Wykład I
Mikrobiologia  (łac.micros - mały, bios  życie, logos  nauka) zajmuje się morfologią,
budową komórek, fizjologią wewnątrzkomórkową, przemianami życiowymi, warunkami
rozwoju.
Grzyby kapeluszowate też zaliczamy do mikroorganizmów.
Nie wszystkie mikroskopijne organizmy są mikroorganizmami.
Jak działają mikroorganizmy na środowisko?
Są to organizmy jednokomórkowe, ale przemiany maja podobne do organizmów wyższych.
MIEJSCE DROBNOUSTROJÓW W PRZYRODZIE
Różnice między grupami organizmów:
Zwierzęta Rośliny drobnoustroje
Odżywianie Heterotrofy Autotrofy + -
Ściana
- + + -
komórkowa
Aktywny ruch + - + -
PODZIAA
ORGANIZMÓW (HACKEL, 1866r.)
1. VIRIALES  (wirusy) niepełne cechy organizmów żywych, nie trawią, nie mogą się
same odżywiać ani rozmnażać, nie wykazują życia, brak metabolizmu, element pośredni
pomiędzy materią ożywioną a nieożywioną.
2. PROCARIOTA  (CARION  jądro)  organizmy jednokomórkowe nie posiadające
jądra komórkowego, podwójna nić kwasu nukleinowego bezpośrednio w cytoplazmie.
Należą tu: bakterie, sinice, rykestje.
3. EUCARYOTA  (EU  prawdziwy) organizmy zawierają wykształcone jądro
komórkowe, zawieszone w cytoplazmie. Należą tu: rośliny, zwierzęta, człowiek, drożdże,
pleśnie, grzyby.
INFORMACJA O WYST
POWANIU CHORÓB I INNYCH ZJAWISK
Negatywne i pozytywne skutki działania mikroorganizmów:
" Chiny 4000 lat temu  ospa
" Babilonia, kodeks Eszmana  wścieklizna
" Grecja, Hipokrates  malaria i gruz
lica
" Egipt 2000 lat p.n.e.  piwo
" Egipt 200 lat p.n.e.  wino
Mało jest chemicznych przyczyn psucia się żywności, głównie przez mikroorganizmy.
Obserwowano:
" Psucie się żywności, pasz
" Choroby zwierząt (wąglik)
" Odradzająca się żyzność gleby (regeneracja po upływie czasu).
Rozwój optyki
" 1235  Roger Bacon - okulary
" 1590  Jan i Zachariasz Jensen - mikroskop
" 1635  1703  Robert Hooke zobaczył komórki roślinne (dość duże)
" 1632  1723  Antoni van Leeuwenhock (ojciec mikrobiologii) w 1686 drobnoustroje
" 70 lata XIX w  Abbe i Zeiss  mikroskop optyczny o zdolności rozdzielczej 0,2�m
" 30 lata XX w  Rusk  mikroskop elektrodowy, duże powiększenie i duża rozdzielczość
0,0001�m
JEDNOSTKI MIARY W MIKROBIOLOGII
STARE NOWE  obowiązujące
1� (mikron) 10-6m 1�
�m (mikrometr)
�
�
1nm (nanometr) 
1�m (milimikron) 10-9m
wirusy
1� (ANGSTREM) 10-10m 10-1nm
TWÓRCY MIKROBIOLOGII:
LUDWIG PASTEUR (1822  1895)  Francuz, chemik z wykształcenia (wykrył izomerię
kwasów organicznych). Stworzył metodykę badań mikrobiologii. Opracował: metodę:
- wyjaławiania (pasteryzacja),
- czystych kultur (zbiór komórek jednego gatunku),
- zwalczania wąglika i szczepionkę przeciw wściekliz
nie.
Wprowadził: sterylizację szkła w suszarkach i sterylizację pod ciśnieniem, nowe pożywki
(podłoże do hodowli mikroorganizmów). Wykrył przyczynę ginięcia jedwabnika oraz
zaprzeczył teorii samorództwa.
ROBERT KOCH (1843  1910)  wykrył prątki gruz
licy oraz wyizolował przecinkowca
cholery. Zastosował żelatynę i agarową pożywkę. W 1905 otrzymał nagrodę Nobla.
JÓZEF LISTER (1827  1912)  odkażanie. Udowodnił, że należy odkażać rany.
DYMITR IWANOWSKI (1864  1920)  1892 wirusy, wykrył wirusa.
FERDYNAND COHN  wykrył przetrwalniki, uczeń Pasteura.
JOHN TYNDALL (1820  1893)  tyndalizacja, czyli wyjaławianie podłoża.
GRAM  barwienie (ściany komórkowe bakterii barwi).
SERGIUSZ WINOGRADSKI (1856  1955)
ILIA MIECZNIKOW (1845  1916)  wpływ drobnoustrojów na organizm człowieka.
ALEKSANDER FLEMING - 13.02.1929 Wykład w Medicine Research Club, wykrył
antybiotyki  penicylina. Zjawisko antybiozy czyli przeciwdziałania między różnymi
mikroorganizmami.
Lata 50 XX wieku to odkrycie DNA i RNA
POLACY:
LEON CIEC
KOWSKI (1822 - 1887)  cukrownictwo, gęstnienie syropów, psucie się.
ADAM PRAŻMOWSKI (1853  1920)  bakterie brodawkowe w glebie.
Inni:
SYNIEWSKI  fermentacja
CHRZ
SZCZ  gorzelnictwo
JOSZT  enzymy w przemyśle spożywczym
WACA
AW D
BROWSKI  SGGW  twórca katedry mikrobiologii na akademii rolniczej.
Jego uczniem był EUGENIUSZ PIJANOWSKI.
MAJCHRZAK
PODZIAA
MIKROBIOLOGII:
" PRAKTYCZNY:
1. Ogólna
2. Gleby
3. Przemysłowa (techniczna)  zastosowanie:
" W procesach fermentacyjnych (wytwarzanie różnych związków np.
aminokwasów)
" Żywności (zapobieganie drobnoustrojów psujących żywność).
4. Lekarstwa
5. Weterynaryjna
6. Sanitarna (związana z higieną życia np. oczyszczanie ścieków).
7. Hydromikrobiologia
" ZE WZGL
DU NA ORGANIZMY:
1. Wirusologia
2. Bakteriologia
3. Mikologia  nauka o grzybach
4. Protozoologia  pierwotniaki
5. Algologia  algi
WIELKOŚĆ KOMÓREK (śr nie widoczne w mikroskopie świetlnym 10  50nm):
WIRUSY 10  50nm
BAKTERIE KULISTE "0.5-1.0�m
PAA
ECZKI "0.5-1.0�m, dł. 1 - 4�m
BAKTERIE SIARKOWE dł. do 100�m
DROŻDŻE 1 - 10�m
CI
ŻAR KOMÓRKI BAKTERII 5x10-13  5x10-12 g
CI
ŻAR KOMÓRKI DROŻDŻY 2x10-11  5x10-11 g
Populacje drobnoustrojów:
1g gleby 500x106 komórek 0.5 miliarda
1g obornika 200x106 komórek
1g sera 500x106 komórek
1g masła 60x106 komórek
1cm3 mleka zsiadłego 1000x106 komórek miliard
1cm3 zalewy kiszonych ogórków 5000x106 komórek
1cm3 zacieru gorzelniczego 350x106 komórek
Stosunek powierzchni do objętości komórek drobnoustrojów:
Objętość komórki o średnicy �=1�m
4/3Ąr3 = 4/3 x 3.141592 x 0.53 = 0.52�m3
Objętość 1 MLD komórek 0.00052cm3
W jednym litrze mleka zsiadłego 1000mld komórek = 0.52cm3
Powierzchnia komórki o średnicy �=1�m
4Ąr2 = 4 x 3.14 x 0.52 = 3.14�m2
Powierzchnia 1mld komórek 31.4cm2
W jednym litrze mleka zsiadłego 1000mld komórek = 31400cm2
Gleba  1ha (do głębokości 30cm) zawiera 3t drobnoustrojów o całkowitej powierzchni
1800ha.
Duży stosunek powierzchni do objętości dlatego duża efektywność działania.
INTENSYWNOŚĆ ODDYCHANIA ORGANIZMU
Ilość wydzielonego CO2.
Mg/1g żywej masy/24 godz.
Korzeń jęczmienia 70
Korzeń pszenicy 240
Azotobacter 1270
Bacillus subtilis 13000 (największy stosunek powierzchni do objętości)
ROZMNAŻANIE:
Czas podziału (generacji):
" Bakterie 20 min
" Drożdże 2  4 godz.
" Pleśnie 72 godz.
1) Drobnoustroje rozmnażają się w tempie 2n (po podziale 2x więcej). Możliwość
nagromadzenia biomasy (białka) w szybkim tempie.
2) Jednokomórkowość  łatwość adaptacji do warunków środowiska, łatwo adoptują się do
różnych z
ródeł energii np. glukoza, mleko (laktoza), gdyż wytwarzają enzymy pozwalające
się przystosować  musi to być zapisane w kodzie genetycznym.
3) możliwość przyswajania różnych form węgla
- zwierzęta  węgiel organiczny (białka, węglowodany)
- rośliny  węgiel nieorganiczny
Drobnoustroje  CO2  drobnoustroje barwne, węgiel organiczny
C  z węglowodorów (aromatyczne i alifatyczne)
Azot  w postaci N2 nieprzyswajalny przez rośliny i zwierzęta, musi być sprowadzony do
formy amonowej.
4) stosunek do temperatury  nie giną w temperaturze zera bezwzględnego (-2730C),
niektóre rozmnażają się w temperaturze 1000C, niektóre przeżywają 1200C, żółtaczka
odkażanie - 1350C.
Zdolność do wytwarzania przetrwalników, które pozwalają przetrwać w ekstremalnych
warunkach.
- niektóre rozmnażają się przy pH =0,2
- niektóre żyją przy pH=10
5) zdolność do mineralizacji substancji organicznych w nieorganiczne, najważniejsza
przyrodnicza cecha mikroorganizmów.
6) wszechobecność mikroorganizmów w różnych środowiskach. W zdrowych tkankach nie
powinno być mikroorganizmów. Drobnoustroi nie ma u nowo narodzonych zwierząt i ludzi
jeżeli matka była zdrowa.
GNOTOBIOLOGIA  nauka o życiu bez wpływu innych organizmów na ten badany
organizm.
1cm3 śliny  150mln drobnoustrojów
Drobnoustroje w jelicie grubym i cienkim 2-3 mld  1cm3
Nie ma w pęcherzu i moczu (najbardziej jałowy płyn u zdrowego człowieka).
7) łatwość przenoszenia się.
Mikroorganizmy mogą zużywać gaz, ropę naftową jako z
ródła węgla aromatycznego.
W środowisku występują bakterie brodawkowe, które syntetyzują związki azotowe.
Odporność na pH  bakterie siarkowe pH = 0.2  nie giną i są w stanie się rozmnażać.
Również pH = 10 inne bakterie tolerują. Ale bakterie zdecydowanie wolą pH kwasowe.
Wytwarzają formy przetrwalne  przetrwalniki  odporne na kwasowe pH, temp.
WPA
YW DROBNOUSTROJÓW NA OTOCZENIE:
Stosunek powierzchni (�2) do objętości (�3) różnych komórek:
� �
� �
� �
Bakteriofagi 66
Bakterie postaci L 19
Ziarniaki 6
Komórka wątroby 0,125
Czynniki wpływające na wzrost drobnoustrojów:
FIZYCZNE:
" Temperatura
" Ciśnienie mechaniczne
" Ciśnienie osmotyczne
" Promieniowanie
" Ultradz
więki
BIOLOGICZNE:
" Wpływ jednych drobnoustrojów na drugie
" Obecność wirusów (fagów)
CHEMICZNE:
" Zawartość tlenu w podłożu
" Kwasowość (pH) podłoża
" Obecność metabolitów własnych i obcych
" Antybiotyki
" Antyseptyki
" Fitoncydy
Temperatura
Temperatura działa na mikroorganizmy skutecznie i natychmiast. Reguła van Hoffa mówi, że
zmiana temperatury o 10� zmniejsza lub zwiększa reakcje chemiczne 2  3 krotnie.
Katalizatory w organizmach żywych to enzymy.
W niskiej temperaturze kiedy woda zmienia stan skupienia reakcje w organizmach żywych
przestają zachodzić. W wysokiej temperaturze następuje denaturacja białka ~ 400.
Temperatury kardynalne wzrostu drobnoustrojów (00C) :
" minimalna  nie giną i nie mogą się rozmnażać.
" optymalna  najbardziej odpowiednia do rozmnażania i wzrostu. Dla różnych
funkcji życiowych jest różna temperatura np. najszybszy wzrost 30�.
" maksymalna  powyżej tej temperatury zostaje zahamowany wzrost
drobnoustrojów.
Temperatury kardynalne wzrostu drobnoustrojów (�
�C)
�
�
Minimalna Optymalna Maksymalna
Psychrofile(zimnolubne) 0 10  15 30
Mezofile 15  25 25  37 40  55
Termofile 28  30 50  60 70  75
Drobnoustroje:
" stenotermiczne  mają bardzo wąski zakres tolerancji optymalnej temperatury.
Drobnoustroje chorobotwórcze.
" eurytermiczne  maja szeroki zakres optymalnej temperatury wzrostu.
Psychotrofy są mikroorganizmami, które bez względu na optymalną temperaturę wzrostu
wykazują wzrost w niskich temperaturach.
Najniższa temperatura rozmnażania  34�C (drożdże).
Bakterie - 20�C.
Minimalna temperatura wzrostu:
Gronkowce  od 6-7�C
Laseczka jadu kiełbasianego  3-4�C.
LIOFILIZACJA  mrożenie, odparowywanie, aby zachować komórki w stanie jak najmniej
zmienionym. Dla drobnoustrojów powolne zamrażanie jest niekorzystne, niszczy ich
strukturę, korzystniejsze jest gwałtowne.
" PSYCHROFILE
Są to organizmy, które w temperaturze od 0�C do 7�C dają kolonie w ciągu 7 dni. Lubią
zimno. Rozwijają się głównie na mięsie, rybach.
Szczepy psychrofilne w rodzajach:
" Pseudomonas
" Flarobacterium
" Alcaligenes
" Micrococcus
MEZOFILE  większość mikroorganizmów, które nas otaczają. Wszystkie chorobotwórcze to
mezofile.
TERMOFILE  gorące z
ródła, w fermentujących kompostach, w zagrzewającym się
oborniku. Termofile rozmnażają się bardzo szybko, czasem następuje samowyjałowienie, gdy
wykorzystają  pożywienie .
Szczepy termofilne w rodzajach:
" Bacillus
" Clostridium
" Actinomyces
" Lactobacillus
Drobnoustroje ciepłooporne  są szczególnie odporne na ciepło (nieskuteczna
pasteryzacja). Robertson, Eckfort 1927 definicja. Optymalna temperatura 27�C  30�C, 90%
przeżywa w 63�C przez 30 minut.
STERYLIZACJA  (wyjałowienie) pozbawienie materiału lub sprzętów wszystkich
(wegetatywnych lub przetrwalników) form drobnoustrojów.
Podatność drobnoustrojów na temperaturę:
TDP  thermal death point  dla drożdży 10min 57,5�C
TDT  thermal death time
D  decimal reduction time
Np. TDT Neisseria gonorrhoeae  w różnych temperaturach (rzeżączka)
50�C - kilka minut (ginie)
42�C - 5 godzin
41�C - 11 godzin
40�C - >30 godzin
PODA
OŻE:
- Zawartość wody w podłożu (im więcej wody tym łatwiej o wyjałowienie).
Frost Mc Campbell:
" a + 50% H2O 56�C
" a + 25% H2O 74�C - 80�C
" a + 18% H2O 60�C - 90�C
" a + 6% H2O 145�C
" a + 0% H2O 160�C - 170�C
a  albumina
- inne składniki np. kurz (im więcej tłuszczu tym trudniej wyjałowić).
TDP E. coli (10 min) temp wyjałowienia:
" śmietanka 73�C
" mleko pełne 68�C
" mleko chude 65�C
" serwatka 63�C
" bulion 61�C
Im większa zawartość cukru tym działanie temperatury jest dłuższe. Zagęszczone substancje
są bardziej odporne na drobnoustroje i trudniej wyjałowić.
Im więcej drobnoustrojów w organizmie tym odporniejsze są na temperaturę.
FITONCYDY  substancje zawarte w roślinach, czosnek, cebula, hamujące rozwój
drobnoustrojów. Opóz
niają działanie temperatury.
Wpływ liczby przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM na TPT w 100�
�C
�
�
Liczba przetrwalników TPT min.
72x109 240
1.64x109 125
32x106 110
65x104 85
16.4x103 50
328 40
Drobnoustroje najszybciej giną gdy kultura jest młoda, szybko się mnoży.
Wiek organizmu nie jest bez znaczenia. Mikroorganizmy wytwarzają otoczki śluzowe, które
maja działanie ochronne np. przed temperaturą.
Im bardziej kwaśne tym łatwiej się wyjaławia.
Im wyższa temperatura tym łatwiej się wyjaławia, łatwiej zniszczyć.
Im bardziej uwodniona komórka tym łatwiej zniszczyć.
Wpływ wysokości temperatur na TDT przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM
(60x109 przetrwalników., pH 7)
Temperatura w � TPT, min
�C
�
�
100 360
105 120
110 36
115 12
120 5
Wpływ ma także kwasowość środowiska.
Wpływ pH na D przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM przy 120�
�C
�
�
pH D
4.0 0.128
5.0 0.260
7.0 0.515
WYJAA
AWIANIE:
" Wielkość opakowania wpływa na wyjaławianie drobnoustrojów.
" Konsystencja zawartości.
" Materiał opakowania.
" pH.
" temperatura
" ruch puszek konserwowych
" kształt puszki (płaski  by ciepło szybko się rozchodziło).
WYJAA
AWIANIE TERMICZNE:
" na mokro
sterylizacja
pasteryzacja
tyndalizacja
" na sucho
suszarki
opalanie
wyżarzanie
Nasycona para  przy skraplaniu wydziela ciepło kondensacji, nawilża podwyższając
skuteczność.
Kurek odpowietrzający  aby cała atmosfera wypełniona parą, bez worków powietrznych
będących dobrymi izolatorami ciepła.
Zależność temperatury pary nasyconej od ciśnienia:
Temperatura pary Ciśnienie atmosferyczne
�C Atmosfery Kilopaskale
�
�
�
0 0.006 0.631
80 0.48 48.6
100 1.03 104.6
110 1.46 147.9
120 2.02 204.6
130 2.75 278.6
Para musi być nasycona (nie para sucha!), nie może być przegrzana. Temperatura spada, gdy
para się skupia.
" Pasteryzacja  wyjaławianie poniżej 100�C. (żelatyna).
Rodzaje pasteryzacji:
- niska długotrwała (LTLT) 63�C - 65�C/30min.
- krótkotrwała (HTST) 71�C - 72�C/15sek.
- wysoka 80�C - 95�C/15  20sek. do kilku minut
- uperyzacja 130�C - 150�C/ułamki sekund, momentalna.
-
" Tyndalizacja  frakcjonowana pasteryzacja. Przy tyndalizacji pomiędzy pasteryzacjami
przechowuje się surowiec w temperaturze optymalnej dla rozwoju mikroorganizmów.
Stosujemy: podłoże, materiał który w warunkach sterylizacji straciłby swoje właściwości np.
wrażliwe witaminy. Podłoże żelatynowe, bo traci w wysokiej temperaturze właściwości
żelujące.
" Opalanie
Jałowość handlowa  nie zawsze konieczna aby produkt całkowicie wyjałowiony był trwały.
Niektóre drobnoustroje w określonych warunkach tego produktu się nie rozwijają.
Ogórki czy kompot kwaśne więc bakterie gnilne tam się nie rozwijają.
Bakterie tlenowe w warunkach beztlenowych.0
Ciśnienie osmotyczne:
Każda substancja rozpuszczalna w H2O wywołuje ciśnienie osmotyczne, zależy ono od liczby
cząsteczek. Jednomolowe substancje dają to samo ciśnienie osmotyczne.
Roztwór:
" hipotoniczny (plazmoptyza  pękanie pod wpływem napływu rozpuszczalnika)
Komórka środowisko zewn.
A H2O
a b
a > b
 np. 3 atm 0 atm
" izotoniczny
H2O
a b
a = b
" hipertoniczny (plazmoliza)
H2O
a b
a < b
np. 3 atm 20 atm
Zdolność do wytwarzania ciśnienia molowego:
" 1 molowy roztwór (0�C) - 22.4 atm
" 1% roztwór sacharozy (342) - 0.7 atm
" 1% roztwór glukozy (180) - 1.2 amt
" 1% roztwór NaCl (58.5) - 6.1 atm
342 / 58.5 = 5.84 6.1 atm / 0.7 atm = 8.7
Ciśnienie osmotyczne `" masa cząsteczkowa.
Sól hydrolizuje na jony w wodzie i dlatego daje podwyższone ciśnienie osmotyczne.
Drobnoustroje osmofilne  lubią wysokie stężenia cukrów.
Osmofile  Saccharomyces rouxii, znoszą, rozmnażają się w wysokich temperaturach.
Cukrooporne  nie giną przy wysokim stężeniu cukru i ujawniają się po rozcieńczeniu.
Halofile  roztwory solne, odporne na wysokie stężenie NaCl. Przykłady:
Bacillus subtilis 15% NaCl,
bakterie z ryb morskich 25% NaCl,
Penicillium glaucum 19% NaCl,
Oospora nikitinskii  nasycony roztwór NaCl 34%.
Rozpuszczalność soli mniejsza od cukru ale daje większe ciśnienie osmotyczne.
Solooporne  nie rozmnażają się w dużych stężeniach soli ale czekają na sprzyjające
warunki.
pH nie wpływa na działanie cisnienia osmotycznego.
Ciśnienie mechaniczne  drobnoustroje bardzo odporne na wysokie ciśnienie mechaniczne
do 600atm, przypadki do 6000atm (ziarniaki Salmonella). Występują na dużych
głębokościach w rowach oceanicznych.
Wysokie ciśnienie mechaniczne można stosować do utrwalania żywności. Żywność tak a nie
traci swoich właściwości. Taka żywność jest bardzo droga. Jest to metoda ciśnieniowa w
naczyniach elastycznych.
Dz
więki i ultradz
więki
Za pomocą ultradz
więków można niszczyć drobnoustroje. Przy pomocy ultradz
więków
rozrywa się komórki  ścianę komórkową bez naruszenia struktur wewnętrznych.
Wewnątrz komórki mikroorganizmów rozpuszczone gazy, które pod wpływem
ultradz
więków łączą się w bąbelki, podwyższają ciśnienie (kawitacja!!!).
Fale mają bardzo szeroki zakres.
PROMIENIOWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE
" promieniowanie kosmiczne 0,0001nm
" promieniowanie ł 0,001  0,14nm
" promieniowanie X 0,006  400nm
" promienie ultrafioletowe 13,6  390nm
" światło słoneczne 0,14  105nm
" promieniowanie widzialne 390  800nm
" promieniowane podczerwone 800  4x105nm
" fale radiowe 0,1cm  10,5km
" mikrofale - miedzy podczerwonymi i radiowymi
Promieniowanie stosujemy do wyjaławiania pomieszczeń, płynów (bonaqua).
Adsorpcja  zmiany w kwasie nukleinowym i niszczenie białka, promieniowanie na
komórkach co może niszczyć komórki, część może przeżyć ale ze zmienioną formą kwasu
nukleinowego (zmienione właściwości)  mutant.
Detergenty  substancje powierzchniowo czynne, zdolność do napięcia powierzchniowego
wody i woda wnika we wszystkie szczeliny. Właściwości bakteriobójcze uszkodzenie błony
cytoplazmatycznej, odpowiedzialne za wyminę substancji odżywczych i denaturację białek
wewnątrz komórki.
Detergenty kwarcowe, zasadowe lub obojętne.
Wysuszanie  prądek gruz
licy odporny na wysuszanie. Azotobacter żyje w glebie.
Czynniki fizyczne:
Metoda liofilizacji  wysuszanie ze stanu zamrożenia, gwałtownie do -80�C (aby nie
narastały duże kryształy lodu, lecz małe nie niszczące struktury komórki), następnie
wyparowanie (pod próżnią).
Produkt liofilny  lubiący rozpuszczalniki, chłonie tyle wody ile mu odebrano.
Wpływ czynników chemicznych na proces utrwalania żywności:
- kwasowość środowiska (pH) zmienia przepuszczalność błony cytoplazmatycznej
- zmiana dyspersji rozproszenia substancji w cytoplazmie
- właściwości buforujące  jak zakwaszamy środowisko to drobnoustroje mogą
wydzielać substancje alkaliczne
- stosujemy minimalne pH wzrostu do utrwalania żywności.
MINIMALNE pH WZROSTU
1. Bakterie gnilne (wrażliwe) 6,0  6,5
2. Bakterie gnilne (mniej wrażliwe) 5,0
3. Bacillus Subtilis 5,5
4. Bakterie masłowe 4,2
5. Bakterie mlekowe 3,5
6. Drożdże 2,5
7. Pleśnie <2,5
pH może wpływać na zmiany metabolizmu komórki w organizmie.
WPA
YW pH NA METABOLIZM:
Drożdże z cukru tworzą w środowisku kwaśnym alkohol etylowy, a w środowisku
alkalicznym glicerynę.
Bakterie masłowe (nie występują w maśle, wytwarzają kwas masłowy z cukrów) w
środowisku kwaśnym tworzą aceton, butanol, a w środowisku alkalicznym kwas masłowy.
POTENCJAL OKSYDOREDUKCYJNY  (stopień utlenienia środowiska) zdolność
przyjmowania lub oddawania elektronów przez układ, wyrażane w woltach lub miliwoltach
Potencjał oksydoredukcyjny  Eh (V).
-0,2 +0,2 +0,4
Względne beztlenowce,
Bezwzględne
anaeroby fakultatywne np.
beztlenowce, anaeroby Tlenowce aeroby np.
drożdże, bakterie mlekowe,
obligatoryjne np. Bacillus subtilis, pleśnie
gronkowce
Clostridum butylicum
(Staphylococcus aureus)
Wpływ elektrolitów (rożnych soli) na drobnoustroje:
Szereg wzrastającej biologicznej aktywności jonów od najmniej szkodliwych:
" KATIONY: Na+, K+, NH4+, Ca2+, Fe2+, Zn2+, Fe3+, Al3+., Pb2+, Cu2+, Au+, Ag+
" ANIONY: SO42-, winiany, octany, Cl-, NO3-, cytryniany, J-, salicylany, JO3-
Oligodynamiczne działanie metali  niewielkie ilości metalu mogą ulec rozpuszczeniu i
niszczyć mikroorganizmy.
ALKOHOLE
" Środek dezynfekujący (alkohol etylowy).
" Wywołują denaturację białka, im dłuższy łańcuch tym skuteczniejszy.
" Jeżeli alkohol nierozpuszczalny w H2O niestosowany jest do dezynfekcji.
" Dostępność i taniość alkoholu.
" Metanol  mniej skuteczny, propanol  drogi.
" Im wyższe stężenie tym większa skuteczność, ale najskuteczniejszy o Cp=70%, o
wyższym stężeniu powoduje odwadnianie komórki i utrudnienie denaturacji. Nawet
70% nie działa na przetrwalniki bakterii.
" Z kwasem i jodem potęguje się działanie alkoholu  jodyna (roztwór jodu w alkoholu)
działa na przetrwalniki, zapobiega tężcowi, zgorzela gazowa.
" Niektóre substancje osłabiają działanie alkoholi: formalina, fenol.
BARWNIKI:
- niszczenie mikroorganizmów ale raczej do diagnostyki np. jako indykatory
kwasów.
- Przypadkiem odkryto mikroorganizmy niewidzialne bez barwienia.
- Czynniki selektywne hamują rozwój jednych niehamując innych. Dominująca
obecność bakterii G(-) przeszkadza w badaniu innych.
- Wpływ zależy od budowy barwnika, na kwasy nukleinowe, budowę ściany
komórkowej
- Środki odkażające działaja na komórkę niszcząc lub hamując wzrost. Aktywność
określa się wspólczynnikiem aktywności:
Współczynnik aktywności środka odkażającego (dezynfekcja):
K = 1/t * log b/bk
t  czas działania
b  początkowa liczba bakterii
bt  liczba bakterii po czasie t działania środka
Na skuteczność środków odkażających ma wpływ:
" pH środowiska  najbardziej efektywny środek odkażający w pH, gdzie związek
występuje w postaci niezdysocjowanej, gdyż przechodzą przez błonę łatwiej niż jony.
" skład chemiczny środowiska  surowica krwi osłabia działanie fenolu.
" antybiotyki  substancje wytwarzane przez jeden mikroorganizm działające w różny
sposób: zahamowanie wzrostu, syntezy DNA, wzrostu ściany komórkowej. Antybiotyki
do utrwalania żywności np. ryb, ślimaków, tuszek drobiu ale nie antybiotyki lecznicze,
odchodzi się od antybiotyków.
" Bakteriocyny  działają hamująco na wzrost mikroorganizmów.
" fitoncyny  związki pochodzenia roślinnego hamujące wzrost mikroorganizmów
(czosnek, cebula, chrzan, gorczyca). Właściwości bakteriobójcze lub bakteriostatyczne.
" witaminy  pobudzają wzrost organizmów, niezbędne do właściwego rozwoju
organizmów zwierzęcych i mikroorganizmów, niektóre mikroorganizmy wytwarzają
witaminy, a niektóre muszą otrzymać je z zewnątrz i są bardzo wrażliwe na jej niedobór.
Wpływ metabolitów:
Obce i własne metabolity:
" obce  np. mikroorganizm wydziela kwas mlekowy, który hamuje wzrost innego gatunku
mikroorganizmów
" własne  przy pewnym stężeniu alkoholu następuje zahamowanie wzrostu drożdży,
zatrucie własnymi metabolitami <18%. Kwas mlekowy < 3% bakterie kwasu mlekowego.
Kwas mlekowy hamuje rozwój także bakterii gnilnych dlatego kiszenie (zakwaszanie)
owoców (fermentacja do wina) i warzyw.
Czynniki biologiczne:
LIZOZYN  w śluzach, w ślinie, białku jajka, śluzówce, łzach, działanie bakteriostatyczne.
Autoliza  rozpad komórki pod wpływem własnych enzymów. Obumieranie komórki i
wydostawanie się szkodliwych substancji na zewnątrz.
Wzajemnie oddziaływania na siebie mikroorganizmów:
1. NEUTREALIZM  brak oddziaływania. Organizmy nie wpływają na siebie wzajemnie.
Gdy osobniki występują w danym środowisku mają różne wymagania, różne z
ródła pokarmu.
Gdy zasoby pokarmowe są bardzo obfite i wystarczy ich dla wszystkich brak jest wtedy
konkurencji lub w środowisku jest niewiele osobników.
2. KOMENSALIZM (WSPÓA
BIESIADNICTWO)  METABIOZA  dwóch partnerów
obok siebie, jeden z partnerów czerpie korzyści z działalności drugiego, nie szkodząc mu,
np. korzysta ze zbędnych substancji metabolicznych.
Metabioza  następstwo pokoleń, po jednych bakteriach drugie.
3. PROTOKOOPERACJA  proste współżycie, dwa organizmy żyją ze sobą pomagając
sobie, nie musza jednak żyć razem. Np. 2 szczepy Rhisobium oddzielnie są bezbarwne,
razem są barwne. Silniej ukwaszają jak są razem, synergizm oddziaływania.
4. SYMBIOZA (MUTUALIZM)  2 organizmy nie mogą bez siebie żyć np.
- porosty: glony + grzyby
- glony asymilują CO2 z powietrza
- grzyby  rozkładanie podłoża dostarczając soli nieorganicznych dla całego układu,
korzystają z cukrów tworzonych prze glony.
" między mikroorganizmami (glony + grzyby)
" mikroorganizmy (mikrosymbiont) �! rośliny wyższe (makrosymbiont)
" mikoryza  grzyby + drzewa
" mikroorganizmy �! zwierzęta
endosymbioza  człowiek, drobnoustroje w przewodzie pokarmowym trawią
to co niestrawione, wytwarzają witaminy których symbionty nie wytwarzają i
zajmują miejsce drobnoustrojów chorobotwórczych dla których są
konkurencją.
Zwierzęta przeżuwające  kultury mikroorganizmów w żołądku trawiące
pokarm.
egzosymbioza  organizm zwierzęcy w symbiozie z mikroorganizmem
żyjącym na zewnątrz. Np. mrówki z rodzaju ATTA w symbiozie z grzybami
tną liście tworząc stertę kompostową zaszczepioną grzybami, rosnące grzyby
są pokarmem. Mrówki przenoszą zarodniki do nowego gniazda.
5. WSPÓA
ZAWODNICTWO (KONKURENCJA)
" Międzygatunkowe  Escherichia coli z przewodu pokarmowego hamuje rozwój
bakterii chorobotwórczych.
" wewnątrzgatunkowe (mutanty)  o wodę, pożywienie, światło, przestrzeń. W
środowisku antybiotyk niszczący populację, to nieliczne będą odporne i wyprą
pozostałe.
6. AMENSALIZM (TOKSYNY)
" Nieorganiczne: H2O2, NH3, NO2, CO2, O2,, H2S
" Organiczne
- słabe: kwasy tłuszczowe, alkohole (muszą być duże stężenia aby działały).
- silne: antybiotyki, bakteriocyny (wytwarzane przez szczepy bakterii ale w
odróżnieniu od antybiotyków oddziaływają na blisko spokrewnione z producentem
szczepem bakterii nawet tego samego gatunku).
Drożdże killerowe  niszczą inne drożdże z innych szczepów.
7. PASOŻYTNICTWO  pasożyt żywi się komórkami, tkankami, płynami ustrojowymi
żywiciela.
" Fakultatywne  może ale nie musi być pasożytem np. Salmonella.
" Obligatoryjne  musi mieć żywiciela aby przeżyć - wirusy np. prątki trądu, gruz
licy.
" Nadpasożytnictwo  pasożyt żyje na pasożycie np. bakterie pasożytnicze na
pasożytach wirusa. Może być nawet 4-etapowe pasożytnictwo.
Roślina<-grzyby<-bakterie<-wirusy, Bdallovibro
8. DRAPIEŻNICTWO  DRAPIEŻCA + OFIARA
Np. grzyby pożerają nicienie.
ODZIAA
YWANIE DROBNOUSTROJÓW NA OTOCZENIE:
Promieniowanie:
" LUMINESCENCJA  świecenie mikroorganizmów, utlenianie lucyferyny przez enzym
lucyferaza, śluzowacenie produktu.
" Promieniowanie mitogenetyczne  długość UV związana z przemianami na poziomie
komórkowym, trudne do wykrycia, wskazujące na aktywność organizmów.
" Wydzielanie ciepła, podgrzewanie otoczenia w wyniku reakcji oddychania (tylko część
zużywana), transport przemiany.
Oddychanie tlenowe - 1/3 energii jest rozproszona. Gdy układ nieizolowany to ciepło jest
rozproszone, gdy układ jest izolowany to temperatura się podnosi, np. zbiornik sterta obornika
(powolne przenikanie ciepła), fermentująca brzeczka winiarska (gdy temperatura wzrośnie za
bardzo to następuje zahamowanie reakcji, chłodzenie droższe niż ogrzewanie!!!).
" Termogeneza  samozagrzewanie się, zazwyczaj zjawisko niekorzystne.
" Obniżenie potencjału oksydoredukcyjnego  w warunkach tlenowych spadek niewielki.
W zamkniętych układach (np. na dnie rzek, jezior) duży spadek potencjału w wyniku
pobierania tlenu przez drobnoustroje.
" Zdolność do zmiany pH  podwyższenie pH gdy podczas rozmrażania ............ NH3.
obniżenie w wyniku rozkładu substancji ....... (cukrów), powstają kwasy głównie
mlekowy i propionowy (kiszonki). Obniżenie pH przez wydzielenie CO2. zakwaszanie
przez utlenianie związków nieorganicznych i wytworzenie np. kwasu azotowego i
siarkowego.
" Rozkład minerałów  bakterie siarkowe utleniając H2S doprowadzają do wytworzenia
H2SO4, który zakwasza glebę i rozpuszcza minerały, kruszenie skał, pomników.
POWSTAWANIE POKA
ADÓW SIARKI
CaSO4 H2S
Redukcja + Desulfovibrio
H2S S0
Utlenianie + nad strzalką- Thiobacillus thiopaus, Beggiatoa
Dzięki bakteriom powstały złoża saletry sodowej w Chile w wyniku mineralizacji odchodów
ptasich.
" Zdolność do tworzenia struktury gleby, rozkład substancji organicznych dostarczanych
przez człowieka w postaci ..............................roślin, martwych zwierząt.
Powstanie humusu  wytwórcze działanie drobnoustrojów.
Wytwarzanie gruzełkowatości gleby porowatość między gruzełakami i gleba się
napowietrza.
W glebie promieniowce wytwarzają śluz zapobiegający zbijaniu się gleby w jednolita masę.
Im lepiej gleba jest napowietrzona tym lepiej dla roślin.
" Powstawanie pokładów węgla  300 000 000 lat temu lasy tropikalne odkładane w postaci
stert fosforowych, mikroorganizmy usuwały N, powstawał metan i różne substancje
konserwujące, powstawał węgiel.
Torf  właściwości konserwujące dzięki związkom fenolowym. Sprasowany wielokrotnie to
węgiel.
Ropa naftowa  utworzona przez mikroorganizmy.
" Udział w cyklicznym obiegu C i N w przyrodzie
Główny pierwiastek organizmów żywych to węgiel C <" 50%
Krążenie C:
" W skorupie ziemskiej 1016 t C
" W atmosferze 0,03% tj. 6x1011 t CO2
" W wodach 1,6x1013 t CO2
" Rośliny lądowe zużywają 2x1010 t CO2 / rok
" Rośliny morskie 1,5x1011 t CO2 / rok
6*1011
" Roślinom lądowym wystarczy CO2 na = 30lat
2 *1010
1,6 *1013
" Roślinom morskim wystarczy CO2 na = 100lat
1,5*1011
" Krążenie N:
" W atmosferze <" 78% N tj. 3,9x1015 t N2
4,0x109 t NO2
" W oceanach 2,2x1013 t N2
9,2x1011 t związków N
" Szybkość przemiany 108 t N / rok
" Azotu wystarczy 3,9x1015 / 105 = 39mln lat
Azot w wolnej postaci nie może być wykorzystywany przez człowieka, zwierzęta, rośliny.
Musi być przekształcony w stan związków chemicznych.
BAKTERIE NIESYMBIOTYCZNE: (WI
Ż
CE AZOT)
Beztlenowce:
Clostridium pasteurianus
Clostridium saccharobutyricum
Clostridium felsineum