1. Ogólna charakterystyka mikroorganizmów, występowanie, znaczenia dla człowieka.

Uwzględniając budowę komórek mikroorganizmy zalicza się do 2 grup:

- Eukarya (eukarionty) – organizmy jądrowe (z wydzielonym jądrem komórkowym): Grzyby, Glony, Pierwotniaki;

- Prokarya (prokarionty) – organizmy bez wydzielonego jądra komórkowego,
materiał genetyczny (genom, genofor, chromosom bakteryjny) występują w postaci luźno zawieszonej cząsteczki DNA w cytoplazmie: Bakterie, Archeony.

Do mikroorganizmów zaliczamy:

• Wirusy,

• Archeony,

• Bakterie,

• Grzyby – jednokomórkowe (drożdze) i strzępkowe (pleśnie) z wyłączeniem grzybów kapeluszowych,

• Pierwotniaki,

• Glony – jednokomórkowe i kolonijne, z wyłączeniem glonów plechowych.

Mikroorganizmy:

- małe wymiary komórek – konieczność obserwacji z użyciem mikroskopu,

- komórki mikroorganizmów mogą spełniać wszystkie funkcje życiowe niezależnie
od innych komórek; komórki zwierząt i roślin istnieją wyłącznie jako część wielokomórkowego organizmu,

- nie tworzą tkanek.

Rozprzestrzenienie mikroorganizmów. Małe rozmiary mikroorganizmów mają znaczenie ekologiczne. Zasięg roślin i zwierząt był ograniczony do jednego z kontynentów, dopóki człowiek nie przyczynił
się do ich rozprzestrzenienia. Bakterie i sinice występują natomiast wszędzie. Można je znaleźć
na obszarach polarnych, w wodach i wysokich warstwach atmosfery, w glebie. Ze względu na mały ciężar mikroorganizmy mogą być łatwo przenoszone przez prądy powietrzne. Mikroorganizmy
są wszędzie, a o tym, jaka ich grupa rozwinie się w danym środowisku.

Znaczenie dla człowieka.

Pozytywne:

1. rolnictwo – wiązanie N₂, obieg pierwiastków, hodowla zwierząt;

2. żywność – konserwacja żywności, żywność fermentowana (jogurt, salami, kiszona kapusta
   czy ogórki), dodatki do żywności (bakterie probiotyczne);

3. energia/środowisko – biogaz (etanol jako paliwo), bioremediacja, odzysk metali;

4. biotechnologia – genetycznie modyfikowane mikroorganizmy, bioprodukty (enzymy, lipidy, modyfikowane sacharydy, dekstran), leki.

Negatywne:

1. medycyna/weterynaria – choroby ludzi, choroby zwierząt (bakteryjne, wirusowe, grzybicze);

2. rolnictwo – choroby roślin;

3. żywność – zatrucia pokarmowe (infekcje i intoksykacje), psucie surowców i produktów spożywczych;

4. przemysł – zanieczyszczenie surowców, powietrza, linii produkcyjnych
   i produktów w przemyśle spożywczym i przemysłach towarzyszących, rozkład i korozje mikrobiologiczne materiałów przemysłowych (włókna, tkaniny, papier, skóra, wyroby kauczukowe i gumowe, tworzywa sztuczne, materiały i powłoki malarskie, produkty naftowe, wyroby budowlano – drewniane, wyroby metalowe i konstrukcje betonowe).

1. Ryzyko mikrobiologiczne.

Mikroorganizmy:

- bezpieczne,

- niebezpieczne (ryzyka).

Bezpieczeństwo w biotechnologii (problemy):

• stopień patogenności mikroorganizmów używanych do procesów biotechnologicznych,

• efekty toksyczne i uczuleniowe wywołane przez mikroorganizmy (indywidualne reakcje człowieka),

• powiększanie stężenia mikroorganizmów do skali nie występującej w środowiskach naturalnych,

• produkcja szczepionek bakteryjnych i wirusowych dla celów medycyny i weterynarii,

• przenoszenie cech lekooporności na mikroorganizmy patogenne,

• ryzyko związane z konstrukcją stosowaniem szczepionek otrzymanych na drodze inżynierii genetycznej.

Wśród mikroorganizmów stosowanych w procesach biotechnologicznych przeważają mikroorganizmy tzw. bezpieczne, wykorzystywane przez człowieka od tysięcy lat. Nigdy nie można jednak przewidzieć indywidualnych reakcji człowieka szczególnie cierpiącego na choroby alergiczne, chorego lub leczonego chemio- lub radioterapią.

Przemysł spożywczy, ochrona środowiska. Skażenie mikroorganizmami chorobotwórczymi
i toksynotwórczymi:

- środowiska,

- surowców (w fazie zbiorów, przetworzenia, przechowywania),

- produktów,

- opakowań.

Szczególne zagrożenie występuje w oczyszczalniach ścieków gdzie (ze względu na pochodzenie ścieków) może znajdować się mikroflora patogenna.

Mikroorganizmy:

I – bez ryzyka,

II – z ryzykiem (niebezpieczne),

III – z ryzykiem (niebezpieczne),

IV – z ryzykiem (niebezpieczne).

Kryteria ryzyka:

- czy organizm jest patogenny dla człowieka,

- czy może być przeniesiony do środowiska,

- czy jest znany sposób profilaktyki, bądź znane są sposoby leczenia danej choroby.

Grupa I – mikroorganizmy, które najprawdopodobniej nie wywołują schorzeń ludzi;

Grupa II – mikroorganizmy, które mogą powodować schorzenia ludzi i które mogą stanowić zagrożenia
dla pracowników, mało jest jednak prawdopodobne, aby stanowiły zagrożenie dla otoczenia, znamy ponadto sposoby leczenia zainfekowanych ludzi;

Grupa III – mikroorganizmy, które mogą powodować poważne schorzenia ludzi i mogą stanowić ryzyko
dla społeczeństwa, znamy jednak skuteczne sposoby zapobiegania;

Grupa III – mikroorganizmy, które wywołują bardzo poważne schorzenia ludzi i mogą stanowić poważne zagrożenia dla środowiska, nie znamy ponadto skutecznych metod profilaktyki i leczenia.

Systemy bezpieczeństwa:

- wiedza i przeszkolenie pracowników,

- zabezpieczenie techniczne stanowiska pracy i ludzi,

- dostępność środków zapobiegawczych i sposoby leczenia.

1. Klasyfikacja drobnoustrojów.

Gatunek.

Dla nazewnictwa gatunków mikroorganizmów przyjęto system binominalny opracowany w XVIIIw. przez szwedzkiego przyrodnika Karola van Linne (Linneusz). Każda nazwa gatunkowa składa się z 2 części – pierwszy człon to nazwa rodzajowa (piszemy z wielkiej litery), - drugi człon to nazwa gatunku, ma charakter opisowy i jest specyficznym określeniem gatunku (piszemy z małej litery). Nazwy mikroorganizmów piszemy kursywą.

Escherichia coli, Escherichia (rodzaj) coli (gatunek);

Aspergillus niger, Aspergillus (rodzaj) niger (gatunek).

Gatunek jestzbiorem szczepów, których kwasy nukleinowe (DNA/DNA) wykazują stopień hybrydyzacji powyżej 70%. Hybrydyzacja na poziomie co najmniej 25% zalicza mikroorganizmy do tego samego rodzaju. Jednostki klasyfikacyjne w mikrobiologii:

Domena

Dział (Phylum)

Gromada

Klasa (Lass)

Rząd

Rodzina

Rodzaj

Gatunek

1. Archeony, ogólna charakterystyka.

Brak w ścianie komórkowej peptydoglikanu, odmienna budowa lipidów błony cytoplazmatycznej (często 1-warstwowa), odmienna budowa genetyczna niż pozostałych domen, wykorzystują proste związki jako źródła węgla i energii, często autotroficzne (gł. chemolitotroficzne). Fotosyntetyzujące archeony nie zawierają chlorofilu. Nie chorobotwórcze. (obecna ocena)

Morfologia: kształty komórek podobne do bakterii (ziarniaki, pałeczki), nieraz formy nieregularne, wymiary 0,4-2 µm (średnica form kulistych) do kilkudziesięciu µm długości (formy nitkowate).

Domena bardzo zróżnicowana metabolicznie, tlenowe lub beztlenowe, wiele mikroorganizmów ekstremalnie termofilnych, halofilnych, haloalkalofilnych, produkujące metan, występują w środowisku wód, w tym gorących źródłach, solfatarach, podwodnych ujściach hydrotermalnych, w bagnach, w oczyszczalniach ścieków beztlenowych, w przewodzie pokarmowym u zwierząt przeżuwających. Źródło wielu ekstremozymów o znaczeniu biotechnologicznym oraz źródło materiału genetycznego do modyfikacji innych mikroorganizmów.

1. Morfologia bakterii (kształty, ugrupowania, wymiary).

Kształty komórek:

• kulisty (owalny),

• walcowaty – pałeczka (nieprzetrwalnikujące) np. E. coli,

laseczka (przetrwalnikujące) np. Bacillus,

• skręcony cylinder (krętka, przecinkowiec, śrubowiec),

• inne: nitkowate, rozgałęzione, plemomorficzne, łodyżkowate, trójkątne.

Ugrupowania:

• ziarniaki,

• dwoinki (diplococcus, streptococcus) – podział w jednej płaszczyźnie,

• czworniaki (tetracoccus) – podział w 2 płaszczyznach,

• pakietowe (sarcina) – podział w 3 płaszczyznach,

• gronkowce (staphylococcus) – podział w wielu płaszczyznach,

• walcowate: dwoinki lub łańcuszki.

1. Budowa komórki prokariotycznej.

- otoczka,

- rzęska,

- nukleoid,

- mezosomy,

- polisomy,

- fimbrie.

1. Różnice w budowie ściany komórkowej bakterii gram dodatnich i gram ujemnych.

Barwienie metoda Grama:

Etap I: barwienie komórek fioletem krystalicznym (wszystkie komórki fioletowe),

Etap II: dobarwianie I₂ w KI (wszystkie komórki pozostają fioletowe),

Etap III: odbarwienie alkoholem (tzn. rozpuszczalnikiem organicznym) Komórki gram+ są fioletowe. Komórki gram- są bezbarwne,

Etap IV: barwienie kontrastujące (np. fuksyna) Komórki gram+ są fioletowe. Komórki gram- są różowe.

Osłona bakterii gram+ kwas lipotejchojowy

peptydoglikan -kwas tejchojowy

przestrzeń peryplazmatyczna

membrana cytoplazmatyczna

Osłona bakterii gram-

poryny

zewnętrzna osłona - lipoproteiny

liposacharydy

przestrzeń peryplazmatyczna i peptydoglikan –

peptydoglikan (tylko u bakterii) nadaje sztywność komórce, decmembrana cytoplazmatyczna -

b

gram+ znacznie bardziej odporne na wysuszenie i promienie UV oraz temp.

gram- bardziej odporne na antybiotyki, dezynfektanty czy substancje konserwujące

1. Ruch bakterii, typy urzęsienia.

Ruch:

- nieokreślony (nie jest uznawany jako ruch),

- w wyniku posiadania organów ruchowych (np. rzęsek),

- w wyniku ślizgu,

- w wyniku sprężania i rozprężania komórek.

Wiele gatunków bakterii szczególnie walcowatych, jest zdolnych do ruchu za pomocą rzęsek (fiagellum). Grubość rzęsek ok. 12-20nm, długość 8-18µm. Urzęsione komórki, liczba rzęsek i ich umiejscowienie na komórce są charakterystyczne dla danych bakterii i mają znaczenie w ich klasyfikacji. Bakterie kuliste są bardzo rzadko ruchliwe.

Typy urzęsienia:

- Monotrichalne (Vibrio),

- Lophotrichalne (Pseudomonas),

- Amfitrichalne (Spirillum),

- Peritrichalne (E.coli, Proteus).

Rzęski bakteryjne:

Włókno podwójnie skręcone łańcuchy białkowe

część zagięta: haczyk, hak (włókno się zmienia)

ciało podstawowe: pierścienie P i L w ścianie oraz pierścienie S i M w błonie (zakotwiczone w ścianie
i błonie komórki)

Na komórce może być ok. 100 rzęsek, im ich więcej tym są cieńsze.

1. Przetrwalnikowanie bakterii, budowa przetrwalników.

Formy przetrwane bakterii:

1° endospory – wytwarzane przez bakterie gram+, z działu Firmicutes, z rodzajów Bacillus, Clostridium, Sporolactobacillus.

2° konidia – wytwarzane przez promieniowce należące do działu Actinobacterie, np. Streptomyces, Nocardia, konidia tworzone przez fragmentacje nitkowatych komórek promieniowców

3° cysty – formy spoczynkowe, np. Azotobacter

4° akinety – komórki przetrwane sinic, np. Nostoc

podział komórki

I inwaginacja błon plazmatycznych

II podział komórki na presporę i sporangium

III tworzenie osłon

IV formowanie korteksu

V synteza korteksu

VI dojrzewanie przetrwalnikowe

VII liza komórki i uwalnianie przetrwalnika

Przetrwalnik:

- rdzeń,

- koreks, (kw. dipikolinowy –w koreksie)

- osłony.

Ułożenie przetrwalników w komórce bakterii:

- centralne, np. Clostridium bifermentas,

- terminalne, np. Bacillus macerans,

- subterminalne np. Clostridium sporogenes

kształt wrzeciona – klostridia

kształt buławki – plektridia

1. Budowa morfologiczna grzybów.

Plecha grzybów strzępkowych jest utworzona z rozgałęzionych strzępek tworzących skupisko – grzybnię (mycelium). Komórki strzępki otacza ściana komórkowa zbudowana z polisacharydów,
tj. głównie glukanu i chityny, oraz z białka i lipidów. Morfologia strzępek wszystkich grzybów jest podobna. Różnice występują w budowie wewnętrznej. U grzybów wyższych są one podzielone przegrodami poprzecznymi – septami na jedno-, dwu- lub wielojądrowe komórki. Natomiast u grzybów niższych są niepodzielone i stanowią wielojądrową komórkę, zwaną komórczakiem.

1. Charakterystyka morfologiczna drożdży.

- komórki drożdży mają wykształcone jądro oraz rozwinięty układ błon komórkowych,

- drożdże są organizmami jednokomórkowymi,

- wielkość i kształt komórek drożdży są bardzo zróżnicowane i zależne nie tylko od rodzaju drożdży i ich stanu fizjologicznego, ale również od warunków środowiska i funkcji komórki w populacji (kuliste, elipsoidalne, butelkowate, cylindryczne oraz nitkowate),

- zwykle komórki drożdży mają 1-8 μm długości i 1-6 μm szerokości,

- wykazują zmienność morfologiczną zależnie od wieku, warunków hodowli, stare hodowle mogą tworzyć pseudogrzybnię (wydłużone, nitkowate struktury, często rozgałęzione i złożone z komórek pączkujących) lub grzybnię właściwą (wzrost wierzchołkowy z poprzecznymi przegrodami).

1. Charakterystyka morfologiczna grzybów strzępkowych.

- eukarionty,

- tworzą strzępki o średnicy 5-10μm i o nieograniczonej długości, podzielona septami (grzyby wyższe) lub niepodzielna (komórczaki, grzyby niższe),

- posiadają formę spoczynkową – spory,

- organizmy heterotroficzne, związki organiczne są dla nich źródłem węgla i energii,

- w większości saprofity, niektóre pasożytują na organizmach żywych, małe wymagania pokarmowe, duża zdolność do przystosowywania się do warunków środowiska, bardzo bogate uzdolnienia enzymatyczne,

- mikroorganizmy tlenowe, rosną powierzchniowo,

- rosną w temperaturze -18 do 62°C, zasiedlają komory chłodnicze,

- większość to organizmy mezofilne, optymalna temperatura 20-35°C,

- rosną przy niskiej aktywności wody (>0,6),

- szeroki zakres tolerancji pH (1-10)

- występują w powietrzu (ok. 70% mikroflory powietrza), w glebie, na pleśniejących surowcach i produktach spożywczych, materiałach technicznych (korozja biologiczna).

1. Rozmnażanie wegetatywne grzybów strzępkowych. (rozmnażanie anamorficzne)

Rozmnażanie przez rozrost i fragmentację strzępek oraz za pomocą spor.

Spory powstałe w wegetatywnej grzybni:

chlamydospory – fragmenty strzępek dodatkowo obłonione,

artospory – tworzone z końcowych fragmentów strzępek grzybni (Geotrichum),

blastospory – tworzone w wyniku szczytowego lub bocznego kiełkowania,

Spory konidialne – (konidia) tworzone na drodze bezpłciowej (Penicillum, Aspergillus)

Sorangiospory – spory umieszczone w sporangium, tworzone w wyniku rozmnażania bezpłciowego u grzybów z klasy Zygomycetes

Askospory – (zarodniki) tworzone w workach, u grzybów rozmnażających się płciowo

Zygospory – spory tworzone u grzybów z klasy Zygomycetes na drodze płciowej

Spory są formą spoczynkową pleśni – mniejsza zawartość wody, spowolniony metabolizm, większa odporność na niekorzystne warunki środowiska. Do kiełkowania wymagają wody. Nie są przetrwalnikami.

1. Rozmnażanie płciowe grzybów strzępkowych.

W rozmnażaniu płciowym uczestniczą komórki płciowe (gamety) jedno- lub różnoimienne, które tworzą się w gametangiach, tj. haploidalnych elementach płciowych. U grzybów, które nie wytwarzają organów płciowych, ale zachowały cechy plechowości proces ten zachodzi między wegetatywnymi komórkami o zróżnicowanej plechowości. W wyniku fuzji cytoplazmy łączących się komórek dochodzi do utworzenia zygoty. U grzybów z klasy Zygomycetes przez pewien czas zygota zawiera podwójną liczbę jąder. W dalszym etapie ściana zygoty grubieje, staje się inkrustowana, ciemniejsza od grzybni, przyjmuje cechy przetrwane, stąd określa się ją jako zygosporę. Wkrótce dochodzi do kariogamii, czyli po połączeniu haploidalnych jąder powstaje diploidalna zygota,
a następnie w wyniku podziału redukcyjnego (mejozy) tworzą się haloidlane zarodniki o zmienionych cechach. U workowców (Ascomycetes) z utworzonej w procesie płciowym zygoty rozwija się wegetatywna dikariotyczna grzybnia, w której, w późniejszym etapie rozwoju, dikariotyczne jądra wędrują do strzępek korkotwórczych, gdzie odbywa się proces kariogamii, a następnie podział redukcyjny i utworzenie worka z haploidalnymi zarodnikami (askosporami), o nowych cechach organizmu wegetatywnego. Liczebność jąder haploidalnych zależy od liczby podziałów mitotycznych zachodzących w worku.

1. Rozmnażanie drożdży.

Sposoby rozmnażania drożdży:

- wegetatywnie (bezpłciowo):

Podział komórki: (drożdże z rodzaju Schizosaccharomyces – drożdże rozszczepkowe), komórki drożdży rozszczepkowych mają kształt cylindryczny, przed podziałem następuj rozrost komórki na długość, a po osiągnięciu odpowiedniego rozmiaru w jej środku tworzy się przegroda, dośrodkowo zamykająca światło komórki, po całkowitym utworzeniu przegrody następuję stopniowe oddzielanie się komórek.

Pączkowanie: polega na wytworzeniu pączka na powierzchni komórki, który po osiągnięciu odpowiednich rozmiarów może się od niej oderwać, na powierzchni obu komórek pozostają ślady w postaci blizn po tworzeniu pączka, blizna na nowo powstałej komórki nasi nazwę blizny urodzeniowej lub podstawowej w odróżnieniu od blizn po kolejnych pączkach. (z komórki macierzyste wypączkowuje komórka potomna, komórka macierzysta nie znika) – pączkowanie jednobiegunowe, dwubiegunowe, wielobiegunowe. Typ pączkowania określa się jako wielobiegunowy, gdy nowe komórki tworzą się na całej powierzchni komórki macierzystej. Gdy pączki tworzą się na jednym biegunie komórki, mówimy o pączkowaniu jednobiegunowym, natomiast gdy powstają na przeciwległych biegunach to pączkowanie jest dwubiegunowe.

Przez połączenie obu tych procesów.

- generatywnie (płciowo) – polega na koniugacji komórek (złączenie 2 komórek drożdżowych – komórki haploidalne 1 komplet chromosomów) tworzą komórke diploidalną (podwójny komplet chromosomów) -> ta dalej rozmnaża się wegetatywnie i będą powstawały komórki diploidalne lub utworzą diploidalną zygotę -> podział mejotyczny (4 komórki potomne w worku – haploidalne zarodniki)
[niektóre po 8 zarodników bo najpierw mejoza a później mitoza -> zachodzi w niekorzystnych warunkach środowiskowych]

1. Cykl rozwojowy (przemian pokoleń) drożdży Saccharomyces cerevisiae.

Proces płciowy, tworzenie diploidalnych zygot. Zygoty mogą rozmnażać się na drodze wegetatywnej dając pokolenie diploidalne lub podlegać sporogenezie (haploidalne spory w workach), które dają pokolenie haploidalne, występowanie kolejno pokoleń haploidalnych i diploidalnych nosi nazwę przemiany pokoleń.

Spory mogą mieć różną wielkość i kształty. Mogą przyjmować postać sferyczną, owalną nerkowatą, kapeluszowatą, kształty igły, maczugi, Saturna, brodawki. Powierzchnia spor może być gładka, szorstka, brodawkowata, itp.

Spory są stosunkowo odporne na działanie niekorzystnych warunków środowiska, szczególnie takich jak wzrost kwasowości, czy podwyższona temperatura. Spory kiełkują, przekształcając się w komórki wegetatywne.

1. Budowa układu konidialnego pleśni z rodzaju Aspergillus i Penicillum.

Aspergillus (kropidlak) – pleśnie należące do tego rodzaju charakteryzują się główkowatym zakończeniem konidioforu, który wyrasta bezpośrednio z podłoża lub tworzy się na strzępkach powietrznych. Konidiofor rozszerza się na szczycie, tworząc pęcherzyk o kształcie kulistym, półkolistym, elipsoidalnym lub maczugowatym. Na całej powierzchni pęcherzyka lub na jego części powstają fialidy (komórki konidiotwórcze) lub metule i fialidy w jednym lub kilku rzędach. Fialidy mają kształt butelkowaty, zwężający się na końcu w krótką szyję, przez którą przesuwają się konidia tworzące się w bazypetalnych łańcuchach. Konidia mogą być kuliste, elipsoidalne, gładkie, chropowate, kolczaste o różnym zabarwieniu, przeważnie o wymiarach 3-5μm. Pęcherzyk z metulami, fialidami i konidiami tworzy główkę konidialną.

Penicillum (pędzlak) – pleśnie należące do tego rodzaju charakteryzują się tworzeniem pędzelkowatych konidioforów, o budowie przypominającej pędzel. U niektórych gatunków konidiofory mogą być zakończone okółkiem fialid, na których wytwarzane są łańcuchy konidiów. U większości gatunków konidiofory powstają przez rozgałęzienie strzępka konidionośnego. Elementami rozgałęzień są rami i ramuli, a te dalej tworzą metule. Kolejnym etapem rozbudowy konidioforu są fialidy, wytwarzające konidia o wymiarach 3-5μm. Układy rozgałęzień mogą być symetryczne lub asymetryczne w stosunku do osi konidioforu. Liczba rozgałęzień, układ fiali oraz cechy morfologiczne konidiów są charakterystyczne dla gatunku.

1. Znaczenie grzybów w przyrodzie.

Stymulatory wzrostu roślin – gibereliny produkowane są przez Giberella fuji. Kwas giberelinowy w praktyce wykorzystywany jest w uprawach roślin, ponieważ pobudza podział komórek, zwłaszcza w strefie wierzchołków wzrostu. Stosowany także do otrzymywania partenokarpicznych owoców, np. winorośli i pomidorów pozbawionych nasion.

Chityna i chitozan w rolnictwie – stosowane jako nośniki substancji biologicznie czynnych.

1. Znaczenie biotechnologiczne drożdży.

*Przemysł fermentacyjny:

+winiarstwo–Saccharomyces cerevisiae(różne rasy),Saccharomyces bayanus

+browarnictwo- Saccharomyces cerevisiae (drożdże górnej fermentacji- np. piwo pszeniczne, ale), Saccharomyces pastorianus (drożdże dolnej fermentacji- np. piwo pilsner)

+gorzelnictwo- Saccharomyces cerevisiae

*Piekarnictwo- Saccharomyces cerevisiae

*Drożdże paszowe- Candida, Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces)

*Inne przemysly- mleczarstwo (kefir, kumys), enzymy, hydrolizaty białek, preparaty farmaceutyczne

1. Znaczenie biotechnologiczne grzybów strzępkowych.

Wykorzystanie w różnych gałęziach przemysłu:

przemysł spożywczy (sery pleśniowe, wędliny, żywność orientalna);

biotechnologia (preparaty enzymatyczne – proteolityczne, celulolityczne, amylolityczne; kwasy organiczne; lipidy; stymulatory rozwoju roślin).

Zagrożenie:

- mykozy – grzybice, powierzchniowe, układowe,

- mikotoksyny – toksyczne metabolity grzybów,

- zanieczyszczenia w produkcji żywności.

1. Glony, klasyfikacja i ogólna charakterystyka.

Fotosytetyzujące, tlenowe mikroorganizmy eukariotyczne. Występują w wodach słodkich
i słonych, w wilgotnym powietrzu (na powierzchni kamieni, roślin, wody, śniegu).

Euglenophyta – eugleniny: jednokomórkowe, kształt wydłużony, owalny, wrzecionowaty
lub spiralny, rozmnażają się przez podział podłużny, tworzą cysty umożliwiające im przetrwanie
w niekorzystnych warunkach, występuje głównie w wodach słodkich szczególnie w zbiornikach o dużej zawartości związków organicznych.

Pyrrophyta – tobołki: najczęściej jednokomórkowe, kuliste, owalne lub wydłużone, komórki otacza celulozowy pancerzyk, złożony z płytek, rozmnażają się przez podział, przy czym jest to podział w linii skośnej, komórka potomna otrzymuje połowę ściany, pancerzyka i dobudowywuje resztę.

Chrysophyta – złocienice: koloru złocistego, złotobrunatnego.

Klasa Bacillariophyteae (okrzemki) – glony jednokomórkowe o zróżnicowanym kształcie, ściana komórkowa nasycona jest krzemionką, pancerzyki obumierających okrzemek gromadzą się
w osadach dennych, dając tzw. ziemię okrzemkową, rozmnażają się wegetatywnie (przez podział)
i płciowo. Występują w wodach czystych, również pod lodem, wskaźniki postępującego stopnia oczyszczania wody.

Chlorophyta – zielenice: jednokomórkowe (często kolonijne), rozmnażają się wegetatywnie (przez podział komórek, formy nitkowate również przez fragmentację nici) i płciowo, występują również w wodach słodkich.

Rząd Nolvaces (toczkowe): jednokomórkowe, z reguły kolonijne, występują w wodach czystych i zanieczyszczonych, szczególnie często w rowach i kałużach.

1. Charakterystyka morfologiczna glonów.

Różne zabarwienie- zielone, złociste, brunatne, czerwone, fioletowe, nawet prawie czarne. U glonów autotroficznych wyst. chlorofil oraz dodatkowe barwniki jak np. fikobiliny. Bywają też glony bezbarwne- heterotroficzne. Ściana kom. występuje w komórkach wszystkich glonów z wyjątkiem euglenie, których protoplast jest okryty stężałą błoną cytoplazmatyczną. Ściana kom. najczęściej zbud. z celulozy i zawiera domieszki innych substancji np. węglan wapnia(niektóre zielenice), krzemionkę(okrzemki), substancje śluzowaciejące.Wyst. jądro- eukarioty. Kom. na ogół 1-kom., w niektórych grupach( np. u pewnych zielenic)mają postać komórczaków. *Postać wiciowcowa -najbardziej prymitywna; organizm 1-kom., opatrzony wićmi -organelle ruchu np. zawłotnia. *W drodze ewolucji wykształciły się postacie kolonijne, złożone z licznych zaopatrzonych wiciami komórek-osobników, a następnie organizmy wielokomórkowe, których poszczególne komórki zaopatrzone są wiciami, np. toczek

*Jednokomórkowa postać nieruchliwa, pozbawiona wici to np. chlorella

Z niej wykształciły się formy kolonijne, wśród których najprymitywniejsze mają postać nici. Dalsza ewolucja doprowadziła do powstania różnych wielokomórkowych plech, od stosunkowo prostych do bardzo złożonych jak np. u brunatnic, gdzie spotykamy już nawet załączniki tkanek.

1. Znaczenie glonów w przyrodzie i gospodarce człowieka.

• Producenci materii organicznej w procesie fotosyntezy.

• Wytwarzanie tlenu w środowisku wodnym (poprawa bilansu tlenowego środowiska). Fotosyntetyzujące właściwości glonów odgrywają bardzo istotną rolę w obiegu węgla i tlenu w przyrodzie. Uważa się, że glony wiążą podobne ilości CO₂ i wydzielają O₂ jak lądowe rośliny, tzw. zielone płuca wody.

• Utrudniają filtrację i pogarszają smak i zapach oraz zmieniają zabarwienie wody pitnej.

• Wykorzystanie do biosyntezy białka paszowego.

• W wodach o dużej zawartości chloru i fosforu niektóre gatunki glonów tworzą tzw. zakwity (masowy rozwój). W momencie obumierania do mineralizacji ich szczątków potrzebne są duże ilości tlenu (następuje deficyt tlenowy środowiska).

1. Charakterystyka bakterii z rodziny Pseudomonadaceae.

Pseudomonas: pałeczki, gram-, o wymiarach 0,5-1x1,5-4μm, urzęsione polarnie (jedna rzęska lub pęczek), metabolizm tlenowy, nigdy fermentacyjny, mogą produkować kwasy organiczne – na drodze biologicznego utleniania. Zdolne są do metabolizowania różnych związków organicznych, w tym również trudno przyswajalnych aromatycznych związków heterocyklicznych (znaczenie w oczyszczaniu wody i ścieków, szczególnie w przemyśle chemicznym).

Ze względu na niskie wymagania pokarmowe występują bardzo powszechnie w glebie, wodzie, masie roślinnej, ściekach. Zdolne do wzrostu w szerokim zakresie temperatur 4-40°C. Występują również w żywności(produkty białkowe), gdzie są odpowiedzialne za jej psucie (wysoka aktywność proteolityczna). Niektóre z nich wytwarzają rozpuszczalne w wodzie barwniki (zielonkawy, niebieskawy – piocyjaniny, czasem fluoryzujące) nadające podłożu lub produktom specyficzne zabarwienie.

Zazwyczaj są saprofitami, jedynie nieliczne są chorobotwórcze np. Ps. Aeruginosa, który może wywołać ropnienie ran (z charakterystyczną zielonkawą ropą), zapalenia ucha środkowego, a nawet zakażenie układowe. Jest to jeden z najczęstszych patogenów szpitalnych (woda z kwiatów).

1. Charakterystyka bakterii z rodziny Azotobacteriaceae, znaczenie gospodarcze.

Azotobacter: bakterie tlenowe, o komórkach dużych, ok. 2-5μm, owalnych lub pałeczkowatych, występujące często w dwoinkach. W warunkach niekorzystnych stare komórki zmniejszają swoje wymiary, otaczając się grubą warstwą (błoną), tworząc cysty. W tej postaci mogą przetrwać bardzo długi okres czasu, aby w warunkach korzystnych wykiełkować w młode komórki. Występują bardzo pospolicie w glebie, nie rozwijają się jednak w glebie kwaśnej (poniżej pH 6), ich ilość w glebie jest traktowana jako wskaźnik żyzności gleby. Asymilują azot atmosferyczny (tzw. wolnowiążące asymilaty azotu atmosferycznego).

1. Charakterystyka bakterii z rodziny Acetobacteriaceae (bakterie octowe).

Acetobacter + Gluconobater = bakterie octowe

Acetobacter – komórki urzęsione peritrichalnie (z rodzaju Gluconobacter urzęsione polarnie), wybitne tlenowce. Występują pojedynczo lub w parach, nieraz w niedługich łańcuszkach, o wymiarach 0,9x1-4μm. W starych hodowlach lub szczepy przemysłowe mogą być nieruchliwe. Rozwijają się w zakresie temperatur 4-40°C. Nie są patogenne w stosunku do ludzi i zwierząt.

Podział bakterii octowych:

- suboksydanty – nie są zdolne do utleniania kwasu octowego (kwas octowy jest końcowym produktem ich metabolizmu), np. bakterie z rodzaju Gluconobacter,

- mezoksydanty – proces utleniania kwasu octowego prowadzą bardzo powoli, np. gaunki Acetobacter aceti, Gluconobacter xylinus,

- peroksydanty – utleniają kwas octowy do CO₂ i H₂O, np. bakterie Acetobacter pasteurianus.

1. Znaczenie biotechnologiczne bakterii octowych.

- biotransformacja: z udziałem bakterii octowych – utleniają:

I-rzędowe alkohole do kwasów:

CH₃CH₂OH → CH₃COOH

CH₃CH₂CH₂OH → CH₃CH₂COOH

II-rzędowe alkohole do ketonów:

CH₃CHOHCH₃ → CH₃COCH₃

- produkcja octu:

metoda powierzchniowa (orleańska) – zafermentowanie wina w beczkach (230dm³), napełnionych do 1/3 objetości, odciąganie octu i dolewanie świeżego wina w odstępach tygodniowych, otrzymuje się tzw. ocet winny (aromatyczny),

metoda ociekowa – unieruchomienie bakterii na porowatym nośniku (pumeks, wióry bukowe, koks, kolby kukurydzy); zacier jest podawany na górną warstwę i ścieka przez materiał porowaty; zacier – 10-15% etanolu, 1-3% kwasu octowego, stymulatory wzrostu bakterii octowych (ekstrakt drożdżowy, glukoza, sole mineralne azotu i fosforu),

metoda wgłębna (bezwirowa) – w acetatorach, fermentory z napowietrzeniem przez system barboterów, zacier o podobnym składzie jak w metodzie ociekowej

szkodniki w procesie octowania:

- bakterie utleniające kwas octowy (Acetobacter aceti, Gluconoacetobacter xylinus, Acetobacter pasteurianus),

- węgorki (nicienie) – żywią się bakteriami octowymi,

- muszka octowa – roznosi zakażenia obcymi bakteriami i drożdżami, np. utleniającymi ocet bakteriami octowymi czy drożdżami Candida mycoderma.

1. Charakterystyka bakterii z rodziny Enterobacteriaceae.

Rodzina Enterobacteriaceae – gram-, pałeczki, o wymiarach 0,7x3μm, urzęsione peritrichalnie, bądź nieruchliwe, nieprzetrwalnikujące, tlenowe lub względnie beztlenowe. Są mieszkańcami jelit ludzi i zwierząt gdzie żyją jako komensale [Escherichia], lub jako pasożyty chorobotwórcze [Salmonella, Shigella]. Ich chorobotwórczość wiąże się z rozwojem w organizmie człowieka i wytwarzaniem różnych toksyn. Część z nich bytuje w środowisku naturalnym wody i gleby [Enterobacter].

Rodzaj Salmonella – pałeczki tlenowe lub względnie beztlenowe, nie fermentują laktozy. Bytują w przewodzie pokarmowym zwierząt domowych i dzikich, drobiui ptakó, owadów. Powszechne nosicielstwo gryzoni.

Rodzaj Shigella – bakterie chorobotwórcze tylko dla ludzi. Powodują czerwonkę (Sh. dysanterie, Sh. boydii, Sh. sonnei, Sh. flexneri) oraz zatrucia pokarmowe. Podobnie jak Salmonella mogą utrzymywać nosicielstwo w przewodzie pokarmowym. Przenoszone są głównie przez zwierzęta wodne (ryby, kraby), mleko, sałatę i produkty zanieczyszczone fekaliami.

Rodzaj Yersinia – pałeczki, gram-, Proteusz wymiarach 0,7x4-5μm, rosną nawet w -1°C, odporne na wysokie stężenie NaCl (20%), szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, zarówno w glebie jak i w wodzie.

Rodzaj Proteus – z reguły bardzo aktywne proteolitycznie, końcowe produkty przemian charakteryzują się charakterystycznym gnilnym zapachem, odpowiadają za psucie się produktów białkowych (mięso, jaja). Mogą być przyczyną samozatruć człowieka, które występuje w wyniku wyłącznego lub przeważającego spożywania produktów białkowych. W przewodzie pokarmowym zwiększa się wówczas liczba bakterii proteolitycznych, w tym Proteus, które wytwarzają szkodliwe związki (często kancerogenne) – indol, skatom, merkaptany.

1. Paciorkowce mlekowe (rodzaje: Streptococcus, Lactococcus, Leuconostoc), znaczenie biotechnologiczne.

Streptococcus, Lactococcus, Leuconostoc – paciorkowce gram+, występują w dwoinkach, łańcuszkach, fermentują cukry do kwasu mlekowego (fermentacja mlekowa), wykorzystywane w mleczarstwie, w produkcji kiszonek, w produkcji dekstranu (Lc. messenteroides ssp. dextranicum) i nizyny (Lc. lactis ssp lactis).

sacharoza → fruktoza (enzym: transglukozydaza dekstranosacharozy, wydziela się dekstran)

1. Charakterystyka bakterii z rodziny Bacillus i Clostridium.

Bacillus – laseczki często w łańcuszkach, tworzących długie nici (hodowle stare), przetrwalniki nie zmieniają kształtu komórek, gram+, ruchliwe lub nieruchliwe, tlenowe lub względnie beztlenowe, mezofilne lub termofilne, występują w glebie, wodach słodkich i słonych, mule, na roślinach, w przewodzie pokarmowym zwierząt, w psującej się żywności, cechują się bogatymi uzdolnieniami enzymatycznymi, niektóre produkują antybiotyki.

Clostridium – długie laseczki, często w łańcuchach, przetrwalniki z reguły szersze niż komórka, co powoduje deformacje komórek (wrzeciono lub buławka), bakterie beztlenowe. Występują bardzo pospolicie w glebie, fermentującej masie roślinnej, kiszonkach (psujących się), w przewodzie pokarmowym zwierząt oraz w produktach spożywczych o dużej zawartości białka i cukru. Niektóre gatunki glebowe zdolne do wiązania azotu atmosferycznego, inne gatunki tworzą silne toksyny np. Clostridium botulinum, inne są chorobotwórcze np. Clostridium tytani, Clostridium perfringens.

Ze względu na uzdolnienia enzymatyczne dzilimy bakterie Clostridium na:

- bakterie sacharolityczne – zdolne do fermentowania różnych węglowodanów (wówczas: słabe uzdolnienia proteolityczne), występują głównie w środowiskach roślinnych, produktami ich przemian są kwasy organiczne, np. Cl. butyricum Cl. acetylobutyricum, Cl. perfringens, charakterystyczną cechą jest wytwarzanie dużej ilości gazu H₂ i CO₂ oraz licznych kwasów takich jak masłowy, bursztynowy, octowy, mlekowy, propionowy a także etanolu.

- bakterie proteolityczne – zdolne do rozkładu białek i fermentacji aminokwasów, niektóre produkują silne toksyny np. Cl. difficile, Cl. botulinum, w wyniku tych przemian powstają różne kwasy, aminy czy produkty gazowe, np. H₂S, NH₃, nadające produktom odrażający zapach.

1. Znaczenie bakterii przetrwalnikujących w gospodarce człowieka.

Nie potrafimy określić długości trwania przetrwalników:

- odporne na wysuszenie,

- odporne na temp.,

- odporne na pH,

- odporne na ciśnienie.

Ciepłooporność przetrwalników bakterii: wskaźnik D mówi nam jaki jest czas w danej temp., żeby uzyskać redukcje określonej ilości bakterii żywych, np. D₈₀ – decymalny czas redukcji żywych organizmów w temp. 80°C. Geobacillus stearothermophilus – do wyznaczania sterylności, jeżeli je już usuniemy tzn., że uda się otrzymać warunki sterylne.

Środowisko ma wpływ na ciepłooporność, wskaźnik D przyjmuje różne wartości w zależności od ś rodowiska. Ciepłooporność w wodzie mniejsza.

Kiełkowanie jest szybkim procesem.

- biegunowe kiełkowanie endospory (np. Bacillus megaterium)

. pęcznienie spory,

. rozrywanie osłon.

- boczne kiełkowanie endospory (np.Bacillus cereus)

. podziały komórki wegetatywnej

1. Znaczenie biotechnologiczne bakterii z rodziny Enterobacteriaceae.

Bakterie E. coli uznawane są jako wskaźnik higieniczny wody (żywności) czyli zanieczyszczeń odchodami.

1. Bakterie z rodzaju Lactobacillus, znaczenie biotechnologiczne.

Lactobacillus – pałeczki, regularne, o wymiarach 0,8x5-10µm, nieprzetrwalnikujące, gram+, nieruchliwe, względnie beztlenowe lub beztlenowe, saprofityczne, występują powszechnie w przyrodzie, szczególnie w mleku i produktach mlecznych, na roślinach oraz na błonach śluzowych człowieka i zwierząt.

Znaczenie przemysłowe: w mleczarstwie, kiszonki roślinne (kapusta, ogórki i inne warzywa), pieczywo fermentowane, preparaty probiotyczne, produkcja kwasu mlekowego.

1. Bakterie propionowe, znaczenie biotechnologiczne.

Nieruchliwe pałeczki, pojedyncze lub w łańcuszkach, gram+, względnie beztlenowe lub beztlenowe, występują głównie w środowiskach roślinnych, fermentowanych produktach mlecznych oraz w jelitach. W warunkach beztlenowych – komórki krótkie, podobne do ziarniaków, w warunkach tlenowych – komórki często maczugowate, zdeformowane lub rozgałęzione w kształcie litery U (pieomorfizm) lub Y. Wykorzystanie: w przemyśle mleczarskim (w produkcji tzw. serów szwajcarskich), biosynteza witaminy B₁₂ (w podłożach z dodatkiem soli kobaltu).

1. Bakterie nitryfikacyjne, charakterystyka i występowanie.

Bakterie nitryfikacyjne – zdolne do utleniania amoniaku do azotanów (III), gram-, tlenowe, ruchliwe, pałeczki (Nitrosomonas, Nitrobacter), ruchliwe ziarniaki (Nitrosococcus, Nitrococcus) lub ruchliwe formy spiralne (Nitrosovibrio, Nitrospira). Optymalne pH ich działania 7 – 8.

Proces nitryfikacji pełnej jest zawsze dwuetapowy, prowadzony przez wyspecjalizowane, dwie grupy bakterii:

I etap – utlenianie NH₃ do NO₂^- prowadzi grupa bakterii Nitroso-

II etap – utlenianie NO₂^- do NO₃^- prowadzi grupa bakterii Nitro-

Do tej pory nie wykryto jeszcze mikroorganizmów zdolnych do utlenienia amonu do azotanów (V).

Proces Nitroso- Proces Nitro- NO₂^- + ½O₂ → NO₃^-

NH₃ + O₂ + 2e^- → NH₂OH + H₂O

NH₂OH + H₂O + ½O₂ → NO₂^- + H₂O + H⁺

• Bakterie nitryfikacyjne – pospolite mikroorganizmy gleby i wody (słonej i słodkiej). Metabolizują jony amonowe, które powstają podczas mineralizacji związków azotowych (białek-odbiałczanie). Oczyszczanie zbiorników wodnych.

• Bakterie nitryfikacyjne – niszczą wapień i cement w nawierzchniach dróg, mostów i budynkach – utleniają związki amonowe z atmosfery lub odchodów zwierząt do kwasu azotowego – korozja mikrobiologiczna.

  • Korozja bezpośrednia (np. ubrania) – zjadanie wełny, bawełny czy papieru.

  • Korozja gdzie mikroorganizmy wytwarzają pewne składniki (kwasy organiczne
    i organiczne) powodujące reakcje tzw. korozja wzbudzona.

Rodzina Spirillaceae – tlenowe lub beztlenowe, gram-, ruchliwe, krętki lub śrubowce. Występują pospolicie w zbiornikach wodnych (zarówno w wodach słodkich i słonych), w glebie, mułach dennych, w gnojówce.

Spirillum – komórki różnych rozmiarów, niektóre bardzo duże (1,6x20-50μm), jedne z pierwszych obserwowanych mikroskopowo bakterii 91670r., Leeuwenhoek), tlenowe, względnie beztlenowe, silnie ruchliwe, urzęsione polarnie.

1. Bakterie siarkowe, znaczenie w gospodarce człowieka.

Bakterie siarkowe – bakterie utleniające związki siarki, utleniają siarkę lub jej związki; główne rodzaje: Acidithiobacillus, Thiobacillus, Thiobacterium i Thiospira. Krótkie (1-2μm), gram-, pałeczki, urzęsione, utleniają zredukowaną siarkę w takich związkach jak: tiosiarczany, siarkę elementarną, siarczki, np. H₂S.

H₂S + 2O₂ → SO₄^2- + 2H⁺

S⁰ + H₂O + 3/2O₂ → SO₄^2- + 2H⁺

S₂O₃^2- + H₂O + 2O₂ → SO₄^2- + 2H⁺

Bytują głównie w wodzie – rowach ściekowych, rurach kanalizacyjnych, przewodach wodociągowych, na ścianach studni. Niektóre z tych bakterii należą do tzw. ekstremofili, np. zamieszkują gorące źródła, w których utleniają głównie H₂S pochodzenia wulkanicznego, tolerują temperaturę dochodzącą do 90°C i pH 1-3, np. Aciditiobacillus thiooxygans, który wytwarza kwas siarkowy i jest zdolny do wzrostu w pH 1-3. Jest charakterystyczną prawie jedyną mikroflorą w kopalniach siarki.

Ich znaczenie gospodarcze polega na biologicznej korozji wapiennych i cementowych konstrukcji. Biorą udział w obiegu siarki w przyrodzie, zmniejszają ilość silnie toksycznych H₂S. Stosowane do bioługowania siarki (Acidithiobacillus ferrooxidans).

Legionella – Legionella pneumophila – gram-, pałeczki, ruchliwe, o wymiarach 0,6x2μm. Nazwa rodzaju pochodzi od faktu, że latem 1976r. była rozpoznana jako przyczyna zachorowania na grypopodobne zapalenie płuc 147 uczestników zjazdu weteranów legionu amerykańskiego (w Filadelfii), 29 osób zmarło.

Występuje w glebie i w wodzie oraz instalacjach chłodniczych, urządzeniach klimatyzacyjnych (aerozole urządzeń klimatycznych były źródłem infekcji legionistów), w prysznicach, kranach, wannach z hydromasażem wodnym, fontannach. Znajdowana jest również w instalacjach wodociągowych, gdzie można tworzyć biofilm na powierzchni urządzeń i przewodów.

W szpitalach największe zagrożenie stwarza płukany w niesterylnej wodzie sprzęt medyczny (respiratory, inhalatory, cewniki, dreny, aparatura do pirometrii i endoskopii). Miejscem szczególnie szybkiego wzrostu Legionella pneumophila mogą być instalacje wodne wykonane z tworzyw sztucznych. Chlorowanie nie jest dla tych bakterii większym zagrożeniem, gdyż doskonale znosi obecność chloru.

Objawy legionellozy – są nietypowe – ból głowy, gorączka, mijają po 5 dniach, śmierć następuje w 15 – 20% przypadków, głównie osoby starsze.

1. Bakterie żelaziste, znaczenie w gospodarce człowieka.

Grzyb ściekowy ( Sphaerotilus, Leptothrix, ) – gram-, pałeczki, tlenowe, tworzące długie łańcuchy, worek otoczony pochewką, urzęsione. Po podziale szczytowe komórki wydostają się z pochewki i wędrują swobodnie w wodzie. Gdy dotrą do korzystnych warunków pokarmowych tworzą nową pochewkę i prowadzą osiadły tryb życia. W środowisku wodny, bogatym w składniki pokarmowe, mogą tworzyć ogromne ilości śluzowych mas, bądź skórzastych nalotów na powierzchni wody. Często są przyczyną zapychania się rur kanalizacyjnych. Utlenianie Fe²⁺ do Fe³⁺ zgodnie z reakcją:

Fe²⁺CO₃ + O₂ + H₂O → Fe³⁺(OH)₃ + CO₂

Wodorotlenek żelaza gromadzi się w pochewkach bakterii, nadając brunatne zabarwienie nalotów bakteryjnych na wodzie, bakterie te często nazywamy bakteriami żelazistymi, Leptothrix, utleniają jony Mn²⁺ do Mn⁴⁺

Mn²⁺ + 1/2O₂ + H₂O → Mn⁴⁺O₂ + 2H⁺

Występują obficie w osadach czynnych w oczyszczalniach ścieków, szczególnie obciążonych związkami organicznymi, np. w ściekach rzeźni, z ferm hodowlanych.

Zdolność utleniania soli żelaza i gromadzenie ich w pochewkach może być wykorzystywane do biologicznego odżelazienia wody przeznaczonej do picia.

1. Archeony metanogenne, występowanie, znaczenie w gospodarce człowieka.

- produkują metan,

- biorą udział w beztlenowym procesie oczyszczania ścieków, występują w osadzie czynnym,

- występują w przewodzie pokarmowym człowieka i zwierząt (głównie przeżuwaczy),

- występują w osadach dennych zbiorników wodnych i w bagnach.

1. Promieniowce budowa morfologiczna.

Promieniowce – Streptomyces, Actinomyces, Nocardia – gram+, o długich niciach, nieraz rozgałęzione, o wymiarach 1-1,5x10-50μm, tworzą grzybnię wzrastającą w podłoże oraz grzybnię powietrzna (podobnie jak pleśnie), z reguły są mikroorganizmami tlenowymi. Występują pospolicie w glebie, kompoście, rozkładającej się masie roślinnej, wilgotnych stogach siana. Charakterystyczny zapach gleby czy stęchlizny jest związany z obecnością produkowanych przez promieniowce tzw. geosmin.

39. Promieniowce, znaczenie biotechnologiczne.

• Produkcja antybiotyków (ok. 2/3 naturalnych antybiotyków stosowanych w lecznictwie)

• Niektóre rodzaje zdolne do asymilacji N₂ w symbiozie z korzeniami krzewów

• Niektóre gatunki są chorobotwórcze dla ludzi i zwierząt (Streptomyces scables-parch ziemniaka)

40. Sinice, budowa morfologiczna.

Bakterie Gram-, zawierają w ścianie komórkowej peptydoglikan, zawierają barwniki fotosyntetyzujące, organizmy samożywne.

Wymiary komórek: szerokość 0,5-1µm , długość 1-60µm.

Prowadzą proces fotosyntezy tlenowej. Barwniki:

• chlorofil a

• fikobiliny (różowe)

• fikocyjaniny (niebieskie)

• fikoerytryna (czerwona)

Wyróżniamy:

• sinice chrookokalne – komórki występują pojedynczo lub łączą się w ugrupowania dzięki wydzielaniu śluzu, rozmnażają się przez podział lub pączkowanie

• sinice pleurokapsularne – rozmnażają się przez podziały wielokrotne a w komórce macierzystej powstaje wiele komórek potomnych

• sinice nitkowate nie tworzące heterocyst - zbudowane wyłącznie z komórek wegetatywnych

• sinice nitkowate tworzące heterocysty i dzielące się liniowo heterocysty – komórki o grubej ścianie komórkowej, są miejscami wiązania azotu atmosferycznego. Forma wewnętrznej symbiozy z innymi komórkami, np. Nostoc, Anabena

• sinice nitkowate tworzące heterocysty i dzielące się w więcej niż jednej płaszczyźnie podziału np. Fischerella, Stigonema

41. Sinice, znaczenie w biotechnologii środowiska.

• zwiększają ilość tlenu i zmniejszają ilość CO₂ w zbiornikach wodnych (udział w procesie samooczyszczania wód)

• wchodzą w skład osadu czynnego

• asymilują azot atmosferyczny (sinice z heterocystami)

• pogarszają skład wody pitnej – ziemisty zapach, zmiana zabarwienia

• niektóre produkują neurotoksyny niebezpieczne dla zwierząt i człowieka

• zakwity sinic (lato) stanowią zanieczyszczenie organiczne zbiorników wodnych

42.Czynniki środowiskowe warunkujące aktywność mikroorganizmów.

Czynniki biotyczne:

• małe rozmiary przy dużej powierzchni

• wytwarzanie form przetrwalnych odpornych na niekorzystne warunki środowiska

• zdolność ruchu

• struktury ułatwiające osiedlanie i przytwierdzanie się do podłoża np. nitkowata budowa pleśni i niektórych glonów, tworzenie otoczek śluzowych, haczyków itp.

Czynniki abiotyczne:

• temperatura

• pH środowiska

• obecność tlenu

• zawartość wody

• promieniowanie

• obecność substancji chemicznych, zarówno pokarmowych jak i toksycznych

43.Wpływ temperatury na mikroorganizmy.

psychrofile: najliczniejsza grupa mikroorganizmów w środowiskach naturalnych, bakterie (Pseudomonas, Aeromonas, Bacillus, Micrococcus), drożdże (wiele gatunków Candida, Rhodotonula)

mezofile: większość drobnoustrojów chorobotwórczych, bakterie (Enterobacteriaceae, Enterococcus, wiele gatunków Bacillus, Clostridium), drożdże (Saccharomyces, Schizosaccharomyces)

termofile: niektóre gatunki bakterii mlekowych, niektóre gatunki Bacillus, Clostridium, bardzo rzadko bakterie gram-

44.Wpływ pH na rozwój mikroorganizmów.

pH

ekstremalne acidofile 0,5-2,5

acidofile 2,5-5

neutrofile 5-7,5

alkalofile 7,5-10

ekstremalne alkalofile 10-13,5

mikroorganizmy kwasolubne: liczne drożdże i grzyby strzępkowe (Saccharomyces, pleśnie Aspergillus, Penicillium), bakterie octowe, niektóre bakterie w środowiskach naturalnych

neutrofile: większość bakterii chorobotwórczych, Pseudomonas, wiele gatunków Bacillus, Clostridium

zasadolubne: bakterie nitryfikacyjne, niektóre gatunki Bacillus, nieliczne bakterie chorobotwórcze

Część drobnoustrojów wykazuje wysoką wrażliwość na pH środowiska (bakterie chorobotwórcze), wiele jednak toleruje dość średni zakres pH (szczególnie grzyby strzępkowe).

45.Aktywność wody środowiska a mikroorganizmy.

Aktywność wody środowiska (a_w) – stosunek ciśnienia par danego roztworu do ciśnienia par czystej wody. Aktywność wody 1-molowego roztworu jakiejkolwiek substancji idealnie rozpuszczonej w temperaturze 25°C wynosi 0,9823. Oznacza to, że rozpuszczanie 1 mola substancji w 1dm³ wody powoduje obniżenie ciśnienia par wody o 1,77%.

Obniżenie a_w możemy osiągnąć przez: suszenie, zagęszczanie, liofilizację, dodatek substancji chemicznych (sól, cukier)

a_w

0,95 większość bakterii, niektóre drożdże

0,92 glony wodne (morskie)

0,91 wegetatywne komórki Bacillus, Lactobacillus, niektóre pleśnie

0,88 większość drożdży

0,85 gronkowce Staphylococcus aureus

0,80 większość grzybów strzępkowych

0,75 bakterie halofilne, glony halofilne

0,60 kserofilne grzyby strzępkowe, osmotolerancyjne drożdże

46.Wpływ promieniowania świetlnego na mikroorganizmy.

Wpływ promieniowania świetlnego na mikroorganizmy w środowisku wodnym:

Światło widzialne odgrywa istotną rolę w procesie fotosyntezy, dlatego też ważna jest jego ilość docierająca do różnych warstw wody. Promienie słoneczne dochodzące do powierzchni wody nie wnikają w jej głąb w całości, ponieważ ich część zostaje odbita od lustra wody. Ilość odbitych promieni świetlnych zależy od położenia słońca, powierzchni wody (gładka, pofalowana), topografii otoczenia i warunków meteorologicznych.

Promienie słoneczne działają na organizmy wodne w różny sposób. Rozwój fotoautotrofów jest uwarunkowany dopływem energii świetlnej, co powoduje, że ich wzrost będzie równomierny w całej masie wody. Energia świetlna może wywierać także niekorzystny, a nawet niszczący wpływ na mikroorganizmy pozbawione barwników. Mikroorganizmy wytwarzające barwniki są znacznie mniej wrażliwe na szkodliwe działanie promieni świetlnych, gdyż barwniki pełnią rolę filtru ochronnego przed nadmiernym promieniowaniem słonecznym.

47.Charakterystyka ilościowa i jakościowa mikroorganizmów w glebie.

W glebie występuje ok. 100 gatunków bakterii glebowych, ok. 600 gatunków grzybów (200 Zygomycetes i 350 gatunków anamorficznych). Łączna masa drobnoustrojów może sięgnąć 3 ton na powierzchni 1ha.

Mikroorganizmy gleby:

• autochtoniczne – typowe mikroorganizmy glebowe (promieniowce, grzyby, bakterie asymilujące azot atmosferyczny, bakterie nitryfikacyjne, celulolityczne)

• allochtoniczne – dostające się do gleby z innych środowisk (z wód, ścieków, odchodów zwierząt i człowieka, nawozów). Wśród nich mogą znajdować się również mikroorganizmy patogenne:

-laseczki tężca (Clostridium tetani)

-laseczki wąglika (Bacillus anthracis)

-laseczki jadu kiełbasianego (Clostridium botulinum)

-Enterobakterie (Salmonella, Shigella)

-Enterowirusy

48.Gleba jako siedlisko bytowania mikroorganizmów.

Gleba jest niejednorodną biogeochemiczną strukturą pokrywającą powierzchniową warstwę skorupy ziemskiej. Składa się z 5 podstawowych elementów:

• cząstek mineralnych, głównie krzemiany, glinokrzemiany i węglany (ok. 50%)

• koloidy glebowe, zarówno związków mineralnych jak i organicznych (tzw. humus)

• roztwór glebowy, rozpuszczone w wodzie substancje mineralne i organiczne (do ok. 15%)

• faza gazowa, stanowi mieszaninę powietrza i gazów wydzielanych w procesach metabolicznych przez drobnoustroje i organizmy wyższe (do ok. 30-35%). Zawartość tlenu w glebie jest niższa niż w powietrzu i wynosi od 10-15%, zawartość CO₂ jest natomiast wyższa i wynosi 10-20%

• organizmy żywe, korzenie, kłącza roślin, zwierzęta, głównie stawonogi i ich larwy, robaki, pierwotniaki oraz drobnoustroje takie jak grzyby, bakterie, promieniowce, glony i sinice

Wpływ zawartości roztworu glebowego na rozwój drobnoustrojów:

GLEBA PRZESUSZONA Drobnoustroje GLEBA PODMOKŁA

<--------------- Grzyby

<--------------- Promieniowce

<--------------- Bakterie tlenowe

Bakterie beztlenowe ---------->

<--------------- Bakterie względnie beztlenowe -------->

Procesy

<--------------- Mineralizacja

Fermentacja ---------->

49.Działalność mikroorganizmów w glebie.

• rozmnażają się i przetwarzają substancje mineralne i organiczne w biomasę własnych komórek oraz wydzielają produkty metabolizmu

• rozkładają i mineralizują organiczne szczątki roślinne i zwierzęce (obieg pierwiastków)

50.Obieg węgla w przyrodzie, udział mikroorganizmów.

Atmosfera Biosfera

asymilacja

CO₂ ----------------------------------------------> (CH₂O)_n

<--------------------------------------

oddychanie, mineralizacja

Mineralizacja związków organicznych z udziałem mikroorganizmów glebowych:

• skrobia: bakterie Bacillus, Pseudomonas, sacharolityczne gatunki Clostridium, pleśnie Aspergillus oryzae, Aspergillus niger

• celuloza: bakterie Cytophaga, Cellulomonas, Cellvibrio, Clostridium, promieniowce, pleśnie Fusarium, Chaetomium, Aspergillus. Rozkład błonnika zachodzi szybciej w glebach obojętnych lub lekko kwaśnych niż w glebach silnie zakwaszonych

• hemicelulozy: rozkład jest najczęściej wynikiem współdziałania zespołu wielu drobnoustrojów

• ligniny: trudno rozkładalne, główną rolę spełniają tu grzyby wyższe (huby) oraz grzyby z rodzaju Fusarium, Penicillium, Aspergillus i promieniowce

• pektyny: najaktywniej rozkładane przez bakterie beztlenowe z rodzaju Clostridium

• chityna: bakterie Cytophaga, Bacillus, Pseudomonas, grzyby, promieniowce

51.Obieg azotu w przyrodzie, udział mikroorganizmów.

Azot jest wprowadzany do gleby w formie nieorganicznej wraz z nawozami mineralnymi oraz w formie organicznej razem z nawozami organicznymi i ze szczątkami obumarłych roślin i zwierząt. Związki te dzięki działalności mikroorganizmów glebowych ulegają rozkładowi do form dostępnych dla roślin. Dodatkowo azot cząsteczkowy, niedostępny dla większości organizmów żywych, może być asymilowany z atmosfery przez mikroorganizmy i włączony do obiegu tego pierwiastka w przyrodzie. Zasoby azotu uległyby wyczerpaniu, gdyby nie udział mikroorganizmów glebowych przeprowadzających proces mineralizacji materii organicznej, które wprowadzają ten pierwiastek w ponowny obieg i przekształcają do form wykorzystywanych przez rośliny ( azotany(V), sole amonowe).

52.Asymilacja azotu atmosferycznego przez mikroorganizmy.

Zdolność przyswajania azotu atmosferycznego wykazują niektóre bakterie. Organizmy takie nazywane są diazotrofami. Wśród mikroorganizmów wiążących azot wyróżnia się wolno żyjące organizmy oraz zdolne do wiązania azotu w symbiozie z roślinami.

Wiązanie azotu cząsteczkowego polega na aktywacji N₂, a następnie redukcji do NH₃, który jest przekształcany do organicznej formy azotu. Wiązanie chemiczne między atomami azotu jest bardzo silne i jego aktywacja wymaga dużej energii, bowiem przeniesienie jednej pary elektronów następuje kosztem zużycia 4 cząsteczek ATP.

53.Drobnoustroje asymilujące azot atmosferyczny.

Mikroorganizmy zdolne do przyswajania azotu atmosferycznego:

• asymilatory azotu wolnożyjące:

• tlenowe: Azotobacter, Azomonas, Achromobacter, Derxia, Pseudomonas, niektóre sinice (Nostoc, Anabena)

• beztlenowe: Clostridium (najaktywniejsze Clostridium pasteurianum, Cl. pectinovorum)

  • asymilatory azotu zdolne do wiązania azotu wyłącznie w symbiozie z roślinami:

• rizobia – z roślinami motylkowymi: Rhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Sinorhizobium

• sinice (Nostoc, Anabena) w glebach zalewanych (uprawa ryżu), glebach mokrych (mchy, sagowce)

• promieniowce (Nocardia, Frankia) z krzewami, drzewami (olcha, oliwnik, brzozowate, różowate)

54.Procesy mikrobiologicznej nitryfikacji w glebie.

Część jonów amonowych ulega procesowi nitryfikacji, który polega na ich utlenieniu do azotanów (V). Nitryfikacja przebiega dwuetapowo: w pierwszej fazie następuje utlenienie do przez bakterie z rodzaju Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosococcus, określane jako grupa Nitroso-. Druga faza nitryfikacji polega na utlenieniu azotanów (III) do azotanów (V) przez bakterie z rodzaju Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus (grupa Nitro-).

|

hydroksyloamina

(NH₂OH)

|

rodnik nitrylu

(NOH)

|

nitrohydroksyloamina(NO₂NHOH)

Bakterie nitryfikacyjne:

Nitrosomonas

Nitrobacter

|

azotan (III)

|

uwodniony azotan (NO₂H₂O)

|

azotan (V)

55.Procesy mikrobiologicznej denitryfikacji w glebie.

W warunkach beztlenowych azotany (V) mogą ulec redukcji do azotanów (III) lub do amoniaku w procesie denitryfikacji. Przemiany te mogą przebiegać dalej, aż do uwolnienia zredukowanych związków azotu mineralnego, tj. NO, N₂O, N₂, NH₃.

W procesie tym można wyróżnić 3 warianty:

• denitryfikację całkowitą w warunkach beztlenowych, podczas której azotany (V) redukowane są do azotu, który może ulotnić się z gleby

• denitryfikację częściową w warunkach względnie beztlenowych, podczas której amoniak może się ulotnić lub ponownie wejść w obieg azotu glebowego, przekształcając się w azotany (III) i azotany (V)

• zbiałczanie azotanów, jon zużywany jest do budowy komórek drobnoustrojów i roślin

Zdolność do denitryfikacji właściwej, tj. redukcji do N₂ i N₂O, posiadają liczne bakterie z rodzajów: Bacillus, Pseudomonas, Achromobacter, Micrococcus. Drobnoustroje te są najczęściej tlenowcami lub względnymi beztlenowcami.

56.Charakterystyka mikroorganizmów zdolnych do asymilacji azotu atmosferycznego.

• bakterie z rodzaju Rhizobium – krótkie, ruchliwe pałeczki gram- . Bakterie te charakteryzują się dwiema formami, tj. wegetatywną i bakteroidalną, z których pierwsza występuje w glebie, a druga powstaje wyłącznie w brodawkach korzeniowych i różni się kształtem oraz wielkością od form wegetatywnych

• bakterie z rodzaju Azotobacter – tlenowce, ruchliwe pałeczki często tworzące dwoinki, często otaczają się śluzem tworzącym otoczki chroniące je przed niekorzystnym wpływem otoczenia, np. wysychaniem

• bakterie z rodzaju Clostridium - beztlenowce, laseczki przetrwalnikujące

57.Obieg siarki w przyrodzie, udział mikroorganizmów.

Rozpatrując charakter przemian obiegu siarki w przyrodzie można w nich wyróżnić kilka najważniejszych etapów:

• asymilacja siarczanów (VI) przez rośliny i większość drobnoustrojów, którym służy jako substancja budulcowa komórek. Jednocześnie drobnoustroje niezdolne do asymilacji siarczanów (VI) jako źródło siarki wykorzystują, na drodze utleniania, aminokwasy siarkowe np. cysteinę.

• W warunkach beztlenowych siarczany (VI) mogą być redukowane do H₂S przez bakterie desulfurykacyjne

Desulfurykatory: Desulfovibrio, Desulfomonas, Desulfococcus, Desulfosarcina

Bakterie siarkowe: Thiobacillus, Thiobacterium, Thiospira

58.Obieg fosforu w przyrodzie, udział mikroorganizmów.

• drobnoustroje zakwaszające środowisko, poprzez wydzielanie kwasów zarówno mineralnych, jak i organicznych, przekształcają fosforany (V) w formę rozpuszczalną, czyniąc je dostępnymi dla różnych organizmów i roślin. Należą do nich bakterie nitryfikacyjne, siarkowe, wytwarzające silne kwasy, tj. azotowy(V) lub siarkowy(VI)

• istotną rolę w udostępnianiu organicznych związków fosforu pełnią mikroorganizmy, mineralizując jego organiczne połączenia znajdujące się w szczątkach roślin i zwierząt

• Stopniowo rozpuszczane i uwalniane jony fosforanowe, są przemieniane w estry oraz kwas fosforowy(V) i pobierane przez rośliny w postaci soli zasadowych

59.Mikroflora powietrza.

Powietrze jest środowiskiem, w którym wiele mikroorganizmów zachowuje żywotność i aktywność, a niektóre zdolne są nawet do rozmnażania.

Mikroorganizmy w powietrzu:

• unoszą się przytwierdzone do cząstek kurzu pochodzenia mineralnego, roślinnego i zwierzęcego

• występują wewnątrz kropel uformowanych na skutek atomizacji płynów w wyniku rozpylania, kichania, mieszania lub innej aktywności

• występują jako formy pojedyncze, pozostające po odparowaniu wody czy rozproszone jako efekt rozmnażania na cząstkach stałych

• niektóre mikroorganizmy mogą jednak wykorzystywać substancje chemiczne rozpuszczone w kropelkach pary wodnej (mgły) lub znajdujące się na/w cząstkach stałych i rozmnażać się

60.Czynniki biotyczne sprzyjające przeżyciu mikroorganizmów w powietrzu.

• relacja powierzchni do objętości

• grubość ściany komórkowej

• wytwarzanie barwników ochronnych

• stan fizjologiczny komórki

61.Woda jako siedlisko bytowania mikroorganizmów.

Drobnoustroje biocenozy wodnej:

• autochtoniczne – dla których woda jest naturalnym środowiskiem bytowania i rozwoju. Mikroflorę autochtoniczną czystych zbiorników stanowią przede wszystkim drobnoustroje autotroficzne, foto- i chemosyntetyzujące, takie jak bakterie żelaziste (Crenothrix, Leptothrix, Gallionella), glony, sinice, a także bakterie heterotroficzne o małych wymaganiach pokarmowych (Pseudomonas, Spirillum, Vibrio, Micrococcus, Sarcina). Często można również spotkać promieniowce, szczególnie jako naloty na kawałkach drew

• allochtoniczne – wnoszone do wody z innych środowisk tj. gleby, powietrza, roślin, zwierząt, ścieków bytowych i przemysłowych. Drobnoustroje allochtoniczne to przede wszystkim organizmy heterotroficzne, zarówno saprofity jak i chorobotwórcze o mniejszych wymaganiach pokarmowych

62.Czynniki warunkujące rozwój mikroorganizmów w środowisku wodnym.

Czynniki fizyczne:

• energia świetlna

• temperatura

• ruch wody (natlenienie)

Czynniki chemiczne:

• obecność i stężenie substancji chemicznych (organicznych i nieorganicznych) stanowiących źródło składników pokarmowych

• zawartość gazów, głównie CO₂ i O₂

• obecność toksycznych substancji

63.Samooczyszczanie się wód.

Naturalne zbiorniki wodne mają zdolność samooczyszczania się dzięki obecności organizmów roślinnych, zwierzęcych i mikroorganizmów, zwłaszcza heterotroficznych. Organizmy te wykorzystują substancje organiczne zawarte w zanieczyszczonych wodach jako pokarm, metabolizują je i wydzielają do wody mineralne produkty końcowe, które są pobierane następnie przez rośliny wodne. Niektóre mikroorganizmy przyczyniają się bezpośrednio do usuwania z wody różnych substancji szkodliwych np. siarkowodoru, fenoli, detergentów itp. Substancje organiczne zawarte w zanieczyszczonych wodach są rozkładane etapami, od bardziej złożonych do mniej złożonych, a te z kolei do związków prostych. Dzięki tym procesom, im dalej od źródła zanieczyszczenia tym woda jest bardziej czysta. Zakres samooczyszczania wody określa zawartość tlenu i to zarówno dostarczonego z powietrza, jak i przez rośliny obecne w wodzie. Woda płynąca szybkim nurtem, dzięki większej zawartości tlenu, ma większe możliwości samooczyszczania w porównaniu z wodami wolno płynącymi lub stojącymi.

64.Charakterystyka stref saprobowych.

polisaprobowa:

• strefa największego zanieczyszczenia (poniżej źródła zanieczyszczenia)

• woda mętna o brunatnej lub czarnej barwie i gnilnym zapachu

• duże stężenie związków organicznych, biodegradacji ulegają białka, tłuszcze i sacharydy

• BZT₅ bardzo wysokie- kilkaset O₂/dm³

• często deficyt tlenu lub warunki beztlenowe

• gazowe produkty przemian beztlenowych: H₂S, NH₃, N₂, CH_4, CO₂

• mała rozmaitość gatunkowa: obecne bakterie siarkowe, nitkowate, pierwotniaki, bezbarwne wiciowce, larwy muchówek, skąposzczety

• brak roślin zielonych, ślimaków, skorupiaków i ryb

α-mezosaprobowa:

• intensywne procesy rozkładu substancji organicznej, maleje ilość siarkowodoru

• woda mętna o gnilnym zapachu

• intensywne procesy samooczyszczania

• większa zawartość tlenu

• BZT₅ do kilkuset mg O₂/dm³

• Występują bakterie nitkowate, siarkowe, grzyb ściekowy, niektóre gatunki sinic, glony, pierwotniaki, nieliczne zielenice i okrzemki, mało ślimaków, nieliczne gatunki ryb

β-mezosaprobowa:

• kończą się procesy mineralizacji związków organicznych, nie występuje siarkowodór

• woda mało zanieczyszczona (rzeki nizinne, jeziora bez dopływu ścieków), barwa normalna lub intensywnie zielona -> rozwój glonów

• BZT₅ do kilkudziesięciu mg O₂/dm³

• znaczne ilości tlenu dostarcza proces fotosyntezy prowadzony przez liczne glony

• brak bakterii nitkowatych, siarkowych, grzybów ściekowych

• duża różnorodność gatunkowa: sinice, zielenice, okrzemki, ślimaki, liczne gatunki ryb, raki, niewiele skąposzczetów i orzęsków

oligosaprobowa:

• procesy mineralizacji (samooczyszczania) praktycznie zakończone

• woda przezroczysta

• mało CO₂, obecne

• woda bardzo dobrze utleniona

• BZT₅ do kilku mg O₂/dm³

• Występują bakterie nitryfikacyjne, żelaziste, sinice, pierwotniaki, okrzemki, zielenice, krasnorosty, obecne skorupiaki, ślimaki, małże, larwy owadów, ryby

65.Strefy saprobowe, mikroorganizmy wskaźnikowe.

Strefy wód o różnym stopniu zanieczyszczenia nazywamy strefami saprobowymi, a organizmy przystosowane do życia i rozmnażania się w wodach o danym stopniu czystości nazywamy saprobami tej strefy. Przyjęty obecnie system klasyfikacji stref saprobowych opiera się na obecności tzw. gatunków wskaźnikowych.

Drobnoustroje wskaźnikowe są to formy, które przystosowały się do życia w danych warunkach chemicznych wody i wyraźnie dominują ilościowo nad innymi grupami w biocenozie. Ich obecność pozwala zatem na wnioskowanie o stopniu zanieczyszczenia bądź o stopniu jej samooczyszczania.

Strefy saprobowe:

• antysaprobowa (martwa)

• polisaprobowa

• α-mezosaprobowa

• β-mezosaprobowa

• oligosaprobowa

• katarobowa

66.Osad czynny.

Osad czynny- żywa kłaczkowata zawiesina, złożona z bakterii organotroficznych, a także grzybów wodnych, glonów, niektórych pierwotniaków, orzęsek; czasami mogą być obecne zwierzęta, wrotki, nicienie, larwy owadów, szczególną rolę spełniają bakterie wydzielające śluz, które wywołują flokulację substancji koloidalnych i zawiesin w ściekach.

67.Udział mikroorganizmów w tlenowym i beztlenowym oczyszczaniu ścieków.

Warunki tlenowe:

Głównie bakterie heterotroficzne z rodzaju Bacillus, Pseudomonas, Enterococcus, Flavobacterium oraz duża ilość orzęsek. Orzęski biorą udział w oczyszczaniu ścieków głównie przez zwiększenie ilości biomasy drobnoustrojów.

Warunki beztlenowe:

I faza: bakterie beztlenowe (względnie i bezwzględnie), głównie Enterobacter, Clostridium, Escherichia, Flavobacterium, Microccocus, Streptococcus

II faza: archeony metanogenne (Methanococcus, Methanosarcina, Methanobacterium)

68.Analiza mikrobiologiczna wody pitnej.

Badanie mikrobiologiczne wody pitnej obejmuje oznaczenie:

• ogólnej liczby bakterii mezofilnych w 1cm³ wody metodą płytkową na agarze odżywczym po inkubacji wysianych prób w temperaturze 37°C

• ogólnej liczby bakterii psychrofilnych w 1cm³ wody metodą płytkową na agarze odżywczym po inkubacji wysianych prób w temperaturze 22°C

• liczby bakterii grupy coli metodą filtracji membranowej

69.Woda jako źródło zagrożenia dla zdrowia człowieka.

Woda jest źródłem dużego zagrożeniem gdyż stanowi środowisko namnażania się org. mezofilnych. Może również zawierać drobnoustroje psychrofilne i chorobotwórcze. Do najsilniej toksycznych związków w H2O zaliczamy: sole metali ciężkich (Cu, Ag, Pb, N), połaczenia aromat. (fenole, węglowodory), zw. powierzchniowo-czynne, alkaloidy, pestycydy rolnicze, środki utleniające. Jakość mikrobiologiczna wody wpływa na jakość surowców lub produktów żywnościowych pochodzenia wodnego. Ryby i inne organizmy które skażone mogą wywoływać zatrucie pokarmowe. Ponad to duża ilość wody zużywana jest w przemyśle spożywczym na mycie oraz często może wchodzić w skład końcowy produktu spożywanego przez człowieka.

70.Drobnoustroje chorobotwórcze w wodzie i ściekach.

• Salmonella

• Shigella

• Vibrio cholerae

• Mycobacterium

• Campylobacter

71.Mikroorganizmy wskaźnikowe stanu sanitarnego wody i żywności.

Organizmy wskaźnikowe muszą:

• stale występować w kale ludzi i zwierząt w liczbie wyższej od bakterii chorobotwórczych

• dłużej przeżywać w wodzie niż bakterie chorobotwórcze

• nie powinny rozmnażać się w wodzie

• być odporne na warunki dezynfekcji tak jak bakterie chorobotwórcze

• być wykrywane w sposób szybki i prosty

Takie warunki spełniają:

• pałeczki Escherichia coli 10⁷-10⁹/g kału

• paciorkowce kałowe z typowym gatunkiem Enterococcus faecalis 10⁵-10⁶/g kału

• beztlenowce przetrwalnikujące Clostridium perfringens 10⁶-10⁷/g kału

72.Różnicowanie diagnostyczne bakterii z grupy coli.

Badana cecha	Escherichia coli	Enterobacter aerogenes
Wzrost na pożywce Endo	Czerwone metaliczne kolonie	Różowe kolonie
Fermentacja laktozy w pożywce BLB w temp. 37°C	+	+
Fermentacja laktozy w pożywce BLB w temp. 44°C	+	-
Wytwarzanie indolu (test I)	+	-
Własności kwasotwórcze (test MR)	+	-
Obecność acetoiny (test VP)	-	+
Wykorzystanie cytrynianu (test C)	-	+

• Fermentacja laktozy w pożywce BLB – wynikiem dodatnim testu jest obecność gazu w rurce Durhama w 1/3 objętości

• Wytwarzanie indolu – woda peptonowa z tryptofanem + odczynnik Kovacsa -> czerwone zabarwienie górnej warstwy hodowli

• Własności kwasotwórcze- pożywka Clarka + czerwień metylowa -> czerwone zabarwienie

• Obecność acetoiny – pożywka Clarka + KOH + kreatyna + α-naftol -> czerwone zabarwienie

• Wykorzystanie cytrynianu – pożywka Simmonsa -> zmiana zabarwienia pożywki z zielonej na niebieską

73.Różnice metaboliczne bakterii Escherichia coli i Enterobacter aerogenes.

Fermentacja kwasowa- E.coli:

Fermentacja butanodiolowa – E. aerogenes:

74.Zatrucia pokarmowe.

Zatrucie pokarmowe – ostre zachorowanie połączone z zaburzeniami przewodu pokarmowego, spowodowane spożyciem żywności zawierającej substancje lub mikroorganizmy szkodliwe dla zdrowia człowieka.

Klasyfikacja zatruć pokarmowych:

• intoksykacyjne

  • chemiczne

  • tkanki roślin i zwierząt

  • mikroorganizmy

    • mikrotoksyny

    • toksyny bakteryjne

~ biegunkowe

~ wymiotne

~ neurotoksyny

~ enterotoksyny

• infekcje

  • toksykoinfekcje

  • neurotoksyny

  • enterotoksyny

  • inne

• infekcje inwazyjne

  • układowe

  • nabłonek jelitowy

  • inne tkanki i organy

intoksykacje- zatrucie pokarmowe, które jest wynikiem działania toksyny wytwarzanej w żywności przed jej spożyciem – nie muszą znajdować się żywe komórki mikroorganizmów

infekcje – dostanie się do organizmu żywych komórek drobnoustrojów

75.Źródła zanieczyszczeń mikrobiologicznych w przemyśle spożywczym.

• woda

• powietrze

• gleba

• surowce

• ścieki

• technologia, technika i higiena produkcji

76.Drobnoustroje chorobotwórcze przenoszone drogą pokarmową.

• Salmonella enterica

• Staphylococcus aureus

• Escherichia coli, szczepy enteropatogenne, enterotoksyczne, enteroinwazyjne, enteroagregujące, adherancyjne, enterokrwotoczne

• Listeria monocytogenes

• Clostridium botulinum