymagany duży nakład energii w postaci ATP uzyskany z fermentacji, oddychania lub
fotosyntezy.

Kompleks nitrogenezy jest bardzo wrażliwy na tlen, dlatego też:

•

Beztlenowce obligatoryjne lub fakultatywne - wiąże azot beztlenowo lub w warunkach małego

stężenia tlenu

•

Tlenowce – posiadają specjalne mechanizmy chroniące przed szkodliwym działaniem tlenu

Hydrogenaza

Leghemoglobinę

•

Cyjanobakterie przeprowadzają ten proces w heterocystach, wyspecjalizowane pod względem

morfologicznym i fizjologicznym komórkach o grubej ścianie, panują w nich warunki
beztlenowe

BAKTERIE SYMBIONTYCZNE

•

Rhizobium + rośliny motylkowe

Są organizmami wolnożyjącymi w glebie, obligatoryjnymi tlenowcami; większość jest
heterotroficzna, tylko niektóre posiadają zdolność do autotroficznego wzrostu przy
wykorzystaniu wodoru. Wchodzą w symbiozę mutualną z roslinamim motylkowymi,

komórki roślinne dostarczają im kwasów dikarboksylowych a kom bakteryjne wydzielają
jony amonowe, które są następnie wbudowywane do związków roślinnych.

Tworzenie się brodawki korzeniowej



Bakterie wnikają z gleby do młodych włośników korzeniowych i namnażają się



Wywołuje to rozrost tkanki epidermalnej korzenia i powstanie brodawki



Szybko rosnące komórki bakteryjne przekształcają się w bakterioidy, otoczone błoną
perybakterioidalną



Bakterioidy rozpoczynają wiązać azot



Tkanka otaczająca bakterioidy zawiera leghemoglobinę – związek, który wykazuje wysokie
powinowactwo do tlenu, ułatwia transport tlenu przez kom roślinne do bakterioidu i chroni
enzymy uczestniczące w wiązaniu azotu przed
uszkodzeniem przez tlen



Po śmierci brodawki Ryzobia zostają uwolnione
i mogą się namnażać

•

Frankia + dwuliścienne rośliny wyższe

Są to endosymbionty, które również wiążą się z
powstawaniem brodawek korzeniowych

•

Sinice Anabaena azolla + Azolla paprotka

Rozwijają się w przestrzeniach tkankowych w
liściach paprotki wodnej

BAKTERIE WOLNOśYJĄCE

•

Fototroficzne - purpurowe bakterie siarkowe, purpurowe bakterie bezsiarkowe i
cyjanobakterie – Chromatium, Chlorobium, Oscillatoria

•

Heterotroficzne - Klebisella, Azotobacter

•

Obligatoryjne beztlenowce - Clostridium, Bacillus

•

Metanogenne Archea - Mathanosarina, Methanothermus, Methanobacterium, Methanococus

25.

Transport pasywny substancji do wnętrza komórek

Transport pasywny to taki rodzaj transportu który nie wymaga nakładów energii oraz zachodzi
zgodnie z gradientem stężeń. Wyróżniamy dwa rodzaje transportu pasywnego – dyfuzję prostą
oraz dyfuzję ułatwioną.

Dyfuzja prosta – najprostszy typ transportu oraz najmniej skomplikowany; zachodzi zgodnie z
gradientem stężeń; z tej formy transportu korzystają związki takie jak woda, prawdopodobnie
niepolarne trucizny, inhibitory i inne substancje które są obce dla komórki.

Dyfuzja ułatwiona (wspomagana) – nie wymaga ona energii, zachodzi zgodnie z gradientem
stężeń, jej szybkość zależy od stężenia substancji w podłożu i we wnętrzu komórki; wymaga ona
użycia nośnika; tą drogą mogą być przenoszone jony oraz liczne substancje odżywcze

26. Transport aktywny u bakterii
Odbywa się on za pomocą białek błonowych- integralnych i wymaga zużycia energii
pochodzącej z hydrolizy ATP, potencjału protomotorycznego lub dekarboksylacji różnych
metabolitów(szczawiooctan, metylomalonylo- CoA, glukatonylo –CoA ) i zachodzi zawsze

wbrew gradientówi stężeń np. PERMEAZY, TRANSLOKAZY, białka translokujące,
przenośnikowe, ATP- aza (służąca jako pompa protonowa(w druga stronę błony niż normalnie).
W transporcie aktywnym cząsteczka wchodząca do białka przenośnikowego NIE ULEGA
modyfikacji.

Transport pierwotny jest napędzany przenoszeniem elektronów w oddychaniu/fotosyntezie,
pompami jonowymi zależnymi od ATP, lub pompami jonowymi uruchamianymi
dekrboksylacją metabolitów

U bakterii z rodzajów Nitrobacter, Thiobacillus i gatunku Comamonas carboxydovorans
występuje tzw. Odwrócony transport elektronów. Połączony jest on z redukcją NAD do NADH a
energia do tego procesu pochodzi z ATP albo z siły protomotorycznej, a odtworzenie tego ATP
musi zachodzić w końcowych etapach łańcucha oddechowego

Transport wtórny określa wszystkie procesy pow. pobieranie przez kom. lub wypływanie z niej
metabolitów i jonów
Schleger str 311,312, 324, 325

27. Translokacja grupowa
Typ, forma transportu aktywnego, której cząsteczka wchodząca do komórki ulega modyfikacji
np. fosforyzacji
Translokacja grupowa dotyczy głównie glukozy, mannozy, fruktozy Jest to system
fosfotransferazowy zależny od fosfoenolopirogronianu(PTS) 4 enzymy. Enzym II transbłonowy
kanał, który dodatkowo katalizuje fosforyzację cukru. PO4(-3) przenoszona przez Enzym I na
białko HPr. HPr~Pi reaguje z Enzymem III(białko peryferyczne) od którego Enzym II odbiera Pi
i przenosi na cukier.
PTS pełni tez unkcje regulatorowa. Enzymy II i III są swoiste dla cukrów Enzym I i HPr
uczestniczą we wszystkich procesach translokacji z udziałem PTS.
Str 326,328,329

28. Co to jest izolat aseptyczny i w jaki sposób go uzyskujemy
To izolat, w którym brak jest mikroorganizmów. Metody uzyskiwania izolatu aseptycznego:
sterylizacja medium(autoklawowanie za pomocą temp. i/lub ciśnienia), posiew(wymaz wykład-
prezentacja4 slajd29), zalewanie agarem

29. Bakterie syntroficzne
Syntrofia- metabolizm komplementarny. Bakterie syntroficzne rosną w konsorcjach.
Wykorzystywanie produktów przemiany materii jednych organizmów przez inne.np. Bakterie
metanogenne wytwarzają metan podczas beztlenowego katabolizmu substratów organicznych.
Potem inne bakterie przekształcają CH4 CO CO2. W reakcji uczestniczą rodniki
wodorotlenowe. Szacuje się, że ok. 1-1,5% węgla atmosferze CO2 obecnego atmosferze
pochodzi z rozkładu metanu. Równocześnie inne bakterie przeprowadzają fermentację
przetwarzają związki org. w octan i CO2 i H2. Te produkty to jednocześnie substraty dla reakcji
które przeprowadzają bakterie metanogenne. 70% wytw. Metanu pochodzi z octanu a 30% z
CO2 i H2

30. Jak wyizolować bakterie beztlenowe
Aerotaksja- postacie oddechowe „Beijrincka”- beztlenowce gromadzą się na środku płytki.

Należy wpierw odseparować pojedyńczą komórkę bakteryjna od reszty kolonii i komórek i
przenieść ją na podłoże agarowe o T= 45stopni Stopnie. Inkubować bez dostępu tlenu. Przez
ostrożne pobranie pojedynczej kolonii, zawieszanie jej w odp roztworze i wielokrotne
wysiewanie na podłożu agarozowym można zazwyczaj wyizolować czystą kulturę większości
szczepów.
Jeżeli podłoże płynne-metoda rozcienczeń
Str.242,243

31.Charakterystyka i przygotowanie kolumny Winogradskiego.

Doświadczenie ma na celu obserwacje bakterii żyjących w glebie. Bakterie
fotosyntetyzujące wykorzystują bakteriochlorofile w celu wygenerowania
elektronów do syntezy ATP i używają siarki oraz związków zawierających
siarkę, wodoru lub związków organicznych jako donorów elektronów.
Bakteriochlorofil nadaje bakteriom zielonym charakterystyczną zieloną barwę.
Na skutek obecności barwników karotenoidowych w komórce, bakterie te mogą
przyjąć barwę brunatną. Bakterie purpurowe zabarwione są na czerwono lub
purpurowo na skutek dużej ilości karotenoidów. Bakterie te również posiadają
bakteriochlorofile. Ze względu na posiadane barwniki są one w stanie
wykorzystywać różne barwy światła. Niektóre bakterie fotosyntetyzujące
magazynują ziarenka siarki wewnątrz lub na zewnątrz komórek.
Zmagazynowana siarka może zostać wykorzystana jako donor elektronów w
czasie fotosyntezy na skutek czego tworzą się siarczany. W naturze, dwutlenek
siarki tworzy się na skutek redukcji siarczanów, w procesie oddychania
beztlenowego i na skutek degradacji aminokwasów zawierających siarkę.
Siarczany mogą być redukowane do dwutlenku siarki u pięciu rodzajów bakterii
redukujących siarkę (najbardziej znanym jest rodzaj Desulfovibrio). Dwutlenek
siarki wykorzystywany przez bakterie fotosyntetyzujące powstaje podczas
fermentacji węglowodanów w środowisku beztlenowym.
Różne bakterie potrzebują również odmiennej ilości tlenu. Powierzchniowe
warstwy mułu jeziornego lub gleby cechuje duża dostępność tlenu. W niższych
warstwach ta dostępność się zmniejsza. Bakterie którym do życia niezbędny
jest tlen nazywamy aerobowymi (tlenowymi). śyją one na powierzchni gleby
albo blisko niej. Z kolei bakterie anaerobowe (beztlenowe) nie tolerują tlenu
cząsteczkowego w otoczeniu i żyją w głębszych warstwach gleby.
Na ćwiczeniach prezentowana będzie kolumna Winogradzkiego - technika
pozwalająca na obserwację mikroorganizmów tlenowych i beztlenowych . W
kolumnie widoczne są strefy zasiedlone przez organizmy o zróżnicowanej
tolerancji na obecność tlenu i siarkowodoru.
PRZEBIEG DOŚWIADCZENIA
1. Przed rozpoczęciem doświadczenia należy umyć ręce.
2. Potargać kartkę papieru gazetowego na drobne kawałki.
3.Do wiaderka wsypać 5-6 kubków gleby zebranej w danym miejscu. Usuń z
niej patyki, liście i kamyki. Mieszając dodawaj powoli wody do czasu aż
mieszanina nabierze konsystencji kremu. Ilość wody jaką potrzebujesz zależy
od tego jak była wilgotna gleba na początku. Dodaj kawałki papieru i 2 łyżki
sproszkowanej kredy. Wymieszaj delikatnie. Upewnij się, że mieszanina jest
wystarczająco wilgotna aby przelać ją do butelki przez lejek.
4. Używając taśmy, przygotuj etykiety na słoiki lub butelki ( z informacją o
miejscu pobrania). Za pomocą lejka napełnij słoik lub butelkę do wysokości
ok. 2 cm od dna. Następnie należy ubić mieszaninę i usunąć pęcherze

powietrza poprzez delikatne uderzanie butelką o stół. Napełniaj butelkę co jakiś
czas ubijając zawartość. Pozostaw około 2 cm wolnego miejsca i zakręć słoik.
Jeżeli użyłeś butelki zamknij ją szczelnie folią i gumką.
5. Umieść słoiki/butelki w dobrze oświetlonym miejscu, ale nie bezpośrednio na
słońcu, w temperaturze pokojowej.
6.Kolumnę obserwuje się w tygodniowych odstępach obserwując i notując
pojawianie się barwnych odcinków.

32. Wzrost asynchroniczny i synchroniczny kultur bakteryjnych
Synchroniczny kultur bateryjnych to taki, w którym komórki bakteryjne dzielą się w tym samym
momencie. Synchronizacja hodowli pomaga osiągnąć fazową zgodność różnych procesów
różnych komórkach. Synchronizację hodowli można przeprowadzić poprzez zmianę
temperatury, stymulacje światłem, ograniczenie składników odżywczych(odżywczych pożywce),
lub wyselekcjonowanie komórek o tych samych rozmiarach przez filtrowanie. Populacja tak
potraktowana będzie się dzielić jednocześnie przez kilka podziałów po czym powróci do
podziałów ASYNCHRONICZNYCH. Sposób zwiekszania się liczby komórek zmieni się ze
skokowego na ciągły.
Str. 259. Wykład 3 slajd 60

33. Kultury wzbogacone.
a) selekcjonują specyficzne organizmy z inkolum [zawiesina cząstek
wirusa, komórek bakterii lub zarodników grzyba patogenicnzych
przygotowana przez człowieka w celu dokonania sztucznego zakażenia
rośliny [inokulacji]].
b) podłoże wzbogacone stosuje się do hodowli drobnoustrojów słabo
rosnących in vitro wymagających dodatkowych substancji odżywczych.
Jako czynniki wzbogacające stosuje się krew, surowicę, płyny
wysiękowe, wyciąg wątrobowy, mleko, żółtko z jaj, sok pomidorowy.
c) hodowle wzbogacające stosuje się przy izolacji poszczególnych
bakterii. Stosując warunki selekcyjne i hodowle wzbogacone można
wyizolować z małej próbki gleby, mułu czy jakiegokolwiek innego
materiału naturalnego większość znanych mikroorganizmów i otrzymać
je w postaci czystej kultury.

34. W jaki sposób można konserwować żywność
Problemem tym się zajmuje mikrobiologia żywności. Cel ochrona żywności przed
biologiczną degradacją, zabezpieczenie przed działalnością i namnażaniem się
mikroorganizmów. Sposoby: Przechowywanie w niskiej temperaturze, wędzenie(zmniejszenie
zawartości wody, oraz nasycenie produktów fenolami, krezolami, aldehydami,kw. Octowym,
mrówkowym), sól, fermentacja mlekowa, alkoholowa. Sterylizacja cieplna. Przechowywanie w
puszkach, żywność ta zazwyczaj jest autoklawowana. Suszenie(owoców).Pasteryzacja(mleka,
soków), ale to nie zabija endospor-zakwaszenie(kwaśnie soki owocowe są trwałe) endospory
nie mogą się rozwijać w niskim pH. Napromieniowanie- niewielkie dawki i to zazwyczaj
maszyny, pomieszczenia do przetwarzania żywności. Wirowanie i filtracjaprzerwanie
fermentacji wina na pewnym etapie. Zwiększenie zawartości cukru nawet do 50%(dżemy,
marmolady,syropy)
Str.271, 272

35. Sterylizacja za pomocą promieniowania
Naświetlanie za pomocą promieniowania X, γ, UV. Całkowita lub częściowa sterylizacja.
Najczęściej stosuje się UV λ=260nm. Niszczy/uszkadza kwasy nukleinowe=> szkodliwe
mutacje. Bakterie zabija szybko, ale grzyby(i ich zarodniki) wolno. Używany do szybkiego
sterylizowania zwłaszcza pomieszczeń. Promieniowanie X, γ, UV działają dzięki wytwarzaniu
rodników hydroksylowych atakujących makrocząsteczki. Nawet bardzo małe ilości
promieniowania są skuteczne, ponieważ mikroorganizmy mają pojedyńczą cząsteczkę DNA, nie
mają kopii i zniszczeni tej 1 wywołuje śmierć komórki. Promieniowanie jonizujące jest
wykorzystywane najczęściej do sterylizacji żywności i stałych materiałów
Str. 268,269

36. Jak usunąć wąglika w liście.
Dać list do mikrofalówki(- mikrofale zabija bakterie), lub naświetlić promieniowaniem
UV(lampa UV)
Można tez użyć mocy. Wrzucić list do pieca i zamknąć drzwiczki od niego. Po co niszczyć
wąglika w liście jak można go witalińskiemu podrzucić.

37. MIC i standardy.
MIC [minimal inhibitory concentration] minimalne stężenie hamujące.
Jest to najmniejsze stężenie środka bakteriobójczego [antybiotyku lub
chemioterapeutyku] wyrażone w mg/l hamujące wzrost drobnoustrojów,
odnosi się zazwyczaj do bakterii i grzybów.
Standardy: Fenol-Salmonella typhi zostaje zabita przez roztwór fenolu
1:50. Duzy wpływ czynnika siedliska [temp, światło, tlen].

38. Czynniki sterylizacji i mechanizmy działania.
Alkohole-denaturowanie białek, rozpuszczanie membrany lipidowej.
Aldehydy-łączenie się z białkami i denaturowanie ich.
Halogeny-jodyna utlenia składniki komórki i może jodynować białka,
chlor i chlorany utleniają składniki komórki.
Metale ciężkie-łączą się z białkami na ogół przez grupy sulfhydrylowe.
Fenole-denaturują białka i rozrywają błony.
Sole amonowe- rozrywają ścianę komórkową i mogą deneturować
białka.

39. Co to są chemoterapeutyki
Wiki mówi:

hemioterapeutyk jest to rodzaj substancji chemicznej stosowany w leczeniu chorób zakaźnych

Dokładniej są to leki przeciwdrobnoustrojowe otrzymane na zasadzie całkowitej syntezy
chemicznej, nie posiadające swojego odpowiednika w przyrodzie.

Bezpośrednio działanie wszystkich chemioterapeutyków polega na zwalczaniu rozwoju
drobnoustrojów organizmie. Do tej grupy leków należą min. sulfonamidy przeciwbakteryjne (w
przeciwieństwie do sulfonamidów moczopędnych).

Chemioterapeutyki bywają niekiedy zaliczane do antybiotyków jednak nie jest to prawidłowe,
gdyż antybiotyki w większości powstają na drodze półsyntezy z substratów naturalnych, a jeśli

uzyskiwane są w całości syntetycznie, to ich budowa wywodzi się od związków, które
obserwowane są w naturze. Chemioterapeutyki natomiast nie mają takich odpowiedników.
Obecnie jednak w piśmiennictwie medycznym coraz częściej używana jest ta nieprawidłowa
definicja — wynika to z tego, że anglojęzyczne określenia antibiotic oznaczające antybiotyk i
antimicrobial oznaczające każdy lek przeciwdrobnoustrojowy (czyli antybiotyki i
chemioterapeutyki) tłumaczone są przeważnie jako "antybiotyk".

Schleger Str.129,262

40. Mechanizmy działania antybiotyków
Hamowanie syntezy ściany kom.- ham. Syntezy peptydoglikanu. Penicylina- antybiotyk β-
laktamowy. Hamowanie transpeptydazy glikopeptydylowej poprzez łączenie się antybiotyku z
jej centrum aktywnym(pierścień β- laktamowy). Przez to nie tworza się wiązania peptydowe
między resztami Ala łańcuchów peptydoglikanów, które tw. mostki poprzeczne w ścianie
komórkowej.
Pochodne penicyliny: cefalosporyny, rystocetyny, wankomycyna, bacytracyna,cykloseryna
hamuja dodatkowo syntezę mureiny
Lizozym to (N-acetylo)-muramidaza. Rozszczepia w murenie wiązania glikozydowe między
at.C-1 kw. N- acetylomuraminowego a atomem C-4 N-acetyloglukozoaminy i rozkłada ją do
disacharydów GlcNAc
Hamowanie syntezy kwasów nukleinowych- Mitomycyna C selektywnie hamuje syntezę DNA
beż naruszania syntezy RNA i białek. Wytw. poprzeczne wiązania i pęknięcia nici w 2-
niciowym DNA. Aktynomycyna D tworzy kompleks z 2 niciowym DNA reag. Z G, co blokuje
syntezę wszystkich 3 RNA, ale nie wpływa na replikację DNA. Rymfapicyna działa na DNA-
zależną polimerazę RNAhamowanie syntezy RNA.

Hamowanie syntezy białek- swoiste oddziaływanie. Wpływa na funkcjonowanie rybosomów
70S. Streptomycyna i neomycyna hamują prawidłowe włączanie aminokwasów do łańcucha
polipeptydowego. Erytromycyna hamuje funkcjonowanie podjednostki 50S. Tetracyklina-
hamuje wiązanie aminoacylo t- RNA z rybosomami. Chloramfenikol hamuje tw. Wiązania
peptydowego peptydowego udziałem peptydylotransferazy. Jest on stosowany w chemioterapii
jako bardzo efektywny czynnik bakteriostatyczny. Badania biochemiczne- wybiórczy inhibitor
bez wpływania na inne metaboliczne aktywności.Ww antybiotyki mają podobny wpływ na
rybosomy w mitochondriach i chloroplastach. Streptomycyna –w małych stężeniach brak
wpływu na org. EU bo chloroplasty i mitochondria mają podwójną błonę-mało przepuszczalną.
Ma dopiero na nei wpływ przy 1000x większym stężeniu.
261, 262,263

41. Oporność a odporność

Wiki mówi:

Oporność na antybiotyki - jest to cecha części szczepów bakteryjnych, która umożliwia im
przeciwstawianie się wpływowi antybiotyku. W zależności od pochodzenia, dzieli się ją na
pierwotną (naturalna struktura bakterii uniemożliwiająca działanie leku) lub nabytą - na skutek
nabycia genów oporności od innych bakterii lub spontanicznych mutacji. Częsta oporność wśród
bakterii wiąże się z nieracjonalną antybiotykoterapią oraz zbyt dużym zużyciem tych leków w
przemyśle spożywczym.

Występowanie oporności na dany antybiotyk nie jest jednoznaczne z możliwością przeżycia
drobnoustroju w obecności tego antybiotyku. Oporność może się objawiać również niewielkim
wzrostem wytrzymałości mikroorganizmu, tak, że do jego zabicia wystarczy zwiększenie
stężenia leku, a nie będzie konieczna jego zamiana.

Oporność mikrobiologiczna — posiadanie jakiegokolwiek mechanizmu przeciwstawiającego się
działaniu leku, który pozwala mikroorganizmowi przeżyć w wyższych stężeniach leku niż w
przypadku tych samych lub pokrewnych mikroorganizmów pozbawionych tego mechanizmu.

Oporność farmakologiczna — zdolność mikroorganizmu do przeżycia w stężeniach leku
wyższych niż osiągalne w organizmie pacjenta podczas leczenia. Czasem wyróżnia się kategorię
średniej wrażliwości, czyli zdolności mikroorganizmu do przeżycia w takich stężeniach leku,
które są wyższe niż osiągalne typowo, ale mogą być przekroczone w niektórych przypadkach
(np. po podaniu zwiększonej dawki lub w niektórych miejscach w organizmie, jak np. w
układzie moczowym).

Oporność kliniczna — brak skuteczności leczniczej danego leku pomimo braku oporności
farmakologicznej (a nawet mikrobiologicznej) u danego mikroorganizmu. Może ona wynikać np.
z osobniczej zdolności pacjenta do rozkładu leku w większym stopniu niż przeciętna w
populacji, stosowania innych leków, które niekorzystnie wpływają na działanie antybiotyku itd.

Odporność:

Zdolność organizmu do czynnej i biernej ochrony organizmu przed patogenami.

Bierna, nieswoista część odporności, zwana czasem opornością zależy głównie od budowy i
funkcji barier jak: skóra i błony śluzowe. Dlatego należy pamiętać, że oporność jest aktem
biernym, w który nie jest zaangażowany układ immunologiczny. Termin oporność i odporność
są często ze sobą mylone.

Za aktywną (czynną) część odporności odpowiada głównie układ immunologiczny zapewniając
zdolność organizmu do rozpoznawania elementów należących do własnego, jak i obcego
organizmu.

42. Dlaczego bakterie stają się mniej wrażliwe na antybiotyki
Patrz pytanie wyżej oporność na antybiotyki- wtórna(nabyta). Źle dobrana antybiotykoterapia,
zbyt częste używanie antybiotyków, złe dawkowanie sprawia, że leki te źle działają nie
wyniszczając patogenu, albo robiąc to niecałkowicie. Organizmy, które przeżywają wytwarzają
własne mechanizmy obronne (min. w skutek mutacji i rekombinacji DNA) Dodatkowo ta zła
antybiotykoterapia osłabia/wyniszcza ludzki organizm dając możliwość do rozwoju pozostałych
bakterii.
Dodatkowo w żywności np. mięsie drobiowym są obecne antybiotyki(kury, kurczaki otrzymują
dawki antybiotyków w ziarnach, którymi są karmione w celu ochrony mięsa przed chorobami)

43. Typy związków bogatych w energię u bakterii
ATP, GTP, glukoza,
Materiały zapasowe(zapasy węgla/energii): cukry, tłuszcze, polifosforany(zapas fosforanów),
siarka(źródło elektronów). Gromadzone są, gdy w podłożu sa substancje potrzebne do ich
syntezy a jednocześnie wzrost bakterii jest hamowany lub ograniczony w jakiś sposób, gdy brak

jakiegoś składnika pokarmowego. Są gromadzone w postaci nieczynnej osmotycznie i
nierozpuszczalnej w wodzie
Polisacharydy- skrobia(płyn Lugola zabarwienie granatowe) złożona z amylozy i amylopeltyny,
glikogen(brunatne zabarwienie). Zbudowane z reszt α- D-glukozy połączonymi wiązaniami α-
glikozydowymi. Rozgałęzienia(duza ilość) w pozycji1,4
Tłuszcze obojętne(triglicerydy)- barwienie Sudan III, lub czerń Sudanowi. Postać krople
tłuszczu. Źródło at. C i reszt acylowych potrzebnych do utworzenia acetylo- CoA.
Magazynowane głównie w wakuolach drożdży i innych grzybów.
Kwas poli- β- hydroksymasłowy- źródło C i energii w warunkach tlenowych. Bakterie tlenowe
gromadzą go, gdy są pozbawione tlenu i muszą przeprowadzać fermentacje. Beztlenowce i
bakterie fototropiczne też go gromadzą.
Polifosforany- kwas fosforowy w postaci ziaren polifosforanów- ziarna wolutyny.
Zmagazynowane fosforany komórki może wykorzystać, gdy nie ma w podłożu, starcza to na
kilka podziałów.
Siarka-żródlo elektronów dla bakterii fototropicznych, beztlenowych i purpurowych. Bakterie
tlenowe utleniają siarczki do siarczanów. Siarka jest wtedy źródłem energii. Ogólnie bakterie
przechowują ją w postaci kulek. Początkowo w formie ciekłej a potem krystalizują,
przekształcając ja w formę ortorombową. Mówi się, że inkluzje S sinic i Sphaerotilus to
produkty detoksykacji siarkowodoru
Str.95-102

44. Reakcje redox (omów i podaj przykłady, jak obliczyć zmianę energii swobodnej i co
oznacza – i +)
Jeżeli ∆G< 0 czyli jest na - to znaczy, że reakcja jest termodynamicznie korzystna i może
zachodzić samorzutnie. Jeżeli ∆G> 0 czyli jest na + to znaczy, że jest niekorzystna i wymaga
nakładu energii, żeby mogła ona zajść.
Zmianę entalpii swobodnej reakcji oblicza się sumując zmiany entalpii swobodnych
cząsteczek/atomów wszystkich reagentów danej/ nych reakcji w stosunku do odpowiednich
współczynników stechiometrycznych(zakładając ich najmniejsza wspólna wielokrotność)
przeliczając to na 1 mol.
Jeżeli reakcja jest wieloetapowa należy zbilansować termodynamicznie każdy z etapów i z
sumować wartości zmiany entalpii swobodnej ∆G i przeliczyć na 1 mol

45. Transport elektronów i synteza ATP, gdzie zachodzi u bakterii a gdzie u roślin i
zwierząt
Generalnie transport elektronów ma miejsce podczas wszystkich reakcji oxydo-redukcyjnych
niezależnej od grupy organizmów i miejsca zachodzenia tych reakcji

U bakterii w błonie tylakoidów zawierających barwniki: fikobilisomy(u sinic i krasnorostów),
chlorofil a, β- karoten, ketokarotenoidy, miksoksantofil, echineon, zeaksantynę.
Może zachodzić fotosynteza normalna- oksygenowa, w której donorem H jest H2O, a w jej
trakcie wydzielany jest tlen.U Archea zachodzi fotosynteza anoksygenowa. Donorami H+ są
tutaj siarczki, w jej trakcie tlen nie jest wydzielany.

Schemat fazy świetlnej fotosyntezy bakterii:
Centrum reakcyjne cytochrom c2 pigment 870(Bakteriochlorofile a) bakteriofeofityna a
chinon a Fe chinon bpula chinonu cytochrom b centrum żelazowo-siarkowe
cytochrom c1 kolejny raz(to z początku) Centrum reakcyjne cytochrom c2 H+ syntaza ATP

U zwierząt w mitochondriach w wewnętrznej błonie grzebieni podczas oddychania tlenowego
glikolizaCykl Crebsa łańcuch oddechowy H+ syntaza ATP(fosforyzacja oksydacyjna)

U roślin transport elektronów zachodzi w błonie tylakoidów chloroplastów: fotosystem II,
koenzym Qa i Qb układ rozszczepiający wodę, plastochinoncytochromy b i f
plastocyjnina, fotosystem I ATP- aza .Transport e u roślin zachodzi także w mitochondriach.
Synataza ATP składa się z podjednostek F0 bedącej kanałem transbłonowym i podjednostki F1
złożonej z 3 podjednostek α i 3 podjednostek podjednostek stanowiących rotor. H+ wchodzi do
kanału transbłonowego i powoduje szereg zmian konformacji wewnątrz ATP-azy co sprawia że
rotor się kręci i syntezuje ATP z ADP i reszt Pi. Jeżeli jest obecne ATP a jony H+ wpadałby od
drugiej strony białka to ATP-aza by hydrolizowała ATP do ADP i Pi

Str. 166,167,478,479,480,481, 328,287,325,583

46. Pozyskiwanie energii u Thiobacillus ferroxidans
Bakteria żelazista, chemolitotofczna(tzn. że wykorzystuje związek nieorganiczny jako donor
wodoru w oddychaniu beztlenowym. Dodatkowo wszystkie zbadane chemolitotrofy asymilują C
z CO2 w cyklu rybulozobisfosforanowym). Jej wzbogacona hodowla cechuje się brakiem
obecności światła i związków organicznych. Posiada zdolność uzyskiwania energii na drodze
utleniania jonów żelaza(II). Są to polarnie urzęsione bakterie gramujemne. Potrafi żyć i rosnąć w
niskim pH=2,5. Donor elektronów: S(2-), S2O3(2-), S Donor H: Fe2+, akceptor H : O2,
źródło C: CO2.
4

→

Thiobacillus ferrooxidans wykorzystywane jest do ługowania rud żelaza w kopalnich.
Tolerancyjne jest na obecność jonów metali ciężkich.
Str. 240,435,440,441,444

47. W jaki sposób oceniamy ilość ATP w glebie i czemu to służy

Prezentacja 5 str. 51

Zredukowana lucyferyna+O2+ATP

utleniona

lucyferyna+CO2+ADP+Pi+światło(pomiar fotometrem)

Metoda wykorzystywana do oceny zakażenia mikroorganizmami np. gleby. Jest łatwa w użyciu
a efekty są dobrze widoczne( utleniona lucyferyna świeci).

Moje przypuszczenie jest takie: im więcej światła będzie emitowanego w czasie reakcji tym
więcej ATP w glebie a tym samym większe skażenie gleby. Na prezentacji nie było wyjaśnione
ani u mnie w notatkach. Tu jest link ale po angielsku o tym zjawisku:

http://www.biotechnologia.pl/biotechnologia/15/47/118

To z innej strony:
http://snack.p.lodz.pl/ferment/down2.pdf
Myślę, że to samo dotyczy gleby.
Związkiem obecnym w każdym żywym organizmie jest ATP (adenozynotrifosforan). Można go
wykorzystać do oznaczania zanieczyszczenia mikrobiologicznego powietrza. Pomiaru dokonuje

się przy zastosowaniu metody bioluminescencyjnej. Próby pobiera się metodą filtracyjną lub
zderzeniową z zastosowaniem odpowiedniego detektora. ATP obecny w pobranych próbach
reaguje z odczynnikiem – lucyferną, w wyniku reakcji emitowane jest światło w ilości
proporcjonalnej do stężenia ATP w próbie. Przy założeniu, że ilość ATP w komórkach jest stała
można wyliczyć ilość żywych komórek w badanym powietrzu. Niestety metoda ma
zastosowanie w przypadku dużego poziomu zanieczyszczeń, tak więc pomiar ATP stosuje się
najczęściej do oceny skuteczności dezynfekcji powietrza, gdzie potrzebna jest szybka analiza
efektywności zastosowanej metody dezynfekcji.

48.Postulaty Van Nielsa.
a) w biosferze obecne są mikroorganizmy które mogą wykorzystywać
każdy produkt organizmu żywego jako źródło węgla lub/i energii.
b) mikroorganizmy są w każdym siedlisku gdzie wystepują produkty
żywych organizmów.

49. Fotosynteza u bakterii- Patrz pytanie nr 45
fotosynteza oksygenowa(poza Heliobakteriami gdzie jest anoksygenowa) u Sinic fotosynteza
zachodzi tak samo jak u autotroficznych Eucariota.
Wiązanie CO2 szlak rybulozobisfosforanowy (Calvina Bensona) jest taki sam albo bardzo
podobny u roślin wyższych, sinic, prawie wszystkich bakterii chemolitoautotroficznych(za
wyjątkiem bakterii metanogennych i acetogennych), orazu prawie wszystkich bakterii
fototropicznych.

50. Fotosynteza u Archaea
Halofile Halobacterium sp.- bakterie purpurowe, bakteriorodopsyna. Wykorzystują E świetlną.
Są ekstremohilamihalofilami(bardzo niskie pH= duże stężenie protonów)
Dodatkowo u cześci Archea(min. bakterie metanogenne i acetogenne) autotroficzne
wiązanieCO2 nie zachodzi w cyklu rybulozobisfosoranowym(tak jak u roślin)tylko za pomocą
acetylo-CoA.
Donorem H u Archea są często związki nieorganiczne np. H2S, CH4, NH4, ale też zw. Org.
Akceptorami mogą być NO3, CO2, S2O3,S

51. Z czym związane było powstawanie warstw żelaza utlenionego w skałach

Warstwy utlenionego żelaza
w skałach powstały w wyniku cyklu życiowego cyjanobakterii, czyli fotosyntezy przeprowadzanej przez
te bakterie. śelazo zostało użyte przez te bakterie jako donor elektronów do dalszych przemian
metabolicznych w celu wytworzenia ATP. Mogły się do tego przyczynić, również inne bakterie
utleniające żelazo potrzebujące go również jako donora elektronów.

Literatura:
Wykłady z mikrobiologii

52. Lokalizacja barwników związanych z fotosyntezą u mikroorganizmów

Bakterie fotosyntetyzujące
posiadają różnej wielkości i różnego kształtu struktury błoniaste położone w cytoplazmie komórki lub
związane z plazmolemą. Struktury te, ze względu na zawarte w nich barwniki asymilacyjne, określa się
czasem jako chromatofory (u bakterii purpurowych i siarkowych) , bakterie zielone siarkowe mają
natomiast chlorosomy - błoniaste struktury uformowane w rurki zawieszone w cytoplazmie komórki.
Chlorofil bakteryjny (bakteriochlorofil a, b, c, d, lub e), specyficzny dla różnych gatunków bakterii.

Dodatkowymi barwnikami fotosyntetycznymi u bakterii są karotenoidy np. chlorobakten,
spirylloksantyna.
U sinic
występują pojedyncze tylakoidy mogące tworzyć najbardziej różnorodne układy. Układ tylakoidów jest
zazwyczaj charakterystyczny dla gatunku. Barwnikami fotosyntetycznymi są: chlorofil a (występujący
również u glonów i roślin wyższych) i b-karoten a ponadto charakterystyczne dla sinic: fikobilina,
fikocyjanina, allofikocyjanina i fikoerytryna. Barwniki fikobilinowe, nadające sinicom zabarwienie,
skupione są w fikobilisomach przytwierdzonych do zewnętrznej powierzchni tylakoidów. Fikobilisomy
są to ziarnistości zbudowane z białek i barwników fikobilinowych.

53. Fotosynteza u bakterii halofilnych

dotyczy gatunków należących do grupy bardzo wyspecjalizowanej Halobacterium. Zamieszkują one
środowiska wysycone roztworami różnych soli. Ich błona cytoplazmatyczna jest pokryta
ciemnoczerwonymi plamkami zajmującymi około połowy całej powierzchni komórki. Ich zabarwienie
wynika z obecności bakterio rodopsyny, która przypomina rodopsynę w komórkach wzrokowych
zwierząt. Pigment ten odpowiedzialny jest za tworzenie gradientu protonów między wewnętrzną i
zewnętrzną powierzchnią błony podczas naświetlania. Pełni więc funkcję „pompy protonowej napędzanej
światłem” tworzącej elektrochemiczny potencjał błonowy. Powstawaniu potencjału może też towarzyszyć
generacja ATP. Błoną ta prowadzi specyficzny rodzaj fotofosforylacji oraz uzyskanie energii do dalszych
procesów biochemicznych.

Literatura:
„Mikrobiologia ogólna” H.G. Schlegel; PWN 2008; str. 487

54. Na czym polega pasteryzacja, tyndalizacja, sterylizacja, opisz metody i podaj
przykłady

Pasteryzacja
to zapoczątkowana przez Ludwika Pasteura technika konserwacji przy pomocy odpowiednio dobranego
podgrzewania produktów spożywczych, tak aby zniszczyć lub zahamować wzrost drobnoustrojów
chorobotwórczych lub enzymów przy jednoczesnym zachowaniu smaku produktów i uniknięciu
obniżenia ich wartości odżywczych. Głównym zadaniem pasteryzacji jest przedłużenie trwałości
produktów poprzez unieszkodliwienie form wegetatywnych mikroorganizmów. Proces ten nie niszczy
jednak form przetrwalnikowych ani większości wirusów.
Przykłady zastosowania pasteryzacji:

•

mleko i jego przetwory

•

wino

•

piwo

•

dżemy i marmolady, soki owocowe i warzywne

•

mięso, wędliny

Metody pasteryzacji:
1.

Klasyczna metoda pasteryzacji polega na ogrzewaniu produktu do temperatury powyżej 60°C, jednak

nie większej niż 100°C. Np. typowy proces pasteryzacji mleka polega na ogrzaniu go do temperatury
100°C w ciągu 1 minuty lub do 85°C w ciągu 30 minut w zamkniętym urządzeniu nazywanym
pasteryzatorem.
2.

Ultra high temperature processing (UHT) - polega na błyskawicznym, 1-2 sekundowym podgrzaniu do

temp. ponad 100°C (135-150°C dla mleka) i równie błyskawicznym ochłodzeniu do temperatury
pokojowej. Cały proces trwa 4-5 sek. Taka sterylizacja zabija florę bakteryjną nie zmieniając walorów
smakowych produktu.
3.

Metodą radiacyjna przez poddanie produktów promieniowaniu jonizującemu, w wyniku którego

dezaktywuje się część drobnoustrojów.

Rodzaje pasteryzacji:

•

niska długotrwała (LTLT)

C - 65

C/30min.

•

krótkotrwała (HTST)

C - 72

C/15sek.

•

wysoka

C - 95

C/15 – 20sek. do kilku minut

•

uperyzacja

130

C - 150

C/ułamki sekund, momentalna.

Tyndalizacją
metoda

konserwacji żywności

, która polega na trzykrotnej

pasteryzacji

przeprowadzanej co 24

godziny. Termin wywodzi się od nazwiska brytyjskiego uczonego

Johna Tyndalla

. Pierwsza

pasteryzacja zabija głównie formy wegetatywne, nie jest w stanie zabić niektórych form
przetrwanych.

Po okresie 24 h pod wpływem impulsu termicznego z przetrwalników rozwijają się

kolejne formy wegetatywne bakterii, które giną po drugiej pasteryzacji. Trzecia pasteryzacja działa
podobnie jak druga, zabijając ewentualne opóźnione bakterie.

Sterylizacja, wyjaławianie
jednostkowy proces technologiczny polegający na zniszczeniu wszystkich, zarówno wegetatywnych, jak i
przetrwalnikowych form mikroorganizmów. Sterylizacji można dokonać mechanicznie, fizycznie, bądź
chemicznie, najczęściej używa się metod fizycznych. Prawidłowo wysterylizowany materiał jest jałowy -
nie zawiera żadnych żywych drobnoustrojów (także wirusów) oraz ich form przetrwalnikowych.
Metody sterylizacji:
1.

Wyżarzanie

(do drobnych przedmiotów metalowych; do sterylizacji ez stosowanych do posiewów
mikrobiologicznych)
2.

Spalanie

(niszczenie skażonego materiału; odpady szpitalne )
3.

Sterylizacja suchym gorącym powietrzem

(do metalowych narzędzi)
4.

Sterylizacja nasyconą parą wodną pod ciśnieniem

(roztwory wodne, jak i odzież ochronną, opatrunki, narzędzia)
5.

Sterylizacja przez sączenie

(stosujemy tylko wówczas, gdy roztworu nie można wyjałowić termicznie - na przykład gdy jest to
roztwór zawierający witaminy lub preparat biologiczny (enzymy, roztwory toksyn, surowica). Metodą
sączenia wyjaławia się również powietrze - rolę filtra pełnią arkusze z włókien szklanych (filtry HEPA)).
6.

Sterylizacja promieniowaniem

•

Jonizującym

(wyrobów medycznych jednorazowego użytku, produktów leczniczych, kosmetyków oraz materiałów
transplantacyjnych)

•

(tylko powietrze lub powierzchnię przedmiotów np. laminar)

•

Mikrofalowym

•

Promieniowanie podczerwone

(

sprzętu medycznego: igły, strzykawki)

Sterylizacja gazami

•

tlenkiem etylenu

(materiały i sprzęt medyczny z tworzyw sztucznych, które mogą odkształcać się po wpływem
temperatury)

•

formaldehydem

•

ozonem

Sterylizacja roztworami środków chemicznych

•

aldehydu glut arowego

(narzędzi chirurgicznych i endoskopów)

•

kwasu nadoctowego

Sterylizacja plazmowa

Literatura:
http://pl.wikipedia.org/wiki/Pasteryzacja;
http://portalwiedzy.onet.pl/64841,,,,pasteryzacja,haslo.html;
http://pl.wikipedia.org/wiki/Tyndalizacja;
http://pl.wikipedia.org/wiki/Sterylizacja_(technologia);
www.semestr-x.za.pl/4/m1.doc;

www.mbio.am.wroc.pl/mbio/lib/php-
adds/download.php?tbl=download_files&datafld=attachement&typefld...sterylizacja.pdf

55. Na czym polegają reakcje redox i czemu służą

Na czym polegają:
Utlenieniu zredukowanych związków organicznych lub nieorganicznych (donor elektronów) przy
jednoczesnej redukcji organicznego, bądź nieorganicznego akceptora.
Czemu służą:
- uzyskiwaniu ATP przez bakterie
- uzyskiwanie elektronów do dalszych reakcji zachodzących w komórkach
- uzyskiwania glukozy w procesie fotosyntezy
- uzyskiwanie energii
- redukcji szkodliwych związków metabolicznych

Literatura:
Wykłady z mikrobiologii

56. Podaj przykłady substratów i produktów w procesie fermentacji

Organizmy

Rodzaj fermentacji

Substraty

Produkty

Większość grzybów

m.in. drożdże;

Sarcinia ventriculi

Fermentacja alkoholowa

Glukoza

Etanol, CO

Zymomonas mobilis

Fermentacja alkoholowa

Glukoza

Etanol, CO

, Kwas

mlekowy

Heterofermentujące

bakterie mlekowe

Fermentacja alkoholowa

Glukoza

Etanol, Mleczan

Lactobacteriaceae

Fermentacja mlekowa

Laktoza

D-glukoza,

D-galaktoza

Homofermentujące

bakterie mlekowe

Fermentacja mlekowa

Glukoza

Mleczan, czasem: octan,

etanol, CO

i acetoina

Heterofermentujące

bakterie mlekowe

Fermentacja mlekowa

Glukoza

Mleczan, Etanol, CO

Heterofermentujące

bakterie mlekowe

Fermentacja mlekowa

Fruktoza

Mleczan, Octan, CO

Mannitol

Leuconostoc

mesenteroides;

Lactobacillus casei

Fermentacja mlekowa

Ryboza

Mleczan, Octan

Paleobacter

acetylenicus

Acetylen

Etanol, Octan

Oxalobacter formigenes

Szczawian

Mrówczan, CO

Malomonas rubra

Jabłczan

Octan, CO

Clostridium

acetobutylicum

Fermentacja

Glukoza, Skrobia,

Dekstryna

Aceton, Butanol,

2-propanol, Maślan

Clostridium kluyveri

Etanol, Octan

Maślan, Kapronian, H

C. tetanomorphum

Fermentacja

aminokwasów

Glutaminian

Maślan, Octan,

Amoniak, CO

i H

C. sporogenes

Fermentacja par

aminokwasów

Alanina i Glicyna

Octan, Amoniak, CO

C. tyrobutyricum

Glicerol i Octan

Maślan, Octan, CO

, H

C. acidi-urici

Fermentacja specjalnego

szlaku

Kwas moczowy,

Ksantyna

Octan, Mrówczan, CO

Literatura:

„Mikrobiologia ogólna” H.G. Schlegel; PWN 2008; str. od 332 do376
Wykłady z mikrobiologii

57. Opisz replikację DNA u bakterii.
Replikacja-kopiowanie informacji.
replikacja bakterii jest semikonserwatywna, podwójna helisa zostaje
rozpleciona i każda nić słuzy jako matryca do syntezy nowej nici. Nowa
nić to hybryda [jednan ić już istniejąca i jedna zsyntetyzowana].
Replikacja u bakterii jest szybka i odbywa się w ciągu całego cyklu
podziałowego. Punkt ORI jest miejscem w genomie bakterii w którym
zaczyna się proces replikacji. widełki replikacjne to miejsce syntezy DNA.
Oczko replikacyjne to miejsce tworzenia się widełek replikacyjnych.
Szybkość replikacji u bakterii to 1000 par zasad na minutę.

58. Na czym polega większa zdolność adaptacyjna bakterii niż
organizmów eukariotycznych.
Wieksza zdolnośc adaptacyjna u bakterii polega na mozliwości transferu
genów bakteryjnych.
-wertykalny- normalne dziedziczenie chromosomowe
-boczny-w obrebie danego gatunku od szczepu do szczepu, dotyczy
genów niehomologicznych.

-horyzontalny-od rodzaju do rodzaju lub od gatunku do gatunku.

59. Opisz proces regulacji negatywnej u bakterii.
Operon laktozowy [E.coli] jest systemem regulacyjnym stężenie
enzymów odpowiedzialnych za rozkład laktozy. W warunkach
nieobecności laktozy system utrzymuje niskie stężenie enzymów
natomiast w przypadku obecności laktozy warunkuje szybki wzrost
stężenia tych enzymów. Na operon laktozowy skłądają się geny struktury
lacZ lacY lacA. W kierunku 5' do tych genów znajduje się sekwencja
zwana operatorem. Nachodzi ona kilkoma nukleotydami na sekwencje
promotora, więc jeśli do operatora przyłączy się represorto uniemożliwi
transkypcję genów. W przypadku połączenia się laktozy do białka
regulatorowego [represora] nastąpi obniżenie zdolności represora do
wiązania się z operatorem. Zatem represor nie będzie w stanie blokować
sekwencje operatora i w rezultacie umożliwia przyłączenie się polimerazy
RNA do promotora i transkrypcję genów. Pojawienie się laktozy w
środowisku zmienia strukturę cząsteczki represora umożliwiając tym
samym synteze RNA. Po wyczerpaniu laktozy nie zmodyfikowane
cząsteczki represora znów łączą się z operatorem przywracając
wyjściową sytuacje.

60. Test fluktuacyjny

The fluctuation test is an assay for the detection of mutation induction in bacteria by chemicals, carried
out in liquid medium, and scored by counting the number out of around 50 tubes or wells that turn yellow.
It is suitable for the Ames Salmonella strains or for Escherichia coli WP2 trp and its derivatives. Calcium
precipitated microsomes, S9 fraction or freshly prepared hepatocytes can be incorporated for metabolic
activation. It is comparable to the Ames test in its ability to detect mutagens and carcinogens and
generally shares the limitations of that test as regards extrapolation to animals and man. Its disadvantages
are that it is marginally slower and slightly more labour intensive than the Ames protocol. For certain
applications, however, these disadvantages may be offset by the advantages of somewhat greater
sensitivity, ability to be automated, and facility for using hepatocytes for metabolic activation. The test is
particularly suitable for the testing of aqueous samples containing low levels of mutagen.

To Kora gdzies znalazla☺

61. Test Amesa

Test Amesa
jest to metoda diagnostyczną, służąca do wykrywania siły mutagenu, czyli odpowiadająca na pytanie,
czy badany czynnik wywołuje mutację. Test ten został stworzony w latach 70. XX wieku przez
amerykańskiego biologa Bruce'a Amesa.
Przebieg testu:
Tworzy się szczep komórek, która już posiada pojedynczą mutację - np. taką, która blokuje produkcję
histydyny - aminokwasu niezbędnego do życia bakterii. Takie bakterie poddaje się wpływowi badanego
czynnika i wpuszcza do idealnego środowiska, w którym nie występuje histydyna. Im więcej czynnik
wywoła mutacji, tym większa jest szansa, że część z nich zniesie działanie pierwszej mutacji (przez
rewersję lub supresję), i że bakteria będzie mogła znów produkować histydynę. Po pewnym czasie
sprawdza się ilość bakterii (liczbę kolonii), które urosły. Ta ilość określa siłę mutagenu - im więcej
bakterii, tym silniejszy mutagen.
Szczepy bakterii używane do testów to Salmonella typhimurium niosące uniemożliwiające im produkcję
histydyny mutacje różnych typów - zarówno substytucje pojedynczych nukleotydów, jak i mutacje
przesuwające otwartą ramkę odczytu. Ponadto szczepy posiadają dodatkowe mutacje, które zwiększają

ich wrażliwość na czynniki mutagenne, np. mutacje zwiększające przepuszczalność ściany komórkowej
czy zmniejszające zdolność naprawy DNA.

Literatura:
http://pl.wikipedia.org/wiki/Test_Amesa

62. Wirusy, opisz budowę

Wirusy
(łac. virus - trucizna, jad) - skomplikowane cząsteczki organiczne nie posiadające struktury komórkowej,
zbudowane z białek i kwasów nukleinowych. Zawierają materiał genetyczny w postaci RNA lub DNA,
wykazują jednak zarówno cechy komórkowych organizmów żywych, jak i materii nieożywionej. Wirusy
namnażają się przez infekowanie żywych komórek. Do namnażania wykorzystują aparat kopiujący
zawarty w komórkach. Szereg wirusów jest chorobotwórczy dla człowieka i zwierząt, są one często
przyczyną groźnych chorób. Wirusy mają małe rozmiary. Zdecydowana większość przedostaje się przez
filtry mikrobiologiczne zatrzymujące bakterie (są od nich mniejsze). Największym znanym wirusem jest
mimiwirus mający 400 nm, który jest większy od niektórych bakterii. Dany gatunek wirusa zawiera tylko
jeden rodzaj kwasu nukleinowego (DNA lub RNA), chociaż w trakcie rozwoju wewnątrz komórki
dochodzi zwykle do syntezy drugiego rodzaju kwasu. Ze względu na pasożytnictwo komórkowe wirusy
posiadają na swojej powierzchni białka, które pozwalają zaatakować odpowiednie komórki. Wirusy nie
posiadają rybosomów. Poza komórką nie wykazują żadnego metabolizmu (wyjątek - niektóre wirusy
Archaea), nie są zdolne do wzrostu ani rozmnażania się. Można je krystalizować. Zagadnienia dotyczące
budowy wirusów dotyczą właściwie tylko stadium zdolnego do zakażenia komórki gospodarza.
Pojedynczą jednostkę wirusa nazywamy wirionem. Każdy wirion wykazuje obecność określonych
elementów, a są nimi kapsyd i kwas nukleinowy:

•

kapsyd, czyli płaszcz białkowy, okrywający kwas nukleinowy, zbudowany z białkowych łańcuchów

zwanych kapsomerami

•

kwas nukleinowy, niosący informację genetycznie niezbędną do replikacji oraz kodujący 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. Dotyczy to tych
serotypów, które uwalniają się z komórki przez pączkowanie. Ponieważ błona jest im zwykle potrzebna
do kolejnej infekcji, takie wiriony są wrażliwe na niszczący ją atak dopełniacza.
Istotną cechą systematyczną jest zagadnienie symetrii wirionu. Wyróżnia się trzy jej rodzaje:

•

symetrię kubiczną, która charakteryzuje się tym, że wirion ma kształt bryły foremnej. Zwykle jest to

dwudziestościan foremny (ikozaedr), stąd inna nazwa tej symetrii - symetria ikozaedralna

•

symetrię helikalną, którą obserwujemy u wirusów mających śrubowato zawinięty nukleokapsyd

•

symetrię złożoną, która opisuje wirusy nie dające się zaliczyć do dwóch poprzednich rodzajów

symetrii.
Symetria wirionu może nie być dostrzegalna na pierwszy rzut oka, co wynika z faktu istnienia osłonek
lipidowych, mogących zakrywać rzeczywisty kształt nukleokapsydu. Jest tak zwłaszcza w przypadku
wirusów o symetrii helikalnej, których otoczka jest dodatkowo wzmocniona warstwą tzw. białka M.
Wirusy posiadają tylko jeden rodzaj kwasu nukleinowego, na dodatek wykazującego odpowiednie dla
danego gatunku lub wyższej jednostki taksonomicznej cechy. W związku z tym możemy wyróżnić
następujące formy kwasów nukleinowych stanowiących genom wirusowy i mających znaczenie
systematyczne:

•

DNA - wirusy zawierające go w wirionie to tzw. wirusy DNA

jednoniciowy (ssDNA)

częściowo jednoniciowy - charakterystyczny dla hepadnawirusów

dwuniciowy (dsDNA)

•

RNA - wirusy zawierające go w wirionie to tzw. wirusy RNA

jednoniciowy

o polarności dodatniej - może pełnić funkcje mRNA kodującego białka

o polarności ujemnej - RNA musi być najpierw przepisany na mRNA

dwuniciowy

Namnażanie wirusów jest zależne od rodzaju kwasu nukleinowego, który znajduje się w wirionie. Poniżej
przedstawiono krótki opis replikacji genomów wirusowych.
Zakażenie komórki przez wirusy może przebiegać - w zależności od gatunku - na wiele sposobów.
Jednakże niezależnie od występujących różnic, podstawowe procesy zachodzące podczas takiej infekcji
są wspólne dla wszystkich wirusów. Najbardziej ogólny schemat przedstawiony jest na poniższym
rysunku:

Znaczenie poszczególnych etapów przedstawia się następująco:
1.

Adsorpcja - proces przylegania wirusa do powierzchni komórki - jest oczywiście niezbędnym wstępem

do zakażenia. Opiera się ona na połączeniu ze specyficznym receptorem, z czego z kolei wynika tropizm
tkankowy wirusa. Białko wirusowe, od którego zależy rozpoznanie komórki to tzw. białko wiążące
receptor
2.

Penetracja jest procesem wnikania wirusa do komórki po jego uprzednim połączeniu się z receptorem.

Może ono zachodzić na jeden z trzech podstawowych sposobów:
1.

fuzja - zachodzi w przypadku wirusów, które są otoczone błoną lipidową zawierającą białko fuzyjne.

Otoczka lipidowa wirusa zlewa się z błoną komórkową, dzięki czemu wirus wnika do wnętrza
2.

wiropeksja jest sposobem polegającym na wykorzystaniu naturalnych mechanizmów komórki, które są

wykorzystywane do pobierania różnych substancji odżywczych i regulacyjnych. Także w tym przypadku
wirus musi posiadać otoczkę, gdyż na jednym z etapów wiropeksji dochodzi do zlewania się błon
3.

"wślizgiwanie się" (endocytoza) polega na bezpośrednim przejściu przez błonę komórki. Zachodzi ono

w przypadku wirusów bezotoczkowych.
3.

Odpłaszczenie wirusa polega na uwolnieniu materiału genetycznego wirusa. W przypadku fuzji i

wiropeksji zwykle następuje ono już podczas wnikania, gdyż jest bezpośrednio związane z mechanizmem
penetracji.
4.

Produkcja białek wczesnych - zanim genom zostanie zreplikowany, często zdarza się, że potrzebne są

białka niezbędne do pewnych czynności z tym związanych oraz inne, odpowiedzialne za zmianę
metabolizmu komórki.
5.

Replikacja genomu zachodzi w różny sposób, zależnie od charakteru materiału genetycznego, co

zostało przedstawione wcześniej. Tutaj może dojść także do integracji genomu wirusa z genomem
gospodarza.
6.

Produkcja białek późnych zachodzi z reguły na podstawie kodu genetycznego ze świeżo

wyprodukowanych nowych genomów. Są to zwykle białka strukturalne, wchodzące w skład kapsydu,
oraz białka umożliwiające prawidłowe złożenie wirionów.
7.

Składanie wirionów to proces, w którym dochodzi do wytworzenia nukleokapsydów.

Uwalnianie wirionów z komórki następuje po ich złożeniu. Wirusy bezotoczkowe zwykle uwalniają się

po śmierci komórki i jej rozpadzie, natomiast wirusy otoczkowe pączkują z powierzchni komórki.
Otoczka lipidowa wirusa to zwykle właśnie pozyskany na tym etapie fragment błony komórkowej
gospodarza.

Literatura:

http://pl.wikipedia.org/wiki/Wirusy

63. Namnażanie wirusów na przykładzie wirusa M13

Cykl życiowy faga M13
Fag M13 adsorbuje się na szczycie pili F niektórych bakterii i może infekować tylko te bakterie, które
posiadają koniunkcyjny plazmid F lub F - podobny. Dla większości fagów nitkowatych infekcja
rozpoczyna się przez związanie się białka gpIII na szczycie pilii F. Następnie gpIII reaguje z
wewnątrzbłonowym białkiem TolA. Proteina gpIII zawiera sekwencję aminokwasów promujące fuzje
dwóch błon, a także posiada zdolność tworzenia w błonie por o średnicy wystarczającej do przejścia
przez nie DNA. Ostatecznie sekwencja zdarzeń wygląda następująco: fag wiąże się do pilii F,
zapoczątkowuje fuzje błon a następnie używa białka gpIII do utworzenia w błonie szczeliny, przez którą
wpuszcza swoje DNA do cytoplazmy.
DNA, które przedostało się do cytoplazmy jest kolistą, jednoniciową cząsteczką. Jest ono prawie
natychmiastowo pokrywane bakteryjnym białkiem tzw. SSB, zabezpieczającym je przed zniszczeniem.
Fagowe DNA jest przekształcane w dwuniciową cząsteczkę zaraz po wejściu do komórki bakterii.
Synteza komplementarnej nici zachodzi całkowicie z udziałem enzymów gospodarza. Powstająca nić
nazywana jest nicią ujemną. Tylko ona może zostać użyta jako matryca dla syntezy mRNA, które
ostatecznie używane jest jako matryca dla translacji fagowych białek.
Białko SSB, które pokrywa nić dodatnia po przedostaniu się fagowego DNA do cytoplazmy bakterii
wiąże się do ~60 nukleotydowego odcinka. Obszar ten tworzy strukturę nazywaną " hairpin loop"
chroniącą przed degradacja przez nukleazy. "Hairpin loop" rozpoznawana jest przez bakteryjną
polimerazę RNA jako miejsce startowe replikacji.
Inicjacja replikacja następuje przez zsyntezowanie krótkiego primera RNA. Następnie primer jest
wydłużany przez bakteryjną polimerazę DNA III w celu utworzenia ujemnej nici. Primer RNA jest
ostatecznie usuwany przez posiadającą właściwości egzonukleazy bakteryjną polimerazę DNA I, która
następnie uzupełnia powstałą przerwę. Następnie bakteryjna ligaza tworzy końcowe wiązania
fosfodiestrowe, czego wynikiem jest kowalencyjne zamknięcie dwuniciowego kolistego chromosomu
faga. Taka forma kwasu nukleinowego nazywana jest replikacyjną formą DNA (RF). Jest ona
replikowana wg kołowego mechanizmu replikacji. Białko kodowane przez gen II fagowego DNA,
posiada właściwość, endonukleazy która nacina dodatnią nic RF DNA w specyficznym miejscu w celu
zainicjowania replikacji. W przybliżeniu syntezowanych jest ok. 100 nowych kopii RF DNA. Podczas
replikacji chromosomu, geny odpowiedzialne za białka kapsydu są transkrybowane i ulegają translacji.
Gdy poziom białka gpV osiągnie odpowiedni poziom następuje przełączenie z syntezy RF DNA na
syntezowanie dodatniej nici. GpV blokuje syntezę nici ujemnej, przypuszczalnie poprzez przesuniecie
SSB na łańcuch dodatni, co zapobiega użyciu nici dodatniej jako matrycy. Dodatnia nić przechodzi w
formę kolistą (1).

Rys. 7 Konwersja nici + faga M13 do dsDNA

Rys. 8 Uwalnianie faga M13 z komórki bakteryjnej

Fag M13 jest powielany i uwalniany z komórki bakteryjnej poprzez procesy niepowodujące jej
zniszczenia. Okryta gpV dodatnia nic DNA kontaktuje się z wewnętrzną stroną błony komórkowej
bakterii. Proces ten wymaga specyficznych sekwencji w DNA oraz białek gpVII i gpIX. Okryty białkiem
kwas nukleinowy faga przechodzi przez błonę. W tym procesie białko gpV jest zastępowane przez gpVII.
Kiedy fag przedostanie się juz poza błonę, następuje przyłączenie białek gpIII i gpVI, co kończy syntezę
nowego wirionu (1) .

Literatura:

http://wirusologia.republika.pl/struktura.htm

64. Cykl lityczny a cykl lizygeniczny

Cykl lizogeniczny
Wirus nie powoduje śmierci komórki lecz ulega włączeniu w obręb komórkowego DNA, nazywany jest
wtedy profagiem (prowirusem). DNA wirusa jest przekazywany komórką potomnym w procesach
podziałów komórkowych. Prowirus, czyli wirus uśpiony w komórce może ją w pewnych warunkach
zaatakować, np. pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. DNA wirusowe zostaje wtedy wycięte z
genomu gospodarza i wchodzi w cykl lityczny zakończony rozpadem komórki.

Cykl lityczny
Cykl rozwojowy wirusa doprowadzający do rozpadu (lizy) atakowanej komórki. Wirus wnika do
komórki, zmusza ją do powielenia wirusowego kwasu nukleinowego i do syntezy wirusowych białek.
Powstają potomne cząsteczki wirusa, które opuszczają komórkę, niszcząc ją.

Literatura:
http://odpowiedz.pl/25786/13/Cykl-lityczny-i-lizogeniczny-wirusa.html

65. Replikacja typu toczącego się koła

Replikacja typu 
jest to proces replikacji DNA rozpoczynający się w kolistej cząsteczce DNA, podczas którego, w wyniku
nacięcia endonukleolitycznego lub innych procesów, powstaje struktura złożona z jednej kolistej nici
DNA (stanowi ona ciągłą matrycę do syntezy komplementarnej nici, na której mogą powstawać
wielokrotne powtórzenia replikowanej cząsteczki DNA) oraz tzw. ogonka, będącego liniową nicią DNA
(ale na znacznej długości tworzącą hybryd z nicią kolistą), "odepchniętą" w wyniku replikacji kolistej
nici. Na liniowej matrycy ogonka może również zachodzić synteza DNA. Formowane w tym procesie
struktury przypominają w mikroskopie elektronowym grecką literę . Replikacja typu toczącego się koła
występuje często w przypadku różnych wirusów oraz niektórych plazmidów, a także podczas amplifikacji
niektórych genów w komórkach zwierzęcych.

Literatura:
http://www.bioleksykon.info/bio-1014-26.html

66. Wirus Herpes simplex – przedstaw schematycznie

Wirusy opryszczki pospolitej, HSV
(herpes simplex virus, HHV-1 i HHV-2, human herpesvirus - ludzki herpeswirus) otoczkowe DNA-
wirusy, należące do rodziny herpeswirusów. Otoczka wirusów opryszczki pospolitej jest bardzo obszerna
- kompletny wirion ma średnicę 120 - 200 nm, podczas gdy nagi kapsyd wykazuje średnicę ok. 100 nm.
Nukleokapsyd ma symetrię ikosaedralną, kwas nukleinowy to dwuniciowy DNA. Genom tych wirusów
koduje ok. 100 polipeptydów, przy czym wiele z nich jest bardzo podobnych u obydwu gatunków, co
utrudnia ich rozróżnienie w badaniach laboratoryjnych. Wyróżnia się dwa gatunki wirusów opryszczki
pospolitej: HHV-1 (dawniej HSV-1, herpes labialis - opryszczka wargowa) i HHV-2 (dawniej HSV-2,
herpes genitalis - opryszczka narządów płciowych).

Nazwy te odzwierciedlają tylko najczęstsze miejsca zakażenia. Zdarza się, że HSV-2 jest przyczyną
opryszczki wargowej i vice versa, mimo dość dużego tropizmu poszczególnych typów do różnych tkanek.
Naturalnym gospodarzem HSV jest człowiek, ale in vitro mogą się one namnażać również w komórkach
innych zwierząt. Źródło zakażenia stanowią wyłącznie ludzie, zarówno z opryszczowymi wykwitami, jak
i w stanie bezobjawowego zakażenia. Może się rozprzestrzeniać poprzez kontakt bezpośredni, może też
przechodzić z matki na płód lub na noworodka (zakażenie okołoporodowe). Największe znaczenie ma
pierwsza droga szerzenia: w większości przypadków do zakażenia dochodzi w okresie do 2 lat od chwili
narodzin lub w czasie porodu. Wirus opryszczki może przetrwać w komórkach nerwowych zakażonego
organizmu (tzw. latencja wirusów). Aktywacja wirusa może nastąpić pod wpływem czynników
zewnętrznych (stres, przeziębienie, miesiączka, osłabienie organizmu itd.), rzadziej spontanicznie. Wirus
jest przyczyną głównie zmian zapalnych na granicy skóry i błony śluzowej (wargi i narządy płciowe), a
także rzadziej zapalenia spojówki i rogówki, skóry lub opryszczkowego zapalenia mózgu. Wirusy
opryszczki pospolitej mają też prawdopodobnie związek z rakiem szyjki macicy, ale nie stanowi on
bezpośredniego, samodzielnego czynnika etiologicznego (chodzi tutaj głównie o HHV-2). W leczeniu
cięższych zakażeń wirusem opryszczki stosuje się Acyklovir.

Schematyczny rys. wirusa opryszczki HHV

Literatura:
http://pl.wikipedia.org/wiki/Wirus_opryszczki_pospolitej

67. Retrowirusy

Retrowirusy
To grupa wirusów należąca do rodziny Retroviridae charakteryzująca się genomem zawartym w RNA,
który jest replikowany do DNA w komórkach gospodarza, dzięki odwrotnej transkryptazie. Następnie
DNA wirusowy jest włączany do genomu gospodarza, dzięki enzymowi wirusowemu zwanym
integrazom. Są to wirusy o sferycznej morfologii winionu, gdzie zewnętrzną strukturą otaczającą jest
osłonka lipidowa. Sam nukleokapsyd przyjmuje kształt sferyczny, pręta lub czopka. Wymiary winionu to
około 100 nm , gdzie znajdziemy dwie identyczne nici RNA o długości od 7-10 kb. Trzeba też
zauważyć, że materiał genetyczny wirusa jest zaopatrzony w czapeczkę na konću 5’ i ogon
polyadenylowy na końcu 3’. Wirusy z tej grupy różnią się zarówno morfologia jak i biologią, ale są
prosto zbudowane. Retrowirusy wywołują wiele chorób jak np. AIDS lub bydlęcą leukemię oraz
przyczyniają się do powstawania nowotworów. Najlepiej poznanym wirusem z tej rodziny jest wirus HIV
- atakuje głównie limfocyty T-pomocnicze. Dotychczas poznano 2 typy wirusa: HIV-1, HIV-2.

Schemat budowy wirusa HIV:
a) glikoproteina 120,
b) glikoproteina 41,
c) lipidowa osłonka zewnętrzna,
d) białkowa osłonka rdzenia, e) proteaza,
f) kapsyd,
g) RNA,
h) odwrotna transkryptaza,
i) integraza

Literatura: wykłady z wirusologii molekularnej
Wikipedia angielska – retroviruses

68. Wirusy i wiroidy roślinne

Wirusy roślinne
Materiałem genetycznym większości wirusów roślinnych jest RNA. Przenoszone są one m.in. poprzez
owady; wystarczy najmniejsze nawet uszkodzenie tkanki, aby wirus wniknął do środka, dlatego do części
zakażeń dochodzi podczas zabiegów ogrodniczych. Wirus roślinny nie musi niszczyć komórki –
rozprzestrzenia się przez plazmodesmy zazwyczaj po krótkotrwałej inkubacji. Wirusem roślinnym
najlepiej poznanym jest wirus mozaiki tytoniu (TMV). Inne przykłady wirusów roślinnych to: wirus
persystentny oraz wiruz zarazy ziemniaczanej. Często są też wykorzystywane do zarażania roślin by
uzyskać niezwykle estetyczne i nietypowe kwiaty np. wirus pstrości tulipana.
Wirioidy
są najmniejszymi czynnikami chorobotwórczymi roślin. Jest to sam kwas nukleinowy - jednołańcuchowy
RNA złożony z ok 300 zasad tworzących III-rzędową strukturę. Brak otoczki białkowej wynika z
możliwości infekowania komórek roślinnych bez konieczności przenikania przez błonę komórkową.
Replikacja RNA wiroidów przebiega w jądrze komórkowym, a zakażone rośliny wydają nasiona
zarażone tymi patogenami. Są to twory odporne na działanie jakichkolwiek antybiotyków. Powodują one
choroby ziemniaków, cytrusów, ogórków, chmielu, palm kokosowych i innych roślin.

Literatura:
http://ebiolog.pl/a-19.html
http://www.biolog.pl/article10.html
„Mikrobiologia ogólna” H.G. Schlegel; PWN 2008; str. 197, 172-173

69. Szczepy killerowe

Szczepy killerowe
Mowa o nich, gdy mamy do czynienia z mikroorganizmem Paramecium aurelia, w którego genomie
wystepuje „killer gene”, zwany po polsku genem-zabijaczem. Wykazano, że w tym gatunku orzęska
można wyróżnić dwa szczepy: szczep pierwszy wydzielający toksynę, na która był odporny (szczep
zabijaczy) i drugi wrażliwy, która to toksyna powodowała ich śmierć. Okazało się również, że zdolność
do produkcji toksyny jest kodowana cytoplazmatycznie, a nie przez geny jądrowe. Cecha „killer” może
być przenoszona drogą koniugacji i szczep wrażliwy sam może zostać zabijaczem. Cecha ta wiąże się z
występowaniem czastek „kappa”, które jak udowodniono są enodosymbiontycznymi bakteriami dającymi
usunąć się przez stosowanie antybiotyków.

Literatura:
„Mikrobiologia ogólna” H.G. Schlegel; PWN 2008; str. 649

70. Plazmidy

Plazmid

cząsteczka DNA występująca w komórce poza chromosomem i zdolna do autonomicznej (niezależnej)
replikacji. Plazmidy występują przede wszystkim u prokariotów, ale znane są także nieliczne plazmidy
występujące u eukariotów. Zazwyczaj plazmidy nie niosą genów metabolizmu podstawowego, a więc nie
są komórce niezbędne do przeżycia. Mogą jednak kodować produkty potrzebne w pewnych
specyficznych warunkach, na przykład geny oporności na antybiotyki lub umożliwiające rozkład i
asymilację różnych związków odżywczych. Plazmidy w drodze koniugacji mogą być przekazywane
pomiędzy komórkami bakteryjnymi. Większość znanych plazmidów to niewielkie, koliście zamknięte
cząsteczki DNA. Znane są również plazmidy naturalnie występujące w formie liniowej. Plazmidy mogą
kodować wiele genów związanych ze swoim utrzymaniem, replikacją oraz transferem do innych
komórek. Najważniejszym elementem budowy każdego plazmidu jest ori (od ang. origin of replication),
czyli sekwencja, w której następuje rozpoczęcie replikacji DNA plazmidowego, niezależnie od replikacji
DNA chromosomowego. W plazmidzie może występować więcej niż jeden region ori. Plazmidy mogą
być przekazywane nie tylko z komórki macierzystej do komórek potomnych, ale także pomiędzy dwiema
komórkami bakteryjnymi w procesie koniugacji. Jest on niezwykle istotny dla ewolucji bakterii,
ponieważ umożliwia niezwykle szybką adaptację do zmieniających się warunków środowiska. Ma to
także znaczenie dla człowieka, gdyż większość genów oporności na antybiotyki kodowanych jest na
plazmidach, co umożliwia szybkie rozprzestrzenianie się oporności wśród bakterii chorobotwórczych. Jak
zostało wspomniane, plazmidy zazwyczaj nie kodują żadnych informacji genetycznych niezbędnych dla
przeżycia komórki. Stanowią jednak dla gospodarza dodatkowe obciążenie metaboliczne, muszą więc
posiadać systemy stabilizujące ich obecność w komórce, inaczej po pewnym czasie zostałyby
wyeliminowane z populacji bakterii. Do czynników utrzymujących plazmidy w komórce należą:

Wysoka liczba kopii plazmidu

Niewielkie plazmidy występują zazwyczaj w komórce w wysokiej (kilkanaście - kilkadziesiąt) liczbie

kopii. Dzięki temu przy podziale komórki zapewnione jest bardzo wysokie prawdopodobieństwo
odziedziczenia plazmidu przez komórki potomne. Im więcej kopii plazmidu, tym większe
prawdopodobieństwo, że w wyniku podziału komórki nie powstanie komórka bezplazmidowa.

Systemy miejscowo specyficznej rekombinacji

Gdy w komórce znajduje się więcej niż jedna kopia plazmidu, spontanicznie zachodzi ich łączenie się

poprzez sekwencje homologiczne, co powoduje powstawanie dimerów i oligomerów. Przy podziale
komórki oligomery tworzą razem jedną cząsteczkę, która zostaje przekazana jednej z komórek
potomnych. Zachodzi więc niebezpieczeństwo, że wszystkie plazmidy połączone w jedną cząsteczkę
zostaną przekazane tylko jednej komórce, a druga komórka będzie pozbawiona plazmidu.
Spowodowałoby to po pewnym czasie zwiększenie się w populacji liczby bakterii nie posiadających
plazmidu. Aby temu zapobiec, na plazmidzie mogą znajdować się geny systemu miejscowo
specyficznej rekombinacji. Zawierają one specjalne sekwencje res oraz kodują białko resolwazę
(rekombinazę). Resolwaza działa na sekwencje res i w drodze rekombinacji homologicznej powoduje
rozdzielenie multimeru na pojedyncze plazmidy. Tego rodzaju system nie zapobiega jednak
ponownemu tworzeniu multimerów, lecz jedynie rozdziela już istniejące.

Systemy partycyjne (aktywnego rozdziału)

Dzięki obecności tych systemów następuje aktywny i ściśle kontrolowany rozdział plazmidów do

komórek potomnych. W skład systemów tego typu wchodzą specyficzne sekwencje DNA, wykazujące
podobieństwo do eukariotycznych centromerów, oraz białka uczestniczące w procesie rozdziału.
Podczas podziału komórki sekwencje centromeropodobne wiązane są przez rozpoznające je białka, do
tych zaś przyłączają się kolejne białka bezpośrednio uczestniczące w rozdziale. Plazmidy zostają
ustawione w płaszczyźnie równikowej, a następnie rozchodzą się do przeciwległych biegunów
komórki.

Systemy addykcyjne

Systemy addykcyjne powodują eliminację komórek, które nie odziedziczyły plazmidu podczas podziału

komórki. Składają się na nie geny kodujące trwałą toksynę (truciznę) oraz labilną antytoksynę
(antidotum). W komórce posiadającej plazmid zachodzi ekspresja obydwu tych genów, jednak
antytoksyna znosi efekt działania toksyny. Po podziale, komórki potomne dziedziczą po komórce
macierzystej zarówno truciznę, jak i antidotum obecne w cytoplazmie. Jeśli komórka nie otrzymała
przy podziale plazmidu, labilne antidotum jest szybko rozkładane, natomiast trwała trucizna jest dalej
obecna w cytoplazmie i, w zależności od typu, powoduje efekt bakteriobójczy lub bakteriostatyczny.
Jeśli natomiast komórka odziedziczyła plazmid, jest w stanie produkować własne antidotum.

Plazmidy bakteryjne znalazły zastosowanie w inżynierii genetycznej jako wektory. Obecnie używa się

plazmidów silnie zmodyfikowanych, często wykazujących jedynie śladowe podobieństwo do naturalnie
występujących pierwowzorów.

Literatura:
http://pl.wikipedia.org/wiki/Plazmid
„Mikrobiologia ogólna” H.G. Schlegel; PWN 2008; str. od 577 (sprawdzenie)

71. W jaki sposób można udowodnić transfer materiału genetycznego u
bakterii.
Odkrycie DNA jako nośnika. W 1928 Griffith opisał zmianę
bezotoczkowego szczepu R Streptococcus pneumoniae w szczep S
posiadający osłonkę. Wstrzyknął on myszą małą ilość niezjadliwych
komórek R wraz z zabitymi termicznie komórkami S. Komórki R
pochodziły od innego szczepu S (SII) którego osłonka łatwo dała się
odrózic metodami serologicznymi od osłonki termicznie zabitego szczepu
S (SIII). PO pewnym czasie można było izolować z myszy zjadlwe
ziarniaki mające otoczkę typu SIII.Wydawało się wiec,ze zabite komórki
SIII przekazały ceche warunkującą tworzenie się otoczek do komórek R,
które z koleji mogły przekazać ją potomstwu. Transformacja dostarczyłą
niezbitego w tamtych czsasch dowodu wskazującego na izolacje
genetycznej informacji w DNA a ni w białkach.
Wyekstrachowane białka wraz z DNA z wirulentnego szczepu bakterii S
rozdzielono na 2 próbyi. Jedną z nich potraktowano enzymem
niszczącym DNA ( zostały tylko białka typu S)- Próba I. Drugą
potraktowano proteinazami i RNAzami (zostaje tylko DNA)- próba II.
Kazda z prób została dodana do typu R. Okazało się z w próbie I obecny
jest tylko typ R. Natomiast w próbie II obecnesą typy R i S. Z tego
wynika ze tylko próba zawierająca DNAz typu Ś podlega transformacji do
typu R

72. Różnorodność i występowanie Archaea

Archeowce

(łac. Archaea; przestarz.: Archaebacteria, Archea, pl.: archeany) – organizmy zaliczane tradycyjnie wraz
z eubakteriami do prokariotów. Pierwotnie uważano nawet, że są ewolucyjnie starsze od bakterii
właściwych, obecnie jednak wiadomo, że grupy te ewoluowały równolegle i są jednakowo stare. Wg
niektórych systematyków należy archeowce traktować jako odrębną linię ewolucyjną i nadać im rangę
domeny.
Archeowce są stosunkowo słabo zbadane i opisywane często w kontekście różnic względem eubakterii.
Główne z nich to: odmienna budowa ściany komórkowej (a konkretnie brak mureiny, zastąpionej
pseudomureiną) oraz obecność eterów rozgałęzionych nienasyconych kwasów tłuszczowych i glicerolu
przy jednoczesnym braku fosfolipidów w błonie komórkowej. Te etery, przebiegające zwykle przez obie
warstwy błony powodują, że jest ona częściowo jednowarstwowa. Ściana komórkowa nie zawiera
peptydoglikanów. Archeowce mają też nietypowe procesy metaboliczne (chemoautotrofy np. redukujące
siarczany). Polimerazy RNA zależne od DNA składają się z więcej niż czterech podjednostek, co jest
zasadniczą różnicą między bakteriami , a archeonami.
Istnieje istotna różnica między bakteriami a archeowcami, jeśli chodzi o organizację materiału
genetycznego. U archeowców kwas DNA jest upakowany w nić nukleosomów, której rdzeń tworzą białka
histonowe. Ponadto materiał genetyczny Archebacterii jest nieciągły, to znaczy przedzielony intronami.
Pewne cechy procesów transkrypcji i translacji u archeowców przypominają bardziej eukariota niż
bakterie, przykładowo polimeraza RNA zbudowana jest podobnie do eukariotycznych polimeraz RNA, a

do inicjacji transkrypcji potrzebuje białek homologicznych do eukariotycznego TFIIB (TFB) i
eukariotycznego białka wiążącego sekwencję TATA (TBP). Archeowce są prawdopodobnie bliżej
spokrewnione z jądrowcami niż z innymi prokariotami. Archeowce są bardzo zróżnicowane zarówno pod
względem morfologii jak i fizjologii. Niektóre żyją jako pojedyncze komórki, inne tworzą nitki lub
agregaty (kolonie). Mogą być sferyczne, pałeczkowate, spiralne lub płatowate. Średnica waha się 0,1µm
do ponad 15µm, a włókna nawet osiągają do 200µm. Ich rozmnażanie jest również bardzo różnorodne –
może to być podział, pączkowanie lub fragmentacja.
Większość znanych gatunków żyje w środowiskach ekstremalnych, takich jak wody gorące, wody silnie
zakwaszone lub silnie alkaliczne, solanki, stężone roztwory innych minerałów. Szczególnie znane są z
występowania w gejzerach i w kominach hydrotermalnych, na dnie oceanów. Niektórzy przedstawiciele
są jednak spotykani w środowiskach zimnych, a kilka gatunków wykryto nawet w przewodach
pokarmowych zwierząt, ale ze względu na niezwykłą biochemię archeowce są raczej nieszkodliwe dla
przedstawicieli innych domen. W każdym razie u ludzi nie są znane infekcje spowodowane archeowcami.
Być może wynika to tylko z faktu, że po prostu do tej pory takie chorobotwórcze archeowce nie zostały
odkryte, mimo że wiele gatunków zamieszkuje np. naszą okrężnicę. Do archeowców należą wszystkie
znane nam obecnie mikroorganizmy żyjące w ekstremalnie wysokich temperaturach (np. w gorących
źródłach). W odróżnieniu od bakterii właściwych, te z nich, które przeprowadzają fotosyntezę, nie mają
chlorofilu. Wszystkie używają też jako składników pokarmowych prostych związków organicznych i
nieorganicznych, ale nie potrafią rozkładać związków bardziej skomplikowanych.
Z punktu widzenia fizjologii mogą być aerobami, fakultatywnymi lub ścisłymi anaerobami. Niektóre są
mezofilami, inne hipertermofilami (mogą żyć w temperaturze powyżej 100°C). Ze względu na sposób
odżywiania zajmują szerokie spektrum od chemolitoautotrofów po organotrofy.
Archeowce zostały podzielone na trzy główne grupy pod względem środowiska bytowania:

•

ekstremalnie halofilne

•

ekstremalnie kwasolubne

•

metalogeniczne

Literatura:
http://pl.wikipedia.org/wiki/Archeowce
„Mikrobiologia ogólna” H.G. Schlegel; PWN 2008; str. 141-144

73. Bakterie purpurowe i ich różnorodność

Bakterie purpurowe
to bakterie prowadzące fotosyntezę anoksygenową (bez uwalniania tlenu). Wszystkich przedstawicieli
tych bakterii cechuje takie same umiejscowienie aparatu fotosyntetycznego na błonach
wewnątrzkomórkowych (tylakoidach), które są wpukleniami błony cytoplazmatycznej. Z nielicznymi
wyjątkami, wszystkie bakterie z tej grupy zawierają bakteriochlorofil a (Bchl a) i wszystkie wiążą CO

cyklu rybulozobifosforanowym, wykorzystując związki organiczne jako donory wodoru, i zazwyczaj jako
źródło węgla. Bakterie purpurowe możemy podzielić na dwie rodziny, różniące się sposobem
wykorzystywania siarki jako donora wodoru:

•

purpurowe bakterie siarkowe (Chromatiaceae)

Są łatwo rozpoznawalne dzięki obecności globul siarki silnie odbijających światło. Typową cechą tej
grupy jest odkładanie siarki podczas utleniania siarkowodoru. Wszyscy przedstawiciele zawierają w
swoich komórkach pęcherzykowate tylakoidy, który wypełniają prawie całą komórkę, ale zdarzają się
wyjątki z tabularnymi tylakoidami. Grupa jest bardzo zróżnicowana. Mamy tu doczynienia z olbrzymami
wśród bakterii np. Thiospirillum jenense. Liczne rodzaje morfologiczne: krótkie pałeczki, przecinkowce,
ruchliwe lub nieruchliwe, kuliste komórki, elipsoidalne. Występują u niektórych przedstawicieli tej grupy
takie organella jak: wakuole gazowe. Prowadzi się również badania na tych bakteriach dotyczące: ruchów
wici i reakcji chemotaktycznej.

•

purpurowe bakterie bezsiarkowe (Rhodospirillaceae)

Bakterie te są podatne na działanie siarkowodoru, który hamuje ich rozwój, choć występują tacy
przedstawiciele tej rodziny, którzy tolerują go , a nawet wykorzystują jako donor wodoru. Bakterie te
posiadają wszystkie znane struktury tylakoidalne. Dzielimy te rodzinę na pięć rodzajów ze względu na
kształt komórek: spiralne, pałeczkowate, zakrzywione pałeczki i kulisto podobne.

Literatura:
„Mikrobiologia ogólna” H.G. Schlegel; PWN 2008; str. 457-462

74. Grupa Vibrio (wystepowannie i różnorodność)

Vibrio
to rodzaj gram- ujemnych bakterii o charakterystycznym przecinkowatym kształcie. Zazwyczaj można je
spotkać w słonej wodzie mórz i oceanów. To rodzaj względnych tlenowców nie wytwarzających
przetrwalników. Wszyscy przedstawiciele tego rodzaju to ruchliwe bakterie z polarną rzeską zaopatrzoną
w pochewkę. Wiele gatunków z rodzaju Vibrio to bardzo ważne patogeny człowieka. Większość chorób
wywoływanych przez te bakterie przypomina grypę żołądkową, jednakże mogą one zakażać również inne
organy prowadząc do sepsy. Zazwyczaj wektorami tych bakterii są liczne morskie zwierzęta np. kraby, a
spożycie niedogotowanego ich mięsa może skończyć się śmiercią. Najbardziej znanym przedstawicielem
tej grupy jest Vibrio cholerae

, która wywołuje cholerę ostra i zaraźliwa choroba przewodu

pokarmowego.

To bardzo różnorodna grupa, występują też gatunki żyjące w symbiozie ze zwierzętami

morskimi takimi jak: meduzy, ryby czy mątwy. Są odpowiedzialne również za luminescencję -
mechanizm quorum sensing (ograniczenie wzrostu koloni przez wytworzenie związków chemicznych
informujących o zagęszczeniu koloni).

Literatura:
en.wikipedia.org/wiki/Vibrio
prezentacja z mikrobiologi z wirusologia

75. Objawy występowania, różnorodność i rola bakterii z grupy Pseudomonas

Pseudomonas
To rodzaj zaliczany do rodziny Pseudomonadaceae gdzie spotkamy gram ujemne, biegunowo urzęsione,
proste lub lekko wygięte pałeczki, które nie tworzą spor i rosną tlenowo. Energię uzyskują z oddychania
tlenowego, a u niektórych gatunków również beztlenowego (denitryfikacja – oddychanie azotanowe), ale
nigdy w wyniku fermentacji. Są one chemoorganotrofami (korzystają z energii 1-węglowych związków
organicznych), a niektóre względnie chemolitotrofami (organizmy, dla których źródłem energii są
utleniane substraty nieorganiczne). Może on wykorzystywać bardzo różne substraty organiczne, między
innymi związki heterocykliczne i aromatyczne, które nie są rozkładane przez inne bakterie. Niektóre
gatunki z tego rodzaju utleniają cukry niecałkowicie i wydzielają do środowiska kwasowe pochodne
cukrów (kwas glukonowy, kwas 2-ketaglukonowy). Mają małe wymagania środowiskowe, więc
spotkamy je wszędzie: w glebie, wodzie, ściekach i w powietrzu. Zwykle zasiedlają jako pierwsze nowe
miejsca, jeżeli zawierają one sole mineralne i kwasy organiczne lub cukry. Często można je rozpoznać po
tworzeniu barwników rozpuszczalnych w wodzie np. błękitno-zielonej piocyjaniny i żółtozielonych
pigmentów fosforyzujących. Niektóre z nich są sideroforami (związek chemiczny chelatujący jony
żelaza; wydzielane do środowiska wiąże jony Fe

w kompleksy, które następnie mogą być pobrane do

organizmu za pomocą mechanizmów transportu aktywnego). Jest to rodzaj bardzo zróżnicowany
począwszy od nieszkodliwych bakterii glebowych do bakterii patogennych zarówno roślin (np. P.
syringa), jak zwierząt w tym człowieka (np. P. aeruginosa – pałeczka ropy błękitnej – najbardziej znany
przedstawiciel swojego rodzaju – może wywoływać np. zapalenie ucha środkowego, czy zakażenia
przyranne charakteryzujące się zielononiebieską ropą).
Rola bakterii z grupy Pseudomonas:

•

są licznymi patogenami roślin i zwierząt

•

są organizmami pionierskimi w niezamieszkałych jeszcze rejonach

•

wydzielają związki pozwalające na wiązanie przez nie jonów żelaza (III)

•

są organizmami odpowiedzialnymi za obieg żelaza w przyrodzie

Literatura:
„Mikrobiologia ogólna” H.G. Schlegel; PWN 2008; str. 136-137

76. Bakterie asymiliujące azot atmosferyczny (różnorodność, występowanie i rola)

SCHEMATYCZNY OBIEG AZOTU W PRZYRODZIE:

Ten schemat tyczy się również zagadnienia 81-Bakterie nitryfikacyjne

Wszystkie organizmy żywe potrzebują do istnienia azotu. Jest to główny składnik bardzo
ważnych substancji biologicznych:

•

aminokwasów, budujących peptydy i białka,

•

zasad azotowych, głównych składników kwasów nukleinowych (DNA oraz RNA),

•

oraz licznych witamin i kofaktorów enzymów.

Zdolność do fotosyntezy tlenowej cyanobakterie dzielą z roślinami wyższymi oraz glonami
zielonymi. Posiadają jednak unikatową cechę biochemiczną - asymilują azot atmosferyczny.
Reakcja wiązania przebiega według ogólnego równania:

+ 8H

+ 8e

+ 16 ATP = 2NH

+ H

+ 16ADP + 16 Pi

Do związania atmosferycznego azotu konieczny jest enzym - nitrogenaza. Enzym ten jest
praktycznie identyczny u wszystkich gatunków mikroorganizmów wiążących azot. Cechuje go
wysoka wrażliwość na obecność tlenu. Zbyt wysokie stężenie tego gazu w komórce prowadzi do
odwracalnej inaktywacji enzym. Cyanobakterie sekcji IV i V (nitkowate) posiadają
wyspecjalizowane komórki wiążące azot - heterocysty. Są one otoczone przez dużo grubszą niż
w innych komórkach ścianę komórkową, zaś stężenie nitrogenazy w ich cytoplazmie jest
wysokie. Są zwykle większe od wegetatywnych komórek trychomu, którym dostarczają
wytwarzanych przez siebie azotanów. Proces fotosyntezy wiąże się z wydzielaniem tlenu, więc

komórki te nie fotosyntetyzują. Są przez to zależne pokarmowo od pozostałych komórek kolonii.
Heterocysty nie mogą również się dzielić. Proces asymilowania N

jest wysoce energochłonny,

więc komórki nie przeprowadzają go bez potrzeby (przy wysokiej dostępności NO

, NO

lub

nie powstają heterocysty lub powstaje ich niewiele). Wytwarzanie heterocyst jest

indukowane niedostateczną ilością przyswajalnego azotu w środowisku. Jednakże nie tylko
gatunki posiadające heterocysty asymilują azot atmosferyczny. Zdolność tę posiada także rodzaj
Trichodesmium. Poziom nitrogenazy w środkowym rejonie trychomu jest wyższy niż na jego
obrzeżach, więc to komórki wewnętrzne zajmują się wiązaniem N

. Istotne jest również zjawisko

zaobserwowane na koloniach w wykładniczej fazie wzrostu - poziom nitrogenazy najwyższy jest
tuż przed fazą jasną cyklu dobowego, co sugeruje w tym przypadku raczej czasowy niż
przestrzenny rozdział fotosyntezy - związanej z wytwarzaniem tlenu - od asymilacji azotu
atmosferycznego - przy użyciu wrażliwej na tlen nitrogenazy. Fotosynteza odbywa się w dzień,
natomiast wiązanie azotu - głównie w nocy.

Symbiozy z roślinami i grzybami

Zdolność asymilacji N

jest często spotykana pośród jednokomórkowych mikroorganizmów, nie

przejawiają jej jednak wielokomórkowe Eukaryota. Heterotrofy czerpią azot z pożywienia
organicznego, natomiast autotrofy wymagają dostarczenia związków azotu w formie
przyswajalnych soli (NO

, NO

, NH

). Autotrofy niezdolne do samodzielnego korzystania z

, są zależne od mikroorganizmów wprowadzających azot atmosferyczny do puli dostępnej dla

organizmów żywych. Niektóre gatunki roślin wykształciły zdolność symbiozy z określonymi
gatunkami bakterii asymilujących azot. Umożliwia im to kolonizację miejsc niedostępnych dla
innych z powodu małej zawartości soli azotowych. Powszechnie znanym przykładem na taką
zależność jest układ pomiędzy roślinami motylkowymi (łac. Papilionaceae) a glebowymi
bakteriami brodawkowymi (Rhizobium). Podobnie cyanobakterie z rodzaju Nostoc lub
Anabaena występują w tkankach korzeni roślin z rodzaju Cycas. Udowodniono asymilację azotu
przez bakterie symbiotyczne i przekazywanie go roślinnemu partnerowi. Mimo że wolno żyjące
cyanobakterie są organizmami fotosyntetyzującymi, we wnętrzu rośliny znajdują się one w
całkowitych ciemnościach, więc do przeżycia potrzebują związków organicznych dostarczanych
przez gospodarza. Tak więc symbioza ta przynosi korzyści obu stronom (mutualizm).Wodne
paprotki Azolla żyją w dziedzicznej symbiozie z cyanobakteriami Anabaena. Na wierzchniej
stronie liści paprotki znajdują się zagłębienia o skomplikowanej strukturze, wypełnione
częściowo śluzem. W śluzie tym bytują symbiotyczne cyanobakterie. Zasada symbiozy jest
podobna jak w poprzednim przypadku. Porosty są organizmami symbiotycznymi, w których
jednym z partnerów jest grzyb. Drugim, w 90% przypadków, jest eukariotyczny zielony glon, w
pozostałych 10% jest to cyanobakteria. Grzyb zapewnia bakteriom miejsce do rozwoju, chroni
przed nadmiernym nasłonecznieniem i wysychaniem oraz dostarcza im substancji mineralnych,
pobieranych z podłoża lub z powietrza. Kolonie cyanobakterii w porostach mają dostęp do
światła słonecznego, w odróżnieniu od symbioz z roślinami, gdzie bakterie, bytując w ciemności,
muszą odżywiać się heterotroficznie. Zielony partner, zarówno bakteryjny jak i eukariotyczny,
dostarcza gospodarzowi produktów fotosyntezy. Natomiast związki azotu są produkowane tylko
przez cyanobakterie, gdyż glony eukariotyczne nie potrafią wiązać azotu atmosferycznego.
Zwiększa to ekologiczne znaczenie tej grupy porostów. Mogą one rosnąć na nagich skałach i być
pierwotnym źródłem powstającej gleby i substancji odżywczych dla innych gatunków. Gatunki
roślin i grzybów, nie nawiązujące bezpośredniej symbiozy z cyanobakteriami wiążącymi azot,
również odnoszą korzyści z ich istnienia. Bakterie te powodują wzbogacanie środowiska w
przyswajalne związki azotowe poprzez wydzielanie metabolitów oraz po śmierci komórek.
Wspólnie z innymi mikroorganizmami asymilującymi oraz uwalniającymi azot do atmosfery,
mają one kontrolę nad wielkością puli azotu dostępnej dla wszystkich organizmów żywych.

77. Agrobacterium (występowanie i znaczenie)

Bakteria glebowa Agrobacterium tumefaciens powoduje powstawanie guzów we wszystkich
badanych pod tym względem roślinach dwuliściennych i w niektórych jednoliściennych. Za
tworzenie się guzów odpowiedzialny jest plazmid Ti (ang. tumor inducing). Fragment tego
plazmidu przenoszony jest do komórki roślinnej i stabilnie integruje w genom. Zawarte w tym
fragmencie geny ulegają ekspresji w komórce roślinnej. Integrujący fragment nazwano T-DNA
(transferred DNA). Analiza genetyczna wykazała, że dwa regiony plazmidu Ti są niezbędne do
powstania guza: T-DNA i region vir (virulence). Mutacje we fragmencie T-DNA zmieniają
morfologię guza, natomiast mutacje w regionie vir zaburzają jego powstanie. T-DNA zawiera
geny które są związane z produkcją fitohormonów (auksyn, cytokinin, kwasu indolilooctowego).
Nadprodukcja tych hormonów podwyższa tempo podziału komórki, zapobiega różnicowaniu i w
rezultacie powoduje powstanie guza. Inne geny T-DNA odpowiedzialne są za syntezę
aminokwasów i pochodnych cukrowych zwanych opinami, oraz za ich wydzielanie z komórki
roślinnej. Opiny zawarte w guzie tkanki roślinnej mogą służyć jako Yródło węgla i azotu dla
Agrobacterium. Wykazano, że obszar T-DNA zawiera sekwencje niezbędne do przeniesienia go
do komórki roślinnej. Niezbędny do przeniesienia T-DNA jest region vir, który jest aktywny
nawet gdy znajduje się w innym replikonie. Wiadomo, że powtórzenia sekwencji o długości 25
bp tworzące granice T-DNA są niezbędne, ale i wystarczające aby region ten stabilnie integrował
w genom roślinny. DNA zawarty między granicznymi sekwencjami przenoszony jest do
komórki roślinnej z pomocą białek kodowanych przez geny znajdujące się w regionie vir, a
następnie integruje w genom roślinny. Odkrycie mechanizmu tego zjawiska umożliwiło
skonstruowanie wektorów używanych obecnie do transformacji komórek roślinnych z
wykorzystaniem Agrobacterium. Agrobacterium tumefaciens - glebowa bakteria Gram-ujemna,
pałeczkowata, fitopatogeniczna. Wywołuje chorobę roślin zwaną guzowatością korzeni. Ma
niezwykle szeroki zakres patogeniczności - poraża ponad 600 gatunków roślin. Należy do
rodziny Rhizobiaceae, a więc jest bliską krewniaczką bakterii brodawkowych. Zakaża rośliny
wnikając do skaleczonych tkanek.

Wywołuje:

ich rozrost w postaci guzowatych narośli (w wyniku uaktywnienia tzw. onkogenów

Agrobacterium)
2.

przestawienie ich metabolizmu na produkcję opin - metabolitów nieprzydatnych

roślinie, lecz cennych dla bakterii. Te przemiany zakażonych tkanek są następstwem przekazania
im przez bakterię fragmentu jej DNA - tzw. T-DNA (po wykryciu uszkodzonej rośliny, bakteria
wycina T-DNA ze swojego plazmidu, zwanego plazmidem Ti i - opakowawszy je w
odpowiednie białka - przesyła je przez specjalnie wytworzony tunel do wnętrza komórki
roślinnej). Rozwój choroby jest więc następstwem transformowania tkanek roślinnych przez
bakterie.

78. Bakterie pochewkowe (występowanie i znaczenie).
bakterie nitkowate, bakterie pochewkowate, Chlamydobacteriae, bakterie
występujące na podwodnych ciałach stałych i w wilgotnej glebie; ich
komórki, ułożone w szereg, otoczone są łączącą je śluzową pochewką;
rozmnażają się przez podział szczytowych komórek nici na ruchliwe
pływki lub nieruchliwe gonidia.
Najlepiej poznaną bakterią nitkowatą jest Sphaerotilus natans. Bakteria
ta nazywana jest często „grzybem ściekowym” rozwija się w

zanieczyszczonych płynących wodach, w ściekach z cukrowni, na tamach
i biologicznych złożach zraszanych. Bakterie te w krótkim czasie mogą
zaczopować rury, kanały odpływowe i rowy. Najwięcej problemów robią w
oczyszczalniach ścieków, punktacj uzdatniania wody. Pokrywają zbiorniki
kożuchami, czopują rury.

79. Kaulobakterie (występowanie i znaczenie).
Rodzaj Proteobacteria; Bakterie Gram- , żyjące w oligotroficznych
wodach, odgrywa ważną role w cyklu węgla. Bakteria jest zróżnicowana
morfologicznie. Część przypominająca łodyżkę przytwierdza się do
powierzchni a reszta zdobywa pożywienie. Caulobacter jest
heterotroficznym aerobem. Do prawidłowego rozwoju wymaga
odpowiedniego poziomu fosforu. Ma złożony cykl życiowy. Biegunowo
ułożone pałeczki przylegają do pow. Stałych, w tym nawet do innych
bakterii, urzęsionym końcem, który zmienia się następnie w łodyżkę;
bakteria dzieli się, a komórka potomna tworzy na wolnym biegunie nową
rzęskę.

80.Cykl życiowy Bdellovibrio

Bdellovibrio jest tlenowym mikroorganizmem pasożytującym na innych bakteriach, niewielkie
bardzo ruchliwe komórki. Napotkawszy odpowiednią bakterię żywiciela pasożyt ten przywiera
nieorzęsionym biegunem do jej ściany komórkowej i obraca się wokół swej osi podłużnej,
zaatakowana komórka w krótkim czasie przekształca się w formę kulistą. Bdellovibria penetruje
jej ścianę komórkową i dostaje się do przestrzeni pery plazmatycznej. Komórka wydłuża się i
rośnie do momentu wyczerpania związków pokarmowych żywiciela. Forma cylindryczna dzieli
się wielokrotnie, po lizie ściany komórkowej gospodarza komórki potomne pasożyta zostają
uwolnione gotowe do ataku.

Charakterystyczne dla Bdellovibrio jest to, że może atakować komórki nierosnące.
Uważa się, że pasożytniczy tryb życie Bdellovibria jest przystosowaniem do środowiska o
małym stężeniu substancji odżywczych.

81. Bakterie nitryfikacyjne(występowanie i znaczenie)
Znajdujące się w glebie sole azotowe, które pobierają rośliny i obracają na budowę cząsteczek
białka, stanowią podstawowy element ciała roślin i zwierząt. Powstają w wyniku utleniania
amoniaku i jego związków przez bakterie nitryfikacyjne na tlenki azotu, które z innymi
związkami mineralnymi tworzą znów azotowe związki glebowe.
Nazwa „nitryfikatory” pochodzi od łacińskich słów „nitrum”, czyli soda i „facio”, czyli czynię.
Nitryfikacja jest procesem realizowanym głównie przez bakterie Nitrosomonas i Nitrobacter. Są
to mikroorganizmy, które jako budulec własnego ciała wykorzystują podobnie jak rośliny proste
związki nieorganiczne: wodę i dwutlenek węgla. Niezbędną do życia energię uzyskują natomiast
w wyniku chemicznej reakcji utleniania azotu amonowego do azotynów, a następnie azotynów
do azotanów. W uproszczeniu bakterie Nitrosomonas przeprowadzają reakcję:
NH4+ + 1,5 O2 -> NO2- + 2H+ + H2O + 352 kJ
zaś bakterie Nitrobacter:
NO2- + 0,5 O2 -> NO3- + 73 kJ
W wyniku działalności tych pożytecznych mikroorganizmów następuje przekształcenie
stosunkowo toksycznego azotu amonowego (NH4+ i NH3) w znacznie mniej szkodliwy azot
azotanowy (NO3-). Drugi etap nitryfikacji przeprowadzany przez Nitrobacter przebiega znacznie
szybciej i cały wytworzony azot azotanowy (NO2-) jest praktycznie natychmiast przetwarzany.
Bakterie nitryfikacyjne bytują głównie w glebie, wzbogacając ją w azotany, najchętniej
wykorzystywaną przez rośliny formę azotu. Zbyt intensywna nitryfikacja nie jest pożądana, gdyż
azotany są znacznie łatwiej wypłukiwane z gleby niż jony amonowe.
Inaczej mówiąc, bakterie nitryfikacyjne utleniają amoniak wytwarzany podczas procesów
gnilnych (w rozkładzie białek). Są bardzo ważnym czynnikiem obiegu związków azotowych w
przyrodzie. Azotany stanowią źródło pokarmu azotowego dla roślin wyższych.
Azotany mogą być bezpośrednio wykorzystywane jako źródło azotu przez rośliny, mogą
gromadzić się w glebie (np. złoża saletry chilijskiej) lub ulegać rozkładowi przez bakterie
denitryfikacyjne.
Przykłady bakterii nitryfikacyjnych: Nitrosomonas europaea, Nitrosomonas groningensis,
Nitrosomonas javenensis, Nitrosomonas monocella.
Przebieg procesu nitryfikacji zależy od szeregu parametrów:
Temperatury, dostępności tlenu rozpuszczonego, pH, stężenia substratów i produktów reakcji, a
w mniejszym stopniu koncentracji bakterii nitryfikujących i rodzaju powierzchni, na której się
rozwijają, dostępności światła.
-Krytyczne stężenie tlenu, poniżej którego proces nitryfikacji ustaje, wynosi dla czystych kultur
0,08 mg O2/l.
-Nitryfikatory są organizmami mezofilnymi – optimum temperatury dla ich rozwoju mieści się w
granicach 28-360C.
-Optimum pH dla procesu nitryfikacji wynosi około 7,6.
-Oba gatunki są czułe na niekorzystne oddziaływanie substratów nie własnych, tj. Nitrosomonas,
na obecność jonów NO-2, a Nitrobacter na jony NH+4.

82.Metanotrofy

Metanotrofy, czyli bakterie wykorzystujące do swego wzrostu i rozwoju metan oraz tlen.
Obecność bakterii metanotroficznych usuwających z powietrza metan stwierdzono w różnych
ekosystemach, w miejscach gdzie metan dyfundujący ze źródła ma możliwość kontaktu z tlenem

atmosferycznym. Do środowisk zasiedlanych przez bakterie metanotroficzne należą zarówno
ekosystemy naturalne (torfowiska, gleby naturalne, środowiska wulkaniczne), jak i
antropogeniczne.(składowiska odpadów, miejsca transportu gazu ziemnego i ropy naftowej,
gleby różnych stref klimatycznych, pola ryżowe). Do ostatnio zbadanych środowisk należą skały
przywęglowe, stanowiące materiał odpadowy z kopalni węgla kamiennego. Jak stwierdzono w
czasie badań skały przywęglowe są zasiedlane przez bakterie metanotroficzne wykazujące
znaczną aktywność. Optymistycznie zakłada się iż w przyszłości metanotrofy pomogą obniżyć-
zredukować stężenie metanu zarówno w miejscach jego powstawania (kopalnie, składowiska
odpadów), jak również przyczyni się do zmniejszenia efektu cieplarnianego.

83. Firmicutes (występowanie i znaczenie)

Bakterie jednokomórkowe, Gram +, patogeny roślin i zwierząt, saprobionty.
Do Firmicutes należą:
-Lactococcus

Streptococcus – jest jedną z przyczyn zapalenia gardła; używane przy produkcji: kiszonki,
jogurtów, serów; produkują energię w wyniku fermentacji cukru, mogą żyć w obecności tlenu
ale nie używają go w procesach oddechowych.
S. mutant powoduje próchnicę.
S. fecalis żyje w jelicie i to jest normalne.
S. pyogenes powoduje lizę czerwonych krwinek.
-Mycoplasma
-Leuconostoc
-Lactobacillus
-Listeria
-Caryophanon
Stphylococcus – występują u ciepłokrwistych zwierząt. Rośnie w warunkach beztlenowych,
produkuje kwas mlekowy.
S. epidermidis normalnie żyje na skórze.
S. aureus żyje w jamie nosowo-gardłowej, ale może czasem tworzyć patogeny: wtedy zakrzepy i
zatrucia piknikowe.
-Desulfotomaculum
Bacillus – B. subtilis powszechnie w glebie gnicie bulw ziemniaka, chleba. B. mycoides w
glebie. B. anthracis (wąglik) w glebie, powoduje posocznice wąglikową, broń biologiczna.
Heliobacterium

Clostridium – Znajdywane są w glebie, wodnych sedymentach i mule. Można je selektywnie
izolować poddając w 80

C przez 10min. Spory kiełkują dopiero po silnym podgrzaniu.

C. perfinges toksyny zatkanie naczyń krwionośnych gangrena.

„Wytłuszczone” to organizmy tworzące endospory - spory lub stadia przetrwalne, pozwalające
przetrwać okresy wysuszenia lub wysokiej temperatury, UV i dezynfekcje (nawet 50 lat)

84. Actinobacteria (występowanie i znaczenie)

Oto krótka charakterystyka:

-są to organizmy prokariotyczne

- typ Gram-dodatnich bakterii

-są bakteriami kwasoodpornymi, względne tlenowce

-posiadają cylindryczną nieregularną budowę z tendencją do rozgałęziania się co upodabnia je
do grzybów nitkowatych

-splątki nitek tworzą pseudogrzybnie (pseudomycelium), która może być powierzchniowa,
wgłębna lub powietrzna.

-Rozmnażają się przez fragmentację grzybni z wytworzeniem zarodników jak i przez
fragmentacje pseudogrzybni

- zaliczane są tu pospolite bakterie glebowe

-niektóre wchodzą w symbiozę z roślinami wyższymi

-niektóre wiążą azot inne są patogenami

-są ważną częścią warstwy humusu (próchnicy) glebowego

-występują pospolicie w glebie, kompostach, obornikach

-rozkładają resztki roślinne i zwierzęce ; polisacharydy, sterydy, celulozę i chitynę

-produkują geosminę która odpowiada za charakterystyczny zapach świeżo zaoranej ziemi

-niektóre wytwarzają antybiotyki np. Streptomyces wytwarza streptomycynę

85.Bakterie fotosyntezujące

Bakterie dzielą się na heterotrofy (organizmy cudzożywne) czyli saprobionty, symbionty,
pasożyty (patrz: informacje wstępne) oraz autotrofy, które uzyskują niezbędne do życia związki
organiczne na drodze fotosyntezy bądź chemosyntezy. Wyróżnia się pięć grup bakterii
fotosyntetyzujących do których należą zielone i purpurowe bakterie siarkowe, zielone i
purpurowe bakterie bezsiarkowe oraz sinice. Istnieje teoria, że chloroplasty roślin są to
uproszczone i przekształcone sinice, które w toku ewolucji związały się z komórką gospodarza.
Sinice posiadają barwniki podobne do roślin czyli zielony chlorofil a (podstawowy- jest go
najwięcej), żółty karoten, niebieski fikocyjan i czerwoną fikoerytrynę. Donorem wodoru u sinic
jest woda, dlatego produktem ubocznym fotosyntezy jest cząsteczkowy tlen.

6CO

+ 6H

→

energia świetlna

→

+ 6O

Jednak fotosynteza bakterii siarkowych znacznie różni się od fotosyntezy roślin i sinic.
Purpurowe i zielone bakterie siarkowe najsilniej absorbują światło widma podczerwieni, a
donorem wodoru są u nich związki siarki.

6CO

+ 6H

→

energia świetlna

→

+ 12S + 6H

Fotosyntetyzujące bakterie bezsiarkowe redukują CO

przez utlenianie znajdujących się w

środowisku alkoholi lub wodoru.
-Wyróżnia się bakteriochlorofil a,b,c,d,e.
-Zachodzi fosforylacja cykliczna lub inne procesy syntetyzujące ATP.
- Brak reakcji Hilla (fotoliza wody).
-śródłem elektronów dla bakteriochlorofilu jest wodór lub związki siarki.
-BAKTERIE ZIELONE-mają bakteriochlorofil c,d i e. Posiadają kompleks P 870 ale pochłaniąją
światło 800, 850 i 870nm.
-BAKTERIE PURPUROWE- mają bakteriochlorofil a i b który jest przesłonięty karotenoidami
(czerownymi i brązowymi). Wyróżnia się tu 2 rodziny: Chromatiaceae są wyłącznie beztlenowe
a Rhodospirillaceae w warunkach tlenowych przechodzą na heterotrofizm. Bakterie purpurowe
przeprowadzają analogicznie fosforylację jak bakterie zielone (elektron wybity z chlorofilu
przechodzi przez prznośniki m.in. FMN i cytochromy i ładuje 2 cz. ATP).

HALOBACTERIUM
śyją w zasolonych zbiornikach wodnych. nie wykorzystują chlorofilu. Mają one błonę
purpurową z bakteriorodopsyny. Jest ona połączona z retinalem. Przy naświetlaniu nstepuje
odszczepienie protonu który wędruje poza komórkę i tworzy się różnica potencjałów. Powrót
jonów przez ATPazę powoduje syntezę ATP.

FAZA CIEMNA
--Oprócz RuDP akceptorem CO2jest PEP (fosfoenolopirogronian).
PEP + CO2 dają-szczawiooctan
szczawiooctan + (-NH2)-dają-asparaginian
Część dwutlenku węgla jest wbudowana od razu w aminokwas.
--Niektóre bakterie syntetyzują pirogronian:
acetylo-CoA + CO2 dają pirogronian (udział bierze zredukowana ferredoksyna).

--Inne wytwarzają alfa-ketoglutaran
bursztynylo-CoA + CO2 dają-alfa-ketoglutaran

86.Przykład symbiozy eukariotycznych mikroorganizmów
Symbioza (symbiosis) współżycie dwóch lub większej liczby gatunków, w których obie strony
czerpią korzyści nie szkodząc drugiej.
Przykład symbiozy w świecie eukariontów jest mnóstwo.
-bakterie brodawkowe: bakterie te wiążą azot atmosferyczny, z którego korzysta roślina;od
rośliny bakterie otrzymują cukry, bakterie brodawkowe należą do rodzaju Rhizobium,
Azorhizobium, Bradyrhizobium i Sinorhizobium.
-mikoryza też genialny przykład symbiozy eukariontów
-bakterie jelitowe u człowieka
-termity i żyjące w ich jelitach wiciowce
- Mszyce i bakteria Buchnera aphidicola
Na razie tyle bo już siły i inwencji mi brak, jak coś jeszcze wpadanie mi do głowy to prześlę.

87.Mikoryza – rodzaje i znaczenie.

Mikoryza jest wzajemnie korzystnym współżyciem roślin i specyficznych grzybów
symbiotycznych, nawiązujących bezpośredni kontakt z korzeniami rośliny – gospodarza.Poza
korzeniowa sieć strzępek grzybowych zwiększa zasięg pobierania i transportu azotu, fosforu i
mikroelementów z gleby do korzeni, z których grzyb w zamian uzyskuje niezbędne asymilaty
rośliny (cukry) stanowiące dla niego żródło węgla i energii.Mikoryza występuje u ponad 90%
znanych gatunków roślin - zapewniając im optymalne warunki wzrostu i rozwoju, zwłaszcza w
niekorzystnych warunkach środowiskowych.Mikoryza zwiększa odporność roślin na nie
sprzyjające warunki środowiskowe, np. niewystarczającą dostępność wody i składników
pokarmowych w glebie, niewłaściwy odczyn gleby, zanieczyszczenia metalami ciężkimi,
występowanie patogenów powodujących odglebowe choroby roślin (m.in. fuzariozy,
fitoftorozy).Rośliny mikoryzowane generalnie charakteryzują się większą żywotnością i
konkurencyjnością czego widocznym efektem jest często lepszy wzrost, pokrój i adaptacja roślin
wysadzanych na nowe, często nie odpowiednio przygotowane stanowiska.Poszczególne gatunki
roślin współżyją z różnymi gatunkami grzybów mikoryzowych, często należących do różnych
taksonów. Z tego względu wyróżnia się kilka podstawowych typów mikoryz, uwzględniających
zarówno morfologię korzeni rośliny mikoryzowej, fizjologię symbiozy jak i wspomniane
zależności gatunkowe.

Wyróżnia się kilka podstawowych typów mikoryz:

Ektomikoryzy (EM = ecto mycorrhiza) dominują u roślin drzewiastych, dla których partnerami

symbiozy są gatunki grzybów należących do klas workowców (Ascomycetes) i podstawczaków
(Basidiomycetes);

Endomikoryzy (AM = arbuscular mycorrhiza lub VAM = vesicular-arbuscular mycorrhiza)

dominują u roślin zielnych, jednak licznie obserwowane są również u drzew; partnerami
symbiozy są głównie grzyby należące do rzędu Glomales;

Mikoryzy typu erikoidalnego (ERM = ericoid mycorrhiza) występują u roślin wrzosowatych;

partnerami symbiozy są głównie grzyby należące do Deuteromycetes.

Mikoryzy typu arbutoidalnego (ARM = arbutoid mycorrhiza) i Ektendomikoryzy (ECM =

ectendo mycorrhiza)

Szczepionki mikoryzowe zapewniają roślinom:

•

Lepsze możliwości wzrostu i rozwoju

•

Warunki zrównoważonego nawożenia,

•

Większą dostępność związków odżywczych (np. fosforu, azotu) z gleby za pośrednictwem

poza korzeniowej sieci strzępek grzybowych,

•

Zwiększoną tolerancję na stresy związane z deficytem wody, temperaturą, zbyt kwaśnym lub

zasadowym odczynem podłoża,

•

Wzrost bioróżnorodności roślin i środowiska glebowego w odtwarzanych ekosystemach,

•

Zwiększoną odporność na choroby wywoływane przez patogeny korzeniowe.

88.Symbioza Rifita Pachhyptila (robak morski)

Liczba symbiotycznych powiązań między mikroorganizmami a zwierzętami jest ogromna.

Riftia pachyptila (z grupy Pogonophora)- gigantyczny wieloszczet, występujący w wielu
hydrotermalnych środowiskach. Duży, osiadły w stanie dorosłym zwierz może mieć nawet 2,5 m
wysokości. Całe ciało osłonięte jest rurką zbudowaną z chityny. Najistotniejsze funkcje spełniają
czerwone, pierzaste czułki wystające u szczytu jak czerwony pióropusz i duży organ specjalny,
tzw trofosom, miejsce przeznaczenia dla goszczenia symbiontów - bakterii
chemosyntetyzujących. Jest to organ stanowiący źródło pokarmu, bo sama Riftia nie pobiera
pokarmów, nie trawi i nie wydala. W trofosomie żyją miliony bakterii wykorzystujących
siarkowodór i dwutlenek węgla dostarczany systemem krwionośnym wieloszczeta. Ten
pióropusz, to organ dobrze ukrwiony o dużej powierzchni chłonnej, może być wciągany do
wnętrza rurki w przypadku zagrożenia. Cyrkulacja krwi zapewniona jest przez leżące u szczytu
serce i naczynie krwionośne przebiegające wzdłuż całego trofosomu. Rzecz jednak w tym, że
organizm ten musi mieć krew specjalną, zawierającą nietypową hemoglobinę o złożonej
strukturze. Ten rodzaj hemoglobiny nie ulega zatruciu siarkowodorem, wprost przeciwnie
transportuje go do trofosomu, jak również tlen i CO2. Same komórki Riftii chronione są przed
siarkowodorem odpowiednimi enzymami utleniającymi. Mówi się, że mamy tu do czynienia ze
skomplikowaną zależnością symbiotyczną. Można zadać sobie pytanie, czy to jest symbioza, a
może raczej hodowla bakterii z wykorzystywaniem ich metabolitów. Riftia tylko pośredniczy
między środowiskiem zewnętrznym zawierającym wszystkie niezbędne dla bakterii substancje,
sama im nic nie daje poza schronieniem dla bakterii i pośredniczeniu w kontakcie z
pożywieniem.
Niezwykle interesujący jest też fakt, że larwalne formy Riftii to wolnopływające, drobne
zwierzaczki, odżywiające się jak inne zwierzęta poprzez otwór pokarmowy i ich system
trawienny obsługiwany jest odbytem. 'Ani w głowie' im bakterie. Dopiero później, w miarę
metamorfozy, tracą przewód pokarmowy, osiedlają się i .. zarażają bakteriami, wcale nie przez
połykanie bakterii, ale przez skórę.
Dojrzałe osobniki tworzą całe zespoły nadające ton okołokominowego środowiska.

89. Kleptoplasty Elysia
Badacze z Uniwersytetu Maine rozwikłali zagadkę ślimaka zdolnego do przeprowadzania
fotosyntezy. Okazuje się, że jego niezwykłe umiejętności są możliwe dzięki wyrafinowanej
"kradzieży". Niezwykły mięczak, żyjący u wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych,
należy do gatunku Elysia chlorotica. Już kilka lat temu zaobserwowano w jego organizmie
chloroplasty(a właściwie kleptoplasty). Dotychczas jednak pełne zrozumienie tego niezwykłego
zjawiska było dla badaczy nieuchwytne.
Autorką odkrycia jest Mary Rumpho, od lat badająca to zwierzę. Z przeprowadzonych przez nią
eksperymentów wynika, że swoją zdolność do fotosyntezy E. chlorotica zawdzięcza "kradzieży"
genów występujących normalnie u alg - głównego pokarmu ślimaka.
Choć obecność chloroplastów w ciele mięczaka była bezsprzeczna, badacze nie mieli pojęcia,
dlaczego jest on w stanie utrzymać je w swoim ciele przez niemal całe życie. Wiadomo bowiem,
że własny materiał genetyczny chloroplastów koduje zaledwie około 10% białek potrzebnych do
ich funkcjonowania. Pozostałe geny są ukryte w DNA jądra komórkowego alg. Eksperymenty
przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Maine potwierdziły, że materiał genetyczny
chloroplastów wyizolowanych z komórek E. chlorotica nie zawiera genów umożliwiających im
długotrwałe przeżycie poza macierzystym organizmem. Oczywistym (choć jednocześnie
niezwykle zaskakującym) było więc, że brakujące geny muszą pochodzić z genomu samego
ślimaka. Badanie sekwencji DNA mięczaka potwierdziło to przypuszczenie. Badacze
zaproponowali dwie hipotezy mogące wyjaśniać tę zagadkę. Pierwsza z nich mówi o
przechwyceniu genów alg razem z pochłanianymi komórkami. Zgodnie z nią, z niewiadomych
przyczyn pokaźne fragmenty materiału genetycznego mogły zostać wbudowane do genomu E.
chlorotica. Konkurencyjna teoria mówi o niezidentyfikowanym wirusie, który mógł przenieść

sekwencje DNA z komórek jednego gatunku do drugiego.
Co ciekawe, geny alg znaleziono także w komórkach rozrodczych ślimaka. Oznacza to, że DNA
kodujące "egzotyczne" dla niego białka jest przekazywane kolejnym pokoleniom.
E. chlorotica nie jest pierwszym odkrytym zwierzęciem wykorzystującym zdolność innych
organizmów do fotosyntezy na swoją korzyść. Wyjątkowość odkrycia polega jednak na tym, że
w przypadku tego organizmu dochodzi do wbudowania chloroplastów do własnych komórek i
utrzymania ich w tym miejscu przez niemal cały czas trwania jego życia. Wszelkie inne
zwierzęta osiągały ten sam efekt wyłącznie dzięki pochłanianiu na krótki czas całych komórek
roślinnych.

91. Endofity liściowe
Myrsinaceae i 30 gat. Z rodz. Ardisia, Amblyanthopsis, Amblyanthus.
Specyficzne bakterie żyjące pomiędzy komórkami liści, nadają liściom faliste obrzeżenie.
Bakterie mają wygląd bakterioidów. Przenoszone są w nasionach (między zarodkiem a
endospermą). Bakterie można wyeliminować stosując odpowiednią temperaturę, ale wtedy brak
rozmnażania generatywnego.
Bakterie produkują substancje wzrostowe.
Endofity z królestwa grzybów:
1.

Gramineae

Cyperaceae

Neothypodium These endophytes are asexual, seed-borne symbionts of cool-season

grasses, and grow intercellularly throughout the aerial tissues of their hosts, including shoot
apical meristems, leaf sheaths and blades, inflorescences, seeds and embryos
4.

Acremonium

Rośliny, które mają te endofity są odporne na brak wody, trujące dla koni i krów, charakteryzują
się większą biomasą

92.Symbionty termitów

Jest to przykład na symbiozę obligatoryjną między mikroorganizmami rozkładającymi celulozę a
zwierzętami. Związek termitów z bytującymi w ich jelitach wiciowcami Devescovina bez
wyspecjalizowanych wiciowców wiele gatunków termitów nie jest zdolnych do trawienia
drewna, którym się żywią. Kiedy wiciowce usunie się eksperymentalnie, termity giną śmiercią
głodową. Symbionty te wykazują tak doskonałą koordynację z biologią swego gospodarza, iż
reagują na jego linienie, tworząc cysty. Umożliwia to ponowną infekcję wiciowcami, kiedy
termity pożerają po linieniu nabłonek wyściełający ich jelita. Dodatkowo w jelitach obecne są
bakterie dostarczające azot.

93.Symbionty mszyc

Mszyce i bakteria Buchnera aphidicola. Mszyce wysysają soki z roślin-cierpią zatem na
niedostatek białek i pewnych witamin, mają za to nadmiar cukrów. Endosymbiotyczne bakterie
Buchnera, których nie udało sie dotąd wyhodowac poza ich owadzim gospodarzem-żyją tylko w
specjalnych, poliploidalnych komórkach gospodarza zwanych bakteriocytami. Tam syntezują tak
potrzebne owadom witaminy, aminokwasy i białka.

95.Oczyszczalnie ścieków i znaczenie mikroorganizmów.

Oczyszczalnia ścieków- jest to zespół urządzeń do oczyszczania ścieków przemysłowych i
komunalnych przed odprowadzeniem ich do rzeki, jeziora, morza, gruntu.

Oczyszczalnie dzieli się na:

•

lokalne (służą do oczyszczanie niewielkich ilości ścieków)

•

centralne (służą do oczyszczania dużych ilości ścieków)

•

grupowe (służą do oczyszczania ścieków zbieranych z określonego regionu)

Metody oczyszczania ścieków

Mechaniczne

To tzw. I stopień oczyszczania. Procesy te mają na celu usunięcie ze ścieków ciał stałych
pływających i grubych zawiesin mineralnych oraz organicznych. Polegają na rozdrabnianiu,
cedzeniu, sedymentacji, flotacji, wypienianiu i odwirowaniu. Metody mechaniczne mogą
zapewnić redukcję zawiesin w granicach 60-70%, BZT

do 20%.

Urządzenia wykorzystywane w mechanicznym oczyszczaniu ścieków:

kraty,

ręczne

mechaniczne

sita,

piaskowniki,

osadniki,

flotatory.

Biologiczne

Podstawowym celem biologicznego oczyszczania ścieków jest usunięcie ze ścieków
biologicznie rozkładalnych zanieczyszczeń. Do prowadzenia procesów biologicznego rozkładu
zanieczyszczeń organicznych wykorzystuje się populacje mikroorganizmów zawieszone w toni
ścieków (metody osadu czynnego) lub mikroorganizmy tworzące utwierdzoną biomasę (złoża
biologiczne).

Zanieczyszczenia organiczne podczas przemian biochemicznych są wykorzystywane przez
mikroorganizmy jako pokarm przyczyniając się do przyrostu biomasy bakteryjnej. Pozostała
część rozłożonych zanieczyszczeń uwalniania jest w warunkach tlenowych jako dwutlenek
węgla i woda. W przypadku procesów beztlenowych produktami gazowymi rozkładu materii
organicznej jest dwutlenek węgla oraz metan.

Nadmiar masy organicznej wytworzonej podczas rozkładu biologicznego zanieczyszczeń
zawartych w ściekach oddzielana jest od strumienia ścieków w osadnikach wtórnych.

W technologii biologicznego oczyszczania ścieków wyróżnia się procesy prowadzone w
warunkach:

•

tlenowych - biologiczne utlenianie, nitryfikacja

•

beztlenowych - denitryfikacja

Chemiczne

To wspomaganie mechanicznego oczyszczania ścieków poprzez działanie koagulantów. Ścieki
mieszane są z roztworem koagulanta, w wyniku czego wytwarzają się kłaczki wodorotlenku
glinu lub żelaza, sorbujące zanieczyszczenia zawarte w ściekach i przyśpieszające proces
sedymentacji zawiesin w osadniku. Metody chemiczne stosuje się do usuwania ze ścieków
(głównie przemysłowych) substancji nie ulegających biologicznemu rozkładowi. Polegają one na
koagulacji, sorpcji i chlorowaniu. Chlorowanie ma na celu unieszkodliwieniu bakterii
chorobotwórczych i usunięcie przykrej woni ze ścieków.

Osad czynny - jest żywą zawiesiną bakterii heterotroficznych i pierwotniaków. Jest to
kłaczkowata zawiesina zawierająca mikroorganizmy zdolne do prowadzenia:

•

utleniania związków organicznych

•

nitryfikacji

•

denitryfikacji

lub wykazujących zdolność do nadmiernego kumulowania fosforu. Oczyszczanie ścieków z
udziałem osadu czynnego polega na:

•

biosorpcji,

a następnie:

•

utlenianiu lub redukcji wybranych zanieczyszczeń przez mikroorganizmy.

Podstawową rolą osadu czynnego w procesie oczyszczania ścieków jest wytwarzanie przez
występujące w nim bakterie bardzo licznych enzymów (dehydrogenazy), które są katalizatorami
wszelkich przemian, jakim podlegają związki chemiczne zawarte w ściekach, dlatego ważna jest
wysoka aktywność enzymatyczna bakterii. Związki toksyczne hamują ich aktywność,
ograniczając jednocześnie ich zdolność do oczyszczania ścieków.

Towarzyszącymi bakteriom mikroorganizmami są pierwotniaki. Wśród nich w osadzie czynnym
spotykane są wiciowce, korzenionóżki oraz orzęski. Ich rola jest drugoplanowa, lecz ważna:

- są one wskaźnikiem jakości oczyszczania ścieków osadem czynnym

- pierwotniaki, które odżywiają się komórkami bakteryjnymi, zmuszają bakterie do namnażania,
przez co stają się czynnikiem odmładzającym i uaktywniającym osad czynny

- w osadniku wtórnym pierwotniaki klarują ścieki, przez pożeranie wolno pływających bakterii

Między populacją wiciowców i orzęsków panuje odwrotna zależność. Duża liczba wiciowców
wskazuje na przeciążenie osadu, natomiast orzęski wskazują na prawidłowe warunki dla osadu
czynnego.Pęcznienie osadu czynnego występuje przy nadmiernym ładunku zanieczyszczeń, na
skutek rozwoju i silnej dominacji bakterii nitkowatych. Spęczniały osad nie miesza się ze
ściekami i pływa po powierzchni.

96.Test na liczebność bakterii grupy coli

Metoda

Wykorzystanie

Opis

ró

Zalecana do badania wody

zawierającej małe ilości

poszukiwanych bakterii (woda do

picia, potrzeb gospodarskich), może

być wykorzystana do badania

zanieczyszczonych wód i ścieków

ale po uprzednim rozcieńczeniu tych

próbek.

Metoda polega na przesączeniu określonej objętości

wody lub ścieków przez jałowy filtr i inkubacji na

określonym podłożu. Bakterie w trakcie sączenia

zostają zatrzymane na filtrze, który umieszcza się na

pożywce wybiórczej, rozwijając się w czasie

inkubacji tworzą na powierzchni filtra kolonie o

typowym wyglądzie.

–

)

Stosowana do wykrywania bakterii

grupy coli zarówno w wodzie

przeznaczonej do picia, potrzeb

gospodarskich jak również w

wodach powierzchniowych i

ściekach.

Oznaczenie oparte jest na zdolności tych bakterii do

fermentowania laktozy z wytworzeniem w podłożu

kwasu (zmiana zabarwienia pożywki z fioletowej na

żółtą) oraz gazu.

Metoda pozwala na określenie najbardziej

prawdopodobnej liczby (NPL) bakterii coli w 100ml

badanej próbki - wyznaczonej z tablic na podstawie

rachunku prawdopodobieństwa, oraz miana coli –

najmniejszej objętości badanej wody lub ścieków

wyrażonej w ml, w której stwierdza się jeszcze

obecność bakterii coli.

Oznaczenie bakterii grupy coli wraz z identyfikacja

Escherichia coli przeprowadza się w kilku etapach,

na które składa się badanie wstępne, potwierdzające

uzupełniające i ostateczne.

ją

ść

Badanie potwierdzające – posiew na

podłoże Endo – dokonuje się ze

wszystkich dodatnich i wątpliwych

hodowli badania wstępnego,

uzyskanych po 24 i 48h.

Ponowne stwierdzenie zdolności wyizolowanego

szczepu do fermentacji laktozy z wytworzeniem

kwasu i gazu > wtórna fermentacja laktozy.

Wybarwienie komórek metodą Grama.

Wykonanie testu na oksydazę cytochromową

(niebieskie zabarwienie po dodaniu odczynnika na

oksydazę, świadczy o obecności enzymu i wyklucza

obecność coli)

97. Bioremediacja przy zastosowaniu mikroorganizmów

Grzyby i inne drobnoustroje na drodze oddychania tlenowego rozkładają węglowodory, np.ropę,
do CO

i H

O. Działanie tego typu nosi nazwę bioremediacji i można ją przeprowadzać na

skażonych obszarach ziemi przez rozprowadzanie na nich grzybów.
Pestycydy, materiały wybuchowe i inne związki trudno rozkładające się mogą być
przekształcane na drodze kometabolicznej aktywności grzybów, kiedy to enzymy zwykle
uczestniczące w jednym procesie metabolicznym wewn.grzyba przypadkowo katalizują inną
reakcję. Produkty r.kometabolicznych nie są dalej wykorzystywane przez grzyba, ale czasami
mogą być użyte przez inne drobnoustroje w ekosystemie. Reakcje tego typu mogą zmniejszyć
toksyczność niektórych zanieczyszczeń, ale spowodować też aktywację innych związków.

Bioremediacja - technologia usuwania zanieczyszczeń (gł. ropopochodnych) z gleby i wód
podziemnych za pomocą żywych mikroorganizmów w celu katalizowania, destrukcji lub
transformacji różnego rodzaju zanieczyszczeń w formy mniej szkodliwe. Wykorzystywane są
np. naturalne zdolności mikroorganizmów do rozkładu węglowodorów ropy naftowej.
Zaleca się stosowanie bioremediacji na terenach wyeksponowanych na działanie
wyniszczających czynników. Przykładami zastosowań dla tego procesu są środowiska skażone
metalami ciężkimi, obszary wycieków ropy naftowej, obszary hutnicze, obszary prób broni
atomowej, okolice fabryk, wysypisk śmieci oraz oczyszczalni ścieków.
W niektórych krajach, takich jak Chiny, stosuje się bioremediację do oczyszczania ścieków.
Wylewane na pola ścieki rizofiltrowane są przez rośliny, np. ryż.

Bioremediacja naturalna to proces przebiegający samorzutnie, bez stymulacji przez człowieka.
Dotyczy biodegradacji wyprodukowanej biomasy roślinnej oraz resztek obumarłych organizmów
i ich wydalin. Jest też dobrze obserwowana w wyciekach produktów ropopochodnych oraz przy
skażeniach rozpuszczalnikami chlorowcopochodnymi, które są akceptorami elektronów dla
mikroorganizmów beztlenowych. Bioremediacja naturalna powinna byc monitorowana poprzez
badanie potencjału redox gleby, jej pH, temperatury, zawartości tlenu, zawartości dwutlenku
węgla, a także śledzenie rozmieszczenia zanieczyszczeń, migracji skażenia oraz tempa przyrostu
i aktywności mikroflory w czasie.
Bioremediacja inżynieryjna to zabiegi mające na celu usunięcie zanieczyszczenia ze środowiska
przez mikroorganizmy, a czasami przez rośliny. Może być ex situ lub in situ.
Technologie ex situ stosowane do oczyszczania zanieczyszczeń ciekłych prowadzi się w
bioreaktorach i filtrach zraszanych, do oczyszczania emisji gazowych - w biofiltrach i
biopłuczkach, a do usuwania odpadów stałych stosuje się kompostowanie i przeorywanie.
Do technologii in situ należą:
-biostymulacja – przeprowadzenie modyfikacji środowiskowej np. dostarczenie pożywek dla
mikroorganizmów lub napowietrzanie terenu poddawanego bioremediacji,

-bioaugmentacja – wprowadzenie dodatkowych mikroorganizmów tzw. szczepienie gleby,
-biowentylacja - technika wspierająca biostymulację i bioaugmentację, polegająca na tłoczeniu
powietrza do miejsca skażenia pod powierzchnią,
-fitoremediacja - zdolność roślin do akumulowania metali ciężkich.

97. Bioremediacja przy zastosowaniu mikroorganizmów.

1. Bioremediacja to technologia usuwania zanieczyszczeń gruntu,
wykorzystująca żywe mikroorganizmy celu katalizowania destrukcji lub
transformacji różnego rodzaju zanieczyszczeń w formy mniej szkodliwe.
Zasadnicze procesy wchodzące w skład technologii bioremediacji to:
· monitoring naturalnego procesu biodegradacji (bioremediacja podstawowa);
· przeprowadzenie modyfikacji środowiskowej np.: dostarczenie pożywek dla
mikroorganizmów lub napowietrzanie terenu poddawanego bioremediacji
(biostymulacja);
· wprowadzenie dodatkowych mikroorganizmów (bioaugmentacja).
Końcowe produkty efektywnie przeprowadzonego procesu bioremediacji -
dwutlenek węgla oraz woda są nietoksyczne i mogą być przyswajane bez
szkody dla środowiska naturalnego.
Podczas gdy konwencjonalne technologie oczyszczania gruntu wymagają
transportu dużych ilości gruntu skażonego substancjami toksycznymi,
bioremediacja posiada tę szczególną zaletę, że może być zastosowana na
miejscu skażenia (in situ) i nie wymaga zastosowania żadnych
skomplikowanych urządzeń.
Mimo to bioremediacja nie jest metodą uniwersalną i nie może być
zastosowana do każdego rodzaju zanieczyszczeń. Jak każda metoda,
bioremediacja posiada pewne ograniczenia takie jak: rodzaj skażeń w stosunku
do których można tę metodę zastosować, warunki panujące w miejscu, które
należy poddać oczyszczeniu oraz czas w którym zanieczyszczenie powinno
zostać usunięte.
Jednakże, gdy zastosowanie bioremediacji jest możliwe to okazuje się ona
efektywną metodą odnawiania środowiska naturalnego. Zalety ekonomiczne
bioremediacji w porównaniu z innymi metodami chemicznymi czy fizycznymi są
głównym powodem szerokiego zastosowania tej metody.
2. Projektowanie procesu bioremediacji
Bioremediacja nie jest technologią, którą można zastosować w dowolnym
miejscu i w dowolnych okolicznościach.
Uniwersalne pozostają jedynie główne założenia tej technologii, natomiast
szczegóły rozwiązań technologicznych są całkowicie determinowane przez
warunki atmosferyczne, hydrologiczne, geologiczne, charakterystyczne dla
obszaru, który ma być poddany procesowi bioremediacji.
Szczególnie ważne jest również przeprowadzenie wstępnych testów
laboratoryjnych, których wyniki będą podstawą do podejmowania dalszych
decyzji co do szczegółowych rozwiązań bioremediacji.
Badania te powinny określić rodzaj i strukturę substancji chemicznych,
stanowiących skażenie. Są to parametry jednoznacznie określające ich
podatność lub oporność na proces biodegradacji. Jest to zagadnienie
zasadnicze dla dalszego projektowania procesu bioremediacji.
Testy laboratoryjne powinny również umożliwiać zdefiniowanie zależności
tempa procesu bioremediacji od takich parametrów jak: pH, stężenie tlenu,
stężenie substancji odżywczych, temperatura, potencjał red-ox, porowatość
gruntu.

Dzięki znajomości tych parametrów możliwe jest podejmowanie decyzji co do
strategicznych parametrów procesu bioremediacji takich jak: rodzaj
zastosowanych mikroorganizmów, rodzaj zastosowanych pożywek,
napowietrzanie.
Dopiero po przeprowadzeniu takich wstępnych analiz możliwe jest
zaprojektowanie efektywnego procesu bioremediacji, którego zastosowanie
umożliwi obniżenie koncentracji zanieczyszczeń obecnych w gruncie do
bezpiecznego poziomu.
3. Rodzaje procesów bioremediacji
3.1 Bioremediacja podstawowa
Bioremediacja podstawowa to proces podczas którego jedynie naturalna
mikroflora skażonego gruntu jest wykorzystywana do obniżania koncentracji
polutanta w gruncie do bezpiecznego poziomu w określonych i akceptowalnych
ramach czasowych.
Jeżeli tylko okoliczności są sprzyjające to metoda ta znajduje zastosowanie,
gdyż nie wymaga ona żadnej dodatkowej interwencji, poza monitoringiem
naturalnego procesu biodegradacji skażenia.
3.2 Biostymulacja
Kiedy tempo naturalnego procesu bioremediacji jest niewystarczające,
zazwyczaj stosuje się stymulację rodzimej mikroflory w celu przyspieszenia
procesu bioremediacji gleby z zanieczyszczeń. Kilka powszechnie znanych
czynników ograniczających naturalny proces biodegradacji to: skrajnie wysokie
stężenie substancji stanowiącej skażenie, niedobór tlenu, niekorzystne pH,
niedobór substancji mineralnych ( zawierających azot i fosfor ), zbyt niska
wilgotność oraz niekorzystna temperatura.
W celu zwiększenia tempa procesu naturalnej biodegradacji można zastosować
różne metody modyfikacji warunków środowiskowych, przede wszystkim:
natlenianie i dodawanie pożywek.
3.2.1 Natlenianie
Dostępność tlenu cząsteczkowego w sposób istotny wpływa na biodegradację
różnych związków chemicznych. Ograniczony dostęp tlenu to jeden z
najbardziej kłopotliwych czynników na który napotyka się podczas
bioremediacji in situ, w przypadku zanieczyszczenia węglowodorami lub innymi
polutantami, które biodegradowane są według mechanizmu tlenowego.
Najczęściej spotykane procesy natleniania rekultywowanego terenu to:
· wentylacja, pozwala na zwiększanie koncentracji tlenu w zanieczyszczonym
gruncie poprzez iniekcję - wtłaczanie powietrza pod zwiększonym ciśnieniem
przez układ przewodów - drenów umieszczonych w skażonym gruncie
· stosowanie rozcieńczonych roztworów wody utlenionej, której rozkład w
gruncie powoduje uwolnienie tlenu i umożliwia aerobowy metabolizm
mikroorganizmów.
· spulchnianie gruntu przez mechaniczną uprawę.
3.2.2 Wzbogacanie pożywkami
Jak wiadomo tempo procesu biodegradacji może być limitowane przez
ograniczone stężenie substancji odżywczych. Głównymi czynnikami z tej grupy
są związki azotu i fosforu, gdyż dostępność tych pierwiastków jest parametrem
krytycznym dla procesu bioremediacji. Dlatego też w warunkach, w których
deficyt azotu i fosforu limituje efektywność procesu bioremediacji sztuczne
wzbogacanie rekultywowanego terenu, najczęściej poprzez zastosowanie
nawozów zawierających azot i fosfor, daje bardzo dobre efekty w postaci

znacznego przyspieszenia bioremediacji.
Nawóz-pożywka stosowany w technice bioremediacji in situ musi spełniać
pewne kryteria, które czynią go użytecznym w tym procesie, kryteriami tym
są: efektywne uwalnianie azotu i fosforu w krótkim czasie, łatwa dostępność
nawozu w dużych ilościach, niska cena. Nawóz taki nie powinien wymagać
skomplikowanego transportu oraz skomplikowanych technik aplikacyjnych do
gruntu.
Spośród stosowanych nawozów można wydzielić trzy grupy preparatów,
różniących się własnościami fizycznymi, budową chemiczną oraz zawartością
pierwiastków biogennych (azot i fosfor).
Grupa pierwsza to ciekłe nawozy hydrofobowe. Są to preparaty posiadające
zdolność przylegania do substancji stałych (piasek, gleba, kamienie),
wytwarzając jednolitą powłokę, z której powoli uwalniane są azot i fosfor do
gleby lub wody. Nawóz w tej formie znajduje zastosowanie przede wszystkim
na wybrzeżach akwenów wodnych (morza, jeziora), bowiem łatwo
rozpuszczalny preparat odżywczy mógłby być łatwo wypłukany przez fale
zbiornika wodnego.
Druga grupa to nawozy w fazie stałej. Są to najczęściej nawozy w postaci
granulek, powoli uwalniających azot i fosfor w wyniku powolnego rozpuszczania
lub rozpadu w przypadku kontaktu z wodą.
Grupa trzecia to wodne roztwory nawozów. Ten rodzaj nawozu zawiera
rozpuszczalne formy azotu i fosforu. Stosowanie takich preparatów polega
przede wszystkim na ich rozpylaniu na powierzchni skażonego terenu. Zaletą
jest łatwość penetrowania do głębszych warstw gruntu, co jest pożądane, jeżeli
tam właśnie substancje skażające znajdują się w największej koncentracji.
3.3 Bioaugmentacja - zwiększenie populacji mikroorganizmów
Wzbogacenie zanieczyszczonego terenu w specjalnie wyselekcjonowane, o
dużej zdolności do biodegradacji zanieczyszczeń, bakterie (bioaugmentację)
stosuje się w przypadku gdy rodzima populacja bakterii, na skażonym terenie,
nie wykazuje pożądanej aktywności w kierunku biodegradacji zanieczyszczeń.
Celem tego zabiegu jest zwiększenie tempa lub/i rozmiaru biodegradacji
polutanta. Proces ten stosuje się jednak dopiero wtedy gdy zawodzą prostsze
technologie bioremediacji tzn. bioremediacja podstawowa oraz biostymulacja.
Ma to miejsce zazwyczaj w przypadku skażenia związkami chemicznymi o
bardzo dużej oporności na proces biodegradacji.
Technologię tę realizuje się poprzez bezpośrednią iniekcję zawiesiny
mikroorganizmów, o pożądanej aktywności katalitycznej, wraz z substancjami
odżywczymi (jeżeli to konieczne) do skażonego gruntu.
3.4 Elektrobioremediacja
Elektrobioremediacja to ogólna nazwa dużej grupy metod oczyszczania gruntu
wykorzystujących zjawiska zarówno mikrobiologiczne jak i chemiczne w celu
degradacji różnego rodzaju zanieczyszczeń, a także zjawiska elektrokinetyczne
w celu przyspieszenia i właściwego zorientowania transportu zanieczyszczeń
lub ich pochodnych w gruncie.
Bezpośrednie oddziaływanie pola elektrycznego na roztwór elektrolitu znacznie
przyspiesza jego przepływ przez porowatą fazę stałą i pozwala kontrolować
kierunek tego przepływu. Dlatego też można śmiało stwierdzić, że
zastosowanie pola elektrycznego, w połączeniu z odpowiednimi substancjami
dodatkowymi (pożywki, akceptory elektronów), powoduje wytworzenie
korzystnych warunków dla biodegradacji zanieczyszczeń podatnych na ten

proces.
4. Praktyczne zastosowania bioremediacji
4.1 Grunt i wody gruntowe zanieczyszczone węglowodorami
Węglowodory, zanieczyszczające grunt i wody gruntowe, są najczęściej
spotykanym polutantem w stosunku do którego stosuje się techniki
bioremediacji. Grunty i wody gruntowe, zanieczyszczone produktami
pochodzenia petrochemicznego, stanowią około 60% terenów, gdzie
bioremediacja znajduje swoje zastosowanie.
W większości przypadków zanieczyszczenia gruntu węglowodorami za
najskuteczniejszą i ekonomicznie najkorzystniejszą metodę uważa się
biostymulację.
Typowa procedura bioremediacji obszaru zanieczyszczonego węglowodorami
zaczyna się od mikrobiologicznej i chemicznej analizy skażonego miejsca.
Dodatkowo korzystne jest wykonanie analizy zawartości tlenu w glebie i
przepuszczalności gleby dla powietrza (tlenu). Na podstawie analizy tych
parametrów dokonuje się doboru najkorzystniejszej ekonomicznie i
najefektywniejszej strategii bioremediacji w celu oczyszczenia skażonego
terenu.
W przypadku skażenia wód gruntowych, poza doborem odpowiedniej metody
bioremediacji, w celu neutralizacji zanieczyszczenia, stosuje się również
techniki zapobiegające rozprzestrzenianiu się skażonej wody gruntowej. W tym
celu izoluje się studnie, ujęcia wody oraz inne wrażliwe miejsca od skażonego
terenu poprzez zastosowanie barier fizycznych takich jak: cement czy bentonit
lub też stosuje się w tym celu metody dynamiczne jak np.: wypompowywanie
skażonej wody gruntowej.
4.2 Grunt i wody gruntowe zanieczyszczone chlorowcowęglowodorami
Bioremediacja terenów zanieczyszczonych chlorowcopochodnymi
węglowodorów aromatycznych, metanu oraz etanu przedstawia dodatkowy,
złożony problem.
Podczas gdy niektóre z tych substancji ulegają anaerobowej dehalogenacji,
inne nie mogą służyć jako źródło węgla ani w warunkach aerobowych ani w
anaerobowych. Związki te są atakowane przez mikroorganizmy w wyniku
kometabolizmu w obecności metanu lub toluenu tylko w warunkach tlenowych.
Jest to możliwe gdyż mikroorganizmy metanotrofowe wytwarzają
monooksygenazę, której obecność umożliwia degradację trichloroetanu (TCE)
dichloroetanu (DCE) oraz chlorku winylu.
4.3 Skażenie akwenów wodnych produktami pochodzenia petrochemicznego
(np.: katastrofy tankowców)
Skażenia akwenów wodnych mają bardzo silny wpływ na ekosystemy
przybrzeżne. Wiele technologii zostało opracowanych, w tym także
bioremediacja, w celu złagodzenia skutków takich wypadków.
W przypadkach zanieczyszczenia terenów przybrzeżnych na skutek wycieku
ropy naftowej lub produktów petrochemicznych zastosowanie bioremediacji
wydaje się najbardziej uzasadnione ze względu na skalę zjawiska. W takiej
sytuacji zastosowanie jakichkolwiek technik fizyczno-chemicznych napotyka na
nieprzekraczalne bariery zarówno z punktu widzenia czasochłonności tych
procesów jak i, a może przede wszystkim, ze względu na ich negatywne skutki
finansowe.
W takich sytuacjach najczęściej stosowaną techniką bioremediacji jest
biostymulacja (np.: oczyszczanie wybrzeży Alaski po katastrofie tankowca

Exxon Valdez).
W niektórych przypadkach wystarczy polegać na aktywności rodzimych
mikroorganizmów bez wspomagania ich z zewnątrz, ograniczając się jedynie do
monitorowania przebiegających procesów (np.: wyciek z tankowca Amoco

Cadiz u wybrzeży północnej Francji).

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
[biomechanika] odp do egzaminu
odp do egzaminu
[biomechanika] odp do egzaminu
e angustna!(odp do egzaminu
Procedury check in i check out oraz kompleksowa obsługa, powtórki do egzaminów
mikro i makro ekonomia zagadnienia do egzaminu
fizyka odp do testow, egzamin fizyka(2)
pytania kompleksowe do egzaminu, metody
geo-egzamin odp do pytan, Budownictwo
Egzamin TB odp, Bezpieczeństwo narodowe - UAM Poznań, I rok (2012-2013), Teoria Bezpieczeństwa - J.
ODP Pytania do egzaminu z przedmiotu kn
pytania z mikro do egzaminu 2ZQG2NM5RRN6I4TWQXGFBNDKVT5EN2NNPOEOUGQ
ODP Pytania do egzaminu z przedmiotu
Zagadnienia do egzaminu MIKRO

więcej podobnych podstron