MIKROBIOLOGIA PRZEMYSŁOWA

Wykład 01 22.02.2010r.

Metabolizm mikroorganizmów: C, O, N, P, N, H, S.

Schemat metabolizmu komórkowego:

Szybkość rozmnażania się mikroorganizmów:

Czas generacji (h) – czas niezbędny do podwojenia liczby lub masy komórki.

Czas generacji:

• z reguły organizmów prokariotycznych jest krótszy niż eukariotycznych,

• dla większości bakterii wynosi od 1 do 3 godzin,

• dla najszybciej rosnących bakterii wynosi 10-45 minut (E. coli),

• dla najwolniej rosnących może sięgać kilku, kilkunastu dni,

• mikroorganizmy rosnące w środowisku naturalnym z reguły mają krótszy czas generacji niż rosnące w warunkach laboratoryjnych,

• zależy od czynników abiotycznych (hodowlanych, środowiskowych).

Masa komórki bakterii wynosi średnio 10^-12 g.

Gdyby pojedyncza komórka bakteryjna, dla której czas generacji wynosi 20 minut, rozmnażała się w nielimitowanych warunkach objętości pokarmu przez 48 godzin, to populacja bakterii osiągnęłaby masę 4000 razy większą od masy Ziemi (masa Ziemi
5,978 · 10²⁴ kg).

Gdy genofor jest replikowany w czasie około 40 minut, to oznacza, że:

• w ciągu 1 sekundy ponad 5000 nukleotydów jest dołączanych do tworzącego się łańcucha DNA

• transkrypcja mRNA trwa ok. 2-3 sekundy

• proces translacji (biosyntezy białka) trwa ok. 5 sekund

Intensywność procesów katabolicznych mierzona ilością CO₂ uwalnianego z glukozy w czasie 1 godziny 1 g suchej masy komórek wynosi:

• bakterie Azotobacter (oddychanie tlenowe): 2000 ml CO₂/godz. 1 g s.m.

• bakterie Lactobacillus (fermentacja): 300 ml CO₂/godz. 1 g s.m.

• komórki wątroby człowieka: 10-20 ml CO₂/godz. 1 g s.m.

• komórki roślinne: 0,4-05 ml CO₂/godz. 1 g s.m.

Opis sposobu odżywiania się mikroorganizmów wymaga ustalenia:

• co jest źródłem energii metabolicznej – energia jest niezbędna dla komórek do wykonania pracy chemicznej (np. fotosynteza – anabolizm), pracy osmotycznej (transport przez błony), pracy mechanicznej (ruch) czy pracy fizycznej (świecenie)

• co jest źródłem węgla do syntezy składników komórkowych

• co jest donorem elektronów i protonów w układzie przenośników np. transport przez błony, przemiany energetyczne w komórce

Podział mikroorganizmów:

a) chemotrofy:

- chemolitotrofy,

- chemoorganotrofy,

b) fototrofy.

Chemotrofy – mikroorganizmy, które uzyskują energię w wyniku przemian oksydacyjnych organicznych lub nieorganicznych związków chemicznych. Źródłem węgla dla tej grupy może być CO₂ lub związki organiczne.

Chemotrofy dzielimy na:

a) Chemolitotrofy (chemoautotrofy) – organizmy korzystające z energii zawartej w zredukowanych związkach nieorganicznych np. azotu, siarki, żelaza lub energii zawartej w H₂. Źródłem elektronów mogą być zredukowane związki takie jak NH₃, CO, H₂S, Fe²⁺. Źródłem węgla może być CO₂ lub związki organiczne. Do tej grupy zaliczamy większość archeonów, bakterie nitryfikacyjne, bakterie wodorowe, żelaziste i wiele innych, szczególnie często występujących w środowisku wody i gleby.

b) Chemoorganotrofy (chemoorganoheterotrofy, organotrofy) – mikroorganizmy, które wykorzystują związki organiczne jako źródło węgla, energii i elektronów (donory wodoru). Należą tutaj wszystkie grzyby (pleśnie i drożdże), większość bakterii, pierwotniaki oraz zwierzęta.