6.1 Badania S. Winogradskiego i J. Miecznikowa
Siergiej Nikołajewicz Winogradski Prowadził badania nad obiegiem pierwiastków w przyrodzie i udziałem w nim bakterii. Odkrył i opisał zdolność bakterii do przeprowadzania procesu chemosyntezy, wyodrębnił kulturę bakteryjną z rodzaju Clostridium wiążącą azot z powietrza (azot atmosferyczny).
Ilja Iljicz MiecznikowW latach 1870-1882 był profesorem zoologii i anatomii porównawczej na uniwersytecie w Odessie, kierował także stacją bakteriologiczną. W 1883 został wybrany do Petersburskiej Akademii Nauk. Od 1887 prowadził badania na zaproszenie Louisa Pasteura w paryskim Instytucie Pasteura (w 1904 został zastępcą dyrektora).
Jako pierwszy - w trakcie badań nad larwami szkarłupni - zaobserwował zjawisko fagocytozy; wysunął teorię, że odgrywa ona kluczową rolę w odporności (1893). Za prace nad odpornością wraz z Paulem Ehrlichem otrzymał Nagrodę Nobla z medycyny w 1908.
Opublikował m.in.:
Matieriały k poznaniu sifonofor i mieduz (1872)
Studien ueber die Entwicklung der Medusen und Siphonophoren (1872)
Lecons sur la pathologie comparee de l'inflammation (1892)
L'immunite dans les maladies infectieuses (1901)
Medicaments microbiens. Bacteriotherapie, vaccinattion, serotherapie (1912)
7.1 Historia rozwoju Mikrobiologii w Polsce
Pierwszym mikrobiologiem polskim o światowym rozgłosie był L. Cieńkowski (1822-1887). Odkrył on kilka nowych gatunków drobnoustrojów oraz opracował oryginalnš metodę zwalczania wšglika.
Do rozwoju mikrobiologii przemysłowej przyczynili się tacy polscy uczeni jak: W. Syniewski -autor pierwszego polskiego podręcznika Mikrobiologia fermentacyjna, T. Chrzšszcz -prowadzšcy badania nad pleniami, T Matuszewski -zajmujšcy się mikrobiologiš mleczarstwa, W. Dšbrowski -badacz w zakresie przemysłu fermentacyjnego i inni.
W dziedzinie mikrobiologii lekarskiej na wyróżnienie zasługujš: O. Bujwid -twórca bakteriologii polskiej, organizator pierwszej w Polsce wytwórni surowic i szczepionek, L. Hirszfeld - odkrywca pałeczki paratyfusu C, prowadzšcy prace nad grupami krwi, R. Weigil -wynalazca szczepionki przeciwko durowi plamistemu.
W rozwoju mikrobiologii rolniczej duże zasługi położyli tacy uczeni jak: A.Prażmowski, E. Godlewski, S. i H. Krzemieniewcy i inni
15.1 Chemo- foto- aero- i magnetotaksja
Chemotaksja - reakcja ruchowa całego organizmu na kierunkowe chemiczne bodźce. Nie jest właściwą taksją, lecz kinezą. Służy m.in. do odnalezienia pokarmu lub partnera seksualnego (poprzez feromony), a także znajdywaniu się gamet. Chemotaksja to ukierunkowane przemieszczanie się komórek indukowane gradientem substancji chemicznej.
chemotaksja dodatnia - w kierunku rosnącego gradientu stężeń.
chemotaksja ujemna - w kierunku malejącego gradientu stężeń.
Czynniki wpływające na proces chemotaksji
czynniki aktywujące proces chemotaksji - interleukiny (IL-1, IL-8); składniki dopełniacza c5a, c3a, c567; białka ostrej fazy; histamina; PAF; TNFα; defenzyny; leukotrieny; czynniki aktywujące eozynofile; LPS - czynnik egzogenny; fibrynogen
czynniki hamujące proces chemotaksji - adrenalina, anafilaksyna, interleukiny (IL-4, IL-10), cAMP, aktywatory poszczególnych składników dopełniacza, streptolizyna
Przykładem chemotaksji jest "łowienie" owada przez rosiczkę.
Obniżona chemotaksja fizjologicznie występuje u noworodków i niemowląt, także w zespole niedoboru odporności.
Fototaksja - jedna z taksji, jest to zjawisko na świetlne bodźce.
fototaksja dodatnia - występuje podczas ruchu do światła.
fototaksja ujemna - występuje podczas ruchu w stronę przeciwną.
Zjawisko fototaksji u roślin następuje w chloroplastach
17.3 Świetlna i ciemna faza fotosyntezy
Faza jasna
Schemat fazy jasnej fotosyntezy. Użyte skróty: P-680 centrum reakcji fotoukładu II; P-700 centrum reakcji fotoukładu I; Phe feofityna; K Mn kompleks rozkładający wodę; QA QB plastochinon połączony z białkiem; PQ wolny plastochinon; b6w wysokopotencjałowy hem cytochromu b6; b6n niskopotencjałowy hem cytochromu b6; FeS centrum żelazowo-siarkowe białka Rieskego; PC plastocjanina; A cząsteczka chlorofilu; A1 witamina K1; Fx centra żelazowo-siarkowe; FD ferredoksyna; FNR reduktaza ferredoksyna-NADP
Pierwsza faza fotosyntezy polega na przekształceniu energii zawartej w świetle do energii wiązań chemicznych dwóch wysokoenergetycznych związków chemicznych: ATP i NADPH. Energia światła wykorzystywana jest do oderwania elektronu od cząsteczki wody i przeniesienia go przez system przekaźników elektronów na utlenioną formę NADP. W transporcie elektronów biorą udział kompleksy białkowe: fotoukład I, fotoukład II, kompleks cytochromowy b6f, oraz ruchliwe przekaźniki elektronów w postaci plastochinonu i plastocjaniny.[2]
Fosforylacja niecykliczna Energia kwantów światła przekazana do centrum reakcji fotoukładu II powoduje wybicie elekJesasd]. Miejsce po elektronie oderwanym z centrum reakcji fotoukładu II zapełniane jest przez elektron oderwany z wody. Reakcja ta jest przeprowadzana przez kompleks rozkładający wodę. Po oderwaniu 4 elektronów następuje rozszczepienie 2 cząsteczek wody na 4 protony i cząsteczkę tlenu. W wyniku uwalniania protonów, z rozkładu wody, wewnątrz tylakoidu - lumen, pobierania protonów podczas redukcji NADP w stromie chloroplastu oraz transportu protonów w cyklu Q, ze stromy do wnętrza tylakoidu, powstaje gradient protonowy - różnica stężeń protonów a zewnątrz i wewnątrz tylakoidu. Gradient protonowy jest wykorzystywany przez kompleks syntazy ATP do wytwarzania drugiego produktu fazy jasnej - ATP[3]. Opisany szlak wędrówki elektronów z cząsteczki wody na cząsteczkę NADP określa się jako fosforylację niecykliczną.[4]
Fosforylacja cykliczna W okresie zwiększonego zapotrzebowania na ATP elektron z ferredoksyny może zostać przeniesiony nie na NADP lecz na kompleks cytochromowy b6f i następnie poprzez plastocjaninę powrócić do centrum reakcji fotoukładu II. Takiemu cyklicznemu transportowi elektronów towarzyszy przenoszenie protonów przez błonę tylakoidu, wytwarzanie gradientu stężeń protonów i synteza ATP, nie powstaje jednak NADPH. Opisany szlak wędrówki elektronu nosi nazwę fosforylacji cyklicznej.[5]
Faza ciemna
Schemat fazy ciemnej fotosyntezy. Kolorem czerwonym podano nazwy enzymów katalizujących reakcje, kolorem niebieskim podano liczbę cząsteczek biorących udział w poszczególnych reakcjach
Energia zgromadzona w ATP i NADPH wykorzystywana jest do związania CO2 i wytworzenia prostych cukrów. Związki będące produktami fazy ciemnej fotosyntezy zostały szczegółowo poznane dzięki badaniom Melvina Calvina i Andrew Bensona, za co w roku 1961 Calvin otrzymał nagrodę Nobla. Badania te wykazały, że izotop węgla C14 podawany organizmom fotosytetyzującym pojawia się najpierw w związku trójwęglowym - kwasie 3-fosfoglicerynowym. Z tego powodu rośliny, u którym pierwszym produktem asymilacji CO2 jest związek trójwęglowy określa się jako rośliny typu C3[6].
Faza karboksylacji Dwutlenek węgla przyłączany jest do 1,5-bisfosforybulozy. Enzymem katalizującym przyłączenie cząsteczki CO2 jest karboksylaza 1,5-bisfosforybulozy określna też jako karboksydysmutaza lub enzym RuBisCO (ang. ribulose bisphosphate carboxylase-oxygenase)- (EC 4.1.1.39). Enzym ten jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych białek w przyrodzie. W wyniku przyłączenia cząsteczki CO2 do 1,5-bisfosforybulozy powstaje nietrwały związek sześciowęglowy - 1,5-bisfosfo-2-karboksy-3-ketoarabitol, który niemal natychmiast rozpada się na dwie cząsteczki kwasu 3-fosfoglicerynowego.
Faza redukcji Kwas 3-fosfoglicerynowy jest fosforylowany ze zużyciem ATP powstającego w fazie jasnej do kwasu 1,3-bisfosfoglicerynowego. Drugi wysokoenergetyczny produkt fazy jasnej jest z kolei zużywany w reakcji redukcji kwasu 1,3-bisfosfoglicerynowego do aldehydu 3-fosfoglicerynowego.
Faza regeneracji Z aldehydu 3-fosfoglicerynowego oraz pozostającego w stanie równowagi izomeru - fosfodihydroksyacetonu w cyklu reakcji (patrz schemat) z udziałem enzymów przenoszących części łańcuchów węglowych odtwarzany jest akceptor CO2 1,5-bisfosforybuloza. Po związaniu 6 cząsteczek CO2 z cyklu może zostać wyprowadzona 1 cząsteczka heksozy.
Reakcje te zachodzą w stromie chloroplastów i są określane jako cykl Calvina-Bensona. Jest to tzw. faza bezpośrednio niezależna od światła fotosyntezy
Istotą fazy ciemnej jest przyłączenie dwutlenku węgla do prostych związków organicznych, przy tym ten etap fotosyntezy nie wymaga światła.W efekcie powstaje cukier (glukoza) oraz tlen.
21.1 Główne grupy paciorkowców wg Bergey's Manual
Poszczególne gatunki paciorkowców są klasyfikowane głównie na podstawie ich właściwości hemolitycznych[2]. Hemoliza alfa jest wywołana przez redukcję żelaza w hemoglobinie, dająca zielony kolor na agarze krwawym. Hemoliza beta jest związana z całkowitym rozerwaniem erytrocytów, co daje wyróżniające się jasne obszary wokół kolonii bakteryjnych. Serotypowanie Lancefield - oparte na specyficznych grupach cukrowych w ścianach komórkowych jest używane dla dokładniejszego rozróżnienia gatunków beta hemolizujących[3]. Noszą one oznaczenia od A do O. W medycynie beta hemolizujące paciorkowce grupy Lancefield A i B mają największe znaczenie. Dodatkowo, niektóre paciorkowce alfa hemolizujące (szczególnie Streptococcus pneumoniae i viridans) powodują pospolite choroby u człowieka.
Grupa A [edytuj]
Streptococcus pyogenes (paciorkowiec ropny) jest czynnikiem sprawczym paciorkowcowego zapalenia gardła, prowadzącego czasami do ostrej gorączki reumatycznej, płonicy (szkarlatyny) i ostrego zapalenia kłębuszków nerkowych.
Grupa B [edytuj]
Streptococcus agalactiae (paciorkowiec bezmleczności[potrzebne źródło]) powoduje zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych u noworodków oraz starszych dzieci, czasami z bakteriemią. Potrafią skolonizować drogi rodne kobiety, podnosząc ryzyko przedwczesnego rozerwania błon płodowych.
Grupa C [edytuj]
Należy do niej Streptococcus equi, który powoduje zołzy u koni, a także Streptococcus zooepidemicus, który powoduje zakażenia u kilku gatunków ssaków, w tym koni.
Grupa D [edytuj]
Wiele paciorkowców grupy D zostało ponownie sklasyfikowanych i umieszczonych w rodzaju Enterococcus (w tym Streptococcus faecalis, Streptococcus faciem, Streptococcus durans i Streptococcus avium). Przykładowo Streptococcus faecalis (paciorkowiec kałowy) nosi teraz nazwę Enterococcus faecalis .
Pneumokoki [edytuj]
Streptococcus pneumoniae (dwoinka zapalenia płuc) - zwykle występują w jamie nosowej i gardle dzieci i zdrowych dorosłych. Szczególnie u małych dzieci bardzo łatwo dochodzi do zasiedlenia (nosicielstwa) śluzówki nosa i gardła pneumokokami, ponieważ dzieci mają niedojrzały układ odpornościowy i nie produkują wystarczającej ilości przeciwciał odpornościowych przeciw temu typowi bakterii.
Im młodsze dziecko, tym bardziej narażone jest zarówno na zakażenie, jak i na cięższy przebieg zakażenia.
Paciorkowiec
Viridans i inne paciorkowce [edytuj]
Streptococcus viridans (paciorkowiec zieleniący) powoduje zapalenie wsierdzia i ropień zęba.