Notatki z Biologii i Ekologii do 13.12.11 włącznie.
Komórka – najmniejszy i niepodzielny skład żyjący, zdolny do rozmnażania i wykonywania wszystkich podstawowych czynności życiowych, może być samodzielnym organizmem albo może stanowić składnik zespołu komórkowego tworzącego pewną całość. Komórki wchodzące w skład organizmów wielokomórkowych są zróżnicowane strukturalnie i funkcjonalnie.
Można wyróżnić dwa podstawowe typy budowy komórki:
- prokariotyczny
- eukariotyczny
Prokariota, czyli organizmy bezjądrowe są organizmami jednokomórkowymi i mimo, że budowa ich komórki jest bardzo prosta, to pozwala spełniać wszystkie czynności życiowe.
Do Prokarioty zaliczamy sinice i bakterie.
Kształt komórki jest mało zróżnicowany, najczęściej kulisty, pałeczkowaty lub przybiera postać spiralnie wygiętego walca; rzadko jest nieregularny. Kształt komórce nadaje ściana komórkowa zbudowana ze specyficznego związku mukopeptydu, występującego tylko u priokariotów. Wnętrze komórki osłonięte jest błoną cytoplazmatyczną i wraz z nią stanowi protoplast.
Błona cytoplazmatyczna zbudowana jest z białek i lipidów. Błona ta spełnia ważne funkcje związane z wydalaniem i pobieraniem różnych substancji przez komórkę.
Prokariota nie mają jądra komórkowego i organelli komórkowych, takich jak mitochondria i plastydy, oraz nie mają błon siateczki śródplazmatycznej (retikulum endoplazmatycznego). W cytoplazmie występują kuleczkowate twory zwane rybosomami, będące miejscami syntezy białek.
Funkcje jądra komórkowego spełnia nukleoid, czyli koliście zwinięta nić kwasu deoksyrybonukleinowego nie oddzielona od reszty protoplastu cysternami otoczki jądrowej.
Funkcje oddechowe w komórce spełniają drobne twory mezosomy, zbudowane z współśrodkowo ułożonych wpukleń błony cytoplazmatycznej otaczającej protoplast. U fotosyntetyzujących bakterii i sinic wpuklenia, które oderwały się od błony i zawierają barwniki asymilacyjne, nazywane są tylakoidami lub ciałkami chromatoforowymi. Mają one postać spłaszczonych woreczków rozmieszczonych zwykle w peryferyjnej części komórki. Struktury te pełnią funkcję chloroplastów, chociaż mają znacznie prostszą budowę. Niektóre bakterie mają rzęski których struktura jest całkowicie odmienna od struktury rzęsek komórek eukariotycznych
Komórki eukariotyczne mają bardziej złożoną strukturę. Albo stanowią samodzielne organizmy (pierwotniaki niektóre glony, grzyby jednokomórkowe), albo wchodzą w skład organizmów wielokomórkowych.
Mimo tej różnorodności budowy i funkcji, wynikających ze specjalizacji, eukariotyczne mają podstawowe cechy wspólne:
protoplast komórki ogranicza zawsze białkowo-lipidowa błona cytoplazmatyczna błoną komórkową (u roślin nazywana plazmo lenną) Można w nim wyróżnić:
cytoplazmę
jądro komórkowe
mitochondria
lizosomy
sferosomy
układ Golgiego
rybosomy
plastydy (u komórek roślinnych)
inne struktury
W komórce eukariotycznej istnieje system błon przenikających całą cytoplazmę i połączonych z błona jądrową. Ten siateczkowaty system nosi nazwę siateczki śródplazmatycznej ( inaczej retikulum endoplazmatycznego). Dzieli cytoplazmę na małe przedziały.
Budowa komórki eukariotycznej i funkcje jej składników:
Cytoplazma stanowi zwykle główna masę komórki. Jej właściwości fizyczne podobne są do właściwości roztworu koloidowego.
Jest: bezbarwna, półpłynna, śluzowata, półprzezroczysta, o gęstości nieco większej od wody
Ma zdolność ciągłego ruchu
W jej skład wchodzą:
Woda
Białka
Lipidy
Węglowodany i inne związki organiczne i nieorganiczne
Cytoplazma nie ma jednolitej struktury. Jest zróżnicowana na:
cytoplazmę podstawową
siateczkę śródplazmatyczną (retikulum endoplazmatyczne).
Cytoplazma podstawowa stanowi bezpostaciowy ośrodek zwany też cytozolem lub matriks, składający się w dużej mierze z białek.
Siateczka śródplazmatyczna zbudowana jest z:
błon cytoplazmatycznych, tworzących system cystern
rurek przenikających cytoplazmę podstawową
Ten system błon dzieli cytoplazmę na odrębne przedziały (obszary), w których mogą przebiegać bez zakłóceń różne reakcje enzymatyczne. Część błon retikulum endoplazmatycznego jest gładka, a część błon jest szorstka, pokryta rybosomami.
Od błon gładkiego retikulum endoplazmatycznego mogą oddzielać się pęcherzyki, które przekształcają się w wakuole i mikrociałka, takie jak: sferosomy, peroksysomy itp.
Siateczka śródplazmatyczna pełni ważną rolę w syntezie białek i lipidów oraz w przemieszczaniu się różnych związków w komórce. W komórkach roślinnych utrzymuje ponadto kontakt między sąsiednimi komórkami, ponieważ jej kanaliki występują w pasmach cytoplazmatycznych, zwanych plazmodesmami, łączących protoplasty sąsiednich komórek.
Budowa błon cytoplazmatycznych:
W skład błon cytoplazmatycznych wchodzą różne typy białek enzymatycznych, jak również białka receptorowe hormonów i przeciwciał. Utrzymanie półpłynnego charakteru błon ma duże znaczenie dla organizmów żywych.
Specyficzną właściwością błony komórkowej jest jej wybiórcza przepuszczalność. Właściwość ta powoduje, że do komórki woda przenika swobodnie, zgodnie z prawami osmozy, natomiast inne substancje wnikają wybiórczo, często wbrew gradientowi stężeń.
Rybosomy są to kuliste struktury zbudowane z białek i RNA. Mogą one występować wolno w cytoplazmie lub mogą być związane z błonami retikulum endoplazmatycznego. Rybosomy są ośrodkami syntezy białek. Zespół rybosomów połączonych nicią matrycowego RNA stanowi polirybosom.
Jądro komórkowe najczęściej ma kształt kulisty, chociaż ma zdolność elastycznej zmiany kształtu.
Otoczka jądrowa (błona jądrowa) złożona jest z dwóch błon cytoplazmatycznych oddzielonych od siebie wąską przestrzenią. Zewnętrzna błona tworzy uwypuklenia, łącząc się z siateczką śródplazmatyczną.
W błonie jądrowej występują pory, dzięki którym plazma jądrowa może kontaktować się z cytoplazmą podstawową.
Wnętrze jądra wypełnia sok jądrowy-kariolimfa. W kariolimfie pogrążone jest jąderko i siateczka chromatynowa.
Chromatyna stanowi interfazową postać chromosomów. Jest zbudowana z kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA), niskocząsteczkowych białek zasadowych histonów, białek niehistonowych i kwasu rybonukleinowego (RNA). Wśród białek niehistonowych jest wiele enzymów.
Jąderko jest skupieniem RNA i białek; nie jest otoczone błoną. Znajduje się w nim nieznaczna ilość DNA, zawierającego informację genetyczna dla syntezy rybosomowego RNA (rRNA). W jąderku zachodzi synteza rRNA, który po połączeniu się z białkami tworzy podjednostki rybosomów. Podjednostki te przemieszczają się z jąderka do cytoplazmy.
Zwykle komórki mają jedno jądro, jednak pewne wyspecjalizowane komórki są wielojądrowe wówczas nazywa się je komórczakami.
Mitochondria są to organelle o kształcie kulistym lub wydłużonym. Są znacznie większe od rybosomów.
Otoczone są dwiema błonami cytoplazmatycznymi. Błona wewnętrzna tworzy liczne wpuklenia do wnętrza, co zwiększa jej powierzchnię. Wpuklenia noszą nazwę grzebieni mitochondrialnych.
Wnętrze mitochondrium stanowi koloidowy ośrodek, tzw. matriks, zawierający liczne białka, zwłaszcza enzymy.
W mitochondriach uzyskiwana jest energia w wyniku zespolonych reakcji utleniania produktów przemiany materii zwanych metabolitami (oddychanie komórkowe). Energia ta magazynowana jest w wiązaniach wysokoenergetycznych adenozynotrifosforanu ATP.
Mitochondria mają własne, różne od jądrowego, DNA i RNA.
Liczba tych organelli zwiększa się przez podział już istniejących, niezależnie od podziału jądra i komórki.
Plastydy są charakterystycznymi organellami komórek roślinnych. Mają kształt kulisty lub elipsoidalny. Otoczone są dwiema błonami cytoplazmatycznymi. Błona wewnętrzna wpukla się do środka dając początek strukturze wewnętrznej.
Wnętrze plastydów stanowi bezpostaciowy ośrodek zwany stromą.
Najmłodszą formą plastydów są proplastydy występujące w komórkach tkanki twórczej, różnicują się one na:
leukoplasty są: bezbarwne, zdolne do syntezy i gromadzenia skrobi, a rzadziej innych związków zapasowych
chloroplasty zawierają zielony barwnik asymilacyjny – chlorofil, najczęściej występuje on w formach woreczków nazywanych tylakoidami. Rozszerzone tylakoidy ułożone w stosy tworzą tzw. grana. Chlorofil jest związkiem zdolnym do pochłaniania energii świetlnej zbędnej w procesie fotosyntezy.
Chlorofil i inne barwniki -jak karoten i ksantofil- wbudowane są w błony tylakoidów
chromoplasty są to plastydy zawierające: czerwone, żółte i pomarańczowe barwniki karotenoidowe. Barwniki te występują w formie rozpuszczonych kroplach tłuszczu lub w formie kryształów.
Inne składniki komórki:
Aparat Golgiego (zwany też układem lub strukturami Golgiego, a jeszcze inaczej diktiosom) – tworzą go stosy kilku spłaszczonych cystern ułożonych równolegle do siebie. Cysterny mają pojedynczą błonę białkowo-lipidową. Od cystern odrywają się małe pęcherzyki transportujące.
Funkcją układu Golgiego jest :
synteza i wydzielanie m.in. glikoprotein i lipoprotein
miejsce przebudowy i różnicowania się błon przeznaczonych do wbudowania w plazmolemmę
Lizosomy są pęcherzykami zawierającymi enzymy hydrolityczne w których zachodzą procesy trawienia wewnątrzkomórkowego składników protoplastu związane z przebudową komórki.
Peroksysomy są to pęcherzyki zawierające enzymy utleniające.
Centriole są strukturami homologicznymi z ciałkami podstawowymi rzęsek i wici.
Występują w komórkach zwierzęcych i komórkach roślin niższych, w pobliżu jądra komórkowego.
Mikrotubule są to rurkowate struktury zbudowane z globularnych białek.Wchodzą w skład wrzeciona podziałowego.
W komórkach roślinnych mikrotubule często są z kalizowane w przyściennych pokładach cytoplazmy, a kierunek ich ułożenia zgodny jest z kierunkiem układu fibryli celulozowych.
Mikrotubuli przypisuje się rolę w:
wydzielaniu
przewodzeniu czuciowym
transporcie wewnątrzkomórkowym
budowaniu szkieletu cytoplazmy
Budują m.in. ciałka podstawowe, centriole, strukturę wici i rzęsek.
Ściana komórkowa
Okrywa ona od zewnątrz protoplast i jest charakterystyczna dla komórki roślinnej. Jest przepuszczalna dla wody i soli mineralnych. Nadaje komórce kształt i pełni funkcje ochronne.
Ściany komórkowe odgrywają także istotną rolę w budowie tkanek i funkcjonowaniu całego organizmu roślinnego.
Ściana komórkowa powstaje w czasie podziału komórki w procesie cytokinezy.
W płaszczyźnie równikowej komórki wytwarzana jest przegroda pierwotna, która przekształca się w pektynowa blaszkę środkową. Po obu stronach blaszki środkowej protoplasty komórek odkładają cząsteczki celulozy (błonnika), hemiceluloz i pektyn, które formułują pierwotną ścianę komórkową. W wolnych przestrzeniach między cząsteczkami celulozy oprócz hemiceluloz i pektyn znajdują się liczne cząsteczki wody. Wraz ze wzrostem komórki zachodzą zmiany w ścianie komórkowej. Ściana komórkowa rosnąc zwiększa swoją powierzchnię i grubieje. Tworzy się wówczas wtórna ściana komórkowa, w której układ łańcuchów celulozy jest bardzo regularny.
Wakuole
Stanowią przestrzenie wypełnione sokiem i oddzielone są od cytoplazmy błoną wakuolarną zwaną tonoplastem.
Pełnią różne funkcje. Przede wszystkim:
utrzymują jędrność komórki turgor
gromadzą substancje zapasowe i substancje stanowiące różne produkty przemiany materii
spełniają także funkcje lityczne (rozpuszczające), ponieważ występuje w nich wiele enzymów hydrolitycznych.
W młodych komórkach roślinnych wakuole są drobne. Wskutek pobierania wody powiększają się i mogą się zlewać w jedną wakuolę centralną. Wakuole powstają z cystern retikulum endoplazmatycznego.
Sok komórkowy jest wodnym roztworem jonów sodu, potasu, magnezu żelaza, wapnia i innych oraz substancji organicznych:
kwasu szczawiowego, jabłkowego, cytrynowego
rozpuszczalnych cukrów
aminokwasów
białek, w tym enzymatycznych, oraz typowych dla komórki roślinnej składników, takich jak barwniki, garbniki, alkaloidy.
Dla funkcjonowania komórki niezwykle ważne jest stężenie soku komórkowego które decyduje o potencjale osmotycznym komórki i pobieraniu wody z otoczenia, co z kolei umożliwia utrzymanie turgoru.
Błonę wakuolarną (tonoplast) charakteryzuje wybiórczość, podobnie jak błonę komórkową, jednak jej przepuszczalność jest większa.
Osmoza jest to dyfuzja cząsteczek wody (lub innego rozpuszczalnika) przez błonę półprzepuszczalną oddzielającą dwa roztwory o różnych stężeniach.
Komórki otoczone półprzepuszczalną cytoplazmatyczna błoną białkowo – lipidową funkcjonują jak aparat osmotyczny. Sok komórkowy jest roztworem wielu związków i zależnie od ich stężenia ma pewien potencjał osmotyczny.
Jeśli komórkę umieścić w roztworze hipertonicznym, tzn. w roztworze o potencjale osmotycznym wyższym od potencjału soku komórkowego, to zgodnie z prawami osmozy woda przemieszcza się z komórki do roztworu. Proces ten trwa aż do wyrównania się stężeń i może prowadzić do plazmolizy.
Zjawisko plazmolizy można łatwo zaobserwować w komórce roślinnej, ponieważ odwodniony protoplast kurczy się i odstaje od ścian komórkowych. Jest to zjawisko na ogół odwracalne w żywych komórkach; komórka przeniesiona do wody podlega deplazmolizie. Następuje wówczas uwodnienie protoplastu i powrót do poprzedniego stężenia soku komórkowego i wielkości wakuoli.
Materiały zapasowe
Komórki odznaczają się zdolnością gromadzenia materiałów zapasowych, takich jak węglowodany, tłuszcze właściwe i białka.
W komórkach zwierzęcych węglowodanem zapasowym jest glikogen, w komórkach roślinnych najczęściej gromadzonym węglowodanem jest skrobia.
Tłuszcze są gromadzone przeważnie w postaci mniejszych lub większych kropli zawieszonych w cytoplazmie.
Białka zapasowe gromadzone są głównie w komórkach roślinnych. Występują w wakuolach i w postaci ziaren aleuronowych w nasionach niektórych roślin, głównie motylkowatych (na przykład fasoli, grochu, łubinu), i ziarnach zbóż (pszenicy, jęczmienia, żyta).
Białka – są związkami złożonymi z co najmniej 100 aminokwasów, a pewna ich grupa zwiera dodatkowo składnik niebiałkowy.
Jest to podstawą podziału białek na: proste i złożone.
W klasyfikacji według kształtu cząsteczek rozróżniamy białka :
Globularne, ich cząsteczki mają kształt eliptyczny o niewielkim stosunku długości osi długiej do krótkiej. Składają się z pofałdowanych i dodatkowo zwiniętych w szczególny sposób łańcuchów polipeptydowych. Białka tego typu są na ogół łatwo rozpuszczalne w wodzie lub rozcieńczonych solach. Do tej grupy białek należą wszystkie białka czynne biologicznie o charakterze np.: enzymów, antygenów, itp.
Włókienkowe to białka o znaczniej asymetrii cząsteczek, tzn. dużym długości osi długiej do krótkiej
Właściwości białek zależą:
od liczby aminokwasów związanych w łańcuchach
od ich charakteru i kolejności występowania
Kolejność aminokwasów w łańcuchach polipeptydowych określana jest jako struktura I – rzędowa. W ramach struktury wtórnej rozróżniamy 3 rodzaje:
II – rzędowa – stopień zwinień ciała łańcucha polipeptydowego
III – rzędowa – dotyczy białek globularnych i jest to ściśle określone przez strukturę I – rzędową. Sposób pofałdowania i zwinięcia heliksu w przestrzenny twór.
IV – rzędowa – określa stopień asocjacji lub polimeryzacji poszczególnych cząsteczek białkowych lub łańcuchów polipeptydowych, większe agregaty zazwyczaj w oligomeramii.
Białka ulegają denaturacji zjawisko to powoduje szczególnie dużą zmianę konformacji cząsteczki białka z równoczesnym zaniknięciem jej aktywności biologicznej i zmianę niektórych właściwości. Zachodzi przy nadmiarze wysokiej temperatury.
Denaturację tworzy szereg zmian fizycznych i chemicznych, jak:
Zmniejszenie rozpuszczalności w punkcie izoelektrycznym
Utrata aktywności biologicznej
Zwiększenie aktywności grup chemicznych
Wzrost kąta skręcenia płaszczyzny światła spolaryzowanego i asymetrii
Wzrost podatności na hydrolizę enzymatyczną
Denaturacja jest procesem praktycznie nieodwracalnym. Stwierdzono jej odwracalność jedynie w przypadku białek o prostej budowie i zjawisko to określa się renaturacją.
Klasyfikacja białek:
Proste
Protaminy, histony, albuminy, globuliny, prolaminy, gluteiny, skleroproteiny.
Złożone
Fosfoproteidy, glikoproteiny, chromatoproteiny, nukleoproteiny, metaloproteiny, hemoproteiny, lipoproteiny
Enzymy
Dla prawie każdej reakcji chemicznej istnieje pewna ilość energii koniecznej do zapoczątkowania reakcji. Energię tą nazywamy energią aktywacji.
W żywych organizmach enzymy spełniają rolę katalizatorów. W zgwiązku z tym, że działają w żywych komórkach nazywamy je biokatalizatorami.
Wszystkie enzymy są białkami produkowanymi przez żywe komórki. Większą część enzymów stanowią białka złożone, w których obok grupy proteinowej występuje z nią ściśle związana grupa prostetyczna.
Kataliza enzymatyczna przebiega w 3 etapach:
Przestrzenne dopasowanie centrum aktywnego do substratu
Utworzenie nietrwałego kompleksu enzym – substrat, co obniża energię aktywacji
Oddzielenie się enzymu od produktu
E + S ==> E-S ==> E + P
Jeden enzym katalizuje jedną reakcję.
Na aktywność enzymów wpływają różne czynniki:
Temperatura
Odczyn środowiska
Stężenie substratu i enzymu
Inhibitory
Aktywatory
Temperatura – wzrost o każde 10˚C zwiększa szybkość reakcji enzymatycznej prawie dwa razy. Jednak odbywa się to wyłącznie do mniej więcej 40˚C - 45˚C.
Obniżenie temperatury zmniejsza reakcje biochemiczne.
Odczyn pH – większość enzymów komórkowych najszybciej działa w środowisku zbliżonym do obojętnego
pH = 7. Wyjątek stanowią enzymy lizosomalne.
Natomiast enzymy działające pozakomórkowo np. w przewodzie pokarmowym charakteryzują się znacznym zróżnicowaniem optymalnych warunków kwasowości środowiska, to:
Stężenie substratu i enzymu w stałej temperaturze, stałym pH i stężenie enzymu utrzymuje się szybkość reakcji chemicznej początkowo wzrasta. W miarę zwiększenia się stężenia substratu do pewnej wartości, a następnie ustala się na jednakowym poziomie. Dochodzi do tego w momencie, gdy wszystkie cząsteczki enzymu są połączone z substratem tworząc kompleks enzym – substrat.
W środowisku komórkowym występują różne substancje niskocząsteczkowe, które przyłączając się do enzymu powodują zmianę struktury przestrzennej enzymu, uniemożliwiając tworzenie kompleksu E –S.
Istnieją też przypadki, gdy związek chemiczny mając podobną budowę do substratu konkuruje z nim o związanie się z centrum aktywnym enzymu. Przyłączenie tego związku zwanego analogiem substratu uniemożliwia dostęp właściwemu substratowi do centrum aktywnego. Jeżeli inhibitor występuje w dostatecznie dużym stężeniu, to może całkowicie wyrugować substrat i zablokować reakcję. Zwiększenie stężenia substratu może spowodować wyparcie inhibitora. Odwracalna inhibicja enzymu odgrywa ważną rolę w regulacji metabolizmu.
Pod wpływem różnych substancji, np. jonów może nastąpić taka zmiana kształtu cząsteczek enzymu, która jest korzystna dla przebiegu katalizy enzymatycznej. Odbywa się to na skutek przyłączania aktywatora do centrum aktywnego i polepszania w ten sposób wiązania substratu.
Enzymy grupujemy na 6 klas:
Oksydoreduktazy – katalizują reakcje oksydoredukcyjne
Transferazy – katalizują reakcje przenoszenia grup funkcyjnych z cząsteczki donora do cząsteczki akceptora
Hydrolazy – katalizują rozpad cząsteczek złożonych na proste przy udziale wody
Liazy – katalizują reakcję addycji wody, amoniak lub CO2 do wiązań podwójnych. Katalizują również reakcje odwrotne
Izomerazy – przebudowują strukturę cząsteczki bez jej rozkładu, katalizują więc wewnątrz cząsteczkowe przegrupowania atomów, czyli izomerię.
Ligazy – katalizują reakcję łączenia 2 substratów, są to reakcje wymagające nakładu energii ze związków wysokoenergetycznych
Wirusy
Wirusy są bezwzględnymi wewnątrzkomórkowymi pasożytami, aby utrzymać się w środowisku muszą być zdolne do przenoszenia się od gospodarza do gospodarza, zakażenia i replikacji we wrażliwych ich komórkach. Cząsteczki wirusowe można określić jako struktury, które wyewoluowały w celu przenoszenia kwasu nukleinowego z jednej komórki do 2.
Kwasem nukleinowym występującym w wirusach jest DNA i RNA w formie jedno lub 2- niciowej i liniowej albo segmentowanej. W niektórych przypadkach ma strukturę kulistą, najprostsze cząsteczki składają się
z płaszcza białkowego otaczającego nić kwasu nukleinowego. W bardziej skomplikowanych przypadkach kwas nukleinowy jest dodatkowo otoczony strukturami błonowymi tworzącymi osłonę wirusową.
Osłonka ta oprócz komórkowych błon lipidowych zawiera kodowane przez wirusa glikoproteiny wbudowane do osłonki w jednym lub kilku regionach zakażonej komórki, w których następuje proces dojrzewania cząsteczki wirusowej. Materiał genetyczny tych prostych wirusów koduje kilkadziesiąt specyficznych dla nich białek. Kompletna cząsteczka wirusowa to wirion. Może on mieć osłonkę glikoproteinową zawierającą peplomery (wypustki), tworzące frędzle wokół cząsteczki. Płaszcz białkowy otaczający kwas nukleinowy nazywany jest kapsydem – składa się z jednostek morfologicznych zwanych kapsomerami, ich typ zależy od kształtu kapsydu. Kapsydy wirusowe mają tendencję do występowania w dwóch typach symetrii: heliakalnej lub kubicznej. Większość wirusów zwierzęcych ma właśnie taką symetrię.
Wiele wirusów oprócz kapsydów ma osłonkę kodowana przez wirusa. Większość wirusów z osłonką wypączkowuje z błon komórkowych. Osłonka może być bezkształtna lub ściśle przylegająca do kapsydu. Pojemność kodująca kapsydu waha się w granicach od poniżej 5 do 100 genomów. Odzwierciedleniem tego są różnice w stopniu kodowania cząsteczek wirusowych i cyklach replikacji.
Białka wirusowe można podzielić na białka strukturalne i niestrukturalne. O białkach wirusowych mówi się często jako o białkach istotnych i nieistotnych. Białka istotne są absolutnie wymagane do przebiegu replikacji wirusa i wytwarzaniu inwencyjnych cząstek wirusowych. Nieistotne mogą być usunięte z genomu wirusa bez istotnego wpływu na wzrost wirusa w kodowanych tkankach. Wszystkie białka są syntetyzowane na matrycy RNA (mRNA) odczytywanego przez komórkowe rybosomy. Białka strukturalne niezależnie od złożoności rozmiarów o kształtu cząsteczek wirusowych spełniają rolę ochrony wirusowego genonomu i dostarczają cząsteczki wirusowe od jednego gospodarza do drugiego. Występują w nukleokapsydzie, rdzeniu lub osłonce. Niestrukturalne mogą albo występować wewnątrz cząsteczki wirusowej albo pojawiać się tylko w zainfekowanej komórce. Wiele spośród tych białek ma aktywność enzymatyczną. Enzymy te są celem działania leków przeciwwirusowych. Inne białka odgrywają rolę w składaniu cząstek wirusowych, działając jako swoiste rusztowanie, na którym następuje składanie kapsydów.
Bakterie
Bakterie należą do Prokariota. Są organizmami jednokomórkowymi i ich komórka spełnia wszystkie funkcje życiowe. Charakteryzują się stosunkowo mała różnorodnością kształtów.
Wśród bakterii właściwych wyróżnia się trzy podstawowe postacie mogące tworzyć różne typy układów: elipsoidalne lub kuliste zwane ziarniakami, cylindryczne lub pałeczkowate, spiralne lub śrubowe.
Kuliste lub owalne noszą nazwę ziarniaków (coccus). Bakterie z tej grupy tworzą przeważnie zespoły komórek, które są cechą diagnostyczną danego rodzaju. Rzadziej występują pojedynczo, jeśli po podziale ich komórki nie rozłączyły się wówczas powstają tzw. układy dwoinek (diplococcus). Jeśli dalszy podział powstał w tej samej płaszczyźnie, a po podziale komórki zostały ze sobą połączone wówczas tworzą się łańcuszkowa te zespoły komórek, które określa się jako paciorkowce (streptococcus). Ziarniaki zbudowane z 4 nie rozłączonych komórek, których podział nastąpił w 2 prostopadłych do siebie płaszczyznach określa się jako czwórniaki (tetracoccus). Ziarniaki, których podział następuje w 3 prostopadłych dla siebie płaszczyznach tworzą złożoną z ośmiu komórek symetryczną, podobną do sześcianu figurę nazywa się pakietowcami (sarcina). Zespół komórek, który dzieli się wzdłuż różnych płaszczyzn i tworzy grona to gronkowce (staphylococcus).
Postacie cylindryczne nie tworzą takich zespołów jak ziarniaki. Mogą jednak występować w postaci 2 lub więcej komórek połączonych ze sobą w łańcuszek. Tworzą więc również charakterystyczne układy komórek i np.: maczugowce (nieregularne pałeczki) układają się w literę X lub Y, prątki (równe pałeczki, niekiedy ze szczątkowymi rozgałęzieniami) przypominają ułożone cygara w pudełku. Wśród bakterii cylindrycznych wyróżnia się 2 zasadnicze grupy:
laseczki (bacillus i clostridium) są to bakterie wytwarzające spory. Ich młode komórki barwią się metodą Grama dodatnią na kolor fioletowy.
pałeczki (bacterium) są to bakterie nie wytwarzające przetrwalników, przeważnie o zaokrąglonych końcach i z reguły metodą Grama barwią się ujemnie.
Promieniowce są formami przejściowymi między bakteriami a grzybami. Kształtem i sposobem rozwoju przypominają grzyby pleśniowe, z szerokością komórek, składem chemicznym ściany komórkowej, obecnością nukleoidu i wrażliwością na bakteriofagi bakterie.
Bakterie nitkowate – zaliczamy do nich bakterie siarkowe, które są organizmami chemosyntetyzującymi, utleniającymi siarkę.
Cytologia komórki
Warstwy zewnętrzne komórki można podzielić na:
warstwę jonową
otoczkę – typowe mają kształt kapsułki, której wymiary mogą przewyższać wielokrotnie wielkość samej komórki, ze względu na skład chemiczny, otoczki dzieli się na: wielocukrowe i polipeptydowe. Przypuszcza się, że otoczka może zabezpieczać stałe ciśnienie osmotyczne komórki. Dla gatunków saprofitycznych stanowią warstwę ochronną zabezpieczającą przed wysychaniem lub innymi szkodliwymi czynnikam. Dla chorobotwórczych są elementami agresywności. Hamują one fagocytozę. Wytwarzanie otoczek zależy od informacji zawartej w kodzie genetycznym, a także od warunków środowiska, w którym żyje mikroorganizm.
mikrootoczkę
zaabsorbowaną warstwę śluzową
warstwę cementującą odpowiedzialną za utrzymanie dwóch komórek po podziale
ścianę komórkową – u większości bakterii, sztywna, nierozpuszczalna w wodzie struktura. Nadaje ona komórce charakterystyczny kształt i chroni przed ujemnym wpływem różnych czynników fizycznych i chemicznych. Styka się ona bezpośrednio z błoną cytoplazmatyczną, lecz nie posiada cech błony półprzepuszczalnej. Jest kompleksem peptydoglikenowym zwanym mureiną albo peptydoglikenem.
błonę cytoplazmatyczną – otacza ona cytoplazmę, przylega bezpośrednio do ściany komórkowej. Jest barierą chemiczno-osmotyczną. Uszkodzenie błony powoduje śmierć komórki. Jest wybiórczo półprzepuszczalna. Reguluje wymianę substancji z otaczającym środowiskiem. Zawiera system aktywnego transportu związków chemicznych ze środowiska do komórki. Jest miejscem syntezy struktur komórkowych, jak i składników ściany komórkowej i otoczki. Zlokalizowane są w niej enzymy odpowiedzialne za aktywność oddechową. Przypuszczalnie z nie powstają ciałka chromatoforowe zastępujące u bakterii fotosyntetyzujących chloroplasty. transport składników odżywczych i wydalanie szkodliwych produktów przemiany materii odbywa się poprzez występujące otworki w błonie oraz wielocukry, lipidy białka lub peptydy występujące w ścianie.
mikrootoczki (antygen pokrywkowy) – występuje na zewnętrznej błonie ściany komórkowej niektórych gatunków bakterii, można ją wykryć jedynie metodami serologicznymi.
Warstwa wewnętrzna komórki:
cytoplazma – jest złożonym układem koloidalnym.
Fazę rozproszoną stanowią wszystkie występujące w komórce substancje organiczne i nieorganiczne, m.in.: białka (wśród których znajdują się liczne enzymy), tRNA, cukry, aminokwasy, witaminy, koenzymy oraz różnego rodzaju sole.
Fazę rozpraszającą stanowi woda.
Tu zlokalizowane są różne struktury: ziarno jądrowe, rybosomy, ziarnistości materiałów zapasowych. Cytoplazma wykazuje strukturę submikroskopową, nie posiada retikulum endoplazmatycznego, zawiera jednak pewien system membran. Rozpuszczone w wodzie substancje odpowiadają za wytworzenie odpowiedniego ciśnienia osmotycznego.
Mezosomy (odpowiedniki mitochondriów u eukariota) – są podstawowym składnikiem systemu membran znajdującego się w cytoplazmie. Są uwypukleniami błony cytoplazmatycznej do wnętrza komórki. Łączą membranę z nukleoidem. Przebiegają tu reakcje oksydoredukcyjne, posiadają rolę w procesie zmienności dziedzicznej – transformacji. Stanowią centrum syntezy kwasów tłuszczowych, odgrywają rolę w tworzeniu się błon półprzepuszczalnych przy podziale komórki oraz rozdziale DNA.
Rybosomy – znajdują się między nukleoidem a błoną cytoplazmatyczną. Są to drobne ziarnistości znajdujące się w cytoplazmie. Zbudowane są z RNA i białka. RNA rybosomowe stanowi od 60%-90% RNA komórki bakteryjnej. Odgrywają zasadniczą rolę w syntezie białka.
Nukleoid – pojedyncza, liniowa struktura zbudowana z kwasu DNA. Tworzy pierścień, który w trakcie replikacji rozdwaja się w dwóch miejscach. Jedno z nich jest prawdopodobnie miejscem powstawania replikacji, drugie z nich jest miejscem zwrotu. Nie posiada on błony rozdzielającej go od cytoplazmy.
Plazmidy – niezależne od chromosomu. Są to cząsteczki DNA, które replikują się automatycznie lub w stanie ingerencji z chromosomem.
Liczne mikroorganizmy mogą wytwarzać struktury wykazujące dużą odporność na niesprzyjające warunki środowiska. Taką strukturą są najczęściej wegetatywne spory, a wśród nich endospory bakteryjne (rozwijające się wewnątrz komórki), które wykazują dużą odporność na działanie związków chemicznych oraz czynników fizycznych (np.: promieniowanie UV, wysoka temperatura). Mają one kształt owalny lub podłużny.
Organellami ruchu u bakterii są rzęski. Wyrastają one z ciałka podstawowego i przez ścianę komórkową wychodzą na zewnątrz komórki. Włókienka rzęsek zbudowane są z podjednostek kurczliwego białka – flageliny, podjednostki te są ułożone spiralnie wokół osiowego cylindra. Rzęski składają się z 3 części:
Włókna – stanowi ok. 98% całej rzęski znajduje się na zewnątrz komórki
Ciała podstawowego – ma ono budowę bardziej złożoną.
U gram ujemnych składa się z 2 par pierścienie, przez które przechodzi centralny rdzeń.
Gram dodatnie nie mają zewnętrznej pary pierścieni, co świadczy o ty, że jedynie wewnętrzne są niezbędne do ruchu rzęsek
Haka – łączy dwa poprzednie elementy . Za jego pomocą rzęska zakotwiczona jest w błonie i ścianie komórkowej. Hak ma bardzo małą długość, średnicą zbliżony do włókna, jest pusty w środku i łączy się z włóknem rzęski przez białka pomocnicze
Rzęski umiejscowione są na powierzchni komórki, a ich liczba i umiejscowienie zależą od gatunku bakterii. Wyróżnia się 4 typy urzęsienia bakterii:
monotrichalny – jedna rzęska biegunowa
lofotrichalny – pęczek rzęsek na jednym biegunie
perytrichalny – liczne rzęski dookoła komórki
amfitrichalny – dwubiegunowe, wielorzęse.
Ze względu na swą białkową budowę rzęski są silnymi antygenami, co znajduje zastosowanie w diagnostyce do klasyfikacji serologicznej niektórych bakterii.
BAKTERIE CIĄG DALSZY
Fimbrie
Fimbrie są to białkowe wyrostki zbudowane z białka zwanego piliną. Znacznie krótsze od rzęsek i występujące w liczbie od 1 do 300 na komórkę. Są rodzajem wypustek cytoplazmatycznych przechodzących przez otwory w ścianie komórkowej. Układają się promieniście lub skupiają na biegunach komórki. Funkcja biologiczna fimbrii jest nadal przedmiotem badan przypuszcza się, ze maja one właściwości atchezyjne, jednak największe zainteresowanie budzą tzw. fimbrie płciowe, które biorą czynny udział w przekazywaniu materiału genetycznego w procesie koniugacji.
Substancjami zapasowymi u bakterii najczęściej są kropelki ciał tłuszczowych i najczęściej jest to spolaryzowany kwas beta-hydroksymasłowy. W cytoplazmie bakterii z rodzaju corynobacterium zlokalizowane są ziarna wolutyny, których liczebność i kształt zależy od aktywności metabolicznej komórki, a głównie od obecności fosforanu i poziomu ATP. Bakterie siarkowe akumulują w cytoplaźmie duże ilości siarki , która po rozpuszczeniu w kropelkach tłuszczu staje się materiałem biologicznie przyswajalnym. W cytoplaźmie innych gatunków bakterii obecne są ziarna mikogenu lub granulozy.
Rozmnażanie
Komórka bakteryjna u bakterii cylindrycznych rozmnaża się poprzez podział bezpośredni poprzeczny do osi głównej komórki. Proces ten poprzedzony jest biogeneza poszczególnych struktur komórkowych jak nukleoidu, rybosomów, otoczki, ściany komórkowej itd. cytoplazma zostaje podzielona przez poprzeczne dośrodkowo wrastające błony cytoplazmatyczne w postaci przegrody. Przegroda błony cytoplazmatycznej zostaje rozdzielona przez wrastającą ścianę komórkową, która w końcowej fazie powoduje podział funkcjonalny obu siostrzanych komórek. U okrągłych komórek podział może następować w jednej płaszczyźnie, i tworzyć łańcuszek niekompletnie rozdzielonych komórek. W przypadku czworniaków płaszczyzny podziału są do siebie prostopadłe, u pakietowców występują trzy prostopadłe płaszczyzny podziału, a u gronkowców istnieje wiele płaszczyzn. Podział komórki może być hamowany przez związki zmniejszające napięcie powierzchniowe komórki, np. mydła, cukry, promieniowanie UV i zahamowanie procesu podziału objawia się tworzeniem długich nici, które z reguły obserwuje się u laseczek. Podział i rozmnażanie komórek może następować w jedynie sprzyjających warunkach, czyli odpowiednich pH, temp i ilości składników pokarmowych.
ŚRODOWISKA ŻYCIA MIKROORGANIZMÓW
Woda
Biotopami organizmów wodnych są zarówno wody podziemne jak i powierzchniowe oraz osady denne. W ekosystemach wodnych można wyróżnić dwie grupy czynników utrzymujących równowagę biologiczna. Czynniki abiotyczne, do których należą martwe substancje organiczne i nieorganiczne rozpuszczone i zawieszone w wodzie, gazy (O2 CO2 H2S, CH4) energia świetlna, energia cieplna oraz ruchy wody. Czynniki biotyczne: wszystkie organizmy żywe( rośliny i zwierzęta{i mikroorganizmu[podział sztuczny]}). Bakterie wodne mogą być zawieszone w toni wodnej i wówczas określamy je jako bakterioplankton natomiast inna grupa o często innych wymaganiach odżywczych i środowiskowych zasiedla osady denne lub jako tzw. peryfiton zasiedla części stałe zbiornika. Ogólnie wszystkie bakterie żyjące w środowisku wodnym można scharakteryzować w różny sposób według ich morfologii, właściwości fizjologicznych (prowadzonych przez nie procesów biologicznych), przynależności taksonomicznej do poszczególnych gatunków i rodzajów. Podstawowy wydaje się jednak podział na dwie zasadnicze grupy w zależności od pochodzenia i możliwości rozwoju w środowisku wodnym 1 mikroflora autochtoniczna - miejscowa 2 mikroflora allochtoniczna -naniesiona. Do pierwszej grupy należą te mikroorganizmy, dla których woda jest ich naturalnym środowiskiem bytowania. Należą tu bakterie heterotroficzne o różnych możliwościach fizjologicznych przystosowane do rozkładu materii organicznej, a wśród nich przedstawiciele rodzaju, np. pseudomonas, achronobacter, spirillum, z grzybów natomiast niektóre gatunki z rodzajów np. mucor. Ponadto wśród autochtonów duża grupę stanowią bakterie autochtoniczne foto- i chemosyntetyzujące jak np. bakterie siarkowe czy żelaziste. Bakterie żelaziste mogą na skutek masowego rozwoju zabarwiać wodę na kolor rdzawy. Takiego koloru nalot może również pokrywać dno zbiornika, strefę beztlenowa i bogata w węglan żelazawy. Wolno pływające bakterie żelaziste przemieszczają się w zbiorniku w ciągu doby. Nocą opuszczają się do strefy przydennej, natomiast w ciągu dnia migrują do górnej warstwy wody cieplejszej i bogatszej w tlen. Bakterie żelaziste są w wodach słodkich bardzo rozpowszechnione, szczególnie licznie występują w studniach i źródłach, masowo tez występują niekiedy w błotnistych potokach, moczarach i stawach. Druga grupę stanowią mikroorganizmy allochtoniczne w tym pasożytnicze, które do wody dostają się z gleby, powietrza oraz ze ściekami miejskimi oraz niektórymi przemysłowymi. Szczególnie ścieki miejskie są źródłem mikroorganizmów chorobotwórczych. Z gleby wypłukiwane są z gleby przeważnie laseczki z rodzaju bacillus oraz liczne pałeczki będące przedstawicielami rodzaju np. pseudomonas. Rola powietrza w zakażeniu wody jest istotna w zasięgu dużych gęsto zaludnionych miast i okręgów przemysłowych. Liczebność i rodzaj bakterii w różnych typach wod zależy od klasy czystości oraz zagospodarowania zlewni. Największe wahania w liczebności mikroflory wykazują rzeki przyjmujące na określonych odcinkach swego biegu wody opadowe miast i zakładów przemysłowych. W wodach zanieczyszczonych zdecydowana przewagę maja bakterie: pałeczki gram-. Liczebność i rodzaj bakterii wodach stojących zależą przede wszystkim od typu zbiornika. Najliczniejsza mikroflorę maja zbiorniki płytkie, szybko ogrzewające się. Największa ilość mikroflory zasiedla strefy przybrzeżne – wpływa na to bezpośredni kontakt z gleba. Pod względem trofii czyli zasobności w pierwiastki biogenne wyróżnia się dwie zasadnicze grupy zbiorników wodnych: oligotroficzne – ubogie i eutroficzne- bogate. Zwykle na początku zbiorniki są bardzo ubogie w składniki pokarmowe. W miarę dopływu różnych substancji z zewnątrz przechodzą w stadium mezotrofii a następnie eutrofii i hipertrofii. Te właśnie procesy wzrostu żyzności i jego konsekwencje nazywa się eutrofizacją i jeśli jest ona umiarkowana a jej efekty korzystne traktuje się ją jako użyźnianie. Natomiast jeśli jest nadmierna, a efekty niekorzystne, traktuje się jako zanieczyszczenie nadmiarem substancji biogennych.
Klimax- najbardziej stabilne stadium sukcesji(np. las).
Do pewnego momentu wzrost żyzności wody powoduje wzrost liczebności organizmów w wodzie, a co za tym idzie ogólne zwiększenie bogactwa i intensywności życia. Następnie po osiągnięciu nadmiernego poziomu żyzności wyprodukowana substancja organiczna powoduje zakłócenia w normalnym funkcjonowaniu ekosystemu. Wiele gatunków wchodzących w skład fitoplanktonu wydziela substancje które ograniczają rozwój innych gatunków glonów a także bakterii. Niektóre bakterie wydzielają do środowiska wodnego enzymy, które mogą powodować rozkład żywych komórek glonów (liza). Bakterie korzystają w ten sposób z uwolnionej substancji organicznej jako substratu pokarmowego. Rozwijają się szczególnie obficie w okresie obumierania glonów. Następują coraz większe różnice stężeń tlenu w powierzchniowych warstwach wody i warstwach dennych. W konsekwencji powstają warunki sprzyjające tworzeniu się produktów niepełnego rozkładu substancji organicznych w tym głównie nadmiernych ilości siarkowodoru a także metanu. Symptomem eutrofizacji są zakwity spowodowane masowym rozwojem glonów w powierzchniowych warstwach wód, a co za tym idzie występowaniem specyficznych zabarwień i pogarszaniem się jakości wód. Proces naturalnej eutrofizacji przebiega powoli, znacznie szybciej przebiega proces eutrofizacji antropogennej (człowiek)
osady denne - są charakterystyczne dla zlewni i cech morfologicznych zbiornika. Mogą być pochodzenia autochtonicznego lub allochtonicznego. Pomiędzy wodą a osadami dennymi zachodzi stała wymiana o charakterze skomplikowanych procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych, która ma duże znaczenie dla zbiornika jako całości. Tlenowe procesy rozkładu składników organicznych osadów dennych przebiegają w górnych warstwach i są źródłem rozpuszczalnych ww wodzie soli mineralnych, natomiast procesy beztlenowego rozkłady związków organicznych, które przebiegają poniżej powodują wydzielanie do wody często substancji zatruwających środowisko. Osady denne spełniają rolę samooczyszczania wód stojących, gdzie zawiesina organiczna opada na dno z powodu braku ruchu wody. Maja szczególny wpływ na przemianę związków biogennych, które oddziałują na jakość wody. Podstawowym czynnikiem regulującym szybkość przemian azotu i fosforu a także żelaza i manganu z osadów dennych do wody jest(przenikania) jest zawartość tlenu rozpuszczonego w warstwie przydennej. Liczebność i skład jakościowy mikroorganizmów w osadach dennych zależą od ilości związków organicznych, mineralnych i innych czynników abiotycznych, np. stężenia tlenu. Wraz z głębokością maleje szczególnie liczba bakterii tlenowych. Stosunek ilościowo jakościowy mikroorganizmów wodnych kierunek przemian biochemicznych a także fizycznych i chemicznych w układzie osad-woda może mieć znaczny wpływ na poziom biogenu (związki azotu fosforu i siarki w zbiorniku, jego użyźnianie, a więc eutrofizację).
Gleba
gleba jest produktem procesów biogeochemicznych i stanowi najbardziej powierzchniową warstwę skorupy ziemskiej. Powstaje ona w wyniku długotrwałych przeobrażeń skały macierzystej pod wpływem klimatu i organizmów żywych. Bardzo istotnym elementem w procesie powstawania gleby jest materia organiczna w wytwarzaniu której prekursorami są autotrofy, które kumulują w swoich ciałach materię organiczną i umożliwiają z czasem rozwój heterotrofów. Na rozwój organizmów w danym środowisku wpływa wiele czynników które dzielimy na abiotyczne – czynniki siedliskowe to właściwości fizyczne i chemiczne danego środowiska takie jak: temperatura, jakość i natężenie światła, obecność substancji organicznych, nieorganicznych, toksycznych, porowatość, ciśnienie osmotyczne i hydrostatyczne, dostępność swobodnej wody, pH, zawartość CO2, stężenie tlenu; biotyczne – biocenoza czyli żywe organizmy występujące w danym środowisku, które tworzą 3 zespoły , czyli producentów, konsumentów i destruentów (reducentów). Podział ten wynika z funkcji pełnionych przez nie w obiegu materii i przepływie energii. Gleba jest doskonałym siedliskiem dla mikroorganizmów, ma strukturę heterogenną, to znaczy, ze w małej objętości spotykamy równocześnie lito hydro i atmosferę w proporcjach charakterystycznych dla różnych rodzajów i typów gleby. Heterogenność ta sprawia, ze w tym samym czasie w środowisku glebowym mogą przebiegać równocześnie przeciwstawne procesy biologiczne np. procesy tlenowe i beztlenowe, syntezy i rozkładu, utleniania i redukcji. W związku z tym glebę można uznać za układ ożywiony w którym żyjące tam organizmy dzięki swojej działalności mają wpływ na utrzymanie w tym środowisku swoistej równowagi biologicznej przeciwdziałając zmianom środowiska mogącym zakłócić tę równowagę. Zdolność taka określamy homeostazy. W tym przypadku polega ona na utrzymaniu na określonym poziomie takich wskaźników jak zawartość humusu oraz przyswajalnych form związków mineralnych, odczynu, pojemności wodnej. Wszelkie zmiany w środowisku uruchamiają mechanizmy homeostatyczne gleby, które dążą do przywrócenia wyjściowego lub uruchamiają nowego stanu równowagi biologicznej. Procesy homeostatyczne są jednak tylko wtedy możliwe jeżeli nie zostały przekroczone w sposób nieodwracalny pewne wartości progowe. Litosferę w glebie tworzą części stałe. Składa się ona z substancji mineralnych i organicznych o różnym charakterze fizycznym i chemicznym. W skład substancji mineralnych wchodzą różnego rodzaju kationy i aniony nie organiczne jako podstawowe źródło substancji pokarmowych dla roślin. Bardzo ważnym składnikiem tej frakcji gleby są również minerały ilaste, tzw. ił koloidalny. Znaczenie koloidów mineralnych dla gleby jest następujące: stanowią składnik gleby, decydujący w dużej mierze o stosunkach wodno-powietrznych, sorbują mikroorganizmy na swej powierzchni stanowiąc ich siedlisko, sorbują enzymy produkowane przez mikroorganizmy i rośliny oraz inne substancje biologicznie czynne. Substancje organiczna można podzielić na dwie frakcje:1 substancje niepróchnicze, czyli związki organiczne nie zhumifikowane pochodzenia głównie roślinnego i zwierzęcego w stadium początkowego rozkładu, 2 substancje próchnicowe albo próchnica glebowa, czyli związki humusowe bezpostaciowe, ciemno zabarwione o właściwościach koloidów organicznych powstające w glebie w procesach biotycznych i abiotycznych. Pełnią one w glebie te same funkcje co koloidy mineralne, a oprócz tego stanowią dla mikroorganizmów substancje pokarmowe będące źródłem materii budulcowej i energetycznej, która może być wykorzystana w przypadku wyczerpania się zasobów łatwiej dostępnych składników pokarmowych.
BIOLOGIA I EKOLOGIA
Proces …w glebie jest przede wszystkim ..w
W przemianach poł. Chemicznych bardziej ..syntezie nowych a także hydrolizie enzymatycznej obumarłych kom. Mikroorganizmów. Powstałem w wyniku przemian resztek roślin mikroorg. I innych metabolitów subst humusowe są ciemnozabarwioną trudno rozkładającą się masą, której znaczna częsć znajduje się w procesie ..składniki cumulusu mają charakter kwasowy, nazywany…
W glebie łączą się z wapniem i innymi kationami,….co bardzo utrudnia wydzielanie czystych frakcji humusowych z gleby. Pod względem chem subst humusowe są trudne do zidentyfikowania. Humus jest to złożony kompleks i wyróżnić w nim można3 podst frakcje ..
I.kwasy …skarbonizowane o stosukowo drobnych cząst, mało rozbudowanym jądrze i licznych łańcuchach bocznych, ropuszczalne w zasadach i kwasach
II.kwasy …bardziej …mniej ruchliwe ale bardziej ..w utrzymaniu gleby, rozp się tylko w zasadach
Aminokwasy i peptydy w ich cząst łatwo ulegają
III.huminy- najmniej ruchliwa subst, bardziej skondensowana od poprzedniej i ..nierozpuszczalna w zasadach i kwasach.
Gleba jest układem niezwykle dynamicznym co oznacza że przebiegają w niej równocześnie procesy rozkładu i syntezy powodując stałe odnawianie pokładów humusów.
Hydrosfera tzn woda z rozp w niej subst…stanowi dobre środowisko dla mikroorg. Z nawilgoceniem gleby związane jest ciśnienie roztworu osmotycznego zwiekszające się w miarę przesuszenia gleby. Wywiera ono duży wpływ na..gdyż wnikniecie GL…
Roztwory glebowe oz=dznaczają się wł buforowymi, czyli zdolności przeciwstawianie się w reakcjach
Tworzą się w glebie tworzą się układy Oksy decydujące o kierunku i charakterze reakcji biochemicznej i chemicznej woda stanowi rodzaj przenosicniak składników pokarmowych wybira też Duzy wpływ na wymiane gazowa w glebie a przede wszystkim decyduje o zawartowsci w niej powietrza stanowiąco dla niego czynnik konkurencyjny atmosfera gleby wypłenia wolne przestrzenie nie zajetymi przez wode , jego ilośc waha się od 8 do 30% V wody
Rózni się ono od powietza atmosferycznego ponieważ podczas działansci mikroorganizmów w jego zkład wchodzią siarkowodór amoniak i inne gazy.
Tlen rozmieszczony jest nie równomiernie a jego zawartość jest zazwyczaj wyższa niż w atmosferza na ziemnej w przeciwieństwie to dwu tleku węgla.
Wykorzystanie tlenu idzie zazwyczaj w prze z wytwarzaniu 2tlenku węgla a także ich zawartośc w pow, glebowym,z reguły wskazuje korelacje ujemną
Gleby zawieraą ogrona liczbe mikroorganizmów które zależy od warunków klimatycznych i rodzaja gleby
Najczęściej liczebnośc tych organizmów określa się na 1 g suchej gleby.
I np.: liczba bakreterii dla gleby żyznej wynosi od 1-5 mld w jednym gramie.mikroorganizmy gromadzą się wokół korzeni rosli i warstwie próchniczej gleby, gdzie znajdują zasobne zrodła pokarmu, i gleby zamieszkująwgłownie organizmy glebowe docierają wiec do tych głębokości do których jeszcze dochodzi powietrze , najwieksza ich konceentrachja jest na głębokości od5 do 20cm pod glebą, w ciągu roku możemy zaobserować2 okresy zmozonego rozwoju mikroorganizmów.
Wiosną gdzie z nadjesciem wyższych tem. Następuje przebudzenie ziemi 2,jesienią po dostarczeniu glebie materii ogranicznej w postaci resztek roślinnych stanowiących źródło pokarów dla mikroorganizmów glebowych, wiele pozostaje w stanie spoczynku inne pozostają aktywne.
Miedzy gatunkami istnieje daleko posunieta specjalizacja, polegająca na zdolności wykorzystywania różnych substratów, co umożliwa współistnienie w danym środowisku wielu mikronisz ekonomicznych.
Rozwój mikro org w glebie zależy od
temperatura i w naszej strefie klimatycznej pospolite w glebi mikro organizmy najbardziej ożywiają działalności w tem 20- a szybkośc wzrostu zwieksza się w miare wzrostu tem. I podlega zmienności sezonowej
Woda i powietrze: mikroorganizmy mogą przetrwać w stanie spoczynku w okresie suszy ale nie mogą się rozwijać w tych warunkach ale nadmierna wilość wody utrudnia jej przewietrzanie, co również wpływa hamująco na rozwój większości mikro organizmów , źródło energii organicznych związków C połącznia organiczne odpływające … w niej mikroorganizmów zawierają duże ilośc związanej energii która potrzeba jest do rozwoju wszystkich organizmów z wyjątkiem autotrofów
\N i związki mineralne pobierane ilości tlenku z 2tkleku wegla .. mikro organizmy potrzebują jednocześnie znacznych ilości N do syntezy białka, a do swojego rozwoju potrzebują również związków mineralnych i prócz amoniaku i azotanu pobierają z gleby Fosforany siarczany węglany chlorki a z zasad potas magnez wapń żelazo.
Odczyn środowiska! Jest ważnym regulatorem zycia mikroorganizmów i intesywnośc rozwoju bakterii zachodzi w warunkach odczynu obojętnego, lub słabo alkaicznego i przy odczynie zbyt kwaśnym czyli pH poniżej 6 lub alkaicznym pH powiej 8,4 rozwój bakterii słabnie, natomiast odczyn kwaśny umozliwaia rozwój grzybów.
Mikroorganizmy glebowe są bardzo zróżnicowane i obecnie stosuje się następujące kryteria i podziały:
1 klasyfikacja naturalna stosowana do rozróżnienia dużych grup taksonomicznych,tj. bakterie promieniowce drożdze grzyby pleśniowe i glony
2 grupy morfologiczne. Podział ten stosuje się wówczas gdy potrzebnr jest szybkie sklasyfikowane dużego zespołu bakterii na określone grupy. Wyróżania się wtedy najcześciej ziarniaki pałeczki laseczki bakterie gram – i gram + przetrwalnikujące i nie przetrwalnikujące.
3 grupy fizjologiczne. Kryterium podziału stanowia tu cechy fizjologiczne .. charakterystyke mikroorganizmów pod względem funkcjonalnym, uwzględniając ich stosunek do wyarnków środowiska wyróżnia się tu: autotrofy i heterotrofy.
protrofy i autotrofy (te mikroorganizmy aby mogły się rozwijać muszą pobierać z gleby bardzo złożone związki np.: aminokwasy czy witaminy) tlenowce bez tlenowce mikroareofile.
Sychrofile termofile mezofile
Wrażliwe i nie wrażliwe na
Lub zdolności metablicznych można wyróżnic miedzy innymi cellulityczne rozkładające celuloze proteolityczne rozkładające białka. Mineralizujące organiczne związki fosforu, uwalniające jony fosforanowe z organicznych związków fosforu, wiązące wolny azot cząsteczkowy, nitryfikacyjne utleniające amoniak do azotynów , Azotyny do azotanów de nitryfikujące azotany siarkowe utleniające siarkowodór i inne zredukowane formy siarki i siarczanu i redukujące siarczany.
UDZIAŁ MIKRO ORGANIZMÓW W KRĄŻENIU MATERII I ENERII W EKOSYSTEMACH
Ekosystemy wodne i lądowe zasiedlane są przez biocenoze, i skład biocenozy jest różnicowacny jakościowym i nie mniej można stwierdzic że jest on zrównoważony i stanowi zespół który funkcje fizjologiczne jej organizmów gwarantują możliwe zamnknietą cyrkulacje związków chemicznych w środowiska .
W takim ekosystemi dopływ subs organicznych łącznie z biomasą równoważy się w określonycm czasie jakosciow i jakossciow z ich rozkładem i ich ewentualnym odpływem zarównowage w takim ekosytemi odpowiedziale są 2 grupy czynników. Biotyczne i abiotyczne.
Struktóre biocenozy można rozpatrywać w aspekcie istanienia w jej obrembie łańcucha w który m występują 3 rózne poziomy producenci konsumenci i reducenci.
Prduceci to organizmy samożywne odzywanie ich polega na tworzeniu substancji organicznej z nie organicznej należą do nich rośliny wyższe oraz niższe a także bakterie zdolne do chemo lub foto syntezy.
Konsumenci to organizmy zwierzece odżywiające się materia organiczą uzależnini od producentów podczas oddychania wydzielają 2tlenek węgla do środowiska przyczniajac się do przemian najważniejszych pierwiastków biogennych CNF i
Reducenci to bakterie i grzyby saprofityczne , materiał którym się zywia stanowi marteiwe ciała konsumentów producentów i reducentów i także odchody konsumentów oraz inne organiczne produkty przemiany innych organizmów.
Przemiany materi u reducenów jest bardzo zróznicowana, jednak z ekolicznego punktu wiedzenia czynnikiem różnicującym jest substrat pobierany przez dany mikroorganizm i to co stanowi koncowy produkt. Role mikro organizmów krążeniu energii i materi charakteryzują obiegi poszczególnych pierwiastków pomiedzy srodowisiem a miedzy żywymi organizmami ,
W środ związków wyróżniamy: węglowodany, (cukry proste kwasy uronowe i pochodne, ) kwasy organiczne octowy pirogronowy, związki aromatyczne, fenole ligniny i tiamina
Związki hydrofobowe węglowodory woski tłuszcze.
Szczególnie wazną role spełniają mikro organizmy biorące udział w rozkładzie powszecheni wystęopucjących w środowisku wilekocząteczkowyuch substancji tj. celuloza i skrobia.
Celuloza : jest substancją wielkoczasteczkową i tak duże cząsteczki nie mogą być pobierane przez mikroorganizmy bezpo,srednio lecz musża ulec hydrolizie enzymatycznej.
Kompleks enzymatyczny powodujący rozkład celulozy, określa się nazwą „0celulazy” hydrolizuje ona … proces w 2 fazach
1 faza pod wpływme enzymu łańcuch celulozy rozkłada się na krótsze elementy rozp. W wodzie w 2 fazie również pod wpływem enzymów następuje dalszcze rozbicie polimerów do 2-3-4cukru natomiast dalszy rozkład tych cukrów prowadzony jest przez beta glukozydaze do glukozy.
I cukry proste mogą być przyswajane przez komurke i stanowiśc przez komórke i stanowisć substrat do miedzy komórkowych procesów metabolicznych
w środowisku błonnik rozkładają organizmy tlenowe i beztlenowe. Z tlenowych najbardziej aktywne są bakterie z rodzaju cytofaga i sporocytofaga. W warunkach beztlenowych celuloza jest rozkładana przez mezo i termi filne z rodzaju clostridium.
Skrobia : stanowi Głowna subs zapasową roslin jest polimerem i przebie również w 2 etapach
1 etap rozkładu okres lny jest jako dekstryno twórczy natomiast 2 jako cukrotwórczy
Mikroorganizmy rozkładające skrobie tzw mikroorganizmy amylylolityczne i należą tutaj bakteri z rodzaju : amonobakteri bacillus clostridium clavobacterium pseudomonas.
Procesy przemian związków azotowych na które składają się okresolone kawasy w cyklu krążenia azotu w przyrodzie odybwaja się przedewszystkiem w glebie i w wodach pow.
Wilekocząsteczkowe związki azotowe tj. białka kwasy nukleinowe lipoproteiny rozkładane są przy udziale zew komórkowych hydrolaz do monomerów,wykorzystywanych przez komórki mikroorganizmów jako substraty ich mietabolizmy. Zdolnośc rozkładania białek jest bardzo rozpowszechnioną w s… przebie rozkładu białek przechodzi w kilu etapach.
1 peptydohydrolazy hydrolizuja biała na prostsze ich związki – polipeptydy , na polipeptydy działają z kolei hydrolazy aminokwasowe rozkładając zew, wiazania peptydowe.
Enzymy proteolityczne wytwarzane są przez liczne gatunki z rodzaju pseudomonas bacilus clostridium te mikro organizmy okreslane są jako mikro organizmy proteolityczne
Rozkład peptydów z uwalnianiem aminokwasów może przebiegac w Krzny sposób w zależności od mikreo organizmów w zalesnosci od mikro organizmów w zależności od mi kroganizów od dostępu tlenu temperatury od obecności węglowodanów,. Koleinym etapem rozkładu jest amonifikacja. Aminokwasy mogą być rozkładane przez liczne mikroorganizmy rokresna jako mikroorganizmy amonifikacyjne.
Uwalniane amoniaku z aminokwasów czyli proces amonifikacji powodują swoiste enzymy. Zwane : deaminazami
Reakcje mogą te przebiegać na jednoczesnym hydrolizowaniem redukowaniem lub utlenianiem aminokwasów. Aminokwasy mogą być rozkładane według nastopepująccych reakcji
Hydrolityczna. Prowadzi do rozłożenia aminokwasu z wytworzeniem hydrokjsy kwasu i amoniaku
2 utelnianie aminkwasu w warunkach tlenowch prowadzi do powstania tetokwasów i amoniaku.
3 deaminacja redukcyjna rozkłada aminokwasy na kwasy tłuszczowe
Te 3 przykłady stanowią deaminacje bez dekarboksylacji
2 typ reakcji .
….. i po 3 podczas deaminacji redukcyjnej, tworzy się węglowodór 2 tlenek węgla i amoniak .
Wyklad z biologii
Rozklad mocznika
Mocznik jest produktem rozkładu bialkek w organizmach zwierzecyach w duzych ilosciahc wystepuje w odchodach ludzkich i zwierzęcych z którymi dostaje się do wod i do gleby. Rozkladaja go liczne mikroorganizmy. Jest procesem hydrolitycznym przeprowadzanym przez enzym ureaze, i do bakterii mocznikowych zaliczamy liczne gatunki glownie tlenowe. Amoniak w środowisku wodnym i glebowym jest wydzielany w wyniku tlenowego lub beztlenowego rozkładu związków organicznych zawierających azot. Jest on latwo przyswajalnym źródłem azotu dla roslin oraz bakterii autotroficznych i heterotroficznych. W warunkach tlenowych nadmiar amoniaku jest utleniany do azotanow w procesie nitryfikacji
Nitryfikacja przebiega w 2 fazach które przeprowadzane SA przez odmienne grupy bakterii żyjących w symbiozie.
1 faza polega na utlenianiu jonow amonowych do azotynow i proces ten przeprowadzaja drobne paleczki z rodzaju nitrosomonas, bakterie żyjące w skupiskach spojonych cysty z rodzaju nitrospira, ziarniaki z rodzaju nitrosococcus. Powstajacy kwas azotawy jest silnie toksyczny dla tych bakterii.
2 faza polega na utlenianiu azotynow do azotanow i w reakcji tej biora udzial bakterie z rodzaju nitrobakter i nitrocystis. Wodny amoniak chamuje hemosynteze tych bakterii. Nitryfikatory SA
zdolne do syntezowania polaczen organicznych ze skaldnikow minerlanych. Wegiel czerpia z dwutlenku wegla, a energie do syntezy i redukcji dwutlenku wegla z utleniania zredukowanych związków mineralnych. Sa bezwzględnymi tlenowcami i od ilości tlenu zalezy szybkość nitryfikacji. Rosna na pożywkach mineralnych o pH 7,7 – 8. Proce nitryfikacji rozpoczyna się przy temp 5 st.C, jego optimum od 20-29 st.C, a w temp. 50 st.C bakterie gina. Bakterie nitryfikacyjne absorbuja się zwykle na powierzchni Hamujaco na wzrost bakterii nitryfikacyjnych dziala pepton i niektóre aminokwasy. Proces nitryfikacji mogą przeprowadzac także heterotrofy utleniaja one jednak sole amonowe do azotynow znacznie slabiej niż autotrofy. Nitryfikacje heterotroficzna mogą prowadzic bakterie promieniowce i grzyby. Redukcja azotanow może przebiegac 2 szlakami : asymilacyjnym i dysymilacyjnym. Asymilacyjny ma miejsce u roslin i mikroorganizmow, wykorzystujących w biosyntezie azotany jako źródło azotu. Dysymilacyjny zas w warunkach beztlenowych kiedy fakultatywne beztlenowce korzystaja z azotu jako koncowego akceptora wodoru. Jeśli produkt ten koncowy redukcji azotanu sodu SA azot i tlenek azotu, proces ten nazywamy wlasciwa demitryfikacja i do przeprowadzenia tego procesu SA zdolne niektóre bakterie. Sa to przewaznie bakterie z rodzaju: pseudomonaz, ahromobakter, bacillus, micrococcus. Natomiast przemiane azotanow do azotynow a nastepnie do amoniaku nazywamy czesciowa denitryfikacja i jest to zjawisko dosc powszechne wśród mikroorganizmow. Mikroorganizmy przeprowadzające ten proces okresla się jako denitryfikacyjny. Denitryfikacja zachodzi w środowisku beztlenowym w obecności azotanu i latwo przyswajalnej substancji organicznej zwłaszcza prostych węglowodanów lub kwasow organicznych w temp 20-29st.C przy pH w granicach 7,2-8,2. Siarka wchodzi w sklad bialek i odgrywa bardzo wazna role w metabolizmie organizmow. Rosliny i liczne mikroorganizmy przyswajaja siarke w postaci siarczanow. Do wody i gleby pierwiastek dostaje się z reszta kim roślinnymi i zwierzęcymi w postaci polaczen organicznych. W środowiskach tych zyja liczne bakterie rokladajace bialka i inne polaczenia organiczne siarki z wydzielaniem siarczkow lub siarkowodoru. Gaz ten gromadzi się w warunkach beztlenowych w środowisku o znacznej zawartości substancji organicznej oraz siarczanow i triosiarczkow. Jest to proces analogiczny do denitryfikacji. Fosfor jest podstawowym składnikiem każdej żywej komorki, związany jest z jej składnikami strukturalnymi, kwasami nukleinowymi, nuklopoteidami i związkami odpowiedzialnymi za akumulacje oraz dystrybucje energii ADP i ATP. W wodach i glebie fosfor w formie przyswajalnej wystepuje w znikomych ilościach. Glowne zrodla fosforu w wodach stanowia związki organiczne występujące w związkach
W związkach mineralnych fosfor związany jest glownie z magnezem żelazem Lub glinem tworząc trudno rozpuszczalne fosforany. Wzrost organizmow w środowisku zalezy od rozp
Duza role w przemianach roznych postaci fosforu, odgrywaja mikroorganizmy. W wodach i glebie organiczne związki fosforu pochodza glownie z martwych organizmow które zawieraja : nukleon
kwasy nukleinowe, fosforiloe cukry, fosfolipidy i związki pokrewne. Zwiazki te pod w wpływem swoistych … ulegaja mineralizacji. Szczegolna role odgrywaja fosfatazy kwasne i alkaiczne. Czesc uwolnionego fosforu wykorzystuja mikroorganizmy, a czesc może laczyc się w środowiskach wodnych z kationami wapnia magnezu glinu lub żelaza. W uwalnianiu fosforu sprzyjaja: podwyzszona temperatura , zasadowy odczyn oraz warunki tlenowe. Zwiazki nieorganiczne fosforu w glebie i w wosadach dennych SA przewaznie nierozpuszczalne. Sa to glownie fosforany wapniowe lub żelaza lub glinu. Aktywnosc biochemiczna mikroorganizmow powoduje rozpuszczanie się fosforanow wapiennych w środowisku. Jest to wynikiem zdolności tych mikroorganizmow do wydzielania roznych kawasow przeprwoadzajacyh te reakcje. MIktoorganizmy wytwarzaja w glebie i osadach dennych zarówno kwasy mineralne jak i organiczne. DO najczęściej spotykanych w środowisku kwaso mineralnych należy slaby kwas weglowy a także silne kwasy: siarkowy azotawy. Najczesciej spotkyykane kwasy organiczne to: cytrynowy octowy propionowy.
Chlorophyta SA grupa monofiletyczna złożoność ich budowy jest bardzo zroznicowana od ruchliwych organizmow jednokomorkowych poprzez formy nitkowate i cenocyty po plechy o skomplikowanej budowie. Wystepuja w wodach słodkich i slonych w glebie a także na niektórych roslinach i zwierzetach. Wiekszosc ma sciany komorkowe zbudowane z celulozy, czasem impregnowane krzemionka lub weglanem wapnie. Sciany mogą być włókienkowate jak u grzybow. Komorki chlophyta zawieraja : jadra mitochondria rybosomy aparat golgiego i chloroplasty. Wnetrzna budowa komorki opiera się na sieci mikrotubul i edikulum endoplazma tycznym. Wykazuja niezwykle zroznicowana budowe. Mogą być duze i pojedyncze lub może być ich wiele. Maja rozne kształty naprzyklad kształt wstazki czy gwiazdek. Zawieraja chlorofile A i B, karotenoidy i gromadza skrobie. Maja haploidalna faze wegetatywna a rozmnazanie płciowe zachodzi gdy komorki zamiast Dzielic się na 2 sa stymulowane do wytwarzania gamet. Zielenice SA często wyposażone w wici w liczbie jednej lub dwoch, charakteryzuja się skaldem mikrotubul 9+2. Wici mogą być często osadzone na jednym z końców komorki lub bocznie, przy czym jeśli wystepuje tylko jedna, zazwyczaj skierowana jest ku przodowi. Jeśli dwie to jedna z nich może być skierowana ku tyłowi. Wic może być w formie gładkiego biczyka lub może być pokryta drobnymi wloskami lub luskami. Obecnosc klamki ocznej w pobliżu miejsca osadzenia wici pozwala komorce plynac w kierunku swiatla. Ruch wici może być falujący lub śrubowy i może pchac lub ciagnac ta komorke przez wode. Do protistow zaliczane SA jednokomorkowe organizmy heterotroficzne lub fotosyntezytujace. Mogą być ruchliwe lub nieruchliwe i zawieraja wiele organelli takich jak jadra mitochondria chloroplasty rybosomy redikulum endoplazma tyczne mikrotoubule i mikro fibrile i aprart golgiego. CHloprlastry mogą być bardzo zróżnicowane a ich kształt i występujące w nich barwniki mogą być cechami taksonomicznym. Liczba blon srodplazmatychnycch otaczajacyh chloroplast i liczba blon tyrkoidow chlor plastra SA również waznymi cechami ….. . Do unikatowych organelli wystepujacych u protistow naleza wodniczki tętniące których rola jest regulacja naplywow wody do komorki w wyniku osmozy i hydrogenosomy w ktoreych zachodza reakcje fermentacji. Komorki niektorcyh z tych mikroorganizmow SA pokryte pseudohitynowymi luskami lub plytkami które mogą być impregnowane wapniem lub krzemionka. Pewne gatunki maja zdolność do wytwarzania cyst w czasie spoczynkowej fazy cyklu życiowego. Cysty te SA odporne na niekorzystne warunki środowiska. Grupa ta charakteryzuje się znacznym zróżnicowaniem morfologicznym. Gatunki unoszące się w wodzie maja kształty opływowe. Zewnetrzna powierzchnia ciala protistow może w najprostszym przypadku Stanowic naga blone komorkowa. Naga blona może tworzyc wypustki wypelnione cytoplazma zwane pseudopodiami które SA wazne dla ruchu i odzywiwania. Ten typ ruchu wymaga kontaktu z podlozem. W obrebie protista wyróżniamy 3 monofiletyczne grupy.
1 grupa: Euglenidy SA jednokomorkowym organizmami , ruchliwymi, zaopatrzonymi w dwie wici. Osadzone w zagłębieniu , zlokalizowane w tylnej czesci komorki. Odzywiaja się heterotroficznie bądź fotosyntetycznie. Gdy prowadza metabolizm fototropiczny zawieraja chloroplast z chlorofilem A i B. Zamieszukja słodkie lub slone wody, bogate w pokarm( eutroficzne). Wiele gatunkow jest zdolnych do fagotrofii a niektóre z nich SA pozbawione chloroplastrow i sa całkowicie saprofityczne. Nieliczne gatunki SA pasożytami.
2 grupa: Kinetoplastydy SA siostrzana grupa dla euglenid, SA to pasożytnicze niciowce zawierające jedno duze mitochondriom, maja gola blone cytoplazmatyczna
3 grupa: Algeolada to duza grupa mikroorganizmow u których pod blona komorkowa wystepuje pojedyncza warstwa pęcherzyków zawierajach plytki lub luski celulozowe które powstaja w wapracie golgiego i mogą być impregnowane krzemionka lub weglanem wapnia. Pecherzyki ulegaja fuzji z blona cytoplazmatyczna i dostarczaja komorce sciany Komorkowe. Do tej grupy naleza min orzeski. Apikomplksy i bruzdnice naleza orzeski, to duza grupa organizmow żyjących swobodnie które charakteryzuja się gestym pokryciem rzeskami i zlozonym układem jadrowym. Wiele gatunkow jest zdolnych do fotosyntezy. WIekszosc bruzdnic to morskie swobodnie pływające ruchliwe organizmy jednokomrokowe. Apikomplksy to grupa zawierajaca wyłącznie pasożyty, których komorki przypominaja ameby. Sa one zaopatrzone w zespol wyspecjalizowanych organelli zwanych kompleksem apikalnym zlokalizowanym w przedniej czesci komorki. Okrzenki zawieraja chlorofil A i C oraz rozne barwniki dodatkowe, charakteryzuja się brakiem rzesek. W stadium wegetatywnym i zdolnością do pełzania po powierzchniach stalych. Ich sciana komorkowa zawiera krzemionke . Skorupka ich sklada się z dwoch zachodzących na siebie czesci wieczka epiteki i denka hipoteki.
Ameby i sluzowce.
Ameby to protesty pozbawione sciany komorkowej o absorcyjnym sposobie odzywiania. Sa szeroko rozpowszechnione, zyja swobodnie w glebie w wodzie, SA pasożytami zwierzat i człowieka. Rozmnazaanie ameb zachodzi w wyniku podzialu komorki po mitotycznym podziale jadra w wyniku czego powstaja dwie identyczne komorki potome.
Opaliny to grupa organizmow podobnych do orzeskow żyjących saprofitycznie w jelicie płazów bezoogonowych. Cialo ich jest pokryte równoległymi rzeskami blisko siebie rozmieszczonymi. Zierenice i protesty zawierające barwniki SA organizmami fotosyntezujacymi które wykorzystuja energie sloneczna do wiazania dwutlenku wegla. W siedliskach ladowych nateznie swiatla jest zwykle odpowiednie by zachodzila fotosynteza. Lecz w seidliskach wodnych energia swietlna jest szybko absorbowana, to tez gatunki wodne wyksztalicly 3 chlorofile A B i C oraz duza liczbe barwnikow dodatkowych co umozliwia im Zycie w glebszych warstwach wody. Gatunki fotosyntezujace wykorzystuja oddychanie tlenowe z glikoliza i cyklem kwasu cytrynowego. NIefotosyntezytujace protesty mogą uzyskiwac wegiel i energie w wyniku dyfuzji pinocytozy i fagocytozy. W gatunkach tlenowych glikoliza, cykl kwasu cytrynowego i oddychanie mitochondrialne dostarczaja energii i metabolitow. Beztlenowe protesty mogą wykorzystywać szlaki fermentacyjne w środowiskach ladowych zapotrzebowanie na dwutlenek wegla i tlen jest prawie zawsze zaspakajane przez te gazy występujące w atmosferze. W środowiskach wodnych rozpuszczalność tlenu maleje wraz z temperatura i ze wzrostem ilości rozpuszonego dwutlenku wegla to tez w wodach cieplych ilość tlenu staje się czynnikiem ograniczającym. Żaden z gatunkow zielenic i protistow nie potrafi wiazac azotow, to tez musza go pobierac w formie związków nieorganicznych bądź organicznych. Wiekszosc z nich wykorzystuje azotan lub amoniak, niektóre wymagaja związków organicznych. W środowiskach wodnych większość związków odżywczych jest dostepna w nadmiarze, ale fosforany i krzem SA slabo rozpuszczalne w wodzie w związku z czym mogą limitowac wzrost w środowiskach slodko-wodnych. Niekotre gatunki choc autotroficzne mogą wymagac dostarcznie z zewnatrz aminokwasow, Witamin, puryn, pirymidyn i innych czynnikow wzrostowych. Mikroorganizmy należące do chlorphyta protistow nie SA w stanie przezyc wyschniecia w związku z czym występują w siedliskach wilgotnych i wodnych. Warunki fagocytujace wymagaja wody w postaci plynnej. Wiekszosc zielenic i protistow toleruje szroki zakres ph i temp. … Wykazuja duza roznice miedzy cisnieniem wewnetrzynm i osmotycznym to tez musza być wyposażone w sztywna sciane komorkowa albo w wodniczke tetniaca która umożliwi pozbycie się nadmiaru wody.
Pozytywne wpływy zielenic i protistow : Tworza podstawe lanucha pokarmowego, związki symbiotyczne mogą się tworzyc miedzy glonami grzybami i zwierzetami. Ziemia okrzemkowa tworzy się z okrzenek zawierających krzemionke, ma zastosowanie przemysłowe.
Szkodliwy wpływ zielenic i protistow : szeroki zakres organizmow może być kolonizowany przez przedstawicieli protistow. Mogą wniknąć przez otwor gebowy i kolonizowac jelita, powodując często lagodne bezobjawowe schorzenia. Bardziej wyspecjalizowane pasożyty wywoluje wieksze objawy w jelitach. Tworza toksyczne zakwity, które występują gdy woda bogata w substancje odzywcze podtrzymuje wybuchy populacji fotosyntezytujacych gatunow protistow. Obecnosc nadmiaru substancji odżywczych w wodnym ekosystemie, może podtrzymywac wysoki poziom wzrostu bakterii i organizmow eukariotycznych.
13.12.11
organizmy ->populacja ->gatunek ->biocenoza
populacja to osobniki podobne do siebie, podobnie się zachowujące, mające zdolność swobodnego krzyżowania się i zajmujące określone miejsce w określonym czasie.
Biocenoza zespół gatunków żyjących na określonym miejscu i wraz ze środowiskiem (biotop) tworzy tzw. ekosystem.
Biotyczne oddziaływania obejmujące oddziaływania których źródłem są żywe organizmy. Abiotyczne to kompleks oddziaływań wynikających ze składu chemicznego oraz stanów fizycznych środowiska.
Rekwizyty obejmują elementy środowiska niezbędne do życia organizmów i warunkują ich możliwości życiowe. czynniki akcesoryczne wchodzą w skład bezpośredniego otoczenia organizmów lecz nie odgrywają istotnej roli w ich życiu.
Dwie zasady outekologiczna: żywe organizmy związane są z otoczeniem poprzez swoje potrzeby życiowe; wymagania organizmów wynikają z ich przystosowań morfo-fizjologicznych w zasadzie stałych w określonym czasie. Autotroficzne organizmy maja zdolność syntezy związków organicznych z nieorganicznych za pomocą energii promienistej lub uzyskanej w wyniku utleniania związków nieorganicznych . fotosynteza występuje u autotrofów mających barwniki absorbujące promieniowanie czyli przy udziale światła. Chemosynteza występuje u autotrofów nie mających barwników. Zachodzi wiec bez udziału światła. Heterotroficzne organizmy to organizmy czerpią energię do swoich procesów życiowych ze związków organicznych wyprodukowanych przez autotrofy.
Populacje określamy poprzez: liczebność, zagęszczenie- ilość osobników przypadających na ściśle określoną jednostkę, śmiertelność, strukturę wiekową populacji: populacje zależne występują wtedy kiedy rozród nie pokrywa strat liczebności i populacje takie nie mogą istnieć bez stałego uzupełniania strat osobnikami z zewnątrz; niezależne to takie które dysponują dostatecznym potencjałem rozrodczym który pozwala na uzupełnianie strat liczebności czyli mogą ode istnieć w sposób staly bez dostępu osobników z zewnątrz. Populacje policykliczne to populacje z krótkim okresem zycia osobników i w populacjach takich przeważają osobniki młode, a liczebność ich wykazuje wahania niekiedy dość znaczne , natomiast populacje monocykliczne to takie, w których osobniki rozmnażają się jeden raz w życiu. Grupa rozrodcza składa się wtedy z 1 pokolenia, a liczebność wykazuje silne wahania w czasie.
o o o
o o o
o o o – równomierne
o o o o
o o o-przypadkowe
oooo
oooo
ooo - skupiskowe
producenci<- konsumenci 1 rzędu <- konsumenci 2 rzędu.... (wszędzie towarzyszą destruenci)
obieg materii, przepływ energii
stosunki antagonistyczne i nieantagonistyczne: (niekorzystne i korzystne dla populacji)
Nieantagonistyczne: mutualizm – współżycie dwóch organizmów oparte na obustronnych korzyściach i nieodzowne(np. porosty [glony i strzępki grzybów]); protokooperacja – współżycie dwóch organizmów, ale nie konieczne(np. rak pustelnik i ukwiał); komensalizm – współbiesiadnictwo (np. lew i sępy).
Antagonistyczne: konkurencja (np. marchew i chwasty), drapieżnictwo – ofiara i drapieżca; i pasożytnictwo – (żywiciel pośredni (pasożyt larwalny) lub ostateczny (pasożyt dorosły) oraz pasożyt).
Oprócz tego neutralizm i amensalizm – rozwój populacji ogranicza drugą.
Populacja potrafi istnieć w pewnym zakresie czynników – zakresie tolerancji ekologicznej.
Zasada tolerancji ekologicznej określa ze każdy żywy organizm ma określoną tolerancję wobec czynników warunkujących środowisko
Przyczyny śmiertelności : osobnicze (śmierć ze starości, wady konstrukcyjne organizmu, śmiertelność związana z rozrodem u samic, brak zapłodnienia i zakłócenia w strukturze chromosomów), populacyjne (kanibalizm, konkurencja, układy nietolerancyjne), biocenotyczne (drapieżnictwo, pasożytnictwo i organizmy chorobotwórcze).