1. Ogólne cechy wirusów

• Nie są zaliczane do świata żywych organizmów

• Bezwzględne wewnątrzkomórkowe pasożyty

• Widoczne tylko w mikroskopie elektronowym

• Zawierają tylko DNA lub RNA

• Nie prowadzą własnej przemiany energii

• Mają różny kształt (10 – 400 μm)

• Powodują zmiany metabolizmu w komórkach gospodarza

• Wirion – kompletna cząstka wirusa, forma przetrwalna

• Kwas nukleinowy RNA lub DNA (jedno lub dwuniciowy)

• Otoczka białkowa – kapsyd złożony

1. Budowa wirusów na przykładzie bakteriofagów

• wielkość: 20 – 300 nm niewidoczny w mikroskopie świetlnym, tylko elektronowym

• struktura: * RNA lub DNA - genom, rdzeń; kolisty lub liniowy; jedno- lub dwuniciowy, zakaźny (powstają wirusy potomne) lub niezakaźny

* kapsyd (płaszcz) – adsorbcja i wnikanie do komórki, z kapsomerów - identyczne jednostki białkowe

nukleokapsyd - symetria helikalna(wydłużona) lub ikozahedralna (kulista, kubiczna), złożona

* osłonka – u helikalnych i niektórych kulistych - adsorpcja do komórki

^ białka wirusowe – strukturalne: związane z genomem, kapsydem, osłonką, enzymami

^ enzymy - polimerazy niezbędne do replikacji, jeżeli genom wirusa nie jest „czytany” przez polimerazy komórki zakażonej - proteazy, endonukleazy, ligazy

1. Opisz cykl lityczny faga T4 atakującego komórki Escherichia coli

• DNA w formie liniowej z sekwencjami na obu końcach nici, które po trawieniu przez egzonukleazę tworzą lepkie końce

• cyrkularyzacja fagowego DNA

• synteza wczesnego fagowego mRNA

• stopniowa degradacja DNA komórkowego

• synteza fagowego DNA

• transkrypcja późnego mRNA

• synteza białek strukturalnych wirusa

• składanie wirusowych cząstek

1. Znaczenie bakteriofagów w gospodarce człowieka

• Wybrane typy wykorzystywane są w niszczeniu bakterii chorobotwórczych

• Terapia fagowa jest stosowana w przypadku infekcji antybiotykoodpornych gdyż

• Cechuje ją swoistość działania (określony typ faga atakuje konkretną bakterię)

• Samopowielanie się ( replikują się tak długo jak długo obecne są wrażliwe na nie bakterie)

• Brak efektów ubocznych

1. Podaj podobieństwa i różnice między bakteriami a archeonami

1. Podaj podobieństwa i różnicę miedzy budową komórki prokariotycznej i eukariotycznej

• W prokariotycznej nie występują: retikulum endoplazmatyczne, aparaty Golgiego, lizosomy, plastydy, jądro i jąderko

• Komórki prokariotycznej są mniejsze

• Występowanie wewnętrznych przedziałów w komórce prokariotycznej jest znacznie mniej zaznaczone niż w eukariotycznej

• W prokariotycznej brakuje organelli podobnych do mitochondriów i chloroplastów, a DNA nie jest otoczony błoną jądrową.

1. Budowa i fizjologia drożdży i pleśni

1. Zastosowanie promieniowców, bakterii właściwych, drożdży i grzybów pleśniowych w gospodarce człowieka

1. Podaj zagrożenia spowodowane rozwojem pleśni

• Zagrożenia w przemyśle spożywczym (miejsce zakażeń: owoce, warzywa, ziarna zbóż, tusze zwierzęce, cukier)

• choroby dróg oddechowych,

• choroby alergiczne,

• częste bóle głowy,

• chroniczne przemęczenie,

• podrażnienie skóry i oczu,

• kłopoty z koncentracją,

• choroby układu kostnego,

• uszkodzenie wątroby i nerek. 

1. Budowa i rola otoczki śluzowej bakterii

• Najbardziej zewnętrzny element budowy komórki

• Większość składa się z polisacharydów, które oprócz glukozy zawierają: aminocukry, ramnozę, kwasy 2-keto-3-deoksygalaktonowe, różne kwasy uronowe i kwasy organiczne, takie jak kwas pirogronowy czy kwas octowy.

• Otoczki niektórych gatunków Bacillus składają się z polipeptydów, a szczególnie z kwasu poliglutaminowego.

1. Podaj substraty, produkty, rodzaj mikroorganizmów i zastosowanie w przemyśle fermentacji: mlekowej, alkoholowej, acetonowo-butanolowej i propionowej

1. Wyjaśnij transport składników pokarmowych u bakterii

Transport substancji nierozpuszczalnych lub trudnorozpuszczalnych w wodzie może odbywać się na zasadzie wybiórczej rozpuszczalności tych substancji w lipidach błony komórkowej (transport barwników i kwasów tłuszczowych). Do transportowania większości substancji wymagana jest energia ze stronu komórki. Różne mechanizmy przenoszenia substratów przez błonę:

• Przy udziale specjalnych białek łączących obie strony błony (transmembranowych),

• Na zasadzie translokacji grupowej, czyli łącznym transporcie co najmniej 2 substancji,

• Transport aktywny wymagający znacznych nakładów energetycznych

1. Podaj przykłady form przetrwanych u mikroorganizmów i jaka pełnią one rolę

Endospory – odporność na ciepło, wysychanie, promieniowanie i czynniki chemiczne

Konidia – Znoszą dobrze suszę i mogą przetrwać w tej postaci okresy niesprzyjające wzrostowi

Mikrospory – oporne na wysuszenie, promieniowanie UV i względnie oporne na podwyższoną temperaturę

Cysty – odporne na wysychanie, mechaniczne naprężenia i promieniowanie, ale nie na ciepło

Akinety – Chronią organizm w okresach braku światła, suszy lub niskich temperatur

1. Podaj i opisz typy urzęsienia bakterii

• Atrichalne – brak rzęsek

• Monotrichalne – jedna rzęska na jednym biegunie komórki

• Lofotrichalne – pęczek rzęsek na jednym biegunie komórki

• Amfitrichalne – pęczek rzęsek na każdym biegunie komórki

• Peritrichalne – urzęsienie równomierne na całej powierzchni komórki

1. Budowa i rola nukleoidu i plazmidów

• Plazmidy to krótkie fragmenty DNA występujące poza nukleoidem. Plazmid występujący w komórce może zostać włączony do nukleoidu i pozostawać ponownie na terenie cytoplazmy lub w ogóle może zostać usunięty z komórki. Plazmidy odpowiedzialne są za wytworzenie fimbri płciowych i koniugowania (E. coli)

1. Opisz etapy koniugacji przedstawione na schemacie

2. Czym różną się mutacje spontaniczne od indukowanych

• Spontaniczne – zachodzą samorzutnie, błędy polimerazy DNA

• Indukowane – zachodzą z użyciem mutagenów

1. Podaj cechy wspólne i przykłady autotrofów

Autotrofy (organizmy samożywne) samodzielnie przeprowadzają biosyntezę złożonych związków organicznych z prostych nieorganicznych związków węgla, azotu oraz wody, wykorzystując do tego celu energię świetlną uzyskiwaną w procesie fotosyntezy lub energię chemiczną uzyskiwaną z utleniania prostych związków nieorganicznych.

• Fotoautotrofy – rosliny wyższe, sinice, glony

• Chemoautotrofy – bakterie siarkowe, nitryfikujące i metanowe

1. Podział i rola enzymów bakteryjnych

• Oksydoreduktazy – enzymy biologicznego utleniania i redukcji

• Transferazy - przenoszą określona grupę chemiczną z jednego związku na drugi

• Hydrolazy – katalizujące rozkład substratu na drodze hydrolizy

• Liazy – enzymy katalizujące reakcje eliminacji z utworzeniem podwójnego wiązania, a także przyłączenie do podwójnego wiązania

• Izomerazy – katalizujące przekształcenia wewnątrz cząsteczki

• Ligazy – wiązania z jednoczesnym odczepieniem ATP

1. Na schemacie podaj i opisz procesy związane z przemianami azotu

2. Udział mikroorganizmów glebowych w przekształcaniu materii organicznej w glebie

• Mechaniczne rozdrabnianie

• Wymywanie związków organicznych

• Mineralizacja materii organicznej

• Biochemiczne przekształcenie i wtórna synteza z wytworzeniem związków humusowych (proces hymifikacji)

1. Podział mikroorganizmów glebowych ze względu na ich pochodzenie

• Autochtony – zawsze obecne w glebie, wśród nich występują mikroorganizmy heterotroficzne uczestniczące w rozkładzie materii organicznej i powodujące jej mineralizacje (Micrococcus, Bacillus, Mycobacterium), powszechne tez są bakterie wiążące azot (Azotobacter) oraz promieniowce.

• Allochtony – mikroorganizmy dla których gleba nie jest naturalnym środowiskiem bytowania. Dostaja się tam ze ściekami, odpadami, opadami oraz nawozami organicznymi. (Enterobacteriaceae, Salmonella, Shigella)

• Zymogeny – to mikroorganizmy auto i allochtoniczne. Przy braku łatwo dostępnych związków organicznych ich rozwój ustaje, a po wprowadzeniu do gleby materii organicznej następuje gwałtowny ich rozwój.

1. Ryzosfera – obszar gleby podlegający oddziaływaniom systemu korzeniowego i obejmujący wszystkie zasiedlające go mikroorganizmy, które wykorzystują wydzieliny korzeniowe jako źródło węgla, azotu i energii
   ektoryzosfera – strefa obejmująca skolonizowaną przez mikroorganizmy glebę przylegającą bezpośrednio do powierzchni korzenia której grubość określa się zazwyczaj na 2-4 mm
   endoryzosfera – strefa obejmujaca zasiedlone przez drobnoustroje tkanki korzenia, głównie epidermę i korę
   ryzoplana – strefa wspólna dla ekto i endorezysfery, obejmująca powierzchnię korzenia
   efekt ryzosferowy – stosunek liczby mikroorganizmów w ryzosferze do liczby drobnoustrojów w strefie pozakorzeniowej. Oznacza się symbolem R:S i musi być zawsze większy od 1.

2. Scharakteryzuj typy współżycia mikroorganizmów z roślinami

Mikoryza – współżycie grzybów z korzeniami roślin naczyniowych. Grzyby porastają korzenie roślin, a nawet przerastają do wnętrza tkanek i komórek korzenia roślin. Dzięki temu roślina uzyskuje większa powierzchnię chłonną i dostęp do substancji pokarmowych rozkładanych, a wchłanianych także przez grzyby. Rosliny dostarczają grzybom składników organicznych w postaci produktów asymilacji transportowanych z liści do korzeni.

Aktinoryza – współżycie promieniowców z drzewami i krzewami. Korzystnym efektem tego procesu jest wiązanie azotu atmosferycznego. Promieniowce obecne w glebie kolonizują roślinę tworząc narośl korzeniową lub brodawki, w których odbywa się wiązanie N₂. Promieniowce uruchamiają trudno przyswajalne związki i polepszają tym samym żyzność gleby.

Bakterioryza – ścisłe współżycie bakterii (Rhizobium, Bradyrhizobium) z korzeniami roślin. Bakterie tego rodzaju są cudzożywne, infekują wnętrze rośliny i wiążą azot atmosferyczny. Symbioza ta objawia się wytworzeniem brodawek korzeniowych, które zlokalizowane są przy korzeniu głównym. Bakterie w brodawkach redukują N₂ do NH₃, a ta forma jest dostępna dla roślin.

1. Rozmieszczenie i liczebność mikroorganizmów w układzie pionowym i poziomym w ekosystemach wodnych na przykładzie jeziora

Liczebność mikroorganizmów zależy przede wszystkim od zawartości materii organicznej:

• Płaszczyzna horyzontalna - w litoralu liczebność jest większa niż w pelagialu:

• Litoral jest bogaty w materie organiczną

• Ze zlewni spływają zanieczyszczenia

• Płaszczyzna wertykalna:

• Znaczne ilości obserwuje się przy powierzchni

• Później maleje i wzrasta nad osadami dennymi

• Szczególne nagromadzenie jest w mikrowarstwie (między wodą a powietrzem)

1. Wymień cechy charakterystyczne mikroorganizmów występujących w jeziorach, rzekach, morzach

2. Podaj i opisz sposoby przetrwania mikroorganizmów w powietrzu

• Endospory – wysoka zawartość kwasu dwupikolinowego zapewnia odporność na suszę i promieniowanie UV, tym samym umożliwia przeżycie w warunkach abiotycznych przez praktycznie nieograniczony czas.

• Konidia promieniowców

• Zarodniki grzybow

• Cysty Azotobacter

• Barwniki karotenoidowe – dzięki licznym wiązanie podwójnym w cząsteczce pełnia funkcję przeciwutleniaczy i chronią przed fotooksydacją białka i DNA.

• Otoczki – zapewniają ochronę przed wysychaniem

• Największą odpornością charakteryzują się wirusy, których kapsyd otoczony jest dodatkową osłonką (np. wirus grypy)

1. Podaj i opisz czynniki meteorologiczne wpływające na rozwój mikroorganizmów w powietrzu

• Światło widzialne – wywiera słabe działanie bakteriobójcze. Wywołuje efekt fotodynamiczny. Pod jego wpływem powstają wolne rodniki wykazujące silną aktywność utleniającą i tym samym uszkadzające białka i DNA.

• Promieniowanie UV – powoduje w komórkach drobnoustrojów mutacje letalne lub uszkodzenia DNA. Działaniem pośrednim jest powstanie silnie bakteriobójczego ozonu. Najsilniejsze działanie w przedziale 230 – 275 nm.

• Promieniowanie podczerwone – powoduje ogrzewanie powietrza, co prowadzi do wysuszenia komórek i denaturacji białek drobnoustrojów.

• Temperatura – niskie temperatury działają na drobnoustroje konserwująco, przedłużając ich żywotność, ale jednocześnie temp 0̊C często prowadzi do uszkodzenia komórek przez powstające w ich wnętrzu kryształy lodu. Optymalna temp bioaerozolu mieści się w zakresie powyżej 0 do 15̊C.

• Wilgotność – poniżej 30% hamuje rozwój bakterii, a poniżej 15% hamuje rozwój bardziej odpornych grzybów. Niektóre organizmy w stanach wysuszenia mogą przetrwać wiele lat.

• Opady atmosferyczne – powodują oczyszczanie dolnych warstw atmosfery z zanieczyszczeń, również mikrobiologicznych. Dodatkowo opady zapobiegają podnoszeniu się pyłu z powierzchni ziemi i wprowadzaniu do powietrza nowych zanieczyszczeń.

• Wyładowania atmosferyczne – powodują powstanie silnie trującego ozonu, co powoduje oczyszczanie atmosfery z bioaerozolu.

• Ruchy powietrza – wprowadzają do atmosfery niewielkie ilości zanieczyszczeń. Natomiast silne i porywiste wiatry powodują wprowadzenie do atmosfery licznych zanieczyszczeń, w tym bioaerozoli przenoszonych na bardzo duże odległości

• Zanieczyszczenia powietrza – pyły i mgły rozpraszają i pochłaniają promienie słoneczne, zwiększając szanse na przeżycie mikroorganizmów. Niektóre zanieczyszczenia chemiczne pod wpływem promieniowania UV tworzą silnie reaktywne utleniacze fotochemiczne, które działają toksycznie na wszystkie organizmy żywe.

1. Podaj przykłady bakterii zasiedlających następujące części ciała:

Skóra: Staphylococcus epidermidis, S. aureus, Propionibacterium acnes

Jama ustna: Streptococcus mutans, Fusobacterium sp., Bacteroides sp.

Układ oddechowy; Candida sp., Streptococcus mutans, S. mitis

Układ pokarmowy: Helicobacter pylori, Lactobacillus sp., Bacteroides sp.

Układ moczowo-płciowy: Mycoplasma genitalum, Trichomonas vaginalis, Candida albicans

1. Podaj czynniki wirulencji i ich rolę w kolonizacji patogenów w ciele człowieka

2. Co to szczepionki i jaki jest ich podział

Szczepionka – preparat pochodzenia biologicznego, zawierający antygen, który stymuluje układ odpornościowy organizmu do rozpoznawania go jako obcy, niszczenia i utworzenia pamięci poszczepiennej. Dzięki temu, w przypadku infekcji odpowiedź immunologiczna wykształca się szybciej i jest silniej wyrażona, co uniemożliwia naturalny przebieg choroby, wraz z wykształceniem się typowych dla niej objawów klinicznych.

• Żywe - Szczepionki te zawierają żywe, pozbawione zjadliwości drobnoustroje, które mają śladowe właściwości chorobotwórcze lub są ich całkowicie pozbawione, posiadając jednak swoje właściwości antygenowe

• Inaktywowane - Zawierają zabite drobnoustroje pozbawione działania toksycznego, które zachowują pełne właściwości antygenowe i immunogenne. 

• Anatoksyny - zawierają przetworzone metabolity drobnoustrojów pozbawione właściwości toksycznych, a zachowujące właściwości antygenowe