1. Wpływ środowiska (pozytywny, negatywny) na pleśnie drożdże i bakt. WODA czynnik determinujący, różne drobn wymagają różnej ilości wody. Odpowiednie środowisko wpływa na ich procesy życiowe, prowadzi do zakłóceń zakłóceń metabolizmie. Woda jest rozpuszczalnikiem zw org i nieorg - czyni je dostępnymi dla drobnoustrojów. Woda dla wielu to środowisko życia, wiele drobnoustrojów wyrównuje zapotrzebowanie na wode poprzez adsorpcje. Szczególnie wrażliwe są bakt i drożdże (20-30%), najbardziej odporne pleśnie (15%). Minimalna aktywność wodna dla drobnoustrojów: B - 0,91, D - 0,88, P - 0,80, B halofilne - 0,75, D osmofilne - 0,60. TLEN dzielimy drobnoustroje na: tlenowce (bez niego nie rozmnażają się pleśnie, drożdże i bakterie z rodzaju bacillus obligatoryjne), beztlenowce (clostridium botulinum, clostridium teteus), względne tlenowce - aeroby fakultatywne, względne beztlenowce - mikroaerofile (bakterie mlekowe). Dla tlenowców brak tlenu jest zabójczy jak dla beztlenowców jego obecność. CIŚNIENIE wytrzymałość na wysokie ciśnienie (duże stężenie soli lub cukru rop w wodzie) wytrzymują drobnoustroje osmotolerancyjne natomiast drobn osmofilne wymagają zwiększone ciśnienie osmotyczne. PH ŚRODOWISKA kwasowość środowiska stanowi ważny element rozwoju drobnoustrojów. Manipulując tym parametrem można skutecznie zahamować a także zabić niektóre rodzaje drobnoustrojów. Bakterie na ogół wymagają środowiska o pH zbliżonym do obojętnego (bakt gnilne i patogenne), są także drobn które preferują pH niskie (kwaśne) a niektóre pH zasadowe (gronkowiec złocisty, enterokoki) Drożdże i pleśnie oraz bakt kwaszące lepiej rozwijają się w środowisku kwaśnym. TEMPERATURA temp kardynalne: minimalne - różne dla różnych drobnoustrojów - jest to temp do której zachodzi stopniowe zahamowanie metabolizmu komórki. Optymalne - rozmnażanie przebiega najintensywniej. Maksymalne - zahamowanie wzrostu, spowolnienie procesów życiowych, denaturacja białka. Zakresy temp dla różnych drobnoustrojów: psychofilne - zimnofilne żyją w zimnych źródłach, lodówkach i chłodniach, optimum -20C, psychotrofowe - zimnotolerancyjne temperatury niskie nie hamują ich rozwoju, temp 7C i niżej. Mezofilne - średniocieplnofilne, bakterie patogenne i saprofity są bardzo wrażliwe na wahania temperatur - krętki blade i gronkowiec. Termofilne - bacillus stearothermophilus i coagulans, są to ciepłolubne, żyją w gorących źródłach nawet do 98C, fermentującym nawozie. Grzyby i glony nie rosna w temperaturze powyżej 56C

2. Wyjaśnij pojęcie czasu generacji i jego znaczenie w przechowalnictwie i technologii żywności. Czas generacji to czas potrzebny aby jedna komórka dała komórkę potomną. Zależy od fazy wzrostu i warunków środowiska (pH, temp, subst odżywcze). Wyróżniamy 6 faz. I faza spoczynkowa - drobnoustroje przygotowują się do wzrostu, pożyteczne w produkcji żywności jest skrócenie tej fazy. II faza przyspieszona - komórki rosną szybko, są wrażliwe na wszelkie niekorzystne czynniki. III faza logarytmicznego wzrostu - tzn że szybkość rozmnażania jest stała i maksymalna. Dla bakterii 15-60 min, grzybów 90-120 min i zależy od warunków środowiska. IV faza opóźniona - zwolnienie wzrostu na skutek nagromadzonych w podłożu toksycznych metabolitów. V faza równowagi - pomiędzy przyrostem komórek żywych a ubytkiem przez zamieranie, zależy od właściwości komórek (formy rozdęte, starzejące się). VI faza zamierania - letalna gdzie podziały komórek są rzadsze lub ustają, następuje autoliza, wrażliwe bakt giną. W mikrobiologii żywności znaczenia mają fazy: spoczynkowa, logarytmicznego wzrostu; a w przemyśle faza stacjonarna (równowagi). W przechowalnictwie stosowana jest faza spoczynkowa, w której brak podziałów, uzyskujemy to przez chłodzenie, zakwaszanie, obsuszanie co pozwala na wydłużenie tej fazy od 1 godz do 1 doby. Jeżeli zależy nam na dużym wzroście komórek stosujemy fazę logarytmicznego wzrostu, co zwiększa biomasę i przyspiesza ukwaszanie. W fermentacji szczepi się podłoże inoculum będącym w fazie logarytmicznego wzrostu, aby skrócić do minimum fazę spoczynkową, a maksimum natężenia fermentacji alkoholowej osiąga się w fazie stacjonarnej.

3. Termiczne metody wyjaławiania i ich skuteczność. Celem wyjaławiania jest pozbycie się niepożądanej mikroflory i stworzenie warunków jałowych. Termiczne - zastosowanie odpowiedniej temp. A) na sucho: wyżarzanie, opalanie, wyjaławienie w suszarkach, B) na mokro: sterylizacja - zabicie formy wegetatywnej i przetrwalników, pasteryzacja - zabicie formy wegetatywnej ale nie przetrwalników, tyndalizacja - pasteryzacja frakcjonowana. Skuteczność działania podwyższonej temp zależy od czasu jej działania, jej wysokości, stanu fizjologicznego drobnoustrojów, ciepłooporności drobnoustrojów, środowiska i zawartości wody, zawartości subst białkowych białkowych soli min, pH. Stwierdzono że młode bakt i młode przetrwalniki są mniej odporne na działanie wysokiej temp niż starsze. Bakt w formie wegetatywnej w środowisku wodnym giną w temp 60-70C. Odporniejsze są bakt termofilne natomiast bakt patogenne są stosunkowo oporne. Termiczne niszczenie drobnoustrojów jest metodą najczęściej stosowaną, gdyż sterylizacji nie przeżywają żadne formy drobnoustrojów. Przy wyjaławianiu termicznym istotną rolę odgrywa czas, indywidualna odporność komórki na wysoką temp oraz wpływ środowiska, TDT - czas potrzebny do zabicia danego gat drobn w określonej temp.

4. Wpływ niskich temp na drobnoustroje. Działanie niskich temp spowalnia szybkość procesów życiowych metabolizmu w komórce, następuje zahamowanie wzrostu i całkowitego ustania metabolizmu. Obniżenie temp o 10C powoduje 2-3 krotny spadek szybkości przemian enzymatycznych w kom. Większość drobnoustrojów nie rozwija się w temp poniżej 10C. Są jednak drobnoustroje psychrofilne które rozmnażają się w temp poniżej 0, o ile wysoka temp niszczy drobnoustroje o tyle niska temp nie prowadzi do zabicia całej populacji, aczkolwiek jej część może zginąć. Przy niskiej temp pozostaje mikroflora resztkowa. Bakterie mogą tworzyć nitkowe formy, formy pałeczkowate przechodzą w formy kuliste. Ze zmian fizjologicznych zaobserwowano utratę zdolności tworzenia przetrwalników u bakt z rodzaju bacillus. W niskich temp szczególnie przedłuża się faza spoczynkowa i wydłuża się czas generacji.

5. Charakterystyka metod zwalczania drobnoustrojów. SOLENIE sól ma właściwości wiązania wody, odciąga ją z komórki i zachodzi plazmoliza, zahamowany zostaje rozwój drobn. KWASZENIE wiąże się ze zmianą pH, obniżenie pH hamuje wzrost bakt gnilnych, niskie ph jest korzystne dla bakt mlekowych, octowych, drożdży i pleśni. SUSZENIE pobieranie substancji i ich transport wymaga wody, pozbawienie drobn wody hamuje przemiany materii, rozmnażanie. Usunięcie wody nigdy nie jest zupełne. Krętki, zarazki rzeżączki oraz zarodniki pleśni są b. wrażliwe na wysuszenie i giną b. szybko. Aspergillus i penicillum wytrzymują wieloletnie wysuszenie. Przetrwalniki bakt mogą przeżyć dziesiątki lat. Bakt są bardziej wrażliwe na brak wody niż drożdże i pleśnie. Szczególnie wrażliwe na obniżoną zawartość wody są osmofile. FILTRACJA średnica porów filtrów jest mniejsza niż bakterie dlatego zostają one na filtrze. SANITARYZACJA zabieg prowadzący do ograniczenia drobn lecz ich nie zabijający. Polega na myciu mydłem lub detergentem. DEZYNFEKCJA - odkażanie jest to proces który prowadzi do częściowego niszczenia form wegetatywnych. STERYLIZACJA wyjaławianie, proces niszczenia wszystkich mikroorganizmów, mikroorganizmów więc i ich form przetrwalnikujących. Metody fizyczne: stosowanie wysokich temp, odwadnianie, filtrowanie, chłodzenie, zamrażanie, stosowanie warunków beztlenowych. Metody chemiczne dodatek środków konserwujących, kiszenie i kwaszenie, solenie, wędzenie, peklowanie.

6. Wpływ niskich temp na przeżywalność drobnoustrojów. Stopień przeżywalności zależy od: szybkości ochłodzenia (zakres temp 5-12C), podłoża w którym komórki przebywają, czasu i temp przechowywanie (wraz z obniżeniem temp przechowywania zmniejsza się szybkość obumierania), szybkości i temp odtajania. Szybkie przeniesienie drobnoustrojów z temp normalnej do 0 C powoduje utratę żywotności - szok termiczny. U bakt G (-) w fazie wzrostu w takich warunkach może zginąć cała populacja (bakt patogenne). Im bogatsze podłoże wzrostu tym hodowla wrażliwa na ten szok np. Escherichia coli z 37 do 5 C może zginąć w 90% populacji. Odporność drobnoustroju na niskie temp zależy od składu chemicznego podłoża. Bakt w wodzie są mniej odporne na zamarzanie niż te same bakt w mleku. Odporność na niskie temp zwiększa się wraz ze wzrostem stężenia substancji rozpuszczalnej. Zabójcze działanie temperatur poniżej 0 C polega na tworzeniu się kryształków lodu które w rezultacie rozrywają i uszkadzają ścianę komórkową. Drobnoustroje które przeżyły proces zamrażania (przeżywa ich większość) będą się dalej rozmnażały.

7. Który rodzaj zależności między drobnoustrojami wydaje się najistotniejszy z praktycznego punktu widzenia. Istota zależności drobnoustrojów typu komensalizm, synergizm, symbioza. KOMENSALIZM - jest takim współżyciem 2 org, w którym tylko jeden org czerpie koży śći ze wspólnego życia, a drugi nie ponosi żadnych strat. Dotyczy najczęściej żywienia jednego org resztkami pozostawionymi przez drugi organizm. Z tego powodu komensalizm określa się jako współbiesiadnictwo. SYMBIOZA - określenie używane dawniej do współżycia dwóch różnych gat na zasadzie wzajemnych kożyści. Obecnie mówi się jako mutualizm. Czasami określa się każdy rodzaj współżycia osobników należących do dwóch różnych gatunków, a więz zarówno mutualizm jak i pasożytnictwo tzn wzajemny stosunek dwóch gat w biocenozie polegający na trwałym współżyciu korzystnym dla obu stron - współżycie i zależność. SYNERGIZM - uzupełnianie się dwóch lub więcej gat tego samego rodzaju. METABIOZA - samowyjaławianie zjawiska następstwa gatunku.

8. Omówić na przykładach zjawisko symbiozy, anabiozy i metabiozy. SYMBIOZA - określenie używane dawniej do współżycia dwóch różnych gat na zasadzie wzajemnych korzyści. Obecnie mówi się jako mutualizm. Czasami określa się każdy rodzaj współżycia osobników należących do dwóch różnych gatunków, a więz zarówno mutualizm jak i pasożytnictwo tzn wzajemny stosunek dwóch gat w biocenozie polegający na trwałym współżyciu korzystnym dla obu stron - współżycie i zależność, np. kefir - ziarna kefirowe (drożdże, bakterie wzajemnie się wspomagają, symbioza tych organizmów organizmów zakwaszaniu środowiska przez bakterie mlekowe oraz wykorzystaniu powstałej glukozy przez drożdże które jednocześnie dostarczają bakteriom mlekowym witaminę B). METABIOZA samowyjaławianie zjawiska następstwa gatunku np. drobnoustroje wytwarzając metabolity są źródłem dla innych (ukwaszanie - wytwarzanie kwasu, wytwarzanie escherichia coli, obniża pH, zatruwa się sama i ułatwia rozwój bakterii mlekowych). mlekowych mleku pozostawionym w temp pokojowej najpierw rozwijają się drobnoustroje proteolityczne, następnie bakterie fermentacji pseudomlekowej i pałeczki z grupy okrężnicy. W następnym stadium rozwijają się paciorkowce mlekowe zakwaszające środowisko do 4,5-4,1. Przy tym poziomie kwasowości zostaje zahamowany rozwój bakterii proteolitycznych a dalsze ukwaszanie prowadzą bakterie mlekowe z rodzaju laktobacillus, których działalność zostaje zahamowana na skótek nagromadzenia się zbyt dużej ilości kwasu mlekowego (1,5-3%). Na powierzchni ukwaszonego mleka rozwijają się pleśnie i drożdże powierzchniowe zużywając kwas mlekowy. Obniżenie kwasowości mleka w następstwie rozwoju drożdży i pleśni umożliwia ponowny rozwój bakterii gnilnych, powodujących dalsze zmiany aż do całkowitej mineralizacji mleka. ANABIOZA - życie utajone, odwracalny stan pozornej śmierci u niższych zwierząt i roślin, maksymalne ograniczenie funkcji życiowych organizmu w warunkach głównie niedoboru wilgoci lub zbyt niskich (wysokich) temperatur np. przetrwalniki, zarodniki pleśni.

9. Pożyteczna i szkodliwa rola drożdży w technologii żywności. POŻYTECZNA - rodzaj saccharomyces - posiadają duże zdolności fermentacyjne, podczas fermentacji rozkładają cukier na alkohol (przemysł winiarski, piwowarski, gorzelniczy i piekarski). Do drożdży szlachetnych zaliczamy drożdże wytwarzające duże ilości alkoholu bez subst ubocznych. SZKODLIWE - rodzaj saccharomyces pichia i Hansenula to drożdże dzikie, są szkodliwe gdyż powstaje kożuch np. na powierzchni cieczy.

10. Wymagania stawiane drożdżom w różnych gałęziach przemysłu. Zaliczamy tu drożdże saccharomyces cerevisiae - drożdże szlachetne z silnymi właściwościami fermentacyjnymi, owalne lub kuliste komórki, występują na podłożach płynnych pojedynczo lub podwójnie. Fermentują i asymilują większość cukrów. Drożdże winiarskie muszą wykazywać dobrą zdolność fermentacyjną, odporność na SO2, garników oraz kwasów organicznych, muszą nadawać odpowiedni smak i zapach. Drożdże gorzelnicze muszą szybko odfermentowywać nastawy, z dużą wydajnością bez produktów ubocznych. Drożdże piekarskie muszą odznaczać się zdolnością wytwarzania CO2. Od tej właściwości zależy dobre podnoszenie ciasta. Drożdże piwowarskie nie muszą szybko odfermentowywać brzeczki ale muszą to robić w niskiej temperaturze, muszą być odporne na substancje chmielowe.

11. Charakterystyka systematyczna, morfologiczna i fizjologiczna drożdży. Są to grzyby mikroskopowe, cudzożywne, rozwijają się w martwej materii organicznej (saprofity), jednokomórkowce, są G (+). W większości są tlenowcami, mogą prowadzić metabolizm na drodze fermentacji, dobrze rosną w zakresie pH 5-6. Mają zdolność zarodnikowania (klasa ascomycetes - workowce, klasa basidomycetes - podstawczaki, klasa deuteromycetes - grzyby niedoskonałe) CECHY FIZJOLOGICZNE zdolność do fermentacji i asymilacji (cukru i azotu), dobry procent molowy guaniny i cytozyny w stosunku do całego DNA. Skład ściany komórkowej: budowa warstwowa, z zewnątrz z manganu i białka, środek z glukanu, wewnątrz okrywa plazmolemma tworząca cienką błonkę substancji białkowych. Rozmnażają się przez: pączkowanie, podział poprzeczny komórki tzw rozszczepienie. SYSTEMATYKA ASCOMYCETES - rodzaj saccharomyces (cerevisiae, uvarum, lactis, kluyveromyces, marxianus) rodzaj endomycopsis fibulinger, rodzaj pichia membranaefaciens i hansenula anomala, rodzaj debrayonmyces vini, rodzaj schizosaccharomyces pomne. DEUTEROMYCES - rodzaj torolupsis utilis, rodzaj condida mycoderma, rodzaj klockera apiculata, rodzaj rhodoturula glutinis. MORFOLOGIA kształt i wielkość komórek drożdży zależy od rodzaju i gatunku i od środowiska. Mogą mieć kształt okrągły (saccharomyces cerevisiae) owalny (torolupsis utilis), elipsoidalny (hansenula anomala), cytryny (klockera apiculata), cylindryczny (schizosaccharomyces pomne). Wiek hodowli w dużym stopniu wpływa na zmiany morfologiczne komórki. Do identyfikacji używać pożywki płynnej, gdzie występuje osad opadający na dnie zaś na stałych tworzą się kremowe lub białe kolonie.

12. Pożyteczna i szkodliwa rola pleśni w technologii żywności i przechowalnictwie. POŻYTECZNA penicilium notatum i chryzogenum (pędzla) - produkują penicylinę (antybiotyk), stosowany przy produkcji serów pleśniowych. Fusarium wytwarza gibereliny subst wzrostowe dla roślin. Aspergillus Niger wytwarza kwas cytrynowy. SZKODLIWE 14 gatunków toksykogennych, występują w wodzie, glebie na powierzchni żywych i martwych organizmów: fusarium - zawilgocenie ziarna zbórz, aspergillus flavus i parasitikkus (kropidlak) wytwarza aflatoksyny subst rakotwórcze. Oospora odkwasza sery twarogowe, posiada właściwości proteolityczne i lipolityczne. Mucor gnicie truskawek. Rhizopus wyst na ziarnie i mące.

13. Charakterystyka rodzaju clostridium i bacillus. BACILLUS G (+) laseczki tlenowe, przetrwalnikujące, wyst powszechnie w przyrodzie, mezo i termofilne. Krótka lub długa pałeczka ruchliwa lub nie, przetrwalniki wytwarzają w obecności tlenu, katalazododatnie, silne właściwości proteolityczne, chorobotwórcze - bacillus cereus i antracis - laseczka wąglika temp optymalna 30-45C. Starsze kolonie mogą być G (-). Szybko hydrolizują żelatynę, kolonie na agarze z bulionem są beżowe o pomarszczonych brzegach, redukują azotany do azotynów. CLOSTRIDIUM G (+) długie laseczki często ułożone w łańcuszki, ruchliwe, bezwzględne beztlenowce nie rozmnażają się w obecności tlenu, który ich zabija, katalazoujemne, przetrwalnikujące, wytwarzają kwas masłowy i octowy. Mają właściwości proteolityczne a produkty ich rozkładu są często toksynami, powodują bombaż, nie fermentują glicerolu. Kolonie na aoarze z bulionem są drobne i żółtobiałe, temp wzrostu 30-37C, nie redukują azotanów do azotynów.

14. Rodzaj Staphylococcus, charakterystyka systematyczna. G (+) ziarniaki nieregularne układają się w grona, względny beztlenowiec, przy czym lepiej rośnie w obecności tlenu, katalazododatnie. Enteroksyna jest ciepłooporna, ulega inaktywacji w temp 87-90 C lub w 121 po 8 min. Gronkowiec ginie w temp 70 C po kilku sekundach a w 50 C po 30 min, dobrze znoszą duże stężenia NaCl, temp optymalna 15-46 C, zakres pH 4,2-9,3. Wywołuje zatrucia pokarmowe, wytwarza egzotoksynę, jest przyczyną zatruć prze spożywaniu żywności małokwaśnej. Biegunka i wymioty są częstym obiawem zatruć pokarmowych

15. Bakterie enterobacteriacea. Bakterie przewodu pokarmowego, wytwarzają metabolity, toksyny (żeby opanować środowisko je otaczające), G(-), ruchliwe lub nie, krótkie pałeczki względne beztlenowce, grupa bakterii jelitowych (bytują w jelicie cienkim ludzi i zwierząt). Fermentują glukozę i wiele innych cukrów z wytworzeniem kwasu, katalazododatnie, występują w środowisku zanieczyszczonym fekaliami. Przedstawiciele: Escherichia coli - pałeczka okrężnicy, fermentuje laktozę z wydzieleniem kwasu i gazu, wzrost 37C, wytwarza indol z tryptofanu, oporna na żółć i szereg antybiotyków (penicylina). Salmonella - wytwarz enterotoksynę, wywołuje dur brzuszny i rzekomy, ostre zatrucia pokarmowe, temp wzrostu 37 C, nie fermentuje laktozy i sacharozy, nie tworzy indolu. Shigella - wywołuje czerwonkę, temp wzrostu 37 C, nie fermentuje laktozy, nie tworzy gazu z glukozy. Proteus - rozkłada białko, izolowany ze zgniłych produktów pochodzenia zwierzęcego, szybko peptonizuje mleko minimalnie je zakwaszając. Seratia - pałeczka tzw cudowna ze względu na krwistość pieczywa i makaronów, wywołuje zapalenie płuc, ma właściwości gnilne.

16. Bakterie G(+) i G(-) z czego wynikają różnice w barwieniu i jakie są konsekwencje fizjologiczne z tego zróżnicowania. G(+) od G(-) różnią się grubością ściany komórkowej i jej składem chemicznym. W ścianie G(+) są heksozaminy (połączenie cukrów z grupą aminową), brak w niej aminokwasów aromatycznych zawierających siarkę, histydyny, argininy. Lipidy stanowią 1-2%. Punkt izoelektryczny jest przy pH 2-3. W G(-) 2,5% heksozaminy, 90% to białka i lipidy, punkt izoelektryczny jest przy pH 4-5. Więcej heksozaminy u G(+) zatrzymuje połączenie fioletu krystalicznego krystalicznego płynem Lugola, natomiast ściana komórkowa białkowo lipidowa u G(-) uniemożliwia ten proces barwienia. Organizmy G(+) poddane działaniu fioletem krystalicznym a następnie płynem Lugola tworzą w komórkach trwały kompleks barwny, którego nie można wypłukać alkoholem czy acetonem. Organizmy G(-) pozostają w ten sposób nie zabarwione i muszą być dodatkowo barwione czerwienią obojętną.

17. Zatrucia pokarmowe pochodzenia bakteryjnego. Escherichia coli - pałeczka okręznicy tworzy toksynę (biegunka podróżnych), Salmonella - wytwarza enterotoksynę, wywołuje dur brzuszny i rzekomy, ostre zatrucia pokarmowe (zapalenie jelit, biegunka, bóle brzucha, gorączka), Shigella - czerwonka, czas inkubacji 1-7 dni. Proteus - rozkłada białko, izolowany ze zgniłych prod pochodzenia zwierzęcego, szybko peptonizuje mleko minimalnie je zakwaszając. Serratia - pałeczka tzw cudowna, ze względu na krwistość pieczywa i makaronu, wywołuje zapalenie płuc, ma właściwości gnilne. Staphylococcus aureus - wytwarza enterotoksykozę gronkowca, wywołuje nudności, bóle brzucha, biegunkę, wymioty, wywołuje ropnie anginy, czyraki, zapalenie jelit i płuc, u zwierząt zapalenie wymion. Bacillus cereus te same objawy co powyżej. Clostridium perfringens - wytwarza enterotoksyny. Clostridium botulinum - laseczka jadu kiełbasianego. Clostridium tetani - laseczka tężca.

18. Charakterystyka i właściwości bakterii patogennych. Chorobotwórczość (stała cecha gatunku) - wirulencje (zjadliwość różna dla szczepów na zjadliwość składa się zdolność wytwarzania jadów i zdolność do rozmnażania się). Inwazyjność (wytwarzanie enzymów ułatwia wniknięcie lub rozprzestrzenienie się). Zdolność do alergizacji organizmu (zdolność tą ma clostridium botulinum które rozwijają ją we wnętrzu komórki). Cechy gronkowców patogennych. Wytwarzają koagulazę ścinającą osocze krwi ludzkiej i króliczej, występują szczepy chorobotwórcze, koagulazo ujemne, wytwarzają fosfatazę rozkładając połączenia estrowe z kwasem fosforowym, produkują dezoksyrybonuleazę.

19. Zatrucia pokarmowe wywołane przez stapchylococcus aureus. Wywołują ropnie anginy, czyraki, zapalenie jelit i płuc, u zwierząt zapalenie wymion. Objawy: nudności, wymioty, bóle brzucha, biegunki, brak gorączki.

20. Zatrucia pokarmowe wywołane przez clostridium. Clostridium botulinum - jad kiełbasiany, dawka śmiertelna 0,2µg, rozwija się w temp od 3-50 C w pH od 4-10,5, wytwarza toksynę, powoduje podrażnienie układu oddechowego. Clostridium tytani - wywołuje tężec, Clostridium perfrinfens - zgorzel gazowa, biegunka, Clostridium butyricum - służy do produkcji kwasu masłowego, acetonu i butanolu.

21. Zatrucia pokarmowe wywołane przez bakterie z rodziny enterobakteriaceae. Escherichia coli - pałeczka okręznicy tworzy toksynę (biegunka podróżnych), Salmonella - wytwarza enterotoksynę, wywołuje dur brzuszny i rzekomy, ostre zatrucia pokarmowe (zapalenie jelit, biegunka, bóle brzucha, gorączka), Shigella - czerwonka, czas inkubacji 1-7 dni. Proteus - rozkłada białko, izolowany ze zgniłych prod pochodzenia zwierzęcego, szybko peptonizuje mleko minimalnie je zakwaszając. Serratia - pałeczka tzw cudowna, ze względu na krwistość pieczywa i makaronu, wywołuje zapalenie płuc, ma właściwości gnilne.

22. Zatrucia pokarmowe wywołane przez salmonelle. Wytwarza enterotoksyny, wywołuje dur brzuszny (salmonella typki) i rzekomy (salmonella para typhi), ostre zatrucia pokarmowe, biegunka, wymioty, zapalenie jelit, bóle brzucha, gorączka, odporna na antybiotyki, wrażliwa na pasteryzację i środki chemiczne, chory po przebytym zatruciu jest nosicielem. Czynnikiem chorobotwórczym są: mięso świeże (mielone), drób, jaja i produkty jajczarskie, sałatki.

23. Pleśnie - charakterystyka morfologiczna, fizjologiczna, znaczenie pleśni z klasy ascomycetes. G(+) tlenowce wytwarzają pluchę (grzybnię mniej lub bardziej puszystą) tolerują niską aktywność wody, rozkładają białka, tłuszcze, węglowodany, celulozę, metabolizują alkohole i kwasy organiczne, mogą korzystać z wilgoci w powietrzu, wiele pleśni wytwarza zarodniki (są bardziej odporne na wpływ środowiska niż grzybnia), najczęściej rozmnażają się przez zarodniki wytwarzane w zarodniach - mucor i rhizopus są heterotrofami, są to org eukariotyczne tzn o wyraźnie uformowanym jądrze. Strukturę tworzy nitkowata grzybnia - nitki grzybni nazywamy strzępkami. Ściana komórkowa zbudowana jest z chityny, często z domieszką celulozy. Strzępki mają ścianę komórkową i cytoplazmę z organellami komórkowymi, są na wyższym poziomie rozwoju ewolucyjnego niż drożdże, zdobywają energię w procesie utleniania związków organicznych, są odporne na niskie pH (minimum ok. 2). Mają dużą zdolność przystosowawczą i niektóre z nich jak np. mucor mogą rozwijać się w warunkach beztlenowych przechodząc w formę tzw drożdży mukorowych. SYSTEMATYKA rodzaj mucor mucedoi racemosus, rodzaj rhizopus nigricans, rodzaj thanidium elegant, rodzaj penicilium glaucum, camenberti, glauber, ruburum, rodzaj aspergillus Niger, glaucus, flavus, oryzae, fungi imperfekta - deuteromyucetes, rodzaj monilia sitophila, vini, nigra, rodzaj botrytis cinerea, rodzaj oospora lactis, rodzaj fusarium lini, rodzaj tritochrecium roseum, rodzaj alternaria, rodzaj cladosporium herbarium. ZNACZENIE ascomycetes workowce, zdolność wytwarzania zarodników drogą płciową w workach, do tej klasy należy wiele pasożytów roślin: rodzaj penicilium - szkodliwe gat dla zdrowia wytwarzają toksynę lub subst rakotwórcze i aflatoksynę. Camemberti produkcja sera, glauber produkcja kwasku cytrynowego drogą fermentacyjną, Niger przy produkcji preparatów amylolitycznych, pektolitycznych i proteolitycznych.

24. Charakterystyka pleśni z klasy fungi imperfecti. Grzyby u których nie stwierdzono rozmnażania płciowego, wytwarzają wielokomórkową grzybnię, są heterotrofami, tlenowce, ściana grzybni zbudowana z chityny, pH 5-6, mezofile psychrofilne, rozmnażanie przez konidia, artrospory i oidia. Konidia - powstają egzogenicznie, tworzą się na trzonkach - konidioforach, mogą być rozgałęzione lub pojedyncze, powstają bazypetalnie gdy pod wykształconym konidium powstaje nowe przez odcięcie części, konidiofora lub akropetalnie gdy najmłodsze konidium znajduje się na szczycie. Artrospory i oidia pełnią rolę zarodników, bywają otoczone grubszą błoną komórkową, która chroni je prze szkodliwymi warunkami otoczenia. Sklerocja - ściśle ułożone strzępki otoczone ciemną zewnętrzną warstwą grubościennych komórek. Zawiera 5-10% wody oraz dużo subst zapasowych - tłuszczów. Chlamydospory - komórki pojedyncze zawierające subst zapasowe, gruba i często zabarwiona błona, powstają terminalnie - na szczycie strzępek lub interminalnie - na całej długości strzępek. Gemmy - tworzone przez niektóre grzyby niższe, komórki o zagęszczonej plaźmie, bogate w substancje zapasowe, gruba błona komórkowa.

25. Charakterystyka i znaczenie bakterii mlekowych. Lactococcus - paciorkowce mlekowe, mezofile nieprzetrwalnikujące, G(-) katalazoujemne, względne beztlenowce, rosną w temp 10-45 C. Lactobacillus - G(+) wydłużone, cienkie, pojedyncze lub w łańcuszkach, względne beztlenowce lub beztlenowce, nieprzetrwalnikujące, występują w mleku produktach mlecznych, kiszonkach, rosną w temp 10-50C, katalazoujemne. Leuconostoc - G(+) ziarniaki, dwoinki, względne beztlenowce heteromlekowe. Lactococcus lactis wytwarza nizinę, subst o charakterze białkowym, duże znaczenie przy produkcji napojów mlecznych jako szczepionki. Głównym przedstawicielem w produkcji kwasu mlekowego jest lactobacillus delbrucki. Gatunki leuconostoc stosowane są jako zakwasy w produkcji masła i serów,ze względu na tworzenie związków aromatycznych i kwasów odgrywają ważną rolę w kiszeniu warzyw. Pałeczki mlekowe rosną w zakresie 5-53C. Lactobacillus plantarum i brevis mają dobre właściwości kwaszące i mają duże znaczenie w produkcji kiszonej kapusty, ogórków oraz pasz silosowych.

26. Fermentacja alkoholowa, równanie reakcji, przebieg i organizmy. Fermentacja alkoholowa jest beztlenowa, wywołują ją drożdże z rodzaju saccharomyces, zaś inne są tylko zdolne do wywołania jej fermentacji: mucor, rhizopus, monilia. Proces ten przebiega w 12 etapach przy udziale 14 enzymów. Fermentacja alkoholowa właściwa zachodzi pod wpływem kompleksu enzymów zawartych w drożdżach tzw zymazy. Praktyczna wydajność tej fermentacji wynosi 94%. Równanie reakcji: C6H12O6 → 2C2H2OH + 2CO2 + 118,43 kJ.

27. Fermentacja mlekowa. Jest fermentacją beztlenową stosowaną do napojów mlecznych, zakwasów piekarniczych oraz utrwalania żywności. C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH + 94,16 kJ. Fermentację tą przeprowadzają bakterie mlekowe, które wytwarzają kwas mlekowy: lactobacillus, lactococcus oraz niektóre enterobakteriacea. Do bakterii mlekowych zaliczamy homo i heterofermentatywne. Bakt homofermentatywne (homomlekowe) są to gatuki które tworzą głównie kwas mlekowy jako główny produkt fermentacji np. lactobacillus lactis, delbrucki. Bakterie heterofermentatywne tworzą obok kwasu mlekowego znaczne ilości kwasu octowego, alkoholu etylowego i CO2 np. lactococcus, pediococcus, sarcina maxima. Lactococcus - paciorkowce mlekowe, mezofile nieprzetrwalnikujące, G(-) katalazoujemne, względne beztlenowce, rosną w temp 10-45 C. Lactobacillus - G(+) wydłużone, cienkie, pojedyncze lub w łańcuszkach, względne beztlenowce lub beztlenowce, nieprzetrwalnikujące, występują w mleku produktach mlecznych, kiszonkach, rosną w temp 10-50C, katalazoujemne

28. Biologiczna i terapeutyczna wartość żywności poddanych procesom fermentacji (mlekowej). Żywność poddana procesom fermentacji mlekowej (mleko, kiszonki) posiada suże właściwości odżywcze, lecznicze i ekonomiczne. Są to produkty trwalsze np. od świeżego mleka, posiadają specyficzne cechy smakowe, korzystnie działają na pracę przewodu pokarmowego (zawierają pożyteczne drobnoustroje). Napoje mleczne fermentowane odgrywają dużą rolę po kuracji antybiotykami, regulują florę bakteryjną w przewodzie pokarmowym.

29. Charakterystyka metod utrwalania żywności. Metody termiczne (mrożenie, ogrzewanie), metody osmoaktywne (obniżenie aktywności wodnej): suszenie, dodanie soli cukru - zwiększa się ciśnienie osmotyczne powyżej ciśnienia wewnątrz komórek. Zakwaszanie - przez dodanie kwasów organicznych, dodanie mikroorganizmów. Utrwalanie chemiczne: wędzenie. Celem utrwalania żywności jest wstrzymanie tkankowych procesów biochemicznych, rozwoju drobnoustrojów, zmian chemicznych i fizycznych i rozwoju szkodników.

30. Zepsucia żywności o niskiej zawartości wody. Duże znaczenie ma stopień uwodnienia środowiska i zawartość wody w komórkach. W miarę zmniejszonej zawartości wody wzrasta wytrzymałość komórek na działanie podwyższonej temperatury. Dużą wytrzymałość mają przetrwalniki, zarodniki pleśni. Im środowisko jest bardziej uwodnione tym drobnoustroje są mniej odporne na podwyższoną temp. Tłuszcze, białka i węglowodany chronią drobnoustroje przed działaniem wysokich temperatur.

31. Mikroflora powodująca psucie się żywności przechowywanej w chłodni - charakterystyka fizjologiczna i morfologiczna. Psychrofile - mogą być ziarniaki (G+), pałeczki G(-), rozwijają się w temp 0-1C, w chłodniach, lodówkach, należą do tej grupy: bakterie: pseudomonas, flavobacterium, serratia, Proteusz, micrococcus i drożdże: candida, rhodotorula, pleśnie: penicillum, mucor. Drobnoustroje te często zmieniają wygląd przechowywanej żywności, mogą poe\wodować różne zabarwienie i świecenie (mięso). Po rozmrożeniu żywność psuje się szybciej. Niska temperatura hamuje rozwój drobnoustrojów na skutek wytwarzania się tzw suszy fizjologicznej. W temp -3C rosną niektóre bakterie, w -10C drożdże i pleśnie. Drobnoustroje na ogół nie gina w czasie zamrażania, a jeśli nawet giną to pozostawiają aktywne enzymy, które po odmrożeniu przyspieszają psucie się mięsa. Po rozmrożeniu następuje szybkie namnożenie się mikroflory.

1. Co to jest mukopeptyd, mureina.

Jednolity polimer, składnik ściany komórkowej bakterii. Jest to peptydoglikan. Składa się z łańcuszków na przemian ułożonych podjednostek: N- acetyloglukozaminy i kwasy N- acetylomuraminowego połączonych mostkami glikozydowymi (wiązanie beta 1,4- glikozydowi). Łańcuchy są równoległe do siebie.

N-N-N-N-N- N acetyloglukozamina

/ / / / /

G G G G G

/ / / / /

K- K - K - K-K kwas

/ / / / /

Dzięki wiązaniom peptydowym te heteropolimetryczne łańcuchy tworzą olbrzymią cząsteczkę podobną do woreczka. Te łańcuchy stanowią trzon mureny. Podjednostki kwasu muraminowego przyłączone SA do reszty mlekowej krótkim peptydem za pomocą wiązania peptydowego. Za pomocą wiązań peptydowych między bocznymi peptydami tworzą olbrzymią cząsteczkę. Obecność mureny to cecha charakterystyczna większości eubakteri. Nie występuje u archebakteri. Powoduje, że ściana jest sztywna, daje wielocukrowi szkielet i nadaje kształt komórce.

2. Otoczka śluzowa- budowa i znaczenie.

Chroni przed wysychaniem, magazynuje, Np. cukier, czyli chroni przed głodem, chroni przed wysychaniem, temperaturą, substancjami zapachowymi, ułatwia poruszanie. Jej obecność sprawia, że niektóre bakterie patogenne są odporne na fagocytozę, zwiększa to ich zjadliwość. Zawiera substancje szkodliwe dla gospodarza. Wiele substancji otoczkowych jest wydalane jako śluz. Wiele mikroorganizmów wydziela dużo śluzu w podłożu z sacharoz. Pokrywa zewnętrzną warstwę ściany komórkowej wielu bakterii. Zawiera dużo wody. Większość składników z polisacharydów, które oprócz glukozy zawierają aminokwasy, ramnozę, kwasy uronowe i organiczne ( np. pirogronowy, octowy). Wszystkie polisacharyy na zewnątrz komórki to egzopolisacharydy. Są zwykle ściśle związane z powierzchnią. Otoczki są związane luźno lub występujące w podłożu (śluzy). Jest luźną siecią wielocukrów, czasem białek. Może być bardzo duża, nawet większa od samej komórki. Przykłady:

- Dekstran- z polisacharydów. Stosowany w lecznictwie jako substytut plazmy krwi. Zwiększa lepkość roztworów wodnych i jest podstawowym składnikiem żeli dekstranowych. Wytwarzany przez bakterie kwasu mlekowego-:Leuconostoc mesenteroides, dextranicus, która zamienia roztwory cukru trzcinowego w ciągliwą, kleistą masę śluzową złożoną z dekstranów.

- Lewan- z polifroktozy (przekształcona z sacharozy przez bakterie Streptococcus (Np. salivarius). Przyczepia się do powierzchni zębów i na nim gromadzi kwaśne produkty fermentacji, zwłaszcza kwas mlekowy.

- Celuloza- bardzo rzadko występuje. Związana jest z rurkowatymi osłonkami. Łączy komórki w agregaty ( Np., Sarciverticuli). Jest substancją cementującą. Różni się strukturalnie i funkcjonalnie. Np. Acetobacter aceti.

3. Przedstaw różnice w budowie ściany komórkowej bakterii Gram- i Gram +

Gram dodatnie	Gram ujemne
Mureina stanowi 30-70% masy suchej ściany komórkowej	Murena stanowi mniej niż 10% masy suchej ściany komórkowej
Jest jej ok. 40 warstw, które przyrastają z wiekiem bakterii.	Jedna warstwa mureny
Rurki z kwasów tejchojowych i lipotejchojowe	Dużo lipoproteid i lipopolisacharydów i innych lipidów, są przyłączane do zewnętrznej warstwy mureny, niektóre wiązaniami kowalencyjnymi.
Kowalencyjne mostki między warstwami	Brak mostków, tylko w części szkieletowej, brak lizyny.
Barwią się na fiolet w barwniku Gramma, wnika on przez rurki i po denaturacji białek nie może się już wydostać	Barwią się na różowo w barwniku Gamma, bo polisacharydy i lipidy rozpuszczają się w alkoholu. Ściana jest cienka, więc łatwo się wypłukuje.
Brak zewnętrznej błony	Murena jest związana z błoną zewnętrzną przez lipoproteinę. W niej są białka transportujące, wytwarzające antygen O- decydujący o chorobotwórczości.
Sztywna ściana.	Mniej sztywna ściana.
Polisacharydy występujące w ścianie związane są z nią kowalencyjnie.	Ściana zbudowana, z fosfolipidów, ma lipoproteidy, LPS i poryny (białka tworzące kanały, przez które pobiera i wydala.
Nie znaczna ilość białek
Kwasy tejchonowe to łańcuchy z 8-50 cząsteczek glicerolu lub rybitolu połączonych mostkami fosfoestrowymi- prawdopodobnie transportują elektrony, bo są naładowane ujemnie i mogą być przyłączone do mureiny poprzez fosforany poprzez wiązanie przypominające amidowe.	Murena ma kwas m- diamizopimelizowy. Kwasów tejchonowych brak.
Ściana wrażliwa na lizozym- rozbija on wiązanie glikozydowi	Mniej dostępna dla lizozym- enzym degradujące murenę, bo ma błonę zewnętrzną. Staje się dostępna dopiero, gdy jony Ca ^2+zostaną usunięte przez działanie EDTA, które uwalnia część lipopolisacharydów.
Gruba warstwa mureny może być otoczona ściśle ułożonymi cząsteczkami białka tzw. Warstwa S
Białka i inne cząsteczki łatwo przenikają do środka
Przestrzeń między ścianą i błoną cytoplazmatyczną jest mniejsza	Przestrzeń peryplazmatyczna o charakterze koloidu między błoną cytoplazmatyczną i ścianą komórkową jest większa. Są tu białka enzymatyczne- transportujące.
Np. bakterie mlekowe, paciorkowce, gronkowce, promieniowce.	Np. bakterie wiążące azot, jelitowe, krętki, sinice, riketsje, chlamydie, bakterie śluzowe

4. Co to jest LPS?

Lipopolisacharyd- endotoksyny bakterii Gram ujemnych. Daje odporność na fagocytozę. Jest częścią zewnętrzną zewnętrznej warstwy błony, decydują o powstawaniu gorączki, biegunki, reakcji skórnych, pobudzenie układu odpornościowego, spadek ciśnienia krwi, a nawet wstrząs. Ma części lipidową, rdzenia i polisacharydową o specyficznych łańcuchach bocznych. Budowa i skład charakterystyczna dla danego szczepu. Np. Ma ją Salmonella. Dzięki niej błona zewnętrzna jest słabo przepuszczalna dla detergentów, kwasów tłuszczowych, niektórych antybiotyków i barwników. Jest strukturą kompleksową złożoną z: lipidu A (leży najgłębiej, tzw. Część rdzeniowa), rdzeń R i wielocukrowi łańcuch, czyli antygen O. Lipid A ma rdzeń cukrowy złożony z dwóch cząstek glukozaminy. Antygen O daje swoistość antygenową. LPS warunkuje właściwości pasożytnicze i chorobotwórcze. Wpływa na wrażliwość komórek na antybiotyki i czynniki chemiczne, w tym lekarstwa. Zapobiega przedostaniu się czynników szkodliwych. Powoduje, że ładunek na powierzchni bakterii jest ujemny. Lipidy A jest toksyczny dla ssaków- endotoksyna. Po dostaniu się do krwioobiegu atakuje krwinki białe w wyniku uwalniania się polipeptydów działających na komórki podwzgórza (podwyższa temperaturę). Jest to pirogen endogenny. Uwalnia się z LPS bakterii też pod wpływem wirusów, grzybów i pierwotniaków chorobotwórczych.

5. Przedstaw cechy charakterystyczne organizmów należących do prokariota.

Bez jądrowe, małe komórki (1-5μm), brak mitochondriów, chloroplastów, i innych organelli oddzielonych błoną cytoplazmatyczną. DNA nie jest otoczone błoną. Jest bezpośrednio cytoplazmie. Ma dużo rybosomów o stałej sedymentacji 70s. W błonie tworzą się uwypuklenia do środka. W nich powstaje energia z oddychania i fotosyntezy- mezosomy. Cała informacja genetyczna jest w jednej cząsteczce DNA. Tworzy chromosom- nukleoid, Brak białek histionowych, a których mogłoby się nawijać. Ma plazmidy. Rozmnażanie przez podział poprzeczny Komórki potomne mogą oddzielić się od matki, ale niektóre tego nie robią. Tworzą zgrupowania w zależności od kierunku podziału: dwoinki (diplococcus), paciorkowce (Streptococcus), gronkowce (Straphylococcus), pakietowce (Sracina), czwórniaki (Tetracoccus). Brak siateczki śródplazmatycznej, aparatu Golgiego, jąderka, centrioli, lizosomów. Są haploidalne, pokryte ścianą komórkową z peptydoglikany. Zdolne do ruchu. Mają rzęski o prostszej budowie niż u eukarionty. Gęsta nieruchoma cytoplazma, mogą tworzyć rozgałęzienia. Mają otoczki śluzowe. DNA to kolista, zamknięta cząsteczka. Zawiera wszystkie informacje niezbędne do odtworzenia komórki. Plazmidy nie są niezbędne. Brak wydzielonych błoną organelli. Właściwości rybosomów i enzymów biorących udział w biosyntezie białek., Jak i budowa ściany to podstawa selektywnego działania antybiotyku? Mało zróżnicowane morfologicznie. Można poznać po kształcie. Mimo to mają różnorodne i zmienne właściwości metaboliczne. Są różnorodne plastycznie, zdolne do szybkiego wzrostu i syntezy, prostej budowy, nieskomplikowanej struktury. Brak mitozy, mejozy. Procesy płciowe: koniugacja, transformacja, transdukcja. Mogą mieć pillusy i fimbrie.

6. Co to jest plazmid? Jaką pełni rolę w komórce?

Posiada go wiele bakterii. Jest to dwuniciowy, koliście zamknięty, pozachromosomowy DNA0 holikoida. Są też plazmidy lini0we. Stanowi 1-5% genoforu. Koduje cechy drugorzędne, jest autonomicznym tworem, replikuje się niezależnie od głównego genoforu. Nie kodują, niezbędnych informacji. Odpowiada Np. za odporność na antybiotyki. Zdolne do autonomicznej replikacji niezależnie od bakteryjnego chromosomu. Może Np. dawać możliwość wykorzystywać nowe źródła C, odpowiada za tworzenie substancji toksycznych, zdolny do wydzielania substancji białkowych, toksyn zabijających inne bakterie, pozwala na wymianę DNA między bakteriami. Kodują bakteriocymy- Col kalicynogenne- substancje białkowe hamujące wzrost, uśmiercające organizmy pokrewne, czynniki zjadliwości i chorobotwórczości- toksyny itp oraz enzym katalizujący rozkład substancji chemicznych- ksenobiotyk (plazmidy degeneracyjne). Oct, Xyl, Cm- Pseudomonas- zdolność do wykorzystania alkanów, ksylemu, toluenu. F- płodność, zdolność do pełnienia roli dawcy. R- wieloraka odporność na leki.

7. CO to są taksje? Podaj rodzaje i przykłady.

Ruchy ukierunkowane w zależności od czynnika środowiskowego. Jest to elementarne wrodzone zachowanie organizmów. Polega na aktywnym przyjmowaniu aktualnego położenia względem jakiegoś czynnika.

TELOTAKSJA- odwraca się do bodźca przy pobudzeniu choćby jednego z parzystych receptorów- rodzaj bazotaksji.

TIGMOTAKSJA- ruchowa reakcja, polega na utrzymaniu, przez swobodne przemieszczanie się, kontaktu dotykowego z ciałami stałymi z otoczenia.

BRATAKSJE- wywołane przez bodźce dźwiękowe

GEOTAKSJE- wywołane prze z bodźce grawitacyjne.

CHEMTAKSJE- reakcja na bodziec chemiczny, idzie do niego lub ucieka. Bakterie o urzęsieniu parytrychalnym koziołkują lub pływają prosto. W normalnych izotropowym podłożu poruszają się po lini prostej przez określony czas, a potem koziołkuje. W gradiencie stężenia atraktanta częstość koziołkowania maleje, gdy komórka płynie w kierunku optymalnego stężenie. Ruch prostolinijny będzie trwa długo, jeśli zachodzi w kierunku optymalnych stężenia atrakitanta. Jak w przeciwny to zostanie zatrzymany i potem przekoziołkuje zmieniając kierunek? Ruch prostolinijny powoduje zgromadzenie się bakterii w miejscu optymalnego stężenia. Za odbiór bodźców i odpowiedź na nie odpowiedzialne są swoiste chemoreceptory.

AEROTAKSJE- ruch w stronę źródła tlenu lub ucieczka w zależności od wymagań. Powoduje to gromadzenie się wokół pęcherzyka powietrza. N podstawie ruchów aerotaksji i skupiania się komórek w określonych odległościach od brzegów szkiełka można określić typ przemiany materii w zależności od ich stosunku do tlenu.

FOTOTAKSJE- dążenie do światła bakterii fotosyntetyzujących, Np. purpurowych. Poruszają się przypadkowo, ale jak trafią strefę światła to jej nie opuszczają. Są wrażliwe nawet na niewielkie zmiany natężenie świata. Dążą tam gdzie jest go najwięcej

MAGNETOTAKSJE- pływanie wzdłuż lini sił pola magnetycznego. Mają w sobie dużo żelaza w postaci ferromagnetyku tlenku żelaza- magnetyt. Tworzy magnetosomy- umieszczone blisko miejsca zakotwiczenia rzęsek. Beztlenowce dążą w ten sposób do dna- do terenów beztlenowych. To tłumaczy ich zachowanie, bo bakterie magnetotaktyczne są beztlenowcami lub mikroaerofilami. Np. pałeczki, krętki, ziarniaki, wyizolowane z wierzchnich warstw osadów w stawach, morzach. Orientują się w polu magnetycznych. Te wyizolowane na półkuli północnej dążą na północ. Przeniesienie ich na południową powoduje ich śmierć

8. Przedstaw mechanizmy ruchu bakterii.

Ruch bakterii zachodzi na różne sposoby. Związany jest z rotacją rzęsek lub ( u bezrzęskowych) ruch ślizgowy Np. bakterie śluzowe, sinice, krętki. Za pomocą rzęsek- większość pływających. Rzęska to spiralnie nawinięte na siebie 2-3 łańcuchy tworzące coś w rodzaju liny zbudowanej z białka flageliny. Umieszczone są w warstwie powierzchniowe za pośrednictwem kompleksu białek- motoru.

Sposoby ułożenia rzęsek:

1) biegunowo- polarnie

a) jednobiegowo

- mototrichalnie- jedna rzęska- Vibrio, Caulabacter.

- politrichalnie- czuborzęse, mają pęczki rzęsęk po 2-50 rzęsek

>> lofotrychalnie- pseudomonas, chromatium- z jednej strony rzęski

>> amfitrychalnie- spiryllom- obustronnie.

2) bocznie- kateralnie

- pęczek rzęsek osadzony bocznie- Selomonas

- perytrychalnie- okołorzęse- Enterobacteriae. Rzęski wzdłuż komórki lub na całej powierzchni. Proteusz, Clostridium, Bacillus.

U spiralnych ok. 3000 obrotów na minutę- ciało bakterii obraza się w kierunku odwrotnym 3x wolniej. Kierunek obrotu rzęsek może się zmieniać, szybkość biegu wstecznego jest ¼ niższa. Zmiana kierunku obrotu rzęsek powoduje koziołkowanie. Działają jak śmigło. Spiralnie zwinięte włóka są kierowane przez rotacyjny motor, który jest tam gdzie zakotwiczona rzęska w błonie cytoplazmatycznej i obracają się wokół fikcyjnej osi spirali. Ruch ten może być wykorzystany przez jedną rzęskę lub ich pęczek. Rzęski mogą zmienić kierunek ruchu spontanicznie;lub w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne. Poruszaj się bardzo szybko. Ok. 300-3000x długość ich ciała na minutę. Białka w rzęskach to antygeny rzęskowe. Bakterie mogą też poruszać się ruchem ślizgowym, przez białkowe wypustki- fimbrie i ruchem drgającym.

9. Formy morfologiczne bakterii.

Laseczki: tlenowa Bacillus cereuss- psucie żywności, przetrwalniki robi, Gram+

Beztlenowa- Clostridium

Pałeczki i nitkowate, brak przetrwalników, Gram-

Tlenowa- Bacterium

Beztlenowa- Pseudomonas

Przecinkowce- cylindryczne, spiralnie skręcone.

Vibrio

Śrubowiec- Spiryllum

Ziarniaki- Micrococcus liteus,

Pakietowce- Sarcina

Gronkowiec-Staphylococcus

Paciorkowiec- Streptococcus

Czwórniaki- Tetracoccus

Dwoinki- Diplococcus

Nitkowate- Chlamydobacterie

Krętki- Spirochaetae

Macungowce, promieniowce, czyli Acitomycetes maja ciało w postaci nieregularnie cylindrycznej postaci pałeczek, tworzących krótkie rozgałęzienia.

Śluzowce- Myxobacteriae

10. Przedstaw cechy charakterystyczne grzybów w podgromady Zygomycotina.

Sprzęzniaki- Trc\ichimycetes, Zygomycetes. Grzyby niższe, występują w miękkich owocach, grzyby cukrowe. Tworzą puszystą, zróżnicowaną morfologicznie pleśnie. Jest jednokomórkowa, wielojądrowa. Są komórczakami. Ma strzępki podłożowe, wnikające- ryzoidy o nadprożowe- powietrzne. Rozmnażanie płciowe i bezpłciowe. Pleśń lądowa, jednokomórkowa be przegród. Tworzą przegrody, gdy chcą się odłączyć. Endospory wewnątrz owocni- rozmnażanie bezpłciowe, Płciowe przez połączenie gametangiów- zróżnicowanych końców strzępek

Nazwa związana z sposobem rozmnażania płciowego. Zarodniki są wyrzucane z zarodni. Takie sprężynki. Wytwarzają zygospore o charakterze przetrwanym. Jest to gametangiogamia- wynik połączenia gametangiów. Najbardziej zaawansowane w rozwoju z grzybów niższych. Cudzożywne i saprofityczne. Strzępki wegetatywne. Rhizopus, Mucom- zarodnik w zarodniach- sporangium (kolumnella) sporangiosporami.

Są haploidalne z ścianą z chityny. Zarodniki powstają mitotycznie.

11. Przedstaw cechy morfologiczne grzybów z podgromady Ascomycotina.

Workowce- najwyższe stadium rozwoju. Strzępki konidialne i korkotwórcze. Sacharomyces, pędzlak ( Penicillum), Kropidlak ( Aspergillus), buławinka czerwona, smardz, trufle. Wielokomórkowe, jednojądrowe, strzępki wyrastają z dwujądrowych (faza jader sprzężonych). Owocnia zbudowana z strzępek 2 i 1 jądrowych. Wyrastają z ascospor. Powstaje grzybnia haploidalna, która wykształca różnoimienne strzępki: lęgnie i plemnie. One łączą się z sobą w plazmogamii- gametogamii.. Z nich postaje jedna strzępka dikariotyczna ( faza jąder sprzężonych n+n), z której wyrasta dikariotyczna grzybnia, która tworzy worki. Worek również jest n+n, dopiero po kariogamii staje się diploidalny. Następuje mejoza i mitoza i powstaje 8 ascospor w worku haploidalnych. Jest ich ZAWSZE 8. Ściany są z chityny. Mają konidiofor do rozmnażania bezpłciowego. Tworzy on konidia- zarodniki.

Owocnie:

Kleistecjum(zamknięta, kulista) Perytecjum (butelkowata) Apotecjum ( otwarta misa)

Są to grzyby wyższe- właściwe. Grzybnia ma septowany charakter. Strzępki mają przegrody z otworami centralnymi. Głównie lądowe, saprofity lub pasożyty. Współżyją z glonami tworząc porosty. Niektóre worki są nagie nieosłonięte ścianą komórkową. Drożdże Np. nie rozwijają pleśni, ich plecha to pojedyncza lub połączone komórki. Rozmnażanie wegetatywne przez pączkowanie. Płciowe polega na kopulacji 2 komórek, które zlewają swoją zawartość w zygotę, a ta przekształca się w nieosłonięty worek. Takie grzyby zaliczamy do prymitywnych. Inaczej workowców niższych. Wyższe mają skomplikowaną budowę. Mają wspólną warstwę workonośną- hymenium z strzępkami płonymi- wstawkami.

12. Przedstaw cechy charakterystyczne grzybów z podgromady Deuteromycotina.

Grzyby niedoskonałe- konidialne. Nie rozmnażają się płciowo i to jest właśnie cecha, która określa przynależność do tej podgromady. Gdy okazuje się, że jakiś grzyb przeprowadza rozmnażanie płciowe, to przenosi się go do innej podgromady. Mają inne cechy grzybów wyższych. Drożdże niezarodkujące- nibydrożdże i grzyby nitkowate. Zawsze wielokomórkowe. Mają konidiofory. Wytwarzać mogę witaminy, penicylinę i mokrotox. Nie mają worków. Stadia konidialne podobne do Ascomycotina. Rozmnażanie wegetatywne w klimacie umiarkowanym w glebach uprawnych, leśnych, trawiastych, owocach, nasionach, utrwalonych produktach suszonych, Ok. 25 000 gatunków. Są niedoskonałe, o nie stwierdzono u nich rozmazania bezpłciowego.

Przykłady:

Candida albican, Cryptococcus neofomunans, Aspergillus versicolor- wytwarza wersikoloryny i sterygmatocytynę- rakotwórcza. Występuje w ciepłych rejonach w glebie uprawnej i nawożonych,w gnijących roślinach, słomie, bawełnie, ściółce sosny.

Penicillum notatum- wytwarza penicyline i mykotoksyny

Cladosporium herbarium- czynnik alergiczny

Trichoderma viride- patogenny dla roślin, infekcje płuc i wątroby, zapalenie strzeżonej Tworzy trichodermine i glitoksyne.

Alternaria

Penicillum expansum- penicylina, paulina- toksyna

Fusrium- w odchodach zwierząt

Aspergillus Niger- kwas cytrynowy

13. Jak dzielimy bakterie w zależności od ich wymagań w stosunku do tlenu?

Tlenowce- En= o,2-p,4 aeroby

Fakultatywny tlenowiec- En=0,2

Względny beztlenowiec- En<0,2- anaeroby (względne i bezwzględne)

Ścisły beztlenowiec

Mikroaerofil

14. Co to są temperatury kardynalne i optymalne, podaj przykłady?

Optymalna temperatura to taka, w której tempo i wydajność procesów metabolicznych jest najwyższe. Kardynalna może być minimalna i maxymalna. Powyżej i poniżej tych temperatur nie jest możliwy wzrost. Poniżej wzrost bakterii ulega zahamowaniu całkowitemu, inne procesy metaboliczne też zostają zahamowane. Temperatura optymalna to taka, w której dane drobnoustroje rozmnażają się najszybciej. Temperatura optymalna wzrostu często pokrywa się z optymalną ciepłotą przebiegu różnych procesów metabolicznych. Czas regeneracji jest najkrótszy. Powyżej temperatury maxymalnej przestają rosnąć i się mnożyć, a procesy ulegają zahamowaniu. Jest to uzależnione od środowiska jak i od samych bakteri.

Np. - 23 st Gocyle bacterium

+ 113st Pyrodictum brockii

Aspergillus niger- opt- 34-36- kiełkowanie, 30-32- wzrost, 26-30- biosynteza kwasu cytrynowego.

15. Jak dzielimy drobnoustroje w zależności od wymagań w stosunku do temperatury?

Bakteria	Lubna	Minimalna	Optymalna	Maksymalna	Przykład
Psychofile	zimnolubne	-23-0	Ok. 15	20	Bacillus psychotronika
mezofile	średniolubne	10-25	20-37	35-50	Pseudomonas sarcina
Termofile	ciepłolubne	25-45	45-65	60-90	Desufosibrio, Staphylococcus, Clostridium, Lactobacillus.
Hypertermofile					Thermus, Metanococcus

Psychofile- drobnoustroje z zimnych źródeł, głębokich jezior i mórz. Zamarzanie mechanicznie hamuje rozwój.

Mezofile- drobnoustroje pasożytujące dla zwierząt, część to saprofity, bakterie chorobotwórcze optymalna temperatura to 37 stopni.

Termofile- gorące źródła, gleba. Odporność na temperaturę jest związana ze swoistą strukturą błony0 dużo fosfolipidów i karetonoidów. Ciepłoodpornością enzymów, rybosomy ciepłoodporne, RNA też, bo ma więcej cytozyny o guaniny.

16. C to jest dezynfekcja, podaj przykłady środków dezynfekujących.

Działanie chemiczne w celu ograniczenia liczebności i różnorodności drobnoustrojów

1. Na₂CO₃, NaOH, Ca(OH)_@- 2-5% temperatura 50 st.

2. H₂SO₄ 2%

3. Fenol 2-5 %

4. Środki utleniające:

- kwas podchlorawy- 0,06%

- chloraminy 2%

- H₂O₂

- ozon

5. Sole metali ciężkich HgCl₂

6. alkohole- 70-75%- im dłuższy łańcuch tym lepiej

7. Alkohol i kwas salicylowy.

8. Formalina

9. czwartorzędowe związki amonowe- steriol, dezogen.

17. Przedstaw przykłady środków konserwujących żywność…

1. kwas mrówkowy- soki, owoce, działa na pleśnie i drożdże, na niektóre bakterie

2. Kwas sorbowy- niedojrzałe owoce jarzębiny go mają. Jest do sera, wina i margaryny

3. Saletra potasowa i sodowa (azotan sodu i potasu)- do mięsa, ale jest rakotwórcza

4. Sole kwasów azotowych

5. Sól i cukier

6. Benzoesan sodu.

18. Jak działa promieniowanie UV oraz podwyższone ciśnienie osmotyczne na drobnoustroje.

UV- działa na DNA prowadzą do powstawania dimerów. Najgroźniejsze jest 230-275nm. Ma właściwości bakteriobójcze. Działa mutagennie. Tworzy dimery tyminy i cytozyny, dochodzi do hydratacji cytozyny i uracylu w jednoniciowym DNA i RNA. Wrażliwość bakterii jest różna. Niektóre mogą naprawiać uszkodzenia, Np. gronkowce mają taki mechanizm. Stosowane do wyjaławiana środowiska przez określony czas i w określonych natężeniu promieniowania. Przetrwalniki są 2x bardziej odporne niż formy wegetatywne. Ultrafiolet najbardziej aktywny.

Ciśnienie osmotyczne- prowadzi do odwodnienia. 1% stymulacja, 3% odwodnienie , 15-16% działanie konserwujące. Pleśn wytrzyma 22%, a halofile 20-30%. Bakterie są mało wrażliwe. Ich wzorst i czynności życiowe ulegają zahamowaniu przy przekroczeniu pewnej granicy. Mogą być tylko przy określonym ciśnieniu. Tylko nieliczne słodko wodne i pasożytnicze mogą żyć w środowisku zawierającym kilka procent NaCl lub większe stężenie cukru. Np. Bakterie mlekowe Lactobacillus i wiele gatunków Streptococcus, bakterie osmofilne chronią się przez gromadzenie w komórce dużych stężeń różnych substancji. Żyjące w solankach zwykle nie znoszą obniżenia stężenia soli. Drobnoustroje halofilne np. Pseudomonas, Bacillus rosną nawet przy stężenia NaCl 20-30%.

19. Co to jest endospora? Przedstaw budowę i właściwości.

Twór odporny na wysoką temperaturę, głód, wysuszenie, promieniowanie UV, Mają różne ciepłoodporne białka. Tworzą je głównie laseczki, Bacillus, Clostridium i Coccus. Ma 2 błony cytoplazmatyczne: peptydoglikan i murenie.

Kiełkuje.

Typy ułożeń w komórce przetrwalnikowej:

- średnia endospory większe- zniekształcenie komórki

- średnica endospory mniejsza

Koreks zawiera dużo mukoidy. Bakteria tworzy je gdy pogorszą się warunki życia. Uwalniane są po autolizie komórki wegetatywnej. Ciepłoodporność wynika z małej zawartości wody i dużej kwasu dipikolinowego. Odporność na UC- duże ilość mostków dwusiarczanowych, które je odbijają w zewnętrznych warstwach białkowych i nieprzepuszczalność dla bardzo wielu substancji. Kiełkowanie następuje przy zmianie ciśnienia osmotycznego, nagromadzenia pokarmu. One SA mniejsze i gęstsze od komórki wegetatywnej, są nieaktywne metabolicznie.

1. Nitryfikacja- drobnoustroje, przebieg procesu, warunki procesu, możliwe produkty.

Nitryfikacja- przekształcanie amonu i soli amonowych do azotynu, a następnie do azotanu w glebie. Organizmy utleniające amon dostarczają substrat dla tych, które utleniają azotyn. Przeprowadzana przez bakterie nitryfikacyjne. I. NH₄^-+1,5O₂>>>NO₂^-+H₂O+273,9 kJ utl. Amonu- nitro N:C 35,4:1 II. NO₂^-+ 0,5O>>> NO₃^- + 73, 3 kJ utl. Azotynu- nitro N:C 135:1 mniejsza wydajność Nie odkryto jeszcze bakterii bezpośrednio przeprowadzających cały ten proces. Drobnoustroje I- Nitrosomas europea (małe pałeczki z polarną rzęską), Nitrosolobus multifomis (owoidalne komórki w śluzowych skupieniach), Nitrosopira briensis (spiralne), Nitrosococcus oceanus. Drobnoustroje II- Nitrobacter winogradskyi, agilis, humbergebssis, Nitrococcus mobilu. Są to bakterie chemolitoautotroficzne. Przebiega to w glebie w warunkach tlenowych. Produkty:. NO₂^-, NO₃^-, NH₂OH, [NOH] i energia. Dokonywany przez samożywne bakterie glebowe, które wykorzystują uwalnianą w tym procesie energię do biosyntezy związków organicznych, z CO₂ i H₂O. Źródłem węgla jest dwutlenek węgla. Szlak utleniania amonu: NH₃>>> NH₂OH >>> [NOH]>>> NO₂^->>> NO₃^-I etap jest endoergiczny i katalizowany przez monoksygenazę amonową. Atom tlenu z NH₂OH jest z tlenu atmosferycznego. II jest katalizowany przez oskydoreduktazę hydroksyloaminową. Jedynie etap utleniania hydroksyloaminy do azotynu i potem do azotanu daje energię wykorzystaną.

2. Omów znaczenie procesu nitryfikacji dla środowiska.

Powoduj zakwaszenie gleby, dlatego dodaje się spowalniacze nitryfikacji. Azotany a wolno wiązane przez koloidy glebowe, przez co są wypłukiwane w głąb profilu. Powoduj to niedobór NO₂^-. Przez to są ogromne straty. Gdy azotyny trafią do zbiornika wodnego powodują jego eutrofizację- zarośnięcie, a następnie przekształca się w bagno. Takie bakterie należą do flory glebowej i uczestniczą w powolnym utlenianiu produktów pośrednich powstających podczas rozpadu zw. Organicznych. Tworzą azotany, najchętniej wykorzystywaną przez roślinę formę azotu. Jony amonowe w dobrze nawietrznych glebach szybko są utleniane. Zastępowany jest kation anionem. To zakwasza i zwiększa rozpuszczalność minerałów- jonów Potasu, wapnia, magnezu i fosforanów. Bakterie niszczą wapienie i cement, bo utleniają amon z atmosfery lub odchody zwierząt do kwasu azotowego.

3. Chemolitoautotrofy-

bakterie (organizmy), które zdobywają energię potrzebną do życia z utlenienie związków nieorganicznych. Np. bakterie nitryfikacyjne, siarczkowe, wodorkowe, żelazowe. Używają energii chemicznej. Zakwaszają środowisko. Związki są katalizowane przez specjalne enzymy. Powodują one przyłączenie tlenu. Źródłem węgla i akceptorami elektronów są związki nieorganiczne Źródłem węgla i akceptorami elektronów są związki nieorganiczne. Są to bakterie wodne i glebowe. Bakterie siarkowe uzyskują energię potrzebną do asymilacji, CO₂ podczas utleniania siarki i jej związków. Siarkowe- Beggiatoa- bakterie nitkowate- utleniają siarkowodór do czystej siarki H₂S +0,5O₂>>> H₂O+ S Thiobaccillus- urzęsiona pałeczki gram ujemne S+3O₂ + H₂O>>> H₂SO₄+ H₂O Mogą gromadzić w sobie siarkę i zakwaszają środowisko. Bakterie żelaziste- z rodzaju Fernobacillus utleniają sole żelaza II, do soli żelaza III 2 Fe(HCO)₂+ ½ O₂ + H₂O >>> 2Fe(OH)₃ + 3O₂+ E- 68 kJ Mogą wykorzystywać też jony amonu, azotyn, siarczyn, tiosiarczan, siarczek, żelazo (II), siarkę elementarną, wodór, CO jako donory elektronów. NH₃
NO₂^- bakteria utleniające amoniak- Nitrosomonas europea NO₂
NO₃^- bakterie utleniające azotyn Nitrobacter winogardyi S^o, S ^2-
SO₄^2- bakterie utleniające siarkę Thiobacillus thiooxidans Fe²⁺
Fe³⁺ bakterie żelazowe Thiobacillus fetooxidans H₂
H₂O bakterie utleniające wodór Alcaligenes eutrophus CO
CO₂ karboksydobakterie Pseudomonas carboxodonomans Heterotrofy- C z związków organicznych: Cukry proste, polisacharydy, lipidy i inne Prototrofy- np. . escherichia coli, wystarcza glukoza i sole mineralne, niewymagająca Auksotrofy- np. Staphylococcus ureus- potrzebuje dużej ilości związków, wymagająca bestia Titiotrofy- utleniające związki organiczne Chemolitotrofy- utleniające związki nieorganiczne.

4. Fermentacja alkoholowa- substraty i produkty, drobnoustroje, zastosowanie w praktyce

. Fermentacja to enzymatyczne procesy stopniowego rozkładu związków organicznych, przebiega bez udziału tlenu, w których reakcje oksydoredukcyjne dostarczają ATP. Jest mało wydajna. Jest przeprowadzana przez drożdże. Jest to powszechny proces, nawet rośliny i wiele grzybów akumulują etanol C₆H₁₂O₆>>> 2CH₃CH₂OH +2CO₂ + 25 kcal Jeśli mają tlen to oddychają tlenowo, a jak brak to dopiero wtedy przeprowadzają fermentację. Odkrył to Pasteur. Substraty- glukoza, fruktoza, galaktoza, mammoza. Drożdże przeprowadzają ją tylko w warunkach beztlenowych. Są to grzyby. Żeby wydajnie wypączkować muszą przefermentować wiele substratów. Optymalne pH 4-6. Drożdże rodzaju- Saccharomycotes, niektóre Candicha, strzępkowe pleśnie Rhizopus, Mucor, bakterie Sarcina veutriculi. Produkty- etanol, dwutlenek węgla, gliceryna, kwas bursztynowy i octowy. Używane są : - gorzelnictwo i piekarstwo- Sacchoromyces cerevisicua, szczególnie produkują etanol - browarnictwo- S. calisbergeusis - winiarstwo- S. calisbergeusis, uranu - sake- S. sake - kefir- Condidia, torula Jeśli drożdże mają tlen to oddychają tlenowa, a jak brak to przeprowadzają fermentację. Odkrył to Pasteur. Jest przeprowadzana w mięsistych, dużych owocach, w nasionach okrytych twardą łupiną i w korzeniach, jeśli jest dużo wody w glebie Przejście pirogronianu w etanol zachodzi w dwóch etapach. Pierw aldehyd octowy, a potem w etanol. Donorem H w 2 procesie jest NADH₂. Pochodzi on z odwodorowania triozofosforanu- zachowanie równowagi oksydoredukcyjnej. Substrat jest rozbijany na części, jedna jest utleniana, a druga redukowana. Nie ma donoru pobieranego z zewnątrz. Optimum ph= 4-6. Gdy do fermentacji dodamy NaHCO₃ to zamiast etanolu otrzymamy glicerol. Każdy gatunek wytwarza etanol inaczej. Sercina verticuli- wytwarza etanol jak drożdże Agara americana- urzęsiona pałeczka.

5. Fermentacja mlekowa: wyjaśnij pojęcia homo I heterofermentacja mlekowa.

Przeprowadzana jest przez bakterie mlekowe. Kwas mlekowy stanowi ponad 50% produktów 1) Bakterie homofermentacji mlekowe- - Streptococcus lacti- paciorkowiec mleczny, S. salivarius - S. cremoris- p. śmietanowy - Enterococcus facalis - Lactobacillus lactis, dulbrecki, helveticus. Tutaj kwas mlekowy to prawie czysty kwas- 90- 95%.Czasem pojawiają się octan, etanol, zależnie od dostępu do O₂ 2. Heterofermentacja - S. diacetilacis - Lactobacillus brevis, candleri, viridescendes (zielenienie mięsa peklowanego I suchych kiełbas), befermentans - Leuconostoc mesenteroides, lactis. Obok kwasu mlekowego są inne produkty, Występują na powierzchni owoców. One fermentują fruktozę z wytworzeniem mleczanu, octanu, CO₂, nannitolu. Z acetylo fosforanu do octanu, a nadmiar H na glukozą z wytworzeniem nannitolu C₂H₁₂O₆>>> CH₃CHOH- CHOH+ CH_3-CH₂- OH + CO₂ + 22,5kcal frutkozy>>> mleczan+ octan+ dwutlenek węgla+ mannonital Fruktoza + NADH₂>>> mannitol + NAD- szlak froktozobis fosforanowy. Brak ważnyyh enzymów, tj., aldozy, izomerazy trizofosforanowej. Są to auksotrofy, mają wysokie wymagania. Mezofile giną w pasteryzacji, a termofile nie ( wszystkie gram dodatnie). Bakterie nie przetrwalnikują. Nie wytwarzają katalazy. Wymagają witamin, laktoflawiny, tiaminy, kwasu pantotenowego, nikotynowego i foliowego, biotyny, aminokwasów, puryn i pirymidyn. Hoduje się je na ekstrakcie drożdżowym (koncentrat pomidorowy+ krew). Laseczki (krótkiei długie), ziarniaki i paciorkowce. Prawie nieruchliwe, Źródło energii to cukry, beztlenowce tolerują tlen. W mleku: Lactobacillus lactis, bulgasicus, Helvetius, casei, fermentum, brevis, Lactococcus lactis, diacetilactis. W roślinach- Lactobacillus plantarum, delbeniecki, fermentum, brevix, Leucococcus lactis, Leuconostoc menseteriodes. Układ pokarmowy, błony śluzowe- Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium, Entrococcus, Streptococcus salivarius, bovis, pyogenes, pneumoniae

6. Bakterie octowe, przedstaw charakterystykę grupy.

- Fermentacja octowa to metoda otrzymywania kwasu octowego z alkoholu etylowego. - rodzaj Acetobacrter - krótkie pałeczki - występują pojedynczo, dwie lub w łańcuszkach - ścisłe tlenowce, na powierzchni pożywki mogą tworzyć kożuszek - nie mają wysokich wymagań odżywczych- prototrofy ( wymagają złożonych podłoży, odżywczych ?) - mezofile - nie wytwarzają przetrwalników- endospor - G- - kwas wydzielany do podłoże, jako niekorzystny produkt - duża tolerancja zakwasowość - niska aktywność peptolityczna- ograniczona ruchliwość - brak pigmentu - żyją w roślinach i tam gdzie są wydzieliny z cukrem CH₃CH₂OH + O₂>>>CH₃COOH + H₂O + 117kcal - utleniają alkohol do odpowiadających mu kwasów tłuszczowych CH₃CH₂OH>>> CH₃COCH - utleniają alkohole 2- rzędowe do ketonów CH₃CHOHCH₃>>> CH₃COCH₃

7. Co to jest probiotyk i jaki ma znaczenie.

Jest to czynnik dający życie. Obniża poziom cholesterolu we krwi i działa antynowotworowo i zapobiegają infekcjom grzybiczych i bakteryjnym pochwy. Są to wyselekcjonowane kultury bakteryjne, najczęściej pałeczki Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus. Stosowane do przywrócenia naturalnej równowagi flory jelitowej, także pochwy m.in. po leczeniu antybiotykami i chemioterapeutykami. Zgodnie z współczesną koncepcją probiotyku, do produktów spożywczych dodaje się żywe kultury w takiej ilości, aby przetrwały niekorzystne warunki w poszczególnych odcinkach układu pokarmowego, a osiedliły się i były aktywne w jelicie grubym. Leczą i zapobiegają biegunkom, podnoszą odporność, immunomodulacja, zapobieganie i leczenie alergii, poprawienie profilu lipidowego u osób z wysokim poziomem cholesterolu, zmniejszenie dolegliwości u osób z zespołem nietolerancji laktozy. Optymalny szczep powinien pochodzić od człowieka, był niepatogenny i mieć odporność na niskie pH, charakteryzować się zdolnością adhezji do komórek błony śluzowej jelit, wpływać korzystnie na metabolizm, utrzymywać aktywność mimo obróbek technologicznych i produkcyjnych. Powinien być antagonistyczny wobec mikroflory patogennej, w szczególności pałeczkę Escherichia coli, Salmonella, wysoka efektywność biosyntezy wybranych kwasów organicznych, szczególnie mlekowego, odporne na antybiotyki pasowe, zdolne do wzrostu hodowli o wysokiej gęstości ponad 10⁹ komórek na 1g hodowli, brak przetrwalników, ekonomiczna opłacalność, zdolność do adhezji do komórek błon śluzowych. Mają wpływ antykancerogenny i zapobiegają infekcjom grzybiczym i bakteryjnym pochwy. Przykłady: Lactobacillus acidophilus, casei, plantanum, Bacillus subtilis, Streptococcus faecium.

8. Przedstaw w punktach charakterystykę bakterii mlekowych. -

rodzina Lactobacteriaceae - wszystkie są G+ - brak endospor, z wyjątkiem Sporolactobacillus inulinus - wytwarzają kwas mlekowy - nieruchliwe - względne beztlenowce, tlen nie hamuje ich rozwoju - auksotrofy- duże wymagania pokarmowe: Wit B, aminokwasy, puryny, pirymidyny, laktoflawina, tiamina, kwas pantotenowey, nikotynowy, foliowy. - termofile (40-70) i mezofile (20-40) - rzadkie w glebie i wodzie - w mleku, układzie pokarmowym, błonach śluzowych zwierząt stałocieplnych, zdrowe i gnijące rośliny +Enterococcus faecalis- skład mikroflory jelita - Streptococcus bovis- u przeżuwaczy - paciorkowce- śluzówka jamy ustnej, drogi oddechowe - energia z fermentacji mlekowej - przy antybiotykoterapi preparaty- Lakcid, Trilac, - jogurty- w celu odnowienia mikroflory, którą zniszczyły antybiotyki - w Polsce do pasteryzacji mleka - z nich wyszczególniono probiotyki - długie i krótkie laseczki, ziarniaki, typu paciorkowego - wykorzystują laktozę- szczególna adaptacja w układzie pokarmowym ssaków, bo tylko sam jest w przyrodzie - łatwe do wyizolowania

9. Wyjaśnij pojęcia denitryfikacja, oddychanie siarczanowe.

Denitryfikacja- przekształcanie azotu związanego (azotan) do wolnego atmosferycznego, lub tlenku azotu. - całkowita- produkty, azot cząsteczkowy, tlenek azotu równanie Paracoccus denitryficalis - równania

Pseudomonas Alealigenes Achromobacter Micrococcus Bacillus Powoduje ubytek azotu z gleby, Wraca go do atmosfery. - częściowa- Escherichia coli, Clostridium perfin- produkuje amoniak, azotyny- rakotwórcze Równanie

Normalnie uzyskują energię z fermentacji lub amnonifikacji azotu. Prowadzi do skażenia życia azotynami, zanieczyszcza wodę pitną, powoduje utratę azotu w gleby i powstawania azotynów w zbiornikach wodnych słabo napowietrzonych Donor H, transport elektronów Równania

Każdy etap katalizuje swoisty enzym. Zależnie od warunków środowiskowych redukcja azotanu może albo przebiegać bez akumulacji związków pośrednich prowadząc wprost do uwolnienia azotu lub też z akumulacją, a następnie wydzieleniem tlenku azotu IV, tlenku azotu II, lub tlenku azotu I. Azotyn No lub azot cząsteczkowy są wydzielane, kiedy jest nadmiar azotanu i stężenie donorów H staje się czynnikiem ograniczającym . Przechodzi w warunkach beztlenowych. Drobnoustroje: Thobacillus denitryficans, Micro coccus denitryficans, Paracoccus d, Bacillus dicheniformis, Admonobacter, Pseudomonas d, Akalidens. Trzeba zapobiegać przenawożeniu, bo bakterie przeobrażają je w azotyny. Oddychanie azotanowe- redukcja azotanu do azotynu. Elektrony i protony trafiają na azotan- akceptor. Paracoccus den.- równanie!!!!!

- amonifikacja azotanowa- bakterie jelitowe e. coli, Euterobacter aergeres. Równanie

Ważny proces, bo zapobiega ubytkom azotu z gleby. Clostridium perfingenes. Proces przekształcania azotanu w azot. Jedyny taki proces gdzie azot z związków nieorganicznych uwalniany jest i włączany do obiegu. Bakterie denitryfikacyjne są tlenowcami. W warunkach beztlenowych w obecności azotanu jako jedynym akceptorem wodoru, związek ulega redukcji do tlenku azotu I i azotu cząsteczkowego i są one uwalniane z komórki. Nie rosną w beztlenowych pod nieobecność azotanu. Równanie

Amonifikacja- kilka grup, fakultatywne beztlenowce zdolne do fermentacji w warunkach beztlenowych. Oddychanie siarczanowe- obligatoryjne beztlenowce. Przeprowadza je grupa bakteri sulfidogennych.. Mają zdolność przekazywania wodoru do siarczanu jako ostatecznego akceptora elektorów redukując go do siarczku. Transport elektronów zachodzi przy udziale cytochromu e- zysk energetyczny pochodzi w warunkach beztlenowych z fosforylacji oksydacyjne. Równanie

Donor H>>>> elektrony

Równania

Gł. Produkt siarkowodór Równanie

Drobnoustroje: Desulfomonas, Desulfobacillus, Desulfosarcina, Thermosulfobacterium, Desulfowema, Desulfotomaatum, Archeoglobus. Mogą być różne donory wodoru- niskocząsteczkowe, mleczan, octan, maślan, propio9nan, mrówczan, metanol, etanol, wodór, wyższe kwasy tłuszczowe, Żaden z organizmów nie wykorzystuje wszystkich. Duże zróżnicowanie szlaków metabolicznych. Są beztlenowcami, chemoorganotrofami, mieszkają w glebie, wodzi i mule. Siarczki to źródło S- jest ona niezbędna do tworzenia aminokwasów siarkowych, np. cysteiny.

10. Desulfurykacja- drobnoustroje, substraty i produkty, oraz warunki występowania.

Patrz oddychanie siarczkowe punkt 9

11.Na czym polega oddychanie azotowe.

Patrz punkt 9 przemiana azotanów w azotynyu, denitryfikacja

12. Omów znaczenie procesu denitryfikacji w środowisku.

Ma niekorzystny wpływ. Powoduje ubytki azotu z gleby, Wraca on do atmosfery. Jest to jedyny proces gdzie En powstaje w formie cząsteczkowej. W skali globalnej proces ten ma zasadnicze znaczenie dla utrzymania życia na Ziemi. Jest powszechna na siedliskach pozbawionych tlenu i łatwo zachodzi w wodach stojących, szczególnie, gdy równocześnie stosowane są nawozy organiczne- azotany. Powoduje szkody na polach ryżowych spowodowane akumulacją azotynu, który jest rakotwórczy.

13. Przedstaw charakterystykę bakterii wolnożyjących tlenowych wiążących azot

.Azotobakter chrococcum, vinelandi. W pełni przystosowane do tlenu atmosferycznego. Liczebność większa w glebach ubogich w azot niż w tych bogatych. Mogą być w ryzosferze niektórych roślin, wtedy mogą tworzyć skupiska( Azotobakter paspali na powierzchni korzenia trawy piaskowej). Są G- pałeczki tlenowe. Są homoorganotroficzne. Niektóre (Azotobakter vinelandii) mogą wytwarzać substancję używaną do produkcji lodów, błyskawicznych budyniów itp. Cysty (formy przetrwalne) są odporne na wysychanie, mechaniczne naprężenie i promieniowanie UV, ale nie na ciepło. Wymagają obecności Ca i P. nie lubią kwaśnych gleb. W młodych hodowlach ruchliwe, typowe pałeczki, a w starych nie. SA owalne i wytwarzają dużo śluzu, który jest ważny w tworzeniu struktury gleb. Później on brązowieje, bo wytwarzają melaninę, która też bierze udział w tworzeniu próchnicy glebowej, Wydziela nadmiar amoniaku do środowiska, przez co rośliny nie muszą czekać na rozkład bakterii ( A. chrococcum i vinelandii). Są też Azospiryllum ( z trawami), Nieprzetrwalnikowe Xantlobacter autotrophicus, Alcoliegens latus. Odporne na wysuszenie, ale nie na wysoką temperaturę.

14. Przedstaw charakteryzację beztlenowych bakterii wolnożyjących wiążących azot

Clostridium pasteurianum, butynicum, acetobutylian. - gram+ - beztlenowe laseczki - tworzą endospory - bardzo ruchliwe - mezofile i termofile - neutralne i alkaliczne pH

15. Przedstaw mechanizm wiązania azotu przez drobnoustroje.

Do tego potrzeba dużo energii. Wiążę się przy nitrogenazie, która ma 2 części: białkową reduktazę nitrogenazową zawierające Fe i nitrogenazę właściwą zawierającą Mo (lub Wanad) i Fe. Zbudowane są z 4 podjednostek. Rozrywają potrójne wiązanie w azocie cząsteczkowym. Potem enzym przenosi na azot elektrony i redukuje go nitrogenaza. Pierwotny produkt to amoniak. Źródłem energii, protonów i eletronów jest pirogronian. Elektrony i protony transportuje ferodoksyna i flawodoksyna. Oprócz tego przenoszony jest przez przenośnik NAD. Jest jeszcze hudrogenaza. 1. Dyfuzja bierna do komórek. 2. Transport elektronów 3. Reduktaza nitrogenazowa (jest cały czas w cytoplazmie) redukuje się i łączy z nitrogenazą. 4. Przekazuje elektrony z reduktazy na właściwą nitrogenazę. Redukcja nitrogenazy z jednoczesnym utlenieniem reduktazy. 5. Rozdział komponentów nitrogenazy. Aby zredukować 1 mol azotu muszą połączyć się 8 razy. Nitrogenaza nie działa przy tlenie, Bakterie mają mechanizmy obronne. Próbuje się tę cechę przekazać roślinom, żeby same wiązały azot, ale bez skutku Równanie

25% ATP idzie na powstanie wodoru cząsteczkowego. Z d\2 cząsteczek azotu cząsteczkowego powstają dwa amoniaki, zużywa się 16 ATP i 8 elektronów. Jeśli bakterie mają jakiś inny, łatwiej przyswajalny związek, to nie wiążą azotu. Azot to budulec.

Równania

Molibden wiąże azot i redukuje azotan. Ni-składnik nitrogenazy. Zawierają je główne enzymy procesu.

16. Przestaw charakterystykę bakterii wiążących azot w symbiozie z roślinami motylkowymi.

Tworzą z nimi układ symbiotyczny. Do tej grupy należy kilka rodzajów bakterii- Rhizobiaceae- rodzina. Rodzaje: Rhizobium, Sinorhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium. Różnią się cechami morfologicznymi, szybkością wzrostu. Odpowiedni gatunek zakaża odpowiednią roślinę. Rhizobium Leguminosarum- groch, peluszka, wyka, koniczyna, soczewica jadalna. R. eteli- fasola, Sinorhizobium melitowi- nostrzyk, lucerna, kozieradka, S. fredi- soja. S.

tera- sesbania, akacja. Bradyrhizobium japonicum- soja, B. lubini- tubla. Azorhizobium caulinodans- sesbania. Bakterie tworzące jon amonowy wydzielają go, a rośliny go pobierają. W zamian roślina stwarza dobre warunki do wiązania azotu i dostarcza substratu energetycznego (źródłem C i elektronów). Heterotrofy, drobne pałeczki G-, bazwlględne tlenowce, niektóre mogą się odżywiać autotroficznie, niezdolne dowiązania azotu w formie wolnozyjącej. Gdy znajdą roślinę wchodzą z nią w układ symbiotyczny. Roślina wytwarza pektyny, a bakterie na powierzchni polisacharydy i lipopolisacharydy, które rozpoznają odpowiednie pektyny. Wtedy bakterie gromadzą się i następuje efekt ryzosferowy. Nagły przyrost tkanki korzenia, jego deformacja. Dzieje się tak przez bakteryjne auksyny. (w 1cm ³ do 10⁶). Po tym następuje miejscowe rozpuszczenie ściany komórkowej. To roślina ją rozpuszcza swoim enzymem- poligalaktourozazą. Wtedy bakterie wchodzą do komórki ciągną za sobą błonę cytoplazmatyczną rośliny. Tworzą tak nić infekcyjną. Dociera do odpowiedniego miejsca. Tu pałeczki odpączkowują i dzielą się, a po podziale przekształcają w bakteroidy. ( u peluszki, takie trzy ramionka, a u koniczynki gruszka różne kształty mają). Tworzy się brodawka korzeniowa z bakteriami przekształconymi w bakteroidy, które mogą wiązać azot dzięki warunkom beztlenowym. W brodawce jest lekhemoglobina wiążąca tlen. Powoduje obniżenie jego ciśnienia i nitrogenaza może być aktywna. Rośliny dostarczają C jako C komórkowy. Np. cukry, substraty energetyczne, bo wiązanie azotu wymaga nakładu energii. Dostarcza protonów i elektronów koniecznych do redukcji azotu cząsteczkowego. Bakteria dostarcza jon amonowy. Brodawki na ogół są aktywne. Są różne. Koniczyna ma drobniutkie rozrzucone po całym systemie korzeniowym. Grucha ma jedną główną brodawkę na głównym korzeniu i kilka mniejszych na bocznym. Znaczenie- wzbogacają glebę w azot. Często nie dochodzi do brodawek Np. przez bakteriofagi lub złe czynniki. Wtedy jest zmęczenie gleb. Dobrze jest wprowadzić nowe szczepy. Stworzono szczepionkę- nitraginę. Jest tam torf z Rhizobium i Bradyrhizobium. Są wyselekcjonowane, bo mają dużą wydajność i są wirulentne- zdolne do zakażania i wchodzenia w symbiozę. Czasem może być układ pasożytniczy. Można oznaczać wydajność przez chromatografię lub przez oznaczenie zawartości białka w kh/ha. Np. soja- 564, a po 800. Wada- ważny jest rok, bo bakterie nieprzetrwalnikują. Nitrogenaza redukuje też cyjanki. Wydajność symbiozy: symbiotyczne- 100-300kg/ha/rok, wolnożyjące- 1-3 kg/ha/rok. Bakterie więżące azot cząsteczkowy to specyficzna grupa.

17. Podaj przykłady bakterii wiążących azot w symbiozie z roślinami nie motylkowatymi.

Promieniowce: Ainus- olcha Marica- woskownica Elenyus- oliwnik Hipohae- rokotnik Casuaria- rzewnik. Tworzą brodawki. Anabena azolle z paprotką Azola 300/kg/ha/rok, na zatopionych polach ryżowych przy dobrze prowadzonej gospodarce jest w stanie pokryć zapotrzebowanie na azot. Nostoc0 przylaszczka- Basia piusilla. Drzewa, krzewy , rośliny zielne z promieniowcami z rodzaju Frania.

18. Na czym polega proces ammnofikacji? Co to jest efekt + i -.

Przeprowadzają ją pewne fakultatywne bakterie przeprowadzając fermentację w warunkach beztlenowych. Uzyskują energię. Mają zdolność przenoszenie elektronów oderwanych od substratu na azotan z wytworzeniem azotyn dając energię. Azotyn może akumulować się w podłożu. Korzysta z punktu środowiska. Równanie

Clostridium perfingens Równanie

Escherichia coli, Euterobacter aerogenes, Amon i azotan to najpowszechniejsze źródło azotu dla roślin i bakterii. Azot ulega wbudowaniu w aminokwasy i inne związki. Korzystny proces- zapobiega ubytkom azotu z gleby. Zależy od stosunku N;C w środowisku. Dodatni efekt- mineralizacja- rozkład białek, aminokwasów, innych związków azotu. Rozkładanie resztek organicznych przez mikroorganizmy w związki nieorganiczne. Regeneracja składników pokarmowych. Ujemny- uwstecznianie- pobieranie azotu z gleby prze drobnoustroje. SA konkurencją dla roślin, przemiany związków nieorganicznych w organiczne- ciało bakterii. Są to w pewnym sensie antagonistyczne procesy. Współczynnik transformacji (równowagi). I C:N= 12,6:16,6 W=1- równowaga. II C:N W= 80- szeroki, W<1 uwstecznianie, pobiera azot z gleby, dużo C III C:N W= 10- wąski, W>1 mineralizacja, (1N:5C), efekt dodatni.

19. Wyjaśnij pojęcia: węgiel komórkowy, substrat energetyczny, prototrof, auksotrof.

prototrofy- organizmy o niskich wymaganiach pokarmowych, zazwyczaj potrzebują jeden prosty związek organiczny, np. glukozę, sole mineralne. Np. Eslichia coli. Małe wymagania, co do warunków życia. Autotrof- organizm pozyskujący C do budowy organizmu z związków nieorganicznych, np. dwutlenku węgla, kwasu węglowego. Auksotrof- ma wyższe wymagania pokarmowe, potrzebuje więcej związków organicznych, różnorodności. Np. Streptococcus aureaus- gronkowiec, bakterie fermentacji mlekowej. Potrzebuję pełnego zestawu pewnych związków. Np. witamin, pirun, purymidyn. Węgiel komórkowy- węgiel jaki znajduje się w strukturach komórki, węgiel nieorganicznych z dwutlenku węgla i kwasu węglowego. Węgiel organicznych- pochodzący z organicznych związków węgla, np. cukrów prostych, polisacharydów, lipidów, kwasów organicznych. Węgiel ten nie ma nic wspólnego z pozyskiwaniem energii, to jest budulec. Substrat energetyczny- związek chemiczny, który ulega utlenieniu, np. człowiek utlenia glikozę, czyli odrywa od niej elektrony, a redukuje dwutlenek węgla, czyli przyłącza do niego elektrony. Są to związki wykorzystywane do procesów pozyskiwania energii.

20. Na czym polega zjawisko transdukji specyficznej?

Cecha charakterystyczna fagów lizogennych, które mają zdolność integracji do chromosomu gospodarza, gdzie przebywają pewien czas w formie profaga, podczas indukcji zamiast precyzyjnego wycięcia z chromosomu genu fagowego, wycinany jest gen fagowy z przylegającymi do niego fragmentami chromosomu. Cząstki fagowe zawierające geny zlokalizowane w tym fragmencie będę infekowały komórki biorców.

21. Przestaw cechy charakterystyczne wirusów roślinnych. -

zawierają albo DNA albo RNA otoczone białkowym kapsydem - nie absorbując się na powierzchni komórek - wnikają w całości do komórki gospodarza - wnikają do komórek po mechanicznym uszkodzeniu ściany komórkowej, np. przez pocieranie, ukłucie owada. - proliferacja- gwałtowne namnażanie po wniknięciu do organizmu - mozaika tytoniu, grochu, rzepy, lucerny, ogórka, smugotawtość pomidorów, ziemniaków, tytoniu, kędzierzawość ziemniaków i truskawek - pierwszy dowód na wirusowe zakażeniu mozaiką odkrył w 1892 pewien rosyjski botanik - może być przekazana przez zakażone nasiona lub rozmnażanie wegetatywne - może łatwo się rozprzestrzeniać przez plazmodesmy, najczęściej zakażenie systemowe, budowa nie jest komórkowa, niezdolne od

produkcji po za żywą komórką, jest nukleokapsydem, kapsydy mogą być nagie ni osłonięte.

22. Co to jest cykl lityczny i jak przebiega.

Zachodzi i u bakteriofagów. Powstaje wiele nowych fagów, a komórka gospodarza ulega lizie. Wykorzystuje metabolizm komórki do replikacji swoich części. Są to fagi zjadliwe, wirulentne. 1. Adsorpcja- fag adsorbuje do swoistego receptora na powierzchni ściany komórki gospodarza. Adsorbuje tylko do swoistego gatunku. 2. Wnikanie- ogonek ulega skurczeniu i wypycha otwór w ścianie komórkowej, po czy MW wstrzykuje kwas nukleinowy. Kapsyd pozostaje na zewnątrz. 3. Replikacja- DNA fagowy opanowuje procesy w komórce, a bakteryjne DNA ulega degradacji. Z jego resztek Fag tworzy własny kwas nukleonowy a z innych cząstek resztę swoich makromolekuł. 4. Składanie- złożenie fagów5. Uwolnienie- enzym rozkłada ścianę komórkową komórki, która ulega lizie uwalniając wirusy. Cykl trwa ok. 30 minut. Faza utajona( brak przejawów obecności flaga, F. wczesna- replikacja DNA, pośrednia- Tworzenie białek kapsydu- późna- powstają wirusy, śmierć komórki.

23. CO to jest cykl lizogeniczny i jak przebiega.

Polega na włączeniu DNA faga do DNA bakteri. Replikuje się razem z Dna bakterii. Taki wirus to profag. Geny wirusowe mogą ulec represji na czas nieograniczony. Bakteria może się zachowywać normalnie. Czasem przejawie nowe cechy. Nazywa się to konwersją lizogenią. Np.. bakterii wywołująca błonnicę wytwarza toksynę tylko, gdy jest zainfekowana. Clostridium botulinum syntetyzują toksynę odpowiadającą za botulizm tylko z fagiem. Niektóre czynniki zewnętrzne mogą powodować przejście w cykl lizogenny z zniszczeniem komórki. Takie fagi mogą zawierać nieco bakteryjnego DNA. Kiedy taki fag zaatakuje bakterię może wprowadzić DNA poprzedniego gospodarza. Nazywa się to transdukją, która pozwala na genetyczną rekombinację w nowej komórce. Ta zdolność jest wykorzystywana w badaniach rekombinacji DNA, w których wirusy wykorzystywane są do przenoszenia materiału genetycznego do wnętrza komórki. Są to fagi łagodne. Bakterie z profagiem jest lizogenne. Jest odporna na tego faga, którego profaga nosi w sobie.

24. Wyjaśnij pojęcie :enzym konstytutywny i indukowany, chemoorganotrofy, amonifikacja azotu

. e. Konstytutywny- tworzy się niezależnie od obecności substratu, jest zawsze w komórce. E. indukowany- syntetyzowany tylko w obecności substratu swoistego. E. represyjny- hamowanie produkcji gdy jest nagromadzony produkt. Chemoorganotrofy- utleniają związki organicze. Zwierzęta, i większość drobnoustrojów. Utleniają przy udziale oksydoreduktazy. Tak wyzwalają energię. Jeden związek jest utleniany, a drugi redukowany. Przepływ elektronów od substratu do akceptora. Uwalnianie elektronów procesach egzoergicznych. Są wychwytywane przez: NAD- dinukleotydnikotynoamidoadeninowy, NADP- fosforan NAD, FAD. Przyjmując elektrony ulegają redukcji. Np. Desulforibrio desulfuricans. Amonifikacja azotanów- przenoszenie elektronów oderwanych od substratu na azotan tworzą azotyn bez zysku energii. Np. Clostridium perfingers, Escherichia coli, Eutrobacter aerogenes.

25. Mikrobiologiczny rokad celulozy

Celuloza jest z cząsteczek glukozy połączonej w dwucukry. Ma region krystaliczny, gdzie są równoległe łańcuchy i ich nic nie rozerwie, w amorficznych, gdzie łańcuchy są nieregularne za to da się rozerwać. Może to zrobić enzym: edoglukanazy ( rozrywa łańcuchy, podstawowy enzym), egzoglukanazy ( odcina od już

rozerwanego łańcucha) i celobiohydraza (odcina dwucukry) i celobioza- beta glukozydoza ( dzieli dwucukry ba glukozę) . mogą pobierać glukozę jako substrat budulcowy lub energetyczny. Celulozę rozkładają stężone kwasy i zasady, a enzymatycznie tylko mikroorganizmy. Połowa biomasy powstałej w fotosyntezie to celuloza. Znaczącą rolę mają grzyby, są skuteczniejsze niż bakterie w kwaśnych glebach. Produkty: końcowe- dwutlenek węgla, woda, uboczne- kwasy uronowe, hemicelulozy, barwniki. Duże znaczenie przy rozkładzie resztek roślinnych. Wytwarzany śluz powoduje sklejanie cząstek glebowych. Karetonoidy (barwnik) biorą udział w tworzeniu próchnicy. Drobnoustroje- garby, bakterie, promieniowce. Aspergilluss, Trichoderma, Verticullum, Fusarium, Celfaculla, Celunomonas, Bacillus. Cytophaga i Sporocytophaga tworzą humus i dużo śluzu.

26. Mikrobiologiczny beztlenowy rozkład celulozy.

Produkty: dwutlenek węgla, wodór, metan, kwas organiczne (octowy,mrówkowy, masłowy, mlekowy, bursztynowy), alkohole- etanol i butanol. U zwierząt w układzie pokarmowym: 50-70% kwas octowy, 17-20% propionowy, 14=2-% masłowy, walerianowy i mrówkowy. Gazy do 900l/dobę ( azot, wodór 60% dwutlenku węgla, 27% amoniaku, siarkowodór). Przez nie mogą powstawać bolesne kolki. W 1 ml treści żwacza jest ok. 10⁵ pierwotniaków, orzęsków. Diplodium, Entodium. Są wysoko wyspecjalizowane, rzadkie poza żwaczem. Stanowię 6-10% masy zawartości żwacza. SA ścisłymi beztlenowcami. W żwaczu jest komora fermentacyjna, beztlenowy rozkład z udziałem pierwotniaków( słoma, siano, trawa)Ta naprawdę krowa odżywia się bakteriami, a bakterie celulozą z pomocą pierwotniaków. Znaczenie- rozkład celulozy w układach pokarmowych roślinożerców. Są to tez biopaliwa. Drobnoustroje- Ruminococcus flaves, faciens, Ruminobacter parrum, pierwotniaki ( utrzymują stała ilość bakterie), Bacterioides succinogenes, Fibrobacter, Clostridium cellobioparum. Są to bakterie mezofile i termofile, niektóre grzyby i pierwotniaki. Clostridium thermocellum- termofilna

1. Nitryfikacja - przekształcenie amonu do azotynu w glebie, w warunkach tlenowych.

Etapy utleniania amonu:NH3 ---->NH2OH----->[NOH] ---->NO2- -----> NO3-

-Drobnoustroje: tlenowe bakterie autotroficzne (I etap) Nitrosomonas, Nitrosocystis (II etap) Nitrobacter, Nitrococcus

-Przebieg procesu: I etap: NH₄⁺+ 1½O₂ NO₂^- +H₂O + E (273,9KJ) II etap: NO₂^- + ½O₂ NO₃^- + E (73,3 kJ)

-Warunki procesu: enzymy(monoksygenaza amonowa,, oksydoreduktaza hydroksyloaminowa), tlen

-Możliwe produkty: NH2OH, [NOH], NO2-,NO3-,

2. Znaczenie proc. nitryfikacji w środowisku: eutrofizacja wód - zarastanie zbiorników wodnych

Jony amonowe wyzwalane w trakcie mineralizacji zw. azotowych w drodze nawietrzonych glebach szybko ulegają utlenianiu.Zastąpienie kationu anionem prowadzi do zakwaszenia gleby i zwiększonej rozpuszczalności minerałów(K+,Ca2-,Mg2+i fosforanów).Jony amonowe są silniej zatrzymywane w glebie niż azotan i absorbuja do minerałów w glinie i silniej lub słabiej wiążą się do składników humusu.Azotan natomiast łatwo ulega wymyciu.Bakrteie nitryfikacyjne maję wąskie optimum pH(7-8)Wolny amoniak oraz kw. azotowy s ą toksyczne dla Nitrobacter,Stęzenie wolnego NH3 i wolnego NHO2 są zależne od wartości pH.

Bakterie nitrf.uczestniczą bezpośrednio w niszczeniu wapienia i cementu-. Utleniajhą amon z atmosfery lub odchody zwierzęce do kw.azotowego.Gleby potraktowane nawozami amonowymi uwalniają tlenki azotu(NO,NO2)Szczególnie w warunkach braku tlenu(gleby mokre).Nitrosomonas I Nitrosovibrio.Bakterie utleniające amoniak utleniają także metan, metanol tl.wegla, etylen, potylen,cykloheksan,alkohol benzenowy, fenol-mają ogromny potencjał utleniający.Należą do flory glebowej i uczestniczą w powilnym utlenianiu procuktów pośrednich powstających podczas rozpadu zw. organicznych.

3. Chemolitoautotrofy - bakterie których źródłem energii, akceptorami elektronów i źródłem węgla są zw. nieorganiczne

np. bakterie siarkowe, które uzyskują energię potrzebną do asymilacji dwutlenku węgla podczas utleniania siarki i jej związków:

-bakterie z rodzaju Beggiatoa utleniają siarkowodór do czystej siarki:

2H₂S + O₂ --> 2H₂O + 2S + E (ok. 273 kJ)

-bakterie z rodzaju Thiotrix utleniają czystą siarkę do kwasu siarkowego(VI):

2S + 2H₂O + 3O₂ --> 2H₂SO₄ + E (ok. 1193 kJ)

też:

-żelaziste: bakterie z rodzaju Ferrobacillus utleniają sole żelaza(II) do soli żelaza(III):

2Fe(HCO₃)₂ + 1/2O₂ + H₂O --> 2Fe(OH)₃ + 4CO₂ + ENERGIA (ok. 168 kJ)

-nitryfikacyjne.

4. Fermentacja alkoholowa.

-substraty i produkty: glukoza, mannoza, fruktoza, galaktoza, etanol, dwutlenek węgla: C₆H₁₂O₆ → 2CH₃ CH₂OH + 2CO_{2 + 28kcal (117KJ)}

oraz produkty uboczne m.in: gliceryna, kwas bursztynowy i kwas octowy.

-drobnoustroje: drożdże - Saccharomyces, rodzaj grzybów jednokomórkowych z klasy workowców niektóre gat. z rodz. Candida, grzyby strzępkowe: Rhizopus, Mucom, bakterie: Thermobacterium mobile, Sarcina ventriculi

-zastosowanie w praktyce: w przemyśle spożywczym - fermentacyjnym (drożdże piwowarskie, winiarskie, gorzelnicze i piekarniane

5. Fermentacja mlekowa:

homo- w produktach fermentacji kw. mlekowy stanowi 90-95% (ilość prod. ubocznych<octan,etanol,CO₂,> zleży od dostepności tlenu. Streptococcus lactis paciorkowiec mlekowy, Streptococcus cremoris - paciorkowiec śmietanowy, Lactobacillus lactis

hetero- ponad 50% produktów procesu stanowi kw. mlekowy

Streptococcus diacetilatis - powstaje etanol i kw. mlekowy, Lactobacillus brevis, Lactobacillus viridescens - powoduje zielenienie mięsa peklowanego i surowych kiełbas

Bakterie właściwej fermentacji mlekowej dzieli się na:

• homofermentatywne - fermentują cukrowce wytwarzając głównie kwas mlekowy

• heterofermentatywne - fermentują cukrowce wytwarzając obok kwasu mlekowego produkty uboczne

C₆H₁₂O₆ + bakterie mlekowe 2CH₃CHOHCOOH + 22,5 kcal

(cukier prosty → kwas mlekowy + energia)

6.Bakterie octowe:

(Fermentacja octowa to metoda otrzymywania kwasu octowego z alkoholu etylowego)

• należą do rodzaju Acetobacter

• mają kształt krótkich pałeczek i mogą występować pojedynczo, po dwie lub w łańcuszkach

• są ścisłymi tlenowcami, mogą na powierzchni pożywki tworzyć kożuszek

• nie mają wysokich wymagań odżywczych

• są mezofilami

• mają zdolność utleniania alkoholu etylowego do kwasu octowego, co wykorzystywane jest w przemyśle do produkcji octu

• nie wytwarzają przetrwalników

7.Probiotyk i zastosowanie:

-są to wyselekcjonowane kultury bakteryjne, najczęściej pałeczki kwasu mlekowego (Lactobacillus), także Bifidobacterium, Streptococcus. Probiotyki stosuje się by przywrócić naturalną równowagę flory jelitowej, także pochwy m.in. po leczeniu antybiotykami i chemioterapeutykami.

Korzyści zdrowotne wynikające ze spożywania probiotyków są obiecujące i obejmują:

• leczenie i zapobieganie: biegunkom (rotawirusowe, poantybiotykowe)

• podnoszenie odporności organizmu

• immunomodulację

• zapobieganie i leczenie alergii

• wpływ antykancerogenny - działanie antyrakowe

• obniżenie cholesterolu

• zmniejszenie dolegliwości u osób z zespołem nietolerancji laktozy

• zapobieganie nawrotom infekcji grzybiczych i bakteryjnych pochwy

8.Bakterie mlekowe: np.Streptococcus Bovis -długie i krótkie laseczki, ziarniaki typu paciorkowcowego -względne beztlenowce, obecność tlenu nie hamuje ich rozwoju -wytwarzają kwas mlekowy -mezofile, rzadziej termofile -auksotrofy (oprócz glukozy i soli amonowych do wzrostu wymagają witamin, aminokwasów, puryn i pirymidyn) -gram + -nie wytwarzają endospor -w zdecydowanej większości nieruchliwe -występują w mleku, miejscach powstawania prod. mlecznych, w zdrowych i gnijących roślinach, w ukł.pokarm., w błonach śluzowych ludzi i zwięrząt.

9.Denitryfikacja - proces redukcji azotanu w azot w stanie gazowym. Proces ten jest odwrotnością nitryfikacji i przeprowadzany jest przez heterotroficzną bakterię ( Pseudomonas fluorescens). Denitryfikacja jest częścią cyklu azotowego w przyrodzie. Den. całkowita: C₆H₁₂O₆ + 4NO₃^-→ 6CO₂ + 6H₂O + 2N₂ + 470kcal - Paracoccus denitryficans

Den. częściowa: NO₃^- +2H⁺ +2e NO₂^- + H₂O - Escherichia coli

Oddychanie siarczanowe, rodzaj oddychania beztlenowego, w którym akceptorami elektronów w reakcjach utleniania są siarczany (redukowane do siarkowodoru); spotykane u bakterii z rodzajów Desulfovibrio i Desulfomaculum. H₂SO₄ H₂SO₃ H₂S+ H₂O

10.Desulfirykacja - Drobnoustrój: Desulfovibrio Desulfuricans bezwzględny beztlenowiec, chemoorganotrof donory elektronów: kwasy org( mlekowy, pirogronowy) utleniamy do kwasu octowego i CO2. Akceptory elektronów: SO4, SO3 Występowanie: gleba, zanieczyszczone wody, muły denne, H₂SO₄ H₂SO₃ H₂S+ H₂O

11. ODDYCHANIE AZOTANOWE = denitryfikacja: DROBNOUSTROJE,PRODUKTY, ZNACZENIE

• oddych. azotanowe: u bakt wodór(elektrony) przekazywane są do azotanu, który ulega redukcji. W trakcie transportu elektronów powstaje energia

• ze względu na ekologię i rolę biochemiczną wyróżnia się 2 typy bakt. i 2 rodz. metabolizmu:

1)Denitryfikacja-przekształcanie azotu związanego (azotan) do wolnego N₂O oraz azotu atmosferycznego, które są następnie uwalniane z komórki)

• Całkowita: C₆H₁₂O₆ + 4 NO₃^- →6CO₂ + 2N₂ + 470kcal

• Paracoccus denitryficans:( ( przy braku tlenu bakterie przechodzą na nitryfikację)

2NO₃^- + 4H⁺→2 NO₃^- + 2H₂O

2NO₂^- 4H⁺ →2NO +2H₂O

2NO + 2H⁺→2N₂O + H₂O

N₂O +2H⁺→N₂ + H₂O

N₂

N₂O

donor H transport e^- NO

NO₂-

NO₃-

Zależnie od warunków środowiskowych redukcja azotanu może albo przebiegać bez akumulacji zw. pośrednich prowadząc wprost do uwolnienia N₂ lub też z akumulacją, a następnie wydzieleniem NO₂, NO lub N₂O. Azotyn NO lub N₂ są wydzielane, kiedy jest nadmiar azotanu i stężenie donorów wodoru staje się czynnikiem ograniczającym.

• drobnoustroje Thiobacillus denitryficans, Micrococcus denitryficans, Paracoccus denitryficans, Bacillus dicheniformis, rodz: Achromobacter, Pseudomonas, Alcaliagenes

2) częściowa: bakteria: Eschericha Coli : NO₃^- +2H⁺ +2e NO₂^- + H₂O

12.znaczenie denitryfikacji w środowisku:

• Proc., w którym N w formie związanej zostaje przeprowadzony do formy cząsteczkowej co ma zasadnicze znaczenie dla utrzymania życia na Ziemii

• denitr. jest powszechna w siedliskach pozbawionych tlenu i łatwo zachodzi w wodach stojących, szczególnie wtedy,gdy równocześnie stosowane są nawozy org. i azotany. Powoduje to np. szkody na polach(utrata N z gleby) ryżowych spowodowane akumulacją azotynu.

• Denitryfikacja całkowita zuboża glebę a częściowa wzbogaca.

13. CHARAKTERYSTYKA TLENOWYCH BAKTERII AZOTOBACTER- bakterie azotowe

- Azotobacter chroococum i Azotobacter vinelandii - tlenowe pałeczki gram ujemne, w młodych hodowlach są nieruchliwe i mają kształt typowych pałeczek, w starszych hodowlach są mniej ruchliwe i przybierają owalny kształt - wytwarzają dużo śluzu i melaniny czym przyczyniają się do tworzenia próchnicy gleb. Po związaniu azotu, amoniak zużywają na cele budulcowe a resztę wydzielają na zewnątrz do środowiska. Cysty są odporne na wysychanie, mechaniczne naprężenia i promieniowanie UV ale nie na ciepło. C₆H₁₂O₆ + 6O₂ 6CO₂ + 6H₂O + 686kcal

14. CHARAKTERYSTYKA BEZTLENOWYCH BAKTERII: - Clostridium pasteurianum, hutyricum, acetobutyliicum C₆H₁₂O₆ CH₃ CH₂ CH₂COOH + 2CO₂+ 2H₂+ 18kcal

15. Etapy wiązania azotu:

1.Dyfuzja N2 do komórki, 2. Transport ereduktazą nitrogenazową reduktaza zredukowana, 3.Połączenie dwóch komponentów nitrogenazy, 4.Przekazanie e z reduktazy na właściwą nitrogenazę - redukcja nitrogenazy z jednoczesnym utlenieniem reduktazy, 5. Rozdział komponentów nitrogenazy przez rozdzielenie i polaczenie się komponentów 8 razy.

16.Charakterystyka bakterii wiążących N w symbiozie z rosl. motylkowymi: - bakterie brodawkowe - tworzą układ symbiotyczny z roślinami motylkowymi - maja zdolność wiązania wolnego azotu, dzięki czemu zaopatruja rośliny w azot w zamian za węglowodany.. W wyniku tej symbiozy rośliny dają plon dużej zawartości azotu i mogą stanowić nawóz zielony. Bakterie z rodzaju Rhizobium i Bradyrnizobium

17. Przykłady bakterii wiążących N w symbiozie z roślinami niemotylkowatymi: Sinice: Anabacna azolle + Azola(paprotniki), Nostoc + Blesia pusilla(przylaszczka), Bakterie brodawkowe: Alnus - olcha, Marica - woskownica, Elegant - oliwnik, Hipophae - rokitnik, Casuaria - rzewnik

18. Amonifikacja - polega na przemianie azotu zawartego w związkach organicznych do soli amonowych lub amoniaku. Amonifikacja nie wymaga udziału O2 i może zachodzić zarówno w warunkach tlenowych, jak i beztlenowych. Warunkiem przebiegu amonifikacji jest obecność wystarczającej ilości azotanów oraz odpowiednich mikroorganizmów mogących przeprowadzić ten proces.

19.Węgiel komórkowy - węgiel organiczny znajdujący się w związkach organicznych wykorzystywanych w procesach życiowych organizmu.Substrat energetyczny - substancja wykorzystywana do produkcji energii dla organizmu, substratem energetycznym jest np: glukozaPrototrofy- bakterie heterotroficzne które potrzebują dostarczenia organicznych związków węgla. Dla prototrofów wystarczą do odżywiania proste związki organiczne np.:glukoza. Np.: Es. Coli potrzebuje do życia tylko 1 związek org.- glukoza i sole mineralne.Auksotrofy - bakterie heterotroficzne które do życia potrzebują kilku skomplikowanych związków organicznych jak: aminokwasy, witaminy. np.gronkowiec złocisty potrzebuje glukozę, cystynę, adeninę, guaninę, uracyl, kw. Nikotynowy.

20.Transdukcja specyficzna - fragmęt materiału genetycznego przekazywany jest za pomocą wirusa który przechodzi cykl lizogeniczny. DNA wirusa wycina się nie precyzyjnie zabierając ze sobą część materiału genetycznego bakterii.Gdy wirus przenosi się do innej kom. zostawia tam część materiału genetycznego wcześniej zebranego.

21. Wirusy roślinne- wirus mozaiki tytoniu, smugowatości ziemniaków, kędzierzawki truskawek-zawierają wyłącznie RNA (a nie DNA) -nie absorbują się na powierzchni komórek -wnikają w całości do komórki gospodarza -wnikają do komórek po mechanicznym uszkodzeniu ściany komórkowej np. przez pocieranie lub ukłucie owada -proliferacja-gwałtowne namnażanie po wniknięciu do org.

22.Cykl lityczny, cykl życiowy bakteriofaga polegający na zakażeniu bakterii, produkcji nowych cząstek fagowych, rozpadzie bakterii i uwolnieniu nowych bakteriofagów. Przebieg rozwoju bakteriofaga kończący się rozpadem komórki:1.faza utajona - brak przejawów obecności wirusa 2.faza wczesna - replikacja kwasu nukleinowego 3.faza pośrednia - tworzenie białek kapsydu 4.faza późna - powstają nowe wirusy 5.śmierć komórki - rozpad

23.Cykl lizogeniczny, cykl rozwojowy bakteriofagów, w którym fagowy DNA ulega integracji z genomem komórki gospodarza i może replikować się razem z jego genomem przez wiele pokoleń; pewne zmiany w środowisku mogą spowodować ekspresję wirusowego DNA i powstanie potomnych wirusów oraz lizę komórki gospodarza. Wius wnika do środka kom. i wchodzi w fazę utajenia, która trwa b-długo. Wbudowuje swój materiał genetyczny w materiał gen. kom. Dzielące się kom . bakteryjne dzielą materiał genetyczny wirusa zawarty w ich kom. W pewnym momencie następuje wycięcie wirusa z materiału genetycznego bakterii. Wirus powiela swoje RNA lub DNA, odbudowuje białka - tworzą się dojrzałe wirony które opuszczając bakterie doprowadzają do lizy komórki.

24.Enzym konstytutywny- syntetyzowany niezależnie od obecności substratu ( tworzony w kom. niezależnie od zapotrzebowania) Enzym indukowany- syntetyzowany tylko w obecności swoistego substratu ( powstaje gdy kom.potrzebuje wytworzyc daną substancję).Chemoorganotrofy- zdobywaja energię w wyniku utleniania związków organicznych. Amonifikacja azotanowa- polega na przemianie azotu zawartego w związkach organicznych do soli amonowych lub amoniaku.

25. Tlenowy rozkład celulozy: Drobnoustroje: mikroorganizmy tlenowe - grzyby (Fusarium, Chaetomium), bakterie śluzowe (Cytophaga, Sporocytophaga), bakterie właściwe (Cellvibrio) Produkty:CO2, H2O oraz produkty uboczne takie jak kwasy uronowe, hemicelulozy, barwniki Znaczenie: Odnowa próchnicy glebowej

26.Beztlenowy rozkład celulozy: Drobnoustroje: Klostridia (bakterie mezofilne - Clostridium thermocellum i termofilne - Clostridium cellobioparum) Produkty:CO2, H2 oraz produkty uboczne: CH4, kwasy organiczne (octowy, mrówkowy, masłowy, mlekowy) i alkohole: etanol, butanol Znaczenie: rozkładanie celulozy w życiu zwierząt (przeżuwaczy)

1.Wpływ środowiska (pozytywny i negatywny) na pleśnie, drożdże i bakterie.

Drobnoustroje mogą żyć tylko w określonych warunkach środowiska, ale odznaczają się dużymi zdolnościami przystosowania swego metabolizmu do zmian warunków środowiska. Czynnikami środowiska są: woda, tlen, pH, temperatura.

czynnik	Bakterie	Drożdże	Pleśnie
woda	Są szczególnie wrażliwe na brak wody; aby się rozwijały w środowisku musi być co najmniej 30% wody w środowisku	Są w mniejszym stopniu wrażliwe na brak wody niż bakterie	Mogą rozwijać się w substratach z niska zawartością wody w środowisku - około 15%
Aktywność wodna - stosunek ciśnienia pary w danym roztworze do ciśnienia pary czystej wody; czysta woda aw = 1,00
	aw pomiędzy 0,90 a 1,00; rodzaje halofilne mogą rosnąć przy aw do 0,75	aw od 0,88 do około 1,00; gatunki osmofilne od 0,62	minimalne aw 0,62 dla gatunków osmofilnych
tlen	Tlenowce: z rodzaju Bacillus Beztlenowce: z rodzaju Clostridium	Tlenowce Względne beztlenowce	Prawie wszystkie są tlenowcami
pH	Rozwijają się w środowisku zbliżonym do obojętnego z wyjątkiem bakterii kwaszących (środowisko kwaśne) pH 6,5 - 7,5	Rozwijają się w środowisku kwaśnym pH 1,5 - 8,5	Rozwijają się w środowisku kwaśnym pH 1,5 - 8,5
temperatura	Bakterie termofine z rodzaju Bacillus 50 - 65ºC Bakterie psychrofilne z rodzajów Pseudomonas, Lactobacillus 15 - 20ºC	W większości mezofilne 20 - 37ºC Psychrofilne z rodzajów Candida i Rhodotorula 15 - 20ºC	Mezofilne 20 - 37ºC

2. Wyjaśnić pojęcie czasu generacji i jego znaczenie w przechowalnictwie i technologii żywności.

Czas generacji - okres, w którym następuje podwojenie liczby organizmów jednokomórkowych, wynosi w zakresie temperatury optymalnej około 20 minut.

Krótki okres generacji wpływa niekorzystnie na przechowalnictwo żywności. W celu uchronienia żywności przed mikrobiol. psuciem się, należy stale dbać o to, aby drobnoustroje, które dostały się do niej, utrzymywać możliwie jak najdłużej w fazie spoczynkowej wzrostu. W fazie spoczynkowej drobnoustroje przystosowują się do nowego środowiska, następuje aktywacja przemiany materii i następuje pierwszy podział komórek. Tak więc im mniej korzystne warunki środowiska tym faza spoczynkowa trwa dłużej i później następuje pierwszy podział komórek.

Podwojenie liczby drobnoustrojów zachodzi w fazie logarytmicznej wzrostu.

W przemyśle mleczarskim przy produkcji zakwasu i wszędzie tam, gdzie chodzi o namnażanie w krótkim czasie możliwie dużych ilości masy komórkowej, można wpływać na czas generacji przez zmianę warunków środowiskowych.

3.Termiczne metody wyjaławiania i ich skuteczność.

Pasteryzacja - jest to poddawanie żywności dość łagodnemu ogrzewaniu, podczas którego niszczy się występujące w niej komórki wegetatywne drobnoustrojów, a zarazem nieprzetrwalnikujące formy chorobotwórcze. Pasteryzacja jest więc wyjałowieniem częściowym, przeżywają ją ciepłooporne przetrwalniki bakterii.

Sterylizacja - powoduje pełne zniszczenie w żywności lub w innym materiale wszelkich drobnoustrojów łącznie z ich formami przetrwalnymi. Jednocześnie odpowiednia obróbka cieplna inaktywuje naturalne enzymy surowców roślinnych i zwierzęcych, uniemożliwiając niepożądany rozkład enzymatyczny.

Celem zabiegów z użyciem wysokiej temp. jest utrwalenie żywności, utrzymanie jej w stanie nie zmienionym, z wykluczeniem procesów chemicznych i mikrobiologicznych.

Przy sterylizacji żywności:

• wyjałowienie artykułów spożywczych o słabo kwaśnym lub obojętnym odczynie (pH ponad 4,5) jest najtrudniejsze, najłatwiejsze natomiast jest wyjaławianie żywności o silnie kwaśnym odczynie (poniżej pH 4,5); stanowisko pośrednie zajmują artykuły żywnościowe o pH od 4,0 do 4,5;

• kwaśne i silnie kwaśne produkty żywnościowe wymagają w tych samych warunkach krótszego czasu sterylizacji aniżeli obojętne i słabo kwaśne;

• zakwaszenie środowiska podlegającego wyjaławianiu znacznie poprawia skuteczność sterylizacji, nie bez znaczenia jest rodzaj użytego kwasu.

Tyndalizacja czyli sterylizacja frakcjonowana - osiąga się zniszczenie przetrwalników w warunkach takich jak w pasteryzacji. Żywność poddawaną takiemu zabiegowi ogrzewa się 20 minut w temp. 100ºC, przy czym niszczy się komórki wegetatywne i aktywuje przetrwalniki bakterii. Te ostatnie kiełkują w ciągu 24 godzin w temp. 20 - 25ºC. Jako komórki wegetatywne nie są już ciepłooporne i ulegają zniszczeniu w drugim procesie ogrzewania temperaturą 100ºC w ciągu 20 minut. Całkowitą pewność zniszczenia daje następny taki sam zabieg po 24h. Tyndalizację stosuje się w przy produkcji konserw.

4. Wpływ niskich temperatur na drobnoustroje.

Wraz ze spadkiem temperatury maleje szybkość procesów przemiany materii, jak również ulega hamowaniu wzrost i rozmnażanie drobnoustrojów.

W temperaturze zamrażania może dochodzić do nieodwracalnej inaktywacji enzymów, co powoduje śmierć drobnoustrojów, ale również może pozostać przy życiu duża liczba komórek, które po zaistnieniu odpowiednich warunków temperaturowych będą się dalej rozmnażać.

Obniżenie temperatury o 10ºC poniżej temperatury optymalnej powoduje 2-4 krotny spadek szybkości przemian enzymatycznych w komórce.

Większość drobnoustrojów nie rozmnaża się w temperaturze poniżej 10ºC. Im niższy zakres temperatur, tym mniejsza liczba gatunków mogących się rozwijać.

Minimalna temperatura rozmnażania drobnoustrojów jest bliska 0ºC, wiele gatunków psychrofilnych rozwija się jeszcze niższej temperaturze (gatunki Penicillium rosną przy - 4ºC oraz należące do Cladosporium rozmnażające się w temperaturze - 6ºC, a nawet - 10ºC, niektóre drożdże mogą się rozwijać w brzeczce w temperaturze od - 2 do - 5ºC).

Chłodzenie - to utrzymanie świeżości artykułów żywnościowych w temperaturze wyższej od 0ºC, a więc gdy nie przekracza ona punktu zamarzania. Spełnia ograniczoną rolę w przedłużaniu trwałości, ponieważ w tym zakresie temperatur mogą się rozwijać drobnoustroje psychrofilne, a enzymy tkankowe w żywności nie tracą swojej aktywności.

Chłodzenie nadaje się zwłaszcza do produktów wrażliwych na zamrażanie (jaja, świeże owoce), w których w wyniku zamrażania powstają nieodwracalne szkody. Prócz tego chłodzenie stosuje się w krótkotrwałym składowaniu przy przerobie i transporcie.

Mrożenie - zamrażanie praktycznie uniemożliwia rozmnażanie się drobnoustrojów w żywności i w dużym stopniu opóźnia niepożądane, enzymatyczne procesy przemiany materii, wskutek czego produkty mrożone są znacznie trwalsze od chłodzonych. Ujemną stroną mrożenia są wysokie koszty, a przede wszystkim zmiany struktury i konsystencji żywności.

Ponieważ bakterie w temperaturze poniżej - 10ºC, a drożdże poniżej - 12ºC, nie mogą się rozmnażać i jedynie pleśnie do - 15ºC wykazują bardzo słabą aktywność, praktycznie temperatura mrożenia żywności sięga zwykle - 18ºC i niżej.

5. Charakterystyka metod zwalczania drobnoustrojów.

Zwalczanie drobnoustrojów to z jednej strony zabezpieczanie żywności przed zepsuciem mikrobiologicznym (ograniczenie strat i zapobieganie zatruciu) a z drugiej strony to przystosowanie jałowego środowiska dla kontrolowanego procesu mikrobiologicznego wywołanego przez określony gatunek drobnoustrojów np. fermentacja, produkcja antybiotyków, produkcja kwasów organicznych, badania diagnostyczne.

Metody usuwania drobnoustrojów ze środowiska to:

1. Sanityzacja - zabieg prowadzący do ograniczania liczby drobnoustrojów lecz ich nie zabijający. Polega na myciu mydłem lub detergentem.

2. Dezynfekcja - jest to odkażanie, które prowadzi do częściowego niszczenia form wegetatywnych.

3. Sterylizacja - wyjaławianie, powoduje pełne zniszczenie w żywności lub w innym materiale wszelkich drobnoustrojów łącznie z ich formami przetrwalnymi. Przy wyjaławianiu istotny jest czas, oporność komórek na wysoką temperaturę oraz wpływ środowiska.

6. Wpływ temperatury na drobnoustroje.

Zastosowanie wysokiej temperatury.

Przy użyciu odpowiednio wysokiej temp., w ciągu wystarczająco długiego czasu jej działania, można skutecznie zniszczyć wszystkie występujące w żywności drobnoustroje, łącznie z ich ciepłoopornymi przetrwalnikami. Jednocześnie odpowiednia obróbka cieplna inaktywuje naturalne enzymy surowców roślinnych i zwierzęcych, uniemożliwiając niepożądany rozkład enzymatyczny.

Termiczne niszczenie drobnoustrojów zależy od wielu czynników. Obok ciepłooporności drobnoustrojów i ich różnych stadiów morfologicznych, pierwszorzędne znaczenie mają: wysokość temperatury i czas jej działania. Poza nimi dużą rolę odgrywają: stan fizjologiczny komórek oraz chemiczne i fizyczne właściwości środowiska, w którym odbywa się ogrzewanie.

Zastosowanie niskiej temperatury.

Działanie niskiej temperatury na drobnoustroje jest bardzo złożone:

• wraz ze spadkiem temp. maleje szybkość procesów przemiany materii, jak również ulega hamowaniu wzrost i rozmnażanie drobnoustrojów;

• w temperaturze zamarzania może dochodzić do nieodwracalnej inaktywacji enzymów, co powoduje śmierć drobnoustrojów, ale również może pozostać przy życiu duża liczba komórek po zaistnieniu odpowiednich warunków temperaturowych będą się dalej rozwijać.

8. Praktyczne znaczenie faz wzrostu i drobnoustrojów.

W mikrobiologii żywności szczególne znaczenie mają fazy spoczynkowa i logarytmiczna wzrostu. W celu uchronienia żywności przed mikrobiol. psuciem się, należy stale dbać o to, aby drobnoustroje, które dostały się do niej, utrzymać możliwie jak najdłużej w fazie spoczynkowej. Można np. przez zastosowanie chłodzenia wpływać na warunki rozwoju, a tym samym przedłużyć fazę spoczynkową z 1 godziny do 1 dnia.

Na fazę logarytmiczną, szczególnie pożądana w przemyśle mleczarskim przy produkcji zakwasu i wszędzie tam, gdzie chodzi o namnażanie w krótkim czasie możliwie dużych ilości masy komórkowej, można wpływać w znacznej mierze przez zmianę warunków środowiskowych takich jak:

Substrat - im korzystniejsze warunki rozwoju zapewnia substrat, tym krócej trwa faza spoczynkowa. Wykorzystuje się to w utrwalaniu żywności za pomocą środków konserwujących, przez odwadnianie, odpowietrzanie, a także przez zmianę wartości pH. Stwarza się przez to niekorzystne warunki rozmnażania, a tym samym przedłuża znacznie fazę spoczynkową.

Temperatura - każdy z gatunków ma optymalny zakres temperatur rozwoju, w którym faza spoczynkowa i okres generacji są najkrótsze. Im bardziej temperatura substratu odbiega od optymalnej, tym dłuższa jest faza spoczynkowa i czas generacji, czyli dłuższy okres ochrony substratu przed zepsuciem mikrobiologicznym.

Liczba komórek - im większe jest zanieczyszczenie żywności bakteriami gnilnymi w czasie przerobu, tym krótsza jest ich faza spoczynkowa.

Wiek komórek - im starsze są kom. drobn.., tym dłużej trwa faza spoczynko..

Faza rozwoju a częstotliwość przeszczepiania - regularne i przeprowadzane w dość krótkich odstępach czasu przeszczepianie drobnoustrojów na świeże środowisko odżywcze, pozwala na utrzymanie komórek w stanie fazy logarytmicznej (w hodowli drożdży piekarskich), w ten sposób otrzymuje się duże ilości masy komórkowej w bardzo krótkim czasie.

10. Istota zależności między drobnoustrojami typu komensalizm, synergizm, symbioza.

Komensalizm (współbiesiadnictwo) - jeden partner zabezpiecza drugiemu organizmowi korzystne warunki bytowania, sam nie odnosząc żadnych korzyści. Pewnego typu związki komensalów obserwujemy w fermentującym mleku tj. drożdże nie wykorzystujące laktozy korzystają z produktów jej hydrolizy dokonanej przez bakterie.

Symbioza (mutualizm) - każdy z symbiontów stanowi sprzyjający lub nieodzowny składnik mikrośrodowiska drugiego partnera. Szczególna cechą takich związków jest trwałość i swoistość.

Synergizm (współdziałanie) - jest to wzajemne działanie drobnoustrojów powodujące, że łączny efekt jest większy od sumy efektów ich działania osobnego. Organizmy wzajemnie potęgują swoje działanie.

11. Omówić na przykładach zjawisko symbiozy, anabiozy i metabiozy.

Symbioza każdy z symbiontów stanowi sprzyjający lub nieodzowny składnik mikrośrodowiska drugiego partnera.

Np.: symbioza grzybów z systemami korzeniowymi wyższych roślin (mykoryza) - roślina stanowi źródło węgla dla grzyba, system grzybni umożliwia roślinie lepsze zaopatrzenie w wodę i substancje odżywcze.

Anabioza jest formą życia utajonego, w której ograniczone są funkcje życiowe organizmów w okresie niekorzystnych warunków środowiska. W stanie anabiozy mogą znaleźć się komórki wegetatywne drobnoustrojów; np.: Nitrobacter utleniający NH₃ i NO₂ w glebie.

Metabioza jest to proces wytwarzania przez jedne organizmy korzystnych warunków dla innych; np.: samoukwaszanie mleka i odstawanie wina.

12. Pożyteczna i szkodliwa rola drożdży w technologii żywności.

Pożyteczna rola drożdży.

Drożdże wykorzystywane są w przemysłach:

• winiarskim do fermentacji moszczów owocowych i miodowych; drożdże winiarskie nie tylko wytwarzają alkohol, ale także produkują różne metabolity nadające winom specyficzny smak i aromat.; Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bayannus

• piwowarskim do fermentacji brzeczki słodowej; Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces uvarum;

• piekarskim, w którym wykorzystuje się zdolność drożdży do wytwarzania dużej ilości CO₂, który powoduje spulchnienie ciasta i właściwe wyrośnięcie pieczywa, nadaje mu charakterystyczny smak i wygląd; Saccharomyces cerevisiae;

• gorzelniczym, w którym wykorzystuje się drożdże o krótkim okresie fermentacji i dużej czystości wytworzonego alkoholu bez produktów ubocznych; Saccharomyces cerevisiae.

Szkodliwa rola drożdży.

• drożdże z rodzaju Pichia i Hansenula tworzą kożuch i wywołują niekorzystne zmiany zapachowe szkodliwe w winiarstwie i browarnictwie;

• drożdże z rodzaju Torulopsis są odporne na wysokie stężenia soli i cukru, spotyka się je w solankach, zagęszczonym słodzonym mleku (powodują nieprzyjemny smak i zapach);

• drożdże z rodzaju Candida należą do drożdży dzikich kożuchujących, stanowią mikroflorę szkodliwa piwa, wina, kiszonek;

• drożdże z rodzaju Rhodotorula są przyczyną zakażeń sera, masła, śmietany, mięsa i drożdży piekarskich.

13. Wymagania stawiane drożdżom w różnych gałęziach przemysłu spożywczego (winiarstwo, piwowarstwo, gorzelnictwo, piekarstwo).

• drożdże winiarskie muszą charakteryzować się długim okresem fermentacji oraz nadawać specyficzny smak i aromat winom, głównym i jedynym produktem głównym fermentacji musi być etanol, muszą być odporne na: SO₂, kwasy organiczne zawarte w owocach, garbniki; Saccharomyces cerevisiae;

• drożdże piwowarskie muszą szybko osiadać na dnie tanku podczas fermentacji, muszą być odporne na olejki chmielowe i dobrze pracować w niskiej temperaturze; Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis, Saccharomyces uvarum;

• drożdże gorzelnicze powinny cechować się krótkim okresem fermentacji, dużą czystością otrzymanego alkoholu bez produktów ubocznych oraz maksymalną wydajnością etanolu w stosunku do jednostki używanego surowca; Saccharomyces cerevisiae;

• drożdże piekarskie muszą charakteryzować się dużą aktywnością w prowadzeniu procesów fermentacyjnych ciasta (zdolność wytwarzania dużej ilości CO₂ z cukrów zawartych w mące użytej do wypieku pieczywa); Saccharomyces cerevisiae.

14. Charakterystyka systematyczna, morfologiczna i fizjologiczna drożdży.

Drożdże są organizmami jednokom., których kształt i wielkość komórek uzależniona jest nie tylko od gatunku, lecz także od warunków środowiska i wieku hodowli oraz stanu odżywienia. Kształty komórek mogą być zmienne, najbardziej typowe, charakt. są kształty komórek młodych. Komórki mogą mieć kształt okrągły, owalny, elipsoidalny lub cylindryczny. Są tlenowcami lub względnymi beztlenowcami. Rozwijają się w środowisku kwaśnym. Optymalna temperatura rozwoju wynosi 25-32ºC a pH 4-5. Najlepiej rozwijają się na podłożach zawierających cukry. Interesujące mikrobiologów żywności rodzaje drożdży zaliczane są do klas Ascomycetes i Deuteromycetes.

Drożdże Ascomycetes

1. rodzaj Saccharomyces charakteryzuje się rozmnażaniem wegetatywnym przez paczkowanie, niektóre gatunki takie jak Saccharomyces cerevisiae i Saccharomyces carlsbergensis zaliczane są do tzw. drożdży szlachetnych - charakteryzują się silnymi właściwościami fermentacyjnymi;

2. rodzaj Pichia i Hansenula mają zdolność rozkładu alkoholu, tworzenia kożucha i wywoływania niekorzystnych zmian zapachowych; stanowią mikroflorę szkodliwą w winiarstwie i browarnictwie;

3. rodzaj Schizosaccharomyces występuje na produktach skrobiowych, dość często w majonezach i przetworach mięsnych;

Drożdże Deuteromycetes

1. rodzaj Torulopsis jest odporny na wysokie stężenia soli i cukrów spotyka się go w solankach, zagęszczonym słodzonym mleku (powodują nieprzyjemny smak i zapach);

2. rodzaj Candida to drożdże dzikie kożuchujące;

3. rodzaj Rhodotorula jest przyczyną zakażeń sera, masła, śmietany, mięsa i drozdży piekarskich.

15. Charakterystyka systematyczna, morfologiczna i fizjologiczna pleśni.

Pleśnie są organizmami wielokomórkowymi, cudzożywnymi - nie mają zdolności do syntezy chlorofilu. Należą do królestwa Mycota (Fungi). Prawie wszystkie są tlenowcami. Rozwijają się w środowisku kwaśnym przy pH 1,5 - 8,5 i temperaturze 25-32ºC. Mają zdolność do tworzenia delikatnej, puszystej grzybni i to odróżnia je od drożdży. Wykazują zróżnicowaną budowę, co pozwala identyfikować je na podstawie cech morfologicznych

Pleśnie ważne w przemyśle żywnościowym należą do rodzajów Mucor i Rhizopus, Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Cladosporium i klasy Basidiomycetes.

Pleśnie z rodzaju Mucor i Rhizopus wywołują psucie się żywności przechowywanej, przede wszystkim owoców, warzyw, chleba.

Pleśnie z rodzaju Penicillium poza niekorzystną działalnością polegającą na psuciu żywności znalazły praktyczne zastosowanie w przemyśle żywnościowym i farmaceutycznym.

Wśród pleśni z rodzaju Aspergillus spotyka się gatunki pożyteczne i szkodliwe w przemyśle spożywczym.

Pleśnie z rodzaju Fusarium wywołują gnicie pomidorów, jabłek i kukurydzy.

Niektóre pleśnie z rodzaju Cladosporium rozwijając się na zbożu, wytwarzają toksyny.

Klasa Basidiomycetes uważana jest za najwyżej rozwiniętą grupę grzybów. Klasa ta obejmuje wiele rodzin, do których należy większość jadalnych grzybów owocnikowych. Owocniki są przedmiotem zbieractwa i surowcem w przemyśle spożywczym.

16. Pożyteczna i szkodliwa rola pleśni w technologii żywności i przechowalnictwie.

Pleśnie są wybitnymi tlenowcami bardzo odpornymi na niskie pH. Jednym ze sposobów zapobiegania ich rozwojowi w produktach spożywczych jest stworzenie warunków beztlenowych.

Pleśnie z rodzaju Mucor i Rhizopus wywołują psucie się żywności przechowywanej, przede wszystkim owoców, warzyw, chleba.

Pleśnie z rodzaju Mucor powodują m.in. gnicie truskawek. W konserwach na ogół rozwijają się tylko w przypadkach nieszczelnych opakowań i dostępu tlenu. Niektóre gatunki, dzięki intensywnemu tworzeniu enzymów, są wykorzystywane w przemyśle do scukrzania skrobi lub w dojrzewaniu serów. Mucor racemosus powoduje fermentację cukrowców i w środowiskach płynnych tworzy do 7% obj. etanolu.

Rhizopus nigricans jest często spotykanym saprofitem i warunkowym pasożytem owoców i warzyw. Występuje jako szkodnik na mące, chlebie, słodzie.

Gatunki Rhizopus tworzące amylazę, są stosowane w produkcji alkoholu etylowego metodą amylazową.

Rodzaj Aspergillus

Aspergillus glaucus i A. niger rozwijają się na produktach suchych i konserwowanych solą lub cukrem, na serach i maśle.

Aspergillus flavus i A. oryzae wytwarzają wiele enzymów, ale niektóre szczepy wytwarzają aflatoksynę.

Aspergillus ochraceus rozwija się na zbożu i wytwarza toksyczna dla kurcząt ochratoksynę.

Rodzaj Penicillium poza niekorzystną działalnością polegającą na powodowaniu psucia żywności (Penicillium ekspansum powoduje tzw. mokrą zgniliznę jabłek i gruszek; P. italicum powoduje tzw. niebieską zgniliznę na owocach cytrusowych) wiele gatunków znalazło praktyczne zastosowanie w przemyśle żywnościowym i farmaceutycznym.

Penicillium roqueforti stosowana jest do produkcji sera Roquefort.

Penicillium camemberti do produkcji sera Camembert.

Penicillium glauber używana była do produkcji kwasu cytrynowego drogą fermentacyjną.

Rodzaj Fusarium wywołuje gnicie pomidorów, jabłek i kukurydzy.

17. Bakterie przetrwalnikujące - systematyka, morfologia i fizjologia oraz znaczenie w przechowalnictwie.

Przetrwalniki (endospory) to stadium spoczynkowe bakterii, charakteryzujące się zwolnieniem tempa procesów metabolicznych i zwiększoną odpornością na szkodliwe czynniki otoczenia np.: na wysoką temp., promieniowanie, środki dezynfekcyjne.

Endospory zachowują żywotność wiekami, a nawet w ciągu tysiącleci i należą do najodporniejszych form życia.

Zdolność do tworzenia przetrwalników mają tylko bakterie z rodziny Bacillaceae m.in. bakterie z rodzaju Bacillus i Clostridium.

Bacillus subtilis to laseczki tlenowe bytujące w glebie, charakteryzują się wybitną ciepłoopornością przetrwalników co stanowi problem dla przemysłu konserwowego. Gatunek ten cechuje duża zmienność morfologiczna i ruchliwość. Optymalna temp. wzrostu to 28 - 40ºC. Hydrolizują żelatynę i skrobię, wytwarzają katalazę, redukują azotany do azotynów, mleko wolno peptonizują, zazwyczaj alkalizują.

Bacillus anthracis jest gatunkiem chorobotwórczym, jest to laseczka wąglika, chorobotwórcza dla bydła, owiec i świń. Zakażenia ludzi są rzadkie.

Clostridium butyricum laseczki bytujące w glebie i w przewodzie pokarmowym zwierząt. Występują w wielu produktach żywnościowych ( konserwach, mleku, przetworach mleczarskich). Optymalna temp. wzrostu 30 - 37ºC. Nie hydrolizują żelatyny, są ruchliwe, nie redukują azotanów do azotynów, nie wytwarzają katalazy. Należą do bakterii fermentacji mlekowej - powodują późne wzdęcia serów dojrzewających, psucie się konserw warzywnych i owocowych.

Clostridium Sporogenes jest szkodliwa w przemyśle spożywczym powoduje psucie się konserw, gnicie serów.

Clostidium perfringes laseczka zgorzeli gazowej, powoduje psucie się konserw mięsnych i warzywnych, może powodować wzdęcia serów w czasie dojrzewania i być przyczyną zatruć pokarmowych.

18. Rodzaj Staphylococcus ­- charakterystyka: systematyka, morfologiczna, fizjologiczna, znaczenie w przechowalnictwie żywności.

Należą do rodziny Micrococcaceae, są to gramdodatnie, względnie beztlenowe ziarniaki, występują pojedynczo, parami w tetradach i nieregularnych gronach. Rosną w zakresie temperatur 6,5 - 46ºC, przy optimum 36 37ºC i w szerokim zakresie pH 4,2 - 9,3. Są katalazododatnie, dobrze znoszą wysokie stężenia NaCl.

Staphylococcus aureus ziarniaki hydrolizujące żelatynę, redukujące azotany do azotynów, są tlenowcami lub względnymi beztlenowcami. Optymalna temperatura rozwoju wynosi 37ºC. Pewne szczepy tego gatunku wytwarzają ciepłooporne toksyny. Toksyna gronkowca złocistego powoduje m.in. zatrucia pokarmowe.

Staphylococcus epidermidis i Staphylococcus saprohyticus to gatunki saprofityczne.

19. Rodzina Enterobacteriaceae -charakterystyka morfologiczna i fizjologiczna, znaczenie jej przedstawicieli.

Gramujemne względnie beztlenowe pałeczki, fermentują glukozę, redukują azotany do azotynów. Optymalna temperatura wzrostu 30 - 37º. Liczne rodzaje bytują w jelitach ludzi i zwierząt (Salmonella i Shigella), niektóre jako saprofity odgrywają ważną rolę w procesach psucia się żywności.

Rodzaj Salmonella gramujemne pałeczki, o optymalnej temperaturze wzrostu 37ºC i pH 7,6. Wytwarzają enterotoksyny wywołujące zatrucia pokarmowe. Salmonella typhi wywołuje dur brzuszny, Salmonella partyphi dur rzekomy.

Rodzaj Shigella pałeczki czerwonki, powodują ostry nieżyt żołądkowo-jelitowy, głównym źródłem zakażenia jest człowiek.

Rodzaj Serratia gramujemne urzęsione pałeczki saprofityczne, występują w wodzie, glebie.

Rodzaj Escherichia względnie chorobotwórcze pałeczki okrężnicy, przedstawiciel Escherichia coli optymalna temperatura wzrostu 37ºC, nie hydrolizuje żelatyny, jest katalozododatnia, redukuje azotany do azotynów, stanowi niepożądaną mikroflorę w żywności z powodu właściwości gnilnych lub gazowych powodujących np.: wzdymanie się serów.

20. Baktrie Gram ujemne i Gram dodatnie - z czego wynikają różnice w barwieniu i jakie są konsekwencje fizjologiczne tego zróżnicowania?

Podstawą podziału bakterii na gramdodatnie i gramujemne w barwieniu Grama jest różna struktura i skład chemiczny ścian komórkowych. Podczas barwienia, utrwalone komórki bakterii wybarwia się zasadowymi barwnikami (fiolet krystaliczny), a dalej traktuje płynem Lugola (wodny roztwór 2% J w 5% KJ). Następnie w kąpieli w 96% etanolu, komórki gramdodatnie nie pozbywają się utworzonego kompleksu jodu z barwnikiem i pozostają fioletowe, podczas gdy kąpiel alkoholowa odbarwia gramujemne.

Ściana komórkowa bakterii gramujemnych ma jednowarstwowa lub dwuwarstwową siatke mureinową, stanowiacą około 10% suchej masy ściany komórkowej. Z zewnątrz mureina okryta jest odrębną błoną, tzw. błoną zewnętrzną. Zbudowana jest ona z białek, fosfolipidu (ok. 50% suchej masy błony) oraz lipopolisacharydu (LPS). Taka budowa sprawia, że jest ona słabo przepuszczalna dla detergentów, niektórych antybiotyków, barwników i lizozymu.

Ściana komórkowa bakterii gramdodatnich jest około dwa razy grubsza od ściany bakterii gramujemnych. Mureina stanowi w niej 30-50% suchej masy ściany komórkowej, a siatka mureinowa ma do 40 warstw.

21. Zatrucia pokarmowe pochodzenia bakteryjnego.

Najczęściej występującym objawem bakteryjnych zatruć pokarmowych jest biegunka.

Bakteryjne zatrucia pokarmowe dzieli się na:

• intoksykacje zatrucia spowodowane żywnością zawierającą toksyny pochodzenia nie mikrobiologicznego (związki do których dostały się toksyny);

• toksykoinfekcje zatrucia typu zakaźnego tzn. drobnoustroje wtargnęły do organizmu i tam się rozwinęły.

Czynniki wywołujące zatrucia i artykuły żywności w których występują:

Bacillus cereus - leguminy z produktów zbożowych, zupy, kluski, warzywa

Clastridium botulinum (botulizm) - konserwy o pH powyżej 4,5, mięso i wędliny utrwalone w warunkach beztlenowych

Salmonella enteritichis (zapalenie jelit) - mięso świeże (mielone), drób, jaja, sałatki, żywność zakażona fekaliami

Shigella spec. (czerwonka bakteryjna) - mleko i produkty mleczarskie, żywność zakażona fekaliami

Staphylococcus aureus (enteroksykoza gronkowcowa) - mleko i produkty mleczarskie, lody, pieczywo z kremem, półkonserwy rybne i sałatki

Streptococcus faecalis - mięso, szynka, drób, mleko, sery, pieczywo z kremem

Vibrio parahaemalyticus - ryby, małże, kraby

22. Zatrucia pokarmowe wywołane przez pleśnie.

Mykotoksyny są produktami przemiany materii grzybów. Są toksyczne dla człowieka, zwierząt i roślin. Pojęcie mykotoksyn używane przeważnie w stosunku do toksycznych produktów przemiany materii pleśni.

Mykotoksyny występują we wszystkich artykułach żywnościowych i paszach, na których doszło do rozwoju mykotoksycznych grzybów, lub do których produkcji użyto spleśniałych surowców. Należą do nich produkty zarówno pochodzenia zwierzęcego jak i roślinnego, jednak szczególną rolę odgrywają tu produkty roślinne, zwłaszcza zboża i przetwory zbożowe, a również orzechy i inne nasiona zbożowe. Wśród pleśni mykotoksycznych znajdują się przedstawiciele rodzajów: Aspergillus, Penicillium, Fusarium.

Mykotoksyny, organizmy tworzące je oraz działanie:

Aflatoksyny - Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus

Działanie: uszkodzenia wątroby, krwawienia

Występowanie: orzechy, zboża

Patulina - Penicillium expansum, Penicillium urticae

Działanie: ogólna toksyna komórkowa

Występowanie: owoce, soki owocowe

Ochratoksyny - Aspergillus ochraceus, Aspergillus mellus

Działanie: uszkodzenia wątroby, nerek

Występowanie: produkty rybne, słód

Trichoteceny - Fusarium roseum

Działanie: powoduje krwotoki, wymioty

Występowanie: zboża, fasola

30. Charakterystyka i znaczenie bakterii mlekowych.

Bakterie mlekowe należą do rodzaju Lactobacillus i Lactococcus. Charakterystyczną cechą dla większości gatunków jest wytwarzanie kwasu mlekowego jako jednego z głównych produktów fermentacji węglowodanów.

Bakterie mlekowe są względnie beztlenowe, nieruchliwe, gramdodatnie, nie tworzą katalazy, nie upłynniają żelatyny, nie redukują azotanów, intensywnie produkują kwas mlekowy, rosną w zakresie temperatur 5 - 53ºC.

Lactobacillus plantarum i Lactobacillus brevis ze względu na silne właściwości kwaszące, mają duże znaczenie w produkcji kiszonej kapusty, ogórków oraz pasz.

Szczepy Lactobacillus delbrücki oraz kilka innych gatunków służą do produkcji przemysłowej kwasu mlekowego ze skrobi.

Pałeczki fermentacji mlekowej są niepożądane, ze względu na tworzenie kwasów i obniżanie jakości produktów, w mleku pasteryzowanym (tylko jako mikroflora wtórnych zakażeń), piwie, winie, sokach owocowych.

31. Fermentacja alkoholowa - równanie reakcji, przebieg procesu, organizmy.

Fermentację alkoholową wywołują głównie drożdże należące do rodzaju Saccharomyces. Z pleśni zdolne do wywoływania fermentacji alkoholowej są rodzaje: Rhizopus, Mucor, Monilia. Wiele gatunków drobnoustrojów produkuje alkohol, ale tylko te mają praktyczne znaczenie i zastosowanie, u których związek ten jest produktem głównym i jedynym. W krajowym przemyśle spirytusowym ma zastosowanie tylko jeden gatunek drożdży - Saccharomyces cerevisiae.

Fermentacja alkoholowa właściwa zachodzi pod wpływem kompleksu enzymów zawartych w drożdżach.

C₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 118,43kJ lub

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O 2C₆H₁₂O₆

2C₆H₁₂O₆ 4C₂H₅OH + 4CO₂ + 2 * 118,43kJ

Fermentacja alkoholowa jest procesem złożonym, którego istota polega na przemianie (pod wpływem drożdży) cukru na alkohol i dwutlenek węgla (CO₂) - jako główne produkty tej przemiany - oraz na szereg produktów ubocznych (gliceryna, kwas bursztynowy, kwas octowy, fuzle i in.).

Przebieg fermentacji alkoholowej zależy od wielu czynników np. składu chemicznego podłoża, temperatury procesu; min 10° C optymalna 16-20° C maxymalna 50°C Odczyn środowiska optymalny 4-6pH Przy dobrym dostępie tlenu do podłoża drożdże nie produkują alkoholu lecz oddychają tlenowo i rozmnażają się, brak tlenu w podłożu sprzyja powstawaniu alkoholu etylowego.

Fermentacja alkoholowa znalazła zastosowanie w gorzelnictwie, piwowarstwie, winiarstwie i piekarnictwie.

32. Fermentacja mlekowa - równanie reakcji, przebieg procesu, charakterystyka drobnoustrojów.

Fermentacja mlekowa stanowi formę oddychania beztlenowego drobnoustrojów. Wywołana jest w mleku oraz w produktach i środowiskach roślinnych (kiszonki).

Bakterie właściwej fermentacji mlekowej należą głównie do rodzajów Lactobacillus i Lactococcus. Odznaczają się one brakiem przetrwalnikowania, unoszenia, nie tworzą katalazy, nie upłynniają żelatyny, nie redukują azotanów. Barwią się gram dodatnio, są względnie beztlenowe. Produkują kwas mlekowy w ilości powyżej 90% ogółem wykorzystanych cukrów.

Bakterie fermentacji mlekowej to bakterie homofermentatywne i heterofermentatywne.

Szerokie zastosowanie fermentacji mlekowej w przemyśle spożywczym i w kiszeniu pasz wynika z stąd ,że powstający kwas mlekowy oraz malejące pH hamują rozwój bakterii gnilnych oraz masłowych.

Kwas mlekowy jest nieszkodliwy i przyswajalny przez organizm człowieka i zwierząt. C₆H₁₂O₆ 2CH₃CHOH-COOH + 94,16kJ

Fermentacją prowadzi się w temperaturze 50ºC przy początkowym pH w granicach 6,2 - 6,5 przez 5 - 10dni. Ponieważ powstający kwas mlekowy hamuje rozwój bakterii masłowych, roztwór należy neutralizować kredą (CaCO₃), którą dodaje się stopniowo podczas fermentacji. Z chwilą, gdy pH podłoża zaczyna spadać włącza się na chwilę mechaniczne mieszadło i unosząca się w roztworze kreda szybko podnosi pH prawie do obojętnego (dogodne warunki do rozwoju bakterii masłowych). Pozwolenie bakteriom mlekowym na ukwaszenie środowiska do pH poniżej 4,5 można bez większej szkody dla procesu zahamować rozwój szkodliwej mikroflory - bakterii masłowych.

33. Pojęcie biosyntezy - omówić ten proces na dwóch, trzech przykładach.

Biosynteza jest to uzyskiwanie różnych produktów z żywych organizmów; zachodzi przy udziale enzymów (regulują przemianę materii żywej komórki, ich obecność ułatwia wiele procesów produkcyjnych, często wielokrotnie obniżają koszty i skracają czas produkcji).

W drodze syntezy możemy uzyskać enzymy z żywych organizmów.

Do biosyntezy stosuje się najczęściej drobnoustroje z rodzaju Carynebacterium i Actinomyces oraz z rodzaju Penicillium, Aspergillus, Fusarium.

Biosynteza antybiotyków - antybiotyki to substancje wytwarzane przez drobnoustroje mające zdolność hamowania wzrostu lub zabijania innych drobnoustrojów.

Biosynteza witamin - uzyskuje się witaminy z grupy B, ergosterol i karotenoidy.

Biosynteza aminokwasów

35. Charakterystyka metod utrwalania żywności.

1. Fizyczne metody konserwacji z wykorzystaniem niskich temperatur:

Chłodzenie - to utrzymanie świeżości artykułów żywnościowych w temperaturze wyższej od 0ºC, a więc gdy nie przekracza ona punktu zamarzania. Spełnia ograniczoną rolę w przedłużaniu trwałości, ponieważ w tym zakresie temperatur mogą się rozwijać drobnoustroje psychrofilne, a enzymy tkankowe w żywności nie tracą swojej aktywności.

Zamrażanie - zamrażanie praktycznie uniemożliwia rozmnażanie się drobnoustrojów w żywności i w dużym stopniu opóźnia niepożądane, enzymatyczne procesy przemiany materii, wskutek czego produkty mrożone są znacznie trwalsze od chłodzonych.

2. Fizyczne metody konserwacji z wykorzystaniem wysokich temperatur:

Pasteryzacja - jest to poddawanie żywności dość łagodnemu ogrzewaniu, podczas którego niszczy się występujące w niej komórki wegetatywne drobnoustrojów, a zarazem nieprzetrwalnikujące formy chorobotwórcze. Pasteryzacja jest więc wyjałowieniem częściowym, przeżywają ją ciepłooporne przetrwalniki bakterii.

Sterylizacja - powoduje pełne zniszczenie w żywności lub w innym materiale wszelkich drobnoustrojów łącznie z ich formami przetrwalnymi. Jednocześnie odpowiednia obróbka cieplna inaktywuje naturalne enzymy surowców roślinnych i zwierzęcych, uniemożliwiając niepożądany rozkład enzymatyczny.

Tyndalizacja czyli sterylizacja frakcjonowana.

3. Chemiczne metody konserwacji:

Cukrzenie - polega na osuszeniu środowiska (obniżenie aktywności wody), cukier wykazuje działanie konserwujące w stężeniach 60 - 70%.

Solenie - polega na odcięciu wody zarówno z powierzchni utrwalanej żywności, jak i z komórek mikroorganizmów, działanie konserwujące zaczyna się od stężenia 3%.

Peklowanie - utrwalanie mięsa; nasycanie go 15-20% roztworem soli kuchennej (solanką) z dodatkiem cukru (1%), saletry (0, 4%) i niekiedy przypraw.

Chemiczne środki konserwujące - są to związki o działaniu bakteriobójczym i bakteriostatycznym, wykazujące odporność na temperaturę, utlenianie i wysoką kwasowość.

4. Fizykochemiczne metody konserwacji:

Wędzenie - poddanie żywności działaniu dymu wędzarniczego, który składa się z wielu substancji tj. lotne kwasy organiczne, metanol, aceton, aldehyd mrówkowy wykazujących działanie konserwujące.

5. Biologiczne metody konserwacji:

Zakwaszenie środowiska - polega na zahamowaniu rozwoju drobnoustrojów przy niskich zawartościach pH.

38. Probiotyki - właściwości, działanie.

Probiotyki to preparaty zawierające żywe organizmy i ich produkty, lub tylko produkty ich metabolizmu. Stosowane jako dodatki do żywności i pasz. Wpływają korzystnie na organizm gospodarza.

Najbardziej znane mikroorganizmy używane do produkcji zdrowej żywności to bakterie kwasu mlekowego.

Przewód pokarmowy człowieka jest siedzibą około stu tysięcy miliardów mikroorganizmów mających znaczenie dla zdrowia. Znajdują się tu pożytecznie i szkodliwe bakterie. Między nimi odbywa się ustawiczna walka. Pożyteczne bakterie ograniczają przyrost i szkodliwe działania mikroorganizmów patogennych. Mikroflora przewodu pokarmowego stanowi barierę ochronną przed infekcjami patogennymi wywołanymi przez bakterie szczepów: Salmonella, Shigella, Campylobacter oraz bakteriami z grupy Coli.

Pożyteczne bakterie przewodu pokarmowego wzmacniają błony śluzowe i utrudniają wtargnięcie bakterii patogennych. Od dawna wiadomo, że bakterie kwasu mlekowego utrudniają bakteriom patogennym przyleganie do błony śluzowej oraz kolonizację. Ponadto bakterie kwasu mlekowego wytwarzają kwasy organiczne oraz inne metabolity o właściwościach antybakteryjnych, zwalczających bakterie innych szczepów nie należących do bakterii kwasu mlekowego.

41. Sposoby odżywiania się drobnoustrojów.

Drożdże, pleśnie i większość bakterii należą do chemoorganoheterotrofów.

Heterotrofy (organizmy odżywiające się związkami organicznymi, niezdolne do ich samodzielnego zsyntetyzowania ze związków nieorganicznych na drodze fotosyntezy lub chemosyntezy) dzielimy na:

• prototrofy (organizmy wymagające jednego organicznego źródła węgla);

• auksotrofy (wymagają przynajmniej jednego związku organicznego jako substancji wzrostowej np. witaminy, aminokwasu);

Saprofity (organizmy odżywiające się związkami organicznymi pochodzącymi z rozkładu martwych szczątków roślin i zwierząt).

Drapieżniki (pobierają substancje pokarmowe z żywych organizmów powodując ich śmierć).

Pasożyty (żerują na innych organizmach, ale ich nie zabijają).

1

---