Drobnoustroje –

ogólna

charakterystyka –

morfologia i

fizjologia

Morfologia bakterii

Bakterie stanowią najliczniejszą grupę

drobnoustrojów. Są organizmami

jednokomórkowymi.

Kształt komórek jest różny. Ze względu

na wygląd zewnętrzny bakterie dzieli

się na trzy grupy:

- bakterie kuliste (

Coccaceae

- bakterie cylindryczne (

Bacteriaceae

Bacillaceae

- bakterie spiralne (

Spirillaceae

Bakterie występują w postaci

pojedynczych komórek albo tworzą

charakterystyczne skupienia, w

zależności od zdolności podziału

komórek w jednej lub w kilku

płaszczyznach.

Kształty bakterii:

a) ziarniak (Coccus),

b) dwoinka

(Diplococcus),

c) czwórniak

(Tetracoccus),

d) paciorkowiec

(Streptococcus),

e) pakietowiec (Sarcina),

f) gronkowiec

(Staphylococcus),

g) pałeczka (Bacterium),

h) laseczka (Bacillus),

i) przecinkowiec

(Vibrio),

j) skrętniak (Spiryllum),

k) krętek (Spirochaeta)

Bakterie kuliste

występują pojedynczo

jako ziarniaki albo tworzą połączenia:

- po dwie - dwoinki,

- po cztery - czwórniaki,

- ułożone w łańcuszki - paciorkowce,

- w postaci pakietów - pakietowce,

w formie gron - gronkowce.

Wymiary form kulistych bakterii wynoszą

ok. 1 mikrometra (od 0,5 do 1 um).

Bakterie cylindryczne

występują w

postaci pałeczek lub laseczek

pojedynczo, po dwie lub w formie

łańcuszków.

Bakterie spiralne

mają kształt

przecinka - przecinkowce, śruby -

śrubowce lub sprężyny - krętki.

Występują one na ogół pojedynczo.

Budowa komórki bakteryjnej

Komórka składa się z trzech podstawowych

elementów:

- ściany komórkowej,

- błony cytoplazmatycznej,

cytoplazmy.

Ściana komórkowa

, elastyczna i wytrzymała

na rozerwanie, chroni komórkę przed

szkodliwymi wpływami środowiska oraz nadaje

jej określony kształt.

Błona cytoplazmatyczna

ma charakter

półprzepuszczalny (przenikają przez nią tylko

związki o prostej budowie, rozpuszczalne w

wodzie lub w tłuszczach).

Cytoplazma

jest to galaretowata substancja o

charakterze białkowym, wypełniająca wnętrze

komórki. Na jej terenie występuje

jądro

(nukleoid) w postaci cienkiej nici.

W cytoplazmie występują ziarenka, zwane

rybosomami

, odgrywają zasadniczą rolę w

syntezie białka.

W komórkach starszych wyróżnia się jeszcze

tzw.

ziarnistości

, które są materiałami

zapasowymi.

U wielu bakterii występują też błoniaste twory

zwane

mezosomami

, powstające przez

wpuklenie błony cytoplazmatycznej.

Liczne gatunki bakterii mają na

powierzchni komórki

śluzowe otoczki

chroniące je przed wpływami otoczenia.

Grubość otoczki jest cechą gatunkową

bakterii.

U niektórych bakterii występują wypustki

cytoplazmatyczne:

- rzęski - długie, stanowiące narządy

ruchu,

- fimbrie- cieńsze i krótsze niż rzęski.

Schemat budowy komórki bakteryjnej

1 - rzęska, 2 - ciałko podstawowe rzęski, 3 - błona komórkowa, 4 -
fimbrie, 5 - mezosom, 6 - otoczka, 7 - ściana komórkowa, 8 -
przestrzeń między ścianą i błoną komórkową, 9 - wgłębienie błony
komórkowej, 10 - nukleoid, 11 - skupiska cytoplazmy, 12 i 12' -
ziarnistości materiałów zapasowych, 13 - rybosomy, 14 - skupisko
rybosomów wewnątrz cytoplazmy, 15 - plazmid, 16 - przetrwalnik,
17 - zgrupowanie błon wewnątrz cytoplazmy

Ruch bakterii

Niektóre gatunki bakterii mają zdolność ruchu, który

odbywa się za pomoce rzęsek. Rozmieszczenie rzęsek

może być różne i jest cechą gatunkową bakterii.

Rozróżnia się bakterie:

- jednorzęse - o jednej rzęsce umieszczonej na

biegunie komórki,

- dwurzęse - mające po jednej rzęsce na obu

biegunach,

czuborzęse - mające pęk rzęsek na jednym lub obu

biegunach,

okołorzęse - mające rzęski na całej powierzchni

komórki.

Obserwacja rzęsek wymaga specjalnej techniki

barwienia albo dużych powiększeń (mikroskop

elektronowy), ponieważ są one bardzo cienkie.

Przetrwalniki

Niektóre gatunki bakterii wykazują zdolność tworzenia

przetrwalników, czyli form chroniących gatunek w

niekorzystnych warunkach przed wyginięciem.

Przetrwalnik powstaje wewnątrz komórki, zwykle

jeden. Może być okrągły lub owalny, umieszczony w

środku lub przy końcu komórki, co jest cechą

gatunkową bakterii.

Zdolność tworzenia przetrwalników mają m.in.

laseczki.

Są to głównie dwa rodzaje:

- Bacillus, czyli tlenowce przetrwalnikujące,

Clostridium, czyli beztlenowce przetrwalnikujące.

Formy przetrwalnikowe są bardzo odporne na

niekorzystne wpływy otoczenia.

Przetrwalniki niszczy dopiero zabieg sterylizacji.

Morfologia drożdży

Drożdże są to jednokomórkowe grzyby. Komórki

drożdży mają przeważnie kształty:

•

kuliste,

•

elipsoidalne,

•

jajowate,

•

mniej lub bardziej wydłużone.

Wielkość komórek jest zmienna, ale średnio wynosi

ok. 5 um szerokości i 10 um długości.

Komórka drożdży składa się ze:

ściany komórkowej, która na swej zewnętrznej

powierzchni jest okryta warstwą śluzu,

błony cytoplazmatycznej,

cytoplazmy,

jądra,

siateczki wewnątrzplazmatycznej

(retikulum endoplazmatyczne),

mitochondriów, służących do oddychania,

rybosomów,

wodniczek wypełnionych sokiem komórkowym

substancji zapasowych, mających charakter białkowy

(wolutyna), węglowodanowy (glikogen) lub tłuszczowy

(kropelki tłuszczu).

Komórki drożdży nie mają zdolności samodzielnego

ruchu.

Schemat budowy komórki drożdży

1 -

ściana komórkowa, 2 - błona cytoplazmatyczna,

3 -

cytoplazma,

4 -

rybosomy,

5 -

jąderko, 6 — jądro, 7 —

mitochondria,

8 —

retikulum endoplazmatyczne, 9 —

wodniczki,

10 —

krople lipidów

Morfologia pleśni

Pleśnie, podobnie jak drożdże, zalicza się do gromady

grzybów. Są to organizmy jedno- lub wielokomórkowe.

Pleśń w podłożu, w którym rośnie, tworzy

grzybnię,

składającą się z delikatnych nitek, zwanych

strzępkami

Strzępki mogą być różnej długości, zarówno krótkie,

jak i dochodzące do kilku metrów. Średnica strzępki

waha się od 1 do 1,5 um.

U niektórych gatunków pleśni strzępki są

jednokomórkowe, u innych zaś powstają w ich wnętrzu

poprzeczne ściany, dzielące je na szereg komórek.

Komórka pleśni

w swojej budowie nie różni się

zasadniczo od budowy komórki roślin

wyższych.

Składa się ona ze:

•

ściany komórkowej,

•

błony cytoplazmatycznej,

•

cytoplazmy,

•

jądra.

W cytoplazmie starszych komórek występują

wodniczki oraz substancje zapasowe

(glikogen, wolutyna, tłuszcz).

Ogólna charakterystyka procesów

fizjologicznych drobnoustrojów

Fizjologia drobnoustrojów zajmuje się

badaniem ich przejawów życiowych, tj.

procesów zachodzących w komórkach,

warunków ich rozwoju w środowiskach

naturalnych i sztucznych, procesów

rozmnażania, wzrostu i obumierania komórek.

Jednym z procesów fizjologicznych jest

ruch

bakterii

. Ważny jest w tym przypadku nie tylko

mechanizm i szybkość, ale także źródło

energii potrzebnej do wykonania ruchu.

Istotą procesów fizjologicznych są

procesy przemiany materii, które

określa się ogólnym pojęciem

metabolizmu.

W procesach tych można

wyróżnić dwa zasadnicze kierunki:

- procesy syntezy (przyswajania,

asymilacji),

- procesy rozkładu (dysymilacji).

Istotą procesów syntezy jest

wytwarzanie związków złożonych ze

związków prostych.

Podczas procesów asymilacji z

otaczającego środowiska są pobierane

substancje odżywcze i przerabiane na

składniki budulcowe komórki.

Na procesy przyswajania składają się

reakcje endotermiczne, wymagające

dopływu energii z zewnątrz.

Istotą procesów rozkładu jest

przemiana złożonych substancji

organicznych na związki prostsze,

które jako zbędne są wydalane przez

komórkę na zewnątrz.

Na procesy dysymilacji składają się

reakcje egzotermiczne, uwalniające

energię.

Przemiany biochemiczne (zarówno

drobnoustrojów, jak i organizmów wyższych)

wykazują następujące podstawowe cechy:

•

są

etapowe

, np. pozornie prosta reakcja,

jak utlenianie cukru prostego do dwutlenku

węgla i wody w rzeczywistości to proces

bardzo złożonym,

•

mają charakter

reakcji sprzężonych

, tzn.

reakcjom endotermicznym towarzyszą

zawsze reakcje egzotermiczne;

•

przebiegają zawsze przy udziale

enzymów

Odżywianie się drobnoustrojów

Substancje odżywcze, pobierane przez

drobnoustroje ze środowiska, w którym żyją,

są zużywane do budowy komórek oraz do

wytwarzania energii potrzebnej do życia.

Składnikami pokarmowymi, koniecznymi do

rozwoju większości drobnoustrojów

cudzożywnych, są:

•

woda,

•

substancje organiczne (cukry, tłuszcze,

białka),

•

substancje mineralne,

•

czynniki wzrostowe.

Zawartość wody

w środowisku powinna

wynosić co najmniej 30% (dla pleśni 15%).

Poniżej tej zawartości większość

drobnoustrojów nie rozwija się.

Do budowy podstawowych związków

organicznych (cukrów, tłuszczów i białek) są

potrzebne cztery podstawowe pierwiastki:

węgiel, wodór, tlen i azot.

Źródłem tych pierwiastków mogą być dla

drobnoustrojów związki organiczne lub

nieorganiczne.

Źródłem węgla

może być dwutlenek węgla

przyswajany z powietrza albo substancje

organiczne takie, jak: cukry, kwasy

organiczne, alkohole i inne.

Węgiel z dwutlenku węgla jest przyswajany

przez bakterie samożywne, natomiast

wszystkie drobnoustroje cudzożywne

wymagają związków organicznych.

Źródłem wodoru i tlenu

mogą być albo

związki mineralne albo substancje

organiczne.

Źródła azotu

są bardzo różne. Niektóre

drobnoustroje przyswajają wolny azot z

powietrza, inne czerpią go ze związków

mineralnych, takich jak: sole amonowe,

amoniak, azotany(III) (dawna nazwa azotyny),

azotany(V) (dawna nazwa azotany), a jeszcze

inne - ze związków organicznych, takich jak:

peptydy, aminokwasy, mocznik.

Ważnym składnikiem komórek

drobnoustrojów są także

pierwiastki

takie,

jak: siarka, fosfor, potas, żelazo, wapń,

magnez. Ich źródłem są substancje

nieorganiczne lub organiczne występujące w

podłożu.

Do normalnego rozwoju drobnoustrojów są

potrzebne również tzw.

mikroelementy, czyli

pierwiastki śladowe,

do których zalicza się:

bor, mangan, molibden, kobalt, cynk, miedź.

Stwierdzono, że w odżywianiu niektórych

mikroorganizmów (np. drożdży albo bakterii

mlekowych) konieczne są jeszcze dodatkowe

substancje, decydujące o normalnym rozwoju

i wzroście komórek. Substancje te nazwano

czynnikami wzrostowymi.

Do nich zalicza się

pewne witaminy (B

, B

) i aminokwasy.

Drobnoustroje pobierają składniki pokarmowe

całą powierzchnią swojej komórki.

Do wnętrza komórki mogą przenikać tylko

związki proste, rozpuszczalne w wodzie i

dlatego też związki złożone są uprzednio

rozkładane za pomocą enzymów

wydzielanych przez komórkę (egzoenzymów).

Pobieranie składników pokarmowych odbywa

się na zasadzie transportu aktywnego oraz

transportu biernego, czyli dyfuzji i osmozy.

W zależności od zapotrzebowania

drobnoustrojów na związki zawierające

węgiel i azot organiczny dzieli się je na

dwie grupy:

- samożywne, czyli autotrofy,

cudzożywne, czyli heterotrofy.

Autotrofizm

to przyswajanie węgla w

postaci związku nieorganicznego np. CO

wykorzystaniem energii świetlnej lub

chemicznej.

Heterotrofizm

- to przyswajanie i

przetwarzanie organicznych połączeń węgla

do budowy własnej żywej substancji.

Wśród heterotrofów wyróżnia się prototrofy i

auksotrofy.

Prototrofami nazywamy drobnoustroje zdolne

do wzrostu na podłożach zawierających jeden

prosty związek organiczny i zestaw soli

mineralnych (np. E. coli).

Auksotrofy wymagają do wzrostu podłoży o

bardziej złożonym, bogatym składzie

substancji odżywczych.

Drobnoustroje samożywne występują tylko wśród

bakterii.

Bakterie samożywne są nieliczne, ale odgrywają

ważną rolę w przyrodzie, przetwarzając związki

zredukowane w formy utlenione.

Do drobnoustrojów cudzożywnych zalicza się:

większość bakterii, drożdże, pleśnie i wirusy.

Mikroorganizmy cudzożywne dzieli się na dwie

podgrupy:

- saprofity, czyli roztocza;

pasożyty.

Saprofity

rozwijają się kosztem martwej materii

organicznej. Odgrywają one bardzo ważną rolę w

procesach mineralizacji (obieg węgla i azotu w

przyrodzie). Do organizmów saprofitycznych zalicza

się: większość drożdży i pleśni oraz wiele bakterii.

Pasożyty

rozwijają się w żywych organizmach

(roślin, zwierząt i ludzi).

Rozróżnia się:

pasożyty bezwzględne - rozmnażające się

tylko w organizmie żywym,

pasożyty względne, które mogą rozwijać się

także poza organizmem.

Do pierwszych zalicza się wirusy, których nie

można hodować na pożywkach sztucznych.

Biorąc pod uwagę mechanizm przemiany

energii w ATP organizmy można podzielić na

dwa typy metaboliczne:

- fototrofy - organizmy fotosyntetyzujące;

chemotrofy - organizmy chemosyntetyzujące.

Organizmy, które potrafią wykorzystywać

promieniowanie elektromagnetyczne (światło)

jako źródło energii do wzrostu, są nazywane

fototrofami.

U chemotrofów energia jest uzyskiwana w

drodze reakcji oksydo-redukcyjnej

przeprowadzanej na substracie odżywczym.

Oddychanie drobnoustrojów

Oddychanie jest procesem dysymilacji.

U drobnoustrojów procesy oddychania

przebiegają zarówno w warunkach tlenowych,

jak i beztlenowych.

Przez pojęcie oddychanie rozumie się więc

wszystkie procesy biochemiczne, w wyniku

których następuje rozpad substancji złożonych

na proste z wydzieleniem wolnej energii.

Rozróżnia się dwa typowe rodzaje utleniania:

utlenianie całkowite

, związane z

wyzwoleniem całego zapasu energii zawartej

w utlenianym związku, dające w końcowym

efekcie dwutlenek węgla i wodę (oddychanie

tlenowe);

utlenianie częściowe

, prowadzące do

wytworzenia substancji organicznych,

zawierających jeszcze pewien zasób energii

(fermentacja).

+ 6O

-> 6CO

+ 6H

O + 2860 kJ (674

kcal) C

-> 2 C

OH + 2CO

+117 kJ (28

kcal)

W zależności od stosunku drobnoustrojów do

tlenu atmosferycznego, dzieli się je na trzy

grupy:

•

bezwzględne tlenowce (aeroby),

które

oddychają albo utleniają substrat częściowo,

ale w warunkach tlenowych, w wyniku czego

powstają różne kwasy organiczne;

•

bezwzględne beztlenowce

(anaeroby),

które oddychają beztlenowe i dla których tlen

jest szkodliwy;

•

względne beztlenowce

, które w zasadzie

oddychają beztlenowe, ale mogą również żyć

w warunkach tlenowych.

Sposób oddychania zależy od

wyposażenia enzymatycznego komórki:

bakterie oddychają jak podano wyżej;

drożdże mogą oddychać tlenowe i

beztlenowe;

pleśnie są organizmami wybitnie

tlenowymi.

Rozmnażanie się drobnoustrojów

Rozmnażanie się bakterii

Bakterie rozmnażają się najczęściej przez

podział poprzeczny komórki.

Bakterie kuliste

mogą dzielić się w trzech

płaszczyznach.

Podział bakterii kulistych:

podział w płaszczyźnie prostopadłej, dającej formę

paciorkowca (

Streptococcus

podział w dwóch płaszczyznach, dający formę

czwórniaka (

Tetracoccus

podział w trzech płaszczyznach, dający formę

pakietowca (

Sarcina

podział w różnych płaszczyznach, dający formę

gronkowca (

Staphylococcus

)

Bakterie cylindryczne i spiralne

dzielą

się zawsze poprzecznie.

Rozmnażanie się drożdży

Drożdże rozmnażają się na ogół bezpłciowo przez

pączkowanie, podział i zarodnikowanie.

Pączkowanie

polega na tym, że na komórce powstaje

uwypuklenie, które stopniowo powiększa się.

Jednocześnie następuje podział jądra i jego część

wędruje do nowo tworzącej się komórki, która rośnie i

otacza się własną błoną, ale nie zawsze odrywa się

od komórki macierzystej.

Podział

polega na poprzecznym dzieleniu się

komórki i jest rzadko spotykanym sposobem

rozmnażania się drożdży.

U drożdży występuje również

rozmnażanie

płciowe

, polegające na łączeniu się dwóch

komórek, w wyniku czego powstaje

zygota

wewnątrz której tworzą się zarodniki.

Kształt, liczba i ułożenie zarodników stanowią

cechę rozpoznawczą gatunku. Liczba

zarodników wynosi zwykle 4 lub 8.

Zarodniki drożdży wykazują większą

odporność na niekorzystne warunki otoczenia

niż komórki wegetatywne, lecz mniejszą niż

przetrwalniki bakterii. Niszczy je zabieg

pasteryzacji.

Rozmnażanie się pleśni

Pleśnie charakteryzują się różnymi formami

rozmnażania. Najczęstszym sposobem

rozmnażania wegetatywnego (bezpłciowego

)

jest wytwarzanie zarodni z zarodnikami.

Zarodniki u pleśni, np. z rodzaju pleśniak

(Mucor), tworzą się wewnątrz zarodni. Są to

zarodniki wewnętrzne, czyli endospory.

Po osiągnięciu dojrzałości zarodników błona

zarodni pęka. Zarodniki wysypują się na

zewnątrz i po dostaniu się na odpowiednie

podłoże kiełkują.

Pleśń z rodzaju

Mucor

grzybnia z zarodnikami,

przekrój przez zarodnię z zarodnikami,

kolejne stadia tworzenia się zygospory,

kiełkująca zygospora

Pleśnie z rodzaju

kropidlak

(

Aspergillus

) i

pędzlak

(

Penicillium

)

rozmnażają się

za pomocą

zarodników

zewnętrznych,

czyli egzospor,

zwanych inaczej

konidiami.

Konidia tworzą się następująco: niektóre

strzępki, zwane trzonkami konidialnymi

(konidioforami), pęcznieją na końcu, a na

tym wzdęciu wyrastają krótkie strzępki, tzw.

kolumienki (sterigmy), na szczycie których

wytwarzają się drobne, różnobarwne,

najczęściej okrągłe konidia.

Konidia mają barwę czarną, zieloną, żółtą

lub brązową, co jest cechą gatunkową.

Swoją barwą nadają zabarwienie całej

grzybni. Zarodnia (owocnia) przypomina

kształtem kropidło lub pędzelek.

W przypadku niektórych pleśni rozmnażanie

wegetatywne polega na podziale strzępków

na krótkie odcinki - zwane oidiami lub

oosporami, które mogą kiełkować, tworząc

nową grzybnię. Barwa takiej grzybni jest

biała (np. Oospora lactis).

Rozmnażanie płciowe,

w zależności od

rodzaju pleśni, może być różne. U niektórych

rodzajów proces ten odbywa się przez

wytwarzanie zygospory, a u innych rodzajów

tworzą się zarodniki płciowe, zwane

workowymi (ascosporami). Proces

powstawania tych ostatnich jest bardzo

skomplikowany.

Document Outline

Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Slide 37
Slide 38
Slide 39
Slide 40
Slide 41
Slide 42
Slide 43
Slide 44
Slide 45
Slide 46
Slide 47

DROBNOUSTROJE OGOLNA CHARAKTERYSTYKA, MORFOLOGIA I FIZJOLOGIA

Document Outline