1. Wielkość i kształt komórek bakteryjnych.

Komórki bakteryjne mają rozmiar rzędu 1 µm (10^-6m). Ich kształt da się sprowadzić do trzech podstawowych typów morfologicznych: kulisty, cylindryczny, skręcony.

Formy kuliste nazywane są ziarniakami (łac. coccus). Ziarniaki mogą występować, jako

pojedyncze komórki lub układy dwukomórkowe (dwoinki), wielokomórkowe ułożone w pakiety sześcienne (pakietowce), łańcuszki (paciorkowce) lub grona (gronkowce).

Formy cylindryczne nazywa się pałeczkami (łac. bacterium). Należy tu najważniejsza z sanitarnego punktu widzenia grupa bakterii - bakterie jelitowe. Niektóre pałeczki są na jednym końcu grubsze i przypominają maczugę (corynebacterium - maczugowiec). Część form pałeczkowatych bardziej wydłużona i prostopadle ucięta na końcach określana jest mianem laseczek (łac. bacillus). Laseczki mają zdolność do wytwarzania wewnątrz komórek tzw. przetrwalników (endospor), które sprawiają, że są one niezwykle odporne na niekorzystne warunki środowiska (wytrzymują gotowanie i długotrwałe wysuszenie).

Formy skręcone mają zwykle albo postać przecinkowato zgiętych pałeczek (przecinkowce) albo komórek skręconych śrubowato (śrubowce i krętki).

2. Omów budowę i funkcje:

a) formy przetrwalne

Przetrwalnik. Formy spoczynkowe umożliwiające organizmom przetrwanie niekorzystnych dla nich warunków (susza, niskie temperatury).

Endospory. Spoczynkowe, przetrwalnikowe formy bakterii, charakteryzujące się znacznym stopniem odwodnienia zawartej w nich cytoplazmy oraz grubymi i wielowarstwowymi osłonami. Umożliwiają bakteriom przetrwanie skrajnie niekorzystnych warunków (brak wody i substancji odżywczych, wysoka i niska temperatura, wysychanie, promienie UV, niekorzystne pH). Występują u niektórych bakterii (Bacillus, Clostridium, Sporosarcina), głównie gramdodatnich. Powrót endospor do życia, czyli tzw. germinacja lub kiełkowanie przetrwalnika, polega na pobraniu wody, rozerwaniu ściany i utworzeniu normalnej komórki wegetatywnej. Sygnałem biochemicznym do wyjścia ze stadium endospory jest wzrost stężenia alaniny, adenozyny lub tyrozyny w środowisku. Endospory bakterii są swego rodzaju kapsułami ratunkowymi. Powstają wewnątrz komórki przez obudowanie genoforu (wraz z pewna ilością cytoplazmy, błoną komórkową i rybosomami) wielowarstwową ścianką złożoną z białek i cukrów wysyconych tłuszczami.

Sporulacja. Proces tworzenia endospory, przebiega on według następującego schematu:

I stadium – uwypuklenie błony cytoplazmatycznej do wnętrza komórki. Tworzy się przegroda.

II stadium – DNA dzieli się na genofor sporangium i genofor prespory.

III stadium – DNA prespory zostaje oddzielone i otoczone dwiema błonami cytoplazmatycznymi.

IV stadium – wewnętrzna błona tworzy ścianę komórkową przetrwalnika, a zewnętrzna daje do środka korteks.

V stadium – zakończenie formowania korteksu i osłon białkowych.

VI stadium – osłonki stają się nieprzepuszczalne i ciepłoodporne, silnie załamuje światło, ustanie metabolizmu i wejście w stan anabiozy.

VII stadium – uwolnienie endospory spowodowane lizą sporangium.

Cysty. Niektóre bakterie tworzą okrągłe, grubościenne komórki zwane cystami. Powstają one, gdy zostaną wyczerpane składniki odżywcze. W cystę zostaje przekształcona cała cylindryczna komórka wegetatywna, a nie tylko jej część, jak przy tworzeniu endospor. Cysty gatunków należących do Azotobacter i Methylocystis są odporne na wysychanie, mechaniczne naprężenia i promieniowanie, ale nie na ciepło.

b) rzęski

Rzęski bakteryjne. Delikatne wypustki cytoplazmatyczne bakterii stanowiące ich narząd ruchu. Ruch u orzęsionych bakterii jest wywołany rotacją rzęsek. Rzęski są krótkie i liczne. Składają się ze spiralnie skręconych włókien flageliny, które są zakotwiczone za pomocą haczyka w błonie i ścianie komórkowej. Owa konstrukcja nadaje rzęsce ruch obrotowy. Rzęski są charakterystyczne dla orzęsków.

Rzęski jądrowców. Wewnątrz wypustek znajdują się mikrotubule tworzące dublety, dziewięć ułożonych okrężnie i jeden w centrum. Tworzy to tzw. strukturę 9+2. Mikrotubule połączone są między sobą białkiem dyneiną.

c) fimbrie

Fimbrie. Fimbrie składają się z cienkich delikatnych białkowych rurek sterczących z cytoplazmy. Ich główną funkcją jest ułatwianie przylegania bakterii do innej komórki (np. w celu zainfekowania jej), czyli adhezji. Odmianą fimbrii pełniących ważną rolę w procesie zwanym koniugacją są fimbrie płciowe lub inaczej pile. Obecność tych ostatnich stwierdzono w komórkach dawców, a więc w szczepach zawierających czynnik płciowy F⁺. Występują u bakterii gramujemnych, głównie z rodzaju Enterobacteriaceae.

d) otoczki i śluzy komórkowe

Zewnętrzną warstwę ścian komórkowych wielu bakterii pokrywają mniej lub bardziej grube warstwy substancji zawierających dużo wody: są to otoczki i śluzy. Nie są one niezbędne do życia, jednak ich obecność chroni przed wyschnięciem oraz sprawia, że niektóre bakterie patogenne są odporne na fagocytozę, co zwiększa ich zjadliwość.

Otoczki. Większość otoczek składa się z polisacharydów (u Streptococcus salivarius, Xanthomonas sp., maczugowców), które oprócz glukozy zawierają: aminocukry, ramnozę, różne kwasy uronowe i kwasy organiczne, takie jak kwas pirogronowy czy kwas octowy. Otoczki niektórych gatunków Bacillus składają się z polipeptydów, a szczególnie z kwasu poliglutaminowego.

Śluzy. Liczne substancje otoczkowe są wydzielane do środowiska w postaci śluzu.

e) ściana komórkowa

Ściana komórkowa. Kształt komórki determinuje ściana komórkowa, która dodatkowo chroni komórkę przed pęknięciem w wyniku zwiększonego napływu wody do jej wnętrza. U bakterii właściwych (czyli także sinic) zbudowana jest z biopolimeru peptydowo-wielocukrowego – mureiny, zaś u archeabakterii głównym jej składnikiem jest pseudomureina lub białka ułożone w tzw. warstwę S. Część archeanów i wszystkie mikoplazmy (grupa bakterii) nie posiadają ściany komórkowej.

U bakterii grubość ściany komórkowej warunkuje, jaki będzie rezultat barwienia metodą Grama i de facto jest podstawą klasyfikacji bakterii na gramdodatnie i gramujemne. Te pierwsze (G+) mają ścianę o grubości 15-50 nm, zaś drugie (G-) kilkukrotnie cieńszą, 2-10 nm. Różnica ta pociąga za sobą także odmienności w fizjologii i wrażliwości na leki między obiema grupami bakterii.

Ściana komórkowa jądrowców. Ściana komórkowa grzybów zbudowana jest najczęściej z chityny (rzadziej z celulozy i innych związków), zaś roślin z włókien celulozowych tworzących mikrofibryle zatopione w macierzy. Macierz ta składa się głównie z wody, hemiceluloz, pektyn i białek.

f) rybosomy

Rybosomy. Gęsto rozsiane w komórce rybosomy zbudowane są, podobnie jak u jądrowych, z RNA. Rybosomy składają się z dwóch podjednostek; u bakterii są to mniejsza podjednostka 30S i większa podjednostka 50S, które łącząc się dając rybosom 70S.

Rybosomy jądrowców. Są one, podobnie jak u bezjądrowych, zbudowane z dwóch podjednostek, mają taki sam skład chemiczny (rRNA i białka zasadowe) oraz pełnią taką samą funkcję (są miejscem biosyntezy białek), niemniej różnią się od nich wielkością. U Eucaryota współczynnik sedymentacji całego rybosomu wynosi 80S, jego małej podjednostki 40S, dużej – 60S.

g) błona cytoplazmatyczna

Błona cytoplazmatyczna. Błona komórkowa jest bogata w lipidy, a szczególnie w fosfolipidy. Składa się z podwójnej warstwy lipidowej. W tę podwójną warstwę są włączone białka, stanowiące jej integralną część (białka integralne). Są one zanurzone w warstwie lipidowej, jedne tylko częściowo, inne zaś przechodzą przez całą grubość błony. Białka peryferyczne są natomiast przyłączone do jej części wewnętrznej bądź zewnętrznej. Błona cytoplazmatyczna odgrywa znaczącą rolę w metabolizmie. Stanowi ona barierę osmotyczną komórki i kontroluje wnikanie substancji do komórki oraz ich usuwanie.

Enzymy biorące udział w przenoszeniu elektronów i fosforylacji oksydatywnej, które u eukariontów są umiejscowione w błonie mitochondrialnej, u bakterii znajdują się w błonie cytoplazmatycznej lub są z nią związane. Tak więc w błonie cytoplazmatycznej znajdują się składniki łańcucha przenoszenia elektronów.

U bakterii gramdodatnich błona cytoplazmatyczna występuje jedynie po wewnętrznej stronie, zaś u gramujemnych po obu stronach ściany komórkowej.

Błona komórkowa jądrowców. Plazmolemma otacza całą komórkę. U eukariontów posiadających ścianę komórkową zawsze występuje po stronie wewnętrznej tej ściany. Plazmolemma zbudowana jest podobnie, jak u bakterii właściwych: składa się z dwóch warstw fosfolipidów oraz zanurzonych w nich białek. W budowie lipidów błonowych komórek jądrowców dominują nienasycone kwasy tłuszczowe.

h) nukleoid

Nukleoid. Materiał genetyczny stanowi kolisty, dwuniciowy DNA, zwany genoforem, nukleoidem lub chromosomem bakteryjnym. DNA komórki nie jest, w przeciwieństwie do Eucaryota, osłonięty błoną i pływa dość swobodnie w cytoplazmie (rzadkością jest, że genofor związany jest z błoną komórkową). Genofor zajmuje stosunkowo małą powierzchnię do swojej długości w wyniku silnego poskręcania stabilizowanego przez białka histonopodobne lub, u Archea, przez histony. Częstym jest, że oprócz nukleoidu w komórce mikroorganizmów występują znacznie mniejsze, również koliste cząsteczki DNA zwane plazmidami, które warunkują dodatkowe cechy, jak na przykład oporność na antybiotyki, czy zdolność wytwarzania toksyn. Plazmidy mogą być przekazywane na komórki potomne lub na inne komórki w procesach koniugacji, transformacji i transdukcji, czego konsekwencją jest przekazanie zakodowanych w plazmidzie właściwości.

i) mezosomy

Mezosomy. Organelle występujące w komórkach bakterii, powstające jako uwypuklenia plazmalemmy (pojedynczej półprzepuszczalnej błony cytoplazmatycznej) do środka komórki. Przypisuje się im funkcje związane z oddychaniem tlenowym. Najprawdopodobniej są to jednak artefakty związane z preparatyką.

j) ciałka chromatoforowe

Ciałka chromatoforowe. U bakterii fotosyntezujących obserwuje się w cytoplazmie tzw. ciałka chromatoforowe. Są to kuliste lub jajowate struktury o budowie lamelarnej (warstwowej), zawierające chlorofil, barwniki karotenoidowe, białka i lipidy. Są one znacznie prościej zbudowane niż chloroplasty. Nie powstają przez podział, lecz wytwarzane są na nowo z błony cytoplazmatycznej przez jej wpuklanie.

U Prokrayota chloroplasty nie występują. U fotosyntezujących bakterii purpurowych ich rolę spełniają stosunkowo proste, błoniaste twory, chromatofory, mające formę pęcherzyków lub warstwowo ułożonych błon. Błony chromatoforów maja grubość zbliżoną do grubości błony cytoplazmatycznej. Bardzo podobny jest też skład obu typów błon, zwłaszcza lipidowy. Poza lipidami w chromatoforach spotykamy białka, chlorofil, karotenoidy, ferredoksynę.

U bakterii zielonych występują, otoczone jednowarstwową błoną, chlorosomy. Mają one kształt cylindryczny i często są związane z błoną cytoplazmatyczną. Zawierają one bakteriochlorofile c, d lub e, charakterystyczne dla tej grupy bakterii, oraz czasem niewielkie ilości bakteriochlorofilu a.

k) wtręty ciał zapasowych

W cytoplazmie u wielu bakterii można obserwować wtręty (inkluzje) ciał zapasowych, takich jak granule polimerów kwasu β-hydroksymasłowego lub niekiedy polimerów dłuższych hydroksykwasów tłuszczowych, granulozę , glikogen, wolutynę (substancja o charakterze polifosforanów, spotykana też u wielu grzybów). U bakterii siarkowych spotyka się, jako materiał zapasowy, kropelki pierwiastkowej siarki koloidalnej. U sinic wtrętami zapasowymi są m.in. ziarna cyjanoficyny, rozgałęzionego polimeru argininy i kwasu asparaginowego. Polimer ten, będący wewnątrzkomórkowym źródłem azotu w okresach braku tego pierwiastka w środowisku, może stanowić do 10% masy komórki. Wiele bakterii wodnych, np. sinice, czy niektóre archebakterie zawierają pęcherzyki gazowe. Może ich być w komórce od kilku do kilkuset. Błona pęcherzyków gazowych selektywnie przepuszcza gazy. Regulacja wielkości pęcherzyków zmienia ciężar pławny komórek bakteryjnych, umożliwiając przemieszczanie się w słupie wody.

3. Różnice w budowie komórek pro- i eukariotycznych.

Patrz: Adamiak zad. 1.

4. Skład chemiczny komórek.

Skład chemiczny komórki. W skład organizmów żywych wchodzą pierwiastki (makro-, mikro- i ultraelementy), które budują związki nieorganiczne (woda i sole mineralne) oraz związki organiczne (cukrowce, tłuszczowce, białka i kwasy nukleinowe).

Skład pierwiastkowy:

- makroelementy to: C, H, N, O, P, S (te sześć pierwiastków to pierwiastki biogenne) oraz K, Na, Ca, Mg, Cl

- mikroelementy: Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, Co, B, J, F, Se, Si

- ultraelementy: Au, Ag, Hg, (czasami: Cd, Pb).

5. Pobieranie pokarmu u bakterii.

Zanim substancje odżywcze zostaną wykorzystane przez komórkę muszą najpierw przedostać się przez osłony komórkowe. Osłony te nie są dużą przeszkodą dla małych cząsteczek i jonów, lecz zatrzymują związki o względnej masie cząsteczkowej powyżej 600. O transporcie substancji odżywczych do komórki decyduje przede wszystkim błona cytoplazmatyczna.

Transport substancji odżywczych przez błonę cytoplazmatyczną jest swoisty; pobierane są jedynie te składniki, dla których istnieją systemy transportu. Poza kilkoma wyjątkami transport jest procesem swoistym, zależnym od permeaz i translokaz. Są to białka błonowe, a ich nazwy wskazują na właściwości enzymatyczne: mogą być indukowalne przez substrat, są substratowo swoiste i wytwarzane jedynie w warunkach pozwalających na syntezę białka.

Rozpatrując jedynie te procesy, które odbywają się w błonie cytoplazmatycznej, możemy rozróżnić dwa rodzaje transportu: pierwotny i wtórny.

Transport pierwotny obejmuje te procesy, które prowadzą do przemieszczenia takich jonów, jak H⁺, Na⁺, czy K⁺, a zatem powodują zmiany potencjału elektrochemicznego. Transport pierwotny jest napędzany przenoszeniem elektronów w oddychaniu lub fotosyntezie, pompami jonowymi zależnymi od ATP lub pompami jonowymi uruchamianymi w wyniku dekarboksylacji różnego typu metabolitów (szczawiooctan, metylomalonylo-CoA, glutakonylo-CoA).

Termin transport wtórny określa wszystkie procesy powodujące pobieranie przez komórkę lub wypływanie z niej metabolitów i jonów, napędzane potencjałem elektrochemicznym:

- dyfuzja prosta – termin ten określa nieswoistą penetrację substancji do komórki. Penetracja ta zależy od wielkości cząsteczki oraz jej lipofilności. Z tej drogi korzysta woda

- dyfuzja ułatwiona – dana substancja jest transportowana do komórki zgodnie z gradientem jej stężenia, tj. w kierunku wyrównania stężeń wewnątrz i na zewnątrz komórki

- transport aktywny – w obecności źródła energii pochodzącej z metabolizmu, substrat może akumulować się wewnątrz komórki wbrew gradientowi stężeń.

6. Źródła pierwiastków podstawowych.

Wszystkie bakterie i grzyby potrzebują do wzrostu i rozmnażania się źródła energii, węgla, azotu i wielu innych składników pokarmowych. Określa to łatwy do zapamiętania skrót CHOPKNS, będący szeregiem symboli chemicznych najważniejszych pierwiastków. Oprócz wymienionych składników, w każdej pożywce niezbędna jest również obecność żelaza, magnezu oraz tzw. pierwiastków śladowych, koniecznych w bardzo małych stężeniach (np. Co, Mn, Zn, Cu, Mo, Ca).

Na szczególną uwagę zasługuje zapotrzebowanie na źródło energii i węgla. W przypadku mikroorganizmów autotroficznych źródłem energii jest promieniowanie słoneczne (fotoautotrofy) lub energia utleniania zredukowanych związków nieorganicznych (chemoautotrofy), źródłem węgla natomiast obecny w atmosferze CO₂. Dlatego pożywki do hodowli autotrofów nie muszą zawierać związków węgla. Dla heterotrofów natomiast źródłem energii i węgla są związki organiczne. Pod względem zapotrzebowania na związki organiczne mikroorganizmy dzieli się na dwie grupy:

- prototrofy, wymagające do wzrostu tylko jednego rodzaju związku węgla,

- auksotrofy, wymagające przynajmniej dwóch rodzajów związków węgla.

7. Klasy enzymów.

Klasyfikacja enzymów w zależności od przeprowadzanej reakcji:

- oksyreduktazy – katalizują reakcje utleniania i redukcji (dehydrogenazy, oksydazy)

- transferazy – (łac. transferre - przenosić) – przenoszą grupy chemiczne (np. grupę metylową, aminową)

- hydrolazy – (łac. hydor - woda) – katalizują rozpad (hydrolizę) bardzo wielu wiązań chemicznych; proces ten wymaga udziału cząsteczki wody

- liazy – (gr. lio - rozszczepiam) – enzymy powodujące rozbicie wiązania typu C-O, C-N, C-S, itp.

- izomerazy – powodują wewnątrzcząsteczkowe przekształcenia, umożliwiające przejście substratu w odpowiedni izomer

- ligazy - (syntetazy, łac. ligo – wiążę) – katalizują łączenie się wzajemne dwóch cząsteczek.

8. Wyjaśnij pojęcia: metabolizm, anabolizm i katabolizm.

Metabolizm i szlaki metaboliczne. Komórki wegetatywne są zależne od stałego źródła energii, nie tylko podczas wzrost, lecz również w stanie spoczynku. Energia wymagana do utrzymania życia i syntezy składników komórkowych uzyskiwana jest w drodze metabolizmu, tj. uporządkowanych przekształceń substancji w komórce. Źródłami energii są substancje odżywcze uzyskiwane ze środowiska. Ich przekształcanie wewnątrz komórki odbywa się w wielu następujących po sobie reakcjach enzymatycznych tworzących swoiste szlaki metaboliczne.

Przemianę substancji w komórce (metabolizm komórkowy), prowadzącą od prostych substancji odżywczych typu glukozy, długołańcuchowych kwasów tłuszczowych lub nawet związków aromatycznych do syntezy de novo materiału komórkowego, można dla uproszczenia podzielić na trzy fazy. Substancje odżywcze są najpierw degradowane do mniejszych fragmentów (katabolizm), a następnie przeprowadzane w reakcjach metabolizmu pośredniego (amfibolizm) do różnych kwasów organicznych i estrów fosforanowych. Te niskocząsteczkowe związki są substratami, z których powstają podstawowe elementy składowe komórki, takie jak aminokwasy, zasady pirymidynowe i purynowe, fosfocukry, kwasy organiczne. Związki te często są produktami końcowymi bardzo długich reakcji syntetycznych. Stanowią one materiał do syntezy polimerycznych makrocząsteczek (kwasy nukleinowe, białka, materiały zapasowe, składniki ściany komórkowej) tworzących komórkę. Powyższe dwie fazy biosyntezy materiału komórkowego – synteza elementów budulcowych i synteza z nich polimerów – określa się terminem metabolizmu syntezy lub anabolizmu.

9. Wyjaśnić pojęcia: utlenianie biologiczne, ATP, NAD, NADP, FAD, FMN.

Oddychanie = utlenianie biologiczne. Proces rozkładu złożonych substancji organicznych na prostsze związki z uwalnianiem energii w formie użytkowej. Energia uwolniona podczas oddychania komórkowego magazynowana jest w makroergicznych wiązaniach ATP na drodze fosforylacji ADP.

Zdolność do wytwarzania związków wysokoenergetycznych jest kluczowa dla przeżycia komórki. Energia jest zdobywana w wyniku zrównoważonych reakcji utleniania-redukcji substratów organicznych i nieorganicznych.

Energia uwalania w czasie reakcji erdoks jest magazynowana w różnych cząsteczkach organicznych, zawierających atomy tlenu i grupy fosforanowe.

ATP (adenozynotrifosforan) jest nukleotydem zbudowanym cukru - rybozy, zasady azotowej -adeniny i 3 reszt kwasu fosforowego. Jest związkiem wysokoenergetycznym, występującym u wszystkich organizmów żywych. Jest on syntetyzowany w reakcjach katabolicznych (w czasie których substraty są utleniane) i wykorzystywany w anabolicznych reakcjach biosyntetycznych. Jest przenośnikiem energii swobodnej (pełni rolę w wymianie, transporcie, magazynowaniu energii).

W przepływie energii od donora elektronów do ich końcowego akceptora uczestniczą związki zwane przenośnikami. Jednym z nich jest dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NAD⁺), który przekazuje na następny przenośnik w łańcuchu dwa elektrony i proton oraz dodatkowy proton z wody. Reakcja dla ufosforylowanej pochodnej (NADP⁺) jest podobna. NAD⁺ zwykle wykorzystywany w reakcjach dostarczających energię, zaś NADP⁺ w reakcjach biosyntezy.

Dinukleotyd flawinoadeninowy, FAD to organiczny związek chemiczny pełniący funkcję przenośnika elektronów i protonów. Przenosi dwa protony i dwa elektrony, w efekcie czego utleniona forma FAD przechodzi odwracalnie w formę zredukowaną FADH2.

Mononukleotyd flawinowy, FMN to organiczny związek chemiczny, uczestniczy w wielu reakcjach redoks organizmów żywych.

10. Wyjaśnij pojęcia auto- i heterotrofii.

Autotrofizm [gr. autos - sam, trophe - pożywienie], samożywność - odżywianie się organizmów (tzw. autotrofów) związkami nieorganicznymi (CO₂, H₂O, sole mineralne) w drodze asymilacji, przy użytkowaniu energii świetlnej (autotrofy: rośliny zielone) lub chemicznej (autotrofy: bakterie siarkowe, azotowe i żelaziste).

Heterotrofizm [gr. heteros - inny, trophe - pokarm], cudzożywność - odżywianie się organizmów (heterotrofów) związkami organicznymi i wykorzystywanie ich poprzez enzymatyczne przemiany chemiczne; dotyczy zwierząt i człowieka, większości bakterii oraz grzybów; przeciwieństwo autotrofizmu.

11. Typy procesów oddechowych u bakterii.

Proces oddychania. Przeniesienie w łańcuchu oddechowym elektronów i protonów odrywanych od utlenianego substratu na końcowy akceptor.

Typy procesów oddechowych:

- oddychanie tlenowe – ostatecznym biorcą elektronów jest tlen cząsteczkowy

- oddychanie beztlenowe – ostatecznym biorcą elektronów jest pochodzący z zewnątrz związek organiczny lub utleniony związek nieorganiczny (redukcja azotanów, siarczanu, węglanów i CO₂)

- fermentacja – część cząsteczki substratu oddechowego jest utleniana, a część – odbierająca od niej elektrony – redukowana.

12. Rozkład heksoz do stadium pirogronianu: szlak EMP, HMP, ED.

Znanych jest kilka sposobów przekształcania glukozy do związków trójwęglowych, w tym do pirogronianu, będącego jednym z najważniejszych związków pośrednich w metabolizmie.

Najpowszechniejszy szlak metaboliczny przebiega przez fruktozo-1,6-bisfosforan i zwany jest glikolizą lub szlakiem EMP. Jest to ciąg reakcji biochemicznych, podczas których jedna cząsteczka glukozy zostaje przekształcona w dwie cząsteczki pirogronianu. Glikoliza zachodzi w cytoplazmie wszystkich eukariotów i prokariotów. Rolą glikolizy jest:

- dostarczanie energii - w wyniku glikolizy powstają 2 cząsteczki ATP oraz substraty do cyklu kwasu cytrynowego i fosforylacji oksydacyjnej, gdzie wytwarzana jest większa ilość ATP

- wytwarzanie intermediatów dla szlaków biosyntetycznych.

Inna sekwencja reakcji przeprowadzanych przez większość żywych organizmów łączona jest w cykl zwany szlakiem pentozofosforanowym lub szlakiem HMP. Jest to ciąg reakcji biochemicznych, podczas których glukozo-6-fosforan jest utleniany do rybozo-5-fosforanu oraz wytwarzany jest NADPH. Głównym celem jest dostarczanie komórce NADPH niezbędnego do przeprowadzania reakcji redukcji w cytoplazmie oraz synteza pentoz. Reakcje szlaku zachodzą w cytozolu. Przede wszystkim w tkance tłuszczowej, gruczołach mlecznych i korze nadnerczy oraz cytoplazmie i chloroplastach komórek roślinnych. W przebiegu szlaku pentozofosforanowego można wyróżnić dwie fazy. Pierwsza - faza oksydacyjna, podczas której powstaje NADPH oraz druga - faza nieoksydacyjna podczas której powstają pentozy. Szlak pentozofosforanowy spełnia kilka funkcji w metabolizmie komórek:

- rybulozo-5-fosforan jest zażywany do syntezy nukleotydów budujących RNA oraz jest prekursorem deoksyrobozy wchodzącej w skład nukleotydów budujących DNA

- NADPH służy jako reduktor w wielu reakcjach biosyntezy zachodzących w cytozolu.

Szlak ED znany jest również jako KDFG od charakterystycznego związku pośredniego kwasu 2-keto-3-deoksy-6-fosfoglukonowego. Szlak Entnera-Doudoroffa to szlak alternatywny dla

glikolizy. Zachodzi głownie u bakterii. W szlaku fruktozobisfosforanowym na każdy mol glukozy przeprowadzonej do pirogronianu powstają 2 mole ATP i dwa mole NADH₂, podczas gdy w szlaku ED jedynie po jednym molu ATP i NADPH₂.

Bakterie rodzaju Zymomonas charakteryzują się zdolnością do produkcji etanolu. Fermentacja heksoz (glukozy lub fruktozy) przebiega w mało wydajnym energetycznie szlaku Entnera-Doudoroffa, który prowadzi do powstania 2 moli etanolu, 2 moli CO2 i 1 mola ATP.

13. Fermentacje: mlekowa, rzekomo-mlekowa, alkoholowa, masłowa, propionowa,

acetonowo-butanolowa.

Fermentacja jest rozumiana jako proces metaboliczny służący odtworzeniu ATP, w którym produkty rozkładu substratów organicznych pełnią równocześnie rolę donorów i akceptorów wodoru. W węższym znaczeniu fermentacja jest beztlenowym rozkładem cukrów, spotykanym wśród bakterii, pleśni, drożdży, roślin i zwierząt. W zależności od produktu końcowego fermentacji występują jej odmiany: np. mlekowa, masłowa, alkoholowa.

Fermentacja mlekowa. Fermentacja węglowodanów wyłącznie na kwas mlekowy (tzw. właściwa fermentacja mlekowa) lub też z domieszką produktów ubocznych, jak kwas octowy, bursztynowy, etanol, dwutlenek węgla, woda (tzw. rzekoma fermentacja mlekowa). Fermentację mlekową przeprowadzają bakterie mlekowe. Wszystkie bakterie mlekowe zostały przypisane do rodziny Lactobacteriaceae.

Fermentacja alkoholowa. To proces rozkładu węglowodanów pod wpływem enzymów wytwarzanych przez drożdże z wytworzeniem alkoholu etylowego i dwutlenku węgla. W wyniku tego procesu powstaje również szereg produktów ubocznych, między innymi: gliceryna, kwas bursztynowy i kwas octowy. Wiele tlenowych lub względnie tlenowych bakterii również wytwarza etanol jako główny (Sarcina ventriculi) lub uboczny produkt fermentacji heksoz i pentoz (niektórzy przedstawiciele Enterobacteriaceae, klostridia, hetero fermentujące bakterie mlekowe).

Fermentacja masłowa. Fermentacja wywoływana przez bakterie masłowe (beztlenowe z rodzaju Clostridium). Podczas fermentacji prowadzonych przez klostridia powstają różne ilości kwasów (maślan, octan, mleczan), alkoholi (butanol, etanol), aceton i gazy (dwutlenek węgla oraz wodór). Klostridia metabolizują glukozę w szlaku fruktozobisfosforanowym.

Fermentacja propionowa. Fermentacja wywoływana przez bakterie propionowe (pałeczki z rodzaju Propionibacterium). Fermentacja ta jest beztlenowym rozkładem kwasu mlekowego (lub cukru) na kwas propionowy i octowy z wydzieleniem dwutlenku węgla i wody. W czasie tej fermentacji powstają również pewne ilości kwasu bursztynowego.

Fermentacja acetonowo-butanolowa. Jest odmianą fermentacji masłowej. Wywoływana przez niektóre Clostridium (C. Acetobutylicum, C. Butylicum) jest fermentacją, podczas której powstaje częściowo zamiast kwasu masłowego - butanol, a zamiast octowego - aceton. Początkowo fermentacja ta ma przebieg identyczny z fermentacją masłową. Gdy wytworzone kwasy obniżą pH środowiska do 4,5 , fermentacja zmienia przebieg i zamiast kwasów powstają związki obojętne - butanol i aceton.

14. Czym się różni homofermentacja od heterofermentacji.

Zależnie od tego, czy Lactobacteriaceae fermentują glukozę wyłącznie do mleczanu, czy też do dodatkowych produktów, dzieli się je na homo- i heterofermentatywne.

Homofermentacja mlekowa. Bakterie mlekowe homofermentujące wytwarzają czysty lub prawie czysty (90%) mleczan. Metabolizm glukozy odbywa się w szlaku fruktozobisfosforanowym.

Heterofermentacja mlekowa. Heterofermentatywne bakterie mlekowe nie mają ważnych enzymów szlaku fruktozobisfosforanowego. Początkowy rozkład glukozy zachodzi więc wyłącznie w szlaku pentozofosforanowym. W wyniku heterofermentacji glukozy oprócz mleczanu powstają dodatkowe produkty, takie jak etanol i dwutlenek węgla.

15. Oddychanie beztlenowe z redukcją związków mineralnych: denitryfikacja, desulfurykacja, redukcja węglanów.

Denitryfikacja. To proces redukcji azotanów do azotu cząsteczkowego. Proces ten prowadzony jest głównie, w warunkach beztlenowych, wtedy to azotany wykorzystywane są w oddychaniu (azotanowym) w charakterze terminalnych akceptorów elektronów. W proces denitryfikacji zaangażowane są liczne bakterie heterotroficzne z rodzajów: Pseudomonas, Achromobacter, Bacillus, Micrococcus. Redukcja azotanów przebiega w kilku etapach. Faza pierwsza polega na redukcji azotanów do azotynów, następnie azotyny redukowane są do tlenków azotu i azotu cząsteczkowego.

Desulfuryzacja związków organicznych. Rozkład materii organicznej prowadzi do powstawania związków siarki na -2 stopniu utlenienia, tj. siarkowodoru i jego związków (siarczków). W większości są to gazy (mogą wchodzić w skład biogazu), czasem szybko wiązane w siarczki metali. Redukcję organicznych związków siarki i siarczanów przeprowadzają niektóre bakterie beztlenowe.

Redukcja węglanów. Węglany też mogą być biorcami elektronów. Ulegają redukcji do metanu. Proces ten wywołują bakterie metanowe, gł. w mułach dennych, zalanych wodą glebach, błotach, gdzie są warunki beztlenowe.

16. Oddychanie tlenowe: cykl Krebsa.

Cykl kwasu cytrynowego przebiega w cytozolu bakterii tlenowych i w mitochondriach tlenowych eukariotów. Całkowite utlenienie substratów organicznych do dwutlenku węgla i wody w cyklu Krebsa wymaga zewnętrznego akceptora elektronów, zwykle jest to tlen. Proces ten dostarcza duże ilości energii magazynowanej w postaci ATP (12 cząsteczek na każdą cząsteczkę utlenionej glukozy). Cykl ten dostarcza również ważnych prekursorów do wielu szlaków biosyntetycznych, w tym syntezy kwasów tłuszczowych (cytrynian), nukleotydów (α-ketoglutaran i szczawiooctan) i aminokwasów (α-ketoglutaran).

17. Łańcuch oddechowy w oddychaniu tlenowym.

Transport elektronów jest wykorzystywany do stworzenia siły protonomotorycznej (PMF) w poprzek błon. Jest ona wykorzystywana przez wszystkie mikroorganizmy do syntezy ATP. U mikroorganizmów eukariotycznych PMF powstaje w poprzek zewnętrznej błony mitochondrium. W łańcuchu transportu elektronów seria zrównoważonych reakcji utleniania-redukcji napędza ruch elektronów przez kolejne przenośniki, poczynając od NADH do tlenu. W czasie tego procesu uwalnia się energia i zachodzi synteza ATP.

18. Rozmnażanie u bakterii.

Patrz: Adamiak zad. 21.

19. Mikroflora autochtoniczna i allochtoniczna wód.

Bakterie występujące w środowisku wodnym można podzielić na:

- autochtoniczne (miejscowe) stale bytujące w wodzie jakiegoś zbiornika

- allochtoniczne (obce) przedostające się do zbiorników wodnych z gleby lub powietrza oraz drobnoustroje wnikające do zbiorników wodnych wraz ze ściekami komunalnymi i przemysłowymi.

Bakterie autochtoniczne. Wyróżniamy wśród nich:

- fotoautotrofy – bakterie purpurowe i zielone

- chemoautotrofy – bakterie nitryfikacyjne, żelaziste, siarkowe i wodorowe

- i chemoorganotrofy – przeważająca część bakterii autochtonicznych występujących w zbiornikach wodnych to bakterie chemoorganotroficzne należące do grupy saprofitów, odżywiających się martwą materią pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Do typowych bakterii utrzymujących się w całej masie wody, to jest w postaci bakterioplanktonu, należą urzęsione pałeczki gramujemne, reprezentujące takie rodzaje jak: Pseudomonas, Achromobacter, Alcanligenes, Vibrio i Aeromonas, a także gramdodatnie ziarniaki z rodzaju Micrococcus, krętki oraz bakterie spiralne z rodzaju Spirillum.

Bakterie allochtoniczne. Wody o dużej żyzności, a także silnie zanieczyszczone wody powierzchniowe obfitują w pochodzące z zewnątrz bakterie saprofityczne i pasożytnicze wśród których najliczniej reprezentowaną grupą są gramujemne pałeczki jelitowe Escherichia coli oraz bakterie z rodzaju Proteus, Klebsiella i Enterobacter, a także pałeczki z gatunku Pseudomonas aeruginosa oraz rodzaju Arthrobacter czy Corynebacterium.

Ponadto, do allochtonicznych bakterii wodnych należy zaliczyć również gramdodatnie laseczki z rodzaju Bacillus i Clostridium, które są wypłukiwane z gleby. Przedostają się do zbiorników wodnych podczas silnych opadów wraz ze spływem powierzchniowym.

Źródłem bakterii chorobotwórczych (patogennych) są głównie ścieki miejskie. Do wód przedostają się także na drodze infiltracji i spływów powierzchniowych bakterie patogenne pochodzące z gleby.

Rola powietrza w zakażeniu wody jest istotna w zasięgu gęsto zaludnionych miast i okręgów przemysłowych. W zakażeniu główną rolę odgrywa bakterioplankton zawieszony w powietrzu w postaci bioaerozoli lub pyłu bakteryjnego, wraz z opadami przedostają się one do wód powierzchniowych.

20. Bakterie chorobotwórcze przenoszone droga wodną.

Do najbardziej typowych bakterii bezwzględnie chorobotwórczych pojawiających się w zanieczyszczonych wodach powierzchniowych należą pałeczki duru brzusznego, czyli pałeczki z gatunku Salmonella typhi, a także gramujemne bakterie z rodzaju Salmonella, które są przyczyną różnorodnych zakażeń przewodu pokarmowego, objawiających się wymiotami i biegunką.

Nieco rzadziej w zanieczyszczonych zbiornikach wodnych występują gramujemne pałeczki z rodzaju, Shigella, które powodują czerwonkę bakteryjną. W krajach tropikalnych, w wodach powierzchniowych często spotyka się bakterie z gatunku, Vibrio cholerae, czyli przecinkowce cholery.

Ponadto w wodach zanieczyszczonych spotyka się prątki gruźlicy Mycobacterium tuberculosis oraz krętki z rodzaju, Leptospira. Te ostatnie bakterie wywołują żółtaczkę bakteryjną.

21. Wirusy chorobotwórcze przenoszone droga wodną.

Oprócz bakterii chorobotwórczych wody powierzchniowe, do których odprowadzane są ścieki bytowo-gospodarcze zawierają zawsze znaczne ilości innych drobnoustrojów chorobotwórczych, np. wirusa polio, który powoduje porażenie dziecięce, czyli chorobę Heinego-Medina. Nawet w nieznacznie zanieczyszczonej wodzie rzecznej występują enterowirusy, które wywołują schorzenia jelit.

22. Pierwotniaki chorobotwórcze przenoszone droga wodną.

Zanieczyszczona woda może być przyczyną schorzeń przewodu pokarmowego spowodowanych przez pierwotniaki. Większość pasożytniczych pierwotniaków produkuje cysty, które są w stanie przetrwać poza organizmem gospodarza w niekorzystnych warunkach środowiskowych. Gdy warunki te ulegają poprawie z cyst rozwijają się tzw. trofozoidy, postacie wegetatywne występujące u człowieka.

23. Analiza bakteriologiczna wody.

Dlaczego kontrolujemy jakość sanitarną wody? Możliwość zakażenia ludzi przez wodę zmusza do stałej kontroli higieniczno-sanitarnej, zarówno wody przeznaczonej do picia, jak też i wody w basenach kąpielowych, a nawet w zbiornikach wód powierzchniowych. Przyczyną zakażeń są mikroorganizmy chorobotwórcze wydalane przez ludzi chorych i nosicieli (osobnicy, którzy po przebyciu choroby wydalają zarazki jeszcze przez długi czas z kałem lub moczem). Zarazki występują w ściekach i w wodach powierzchniowych w znacznie mniejszych ilościach niż pozostałe drobnoustroje. Z tego też względu znacznie trudniej jest je wykryć niż występujące masowo w wodzie bakterie saprofityczne, tym bardziej, że w celu ich wykrycia konieczne jest stosowanie znacznie bardziej skomplikowanych metod diagnostycznych.

Co to są mikroorganizmy wskaźnikowe? Obowiązujące normy oparte są na pośrednim wnioskowaniu o obecności mikroorganizmów chorobotwórczych na podstawie liczebności w wodzie bakterii wskaźnikowych, które stale żyją jako saprofity w przewodzie pokarmowym człowieka i zwierząt wyższych. Ich obecność w wodzie świadczy o jej zanieczyszczeniu fekalnym, a zatem również o niebezpieczeństwie zakażenia wody mikroorganizmami chorobotwórczymi.

Jakie bakterie wskaźnikowe wykorzystywane są do oceny jakości zdrowotnej wody? Do oceny jakości sanitarnej wody wykorzystywana jest mikroflora saprofityczna zasiedlająca jelito grube człowieka. Przyjęto następujące wskaźniki fekalnego zanieczyszczenia wody: Escherichia coli, bakterie grupy coli, paciorkowce kałowe (Enterokoki), laseczki z rodzaju Clostridium ( Clostridium perfringens) redukujące siarczyny oraz w niektórych przypadkach gronkowce koagulazo-dodatnie, Pseudomonas aeruginosa, Legionella sp.

Kryteria jakości sanitarnej wody do picia w Polsce. Według stosowanych w Polsce kryteriów w 100 ml wody podawanej do sieci wodociągowej nie może być ani jednej komórki bakterii uznanych za wskaźnikowe. Według stosowanych w Polsce kryteriów w wodzie do spożycia przez ludzi liczebność bakterii psychrofilnych nie powinna przekraczać 100 komórek w 1ml, natomiast bakterii mezofilnych 50 komórek w 1 ml wody.

24. Mikroflora autochtoniczna i zymogeniczna gleby.

Mikroflora autochtoniczna. Drobnoustroje autochtoniczne czerpią energię z rozkładu materii organicznej powodując jej mineralizację. Przedstawicielami tej grupy w glebie są najczęściej drobnoustroje, dla których źródło węgla i energii stanowią substancje humusowe, tj. związki powstałe z rozkładu i przetworzenia materii organicznej pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Przedstawicielami tej grupy są najczęściej tlenowe nieprzetrwalnikujące bakterie z rodzaju Arthrobacter oraz prątki z rodzaju Mycobacterium. Stałymi mieszkańcami gleby są także promieniowce z rodzaju Streptomyces i Nocardia oraz bakterie śluzowe (Myxobacteriales). Dla gleby, choć nie tylko dla niej, charakterystyczne są bakterie wiążące azot atmosferyczny, bakterie nitryfikacyjne. Pospolite są także tlenowe laseczki przetrwalnikujące z rodzaju Bacillus i beztlenowe z rodzaju Clostridium.

Mikroflora zymogeniczna. Drobnoustroje zymogeniczne wprowadzane są do gleb okresowo. Pochodzą one z wprowadzanych do gleb ścieków, odpadów komunalnych i przemysłowych oraz z odpadów powstających w hodowli zwierząt (np. obornik i gnojówka), Są to organizmy o dużych wymaganiach odżywczych, których rozwój uzależniony jest od dopływu świeżej, łatwo przyswajalnej materii organicznej. Bakterie zymogeniczne bytujące w glebie to głównie gramujemne pałeczki z rodziny Enterobacteriaceae oraz z rodzaju Pseudomonas, Achromobacter, Flavobacterium.

25. Przeżywalność mikroorganizmów w glebie.

Gleba jest naturalnym środowiskiem życia różnych mikroorganizmów, a także makroorganizmów glebowych. Ich rozwój w glebie warunkują tzw. czynniki edaficzne. Jest to ogół czynników charakteryzujących glebę takich jak: wilgotność, żyzność (dostępność pierwiastków odżywczych w przyswajalnych formach), odczyn (pH) i inne właściwości fizyczne warunkujące rozwój organizmów żywych w ekosystemie.

Woda. Wszystkie drobnoustroje wymagają dla prawidłowego rozwoju środowiska zawierającego wodę. Woda umożliwia migracje mikroorganizmów w gruncie, dyfuzję substratu i związków odżywczych do wnętrza komórki oraz usunięcie z niej produktów metabolizmu. Wpływa jednocześnie na utrzymanie w komórce odpowiedniego ciśnienia osmotycznego i odczynu. Nadmiar wody w glebie obniża dyfuzję tlenu i azotu oraz sprzyja rozwojowi drapieżników żywiących się bakteriami. Zbyt mała ilość wody może uniemożliwić drapieżnym pierwotniakom przemieszczanie się, a przez to sprzyjać rozwojowi populacji bakterii.

Ciśnienie osmotyczne. Na rozwój drobnoustrojów duży wpływ wywiera ciśnienie osmotyczne roztworu glebowego związane ściśle z nawilgoceniem gleby, zwiększające się w miarę jej przesychania. Ciśnienie osmotyczne wyższe w roztworze glebowym niż w komórkach, zakłóca proces wchłaniania wody przez komórki drobnoustrojów, co wpływa na zahamowanie ich wzrostu.

Potencjał oksydacyjno-redukcyjny. Na skutek procesów dysocjacji, woda gleby ma wpływ na wartość potencjału red-ox, co z kolei oddziałuje wybiórczo na rozwój i skład drobnoustrojów glebowych.

Odczyn gleby. Przebieg procesów mikrobiologicznych w glebie zależy w dużej mierze od jej odczynu, warunkuje on, bowiem aktywność enzymów oraz procesy transportu. Wpływa na rozpuszczalność i przyswajalność składników pokarmowych.

26. Parametry służące do oceny jakości mikrobiologiczno- parazytologicznej gleby.

Zakres analizy mikrobiologicznej gleby pod względem sanitarnym powinien obejmować:

- oznaczenie obecności w glebie bakterii chorobotwórczych z rodzaju Salmonella. W glebie przeznaczonej do celów rolniczych nie mogą się znajdować bakterie należących do tego rodzaju

- badania helmintologiczne polegające na określeniu liczby żywych jaj robaków jelitowych: glisty ludzkiej (Ascaris lumbricoides), glisty psiej (Toxocara sp.), włosogłówki (Trichuris trichiura), określeniu stadium ich rozwoju oraz stopnia odporności na różne warunki mikroklimatyczne.

Ponadto badania uzupełnić można o oznaczenia:

- ogólnej liczby bakterii – wykonywane na podłożu agarowym, temperatura - , czas inkubacji –48 h,

- bakterii przetrwalnikujących (sporowych) – podłoże agarowe, temperatura , czas inkubacji–48 h,

- bakterii termofilnych – podłoże agarowe, temperatura , czas inkubacji–24 h.

- liczebności bakterii wskaźnikowych: pałeczek grupy coli, pałeczek grupy coli typu fekalnego (termotolerancyjnych), głównie pałeczki okrężnicy (Escherichia coli), laseczek Clostridium perfringens.

27. Bakterie chorobotwórcze w glebie.

W glebie zanieczyszczonej odchodami czy szczątkami zwierząt i roślin mogą występować drobnoustroje chorobotwórcze (patogenne). Spośród bakterii szczególnie niebezpieczne dla człowieka są pałeczki duru brzusznego z rodzaju Salmonella i pałeczki czerwonki – Shigella., beztlenowe laseczki wywołujące tężec – Clostridium tetani, zgorzel gazową – Clostridium perfringens, zatrucia pokarmowe – Clostridium botulinum oraz tlenowe laseczki wąglika – Bacillus anthracis, a także prątki – Mycobacterium tuberculosis.

Ponadto do bakterii chorobotwórczych występujących w glebie zalicza się niektóre promieniowce wywołujące tzw. promienicę. Grzyby są przyczyną zakażeń skóry i tkanek wewnętrznych, a organizmy zwierzęce jak pierwotniaki i robaki – chorób głównie przewodu pokarmowego. Szczególną uwagę należy zwrócić na możliwość występowania w glebie jaj robaków pasożytniczych np. glisty ludzkiej. Jej jaja przechodzą w glebie okres dojrzewania i wykazują dużą odporność na działanie czynników zewnętrznych. Podobnie jak endospory bakterii, zarodniki grzybów i cysty pierwotniaków, mogą przez długi okres czasu bytować w glebie i stanowić zagrożenie dla człowieka.

28. Mikrobiologiczne aspekty procesu uzdatniania wody: sedymentacja w zbiornikach, filtracja powolna, filtracja pospieszna, koagulacja, chlorowanie, ozonowanie, filtracja przez węgiel aktywny.

Uzdatnianie wody. Proces polegający na doprowadzeniu zanieczyszczonej wody do stanu czystości wymaganego dla danego zastosowania. Skład elementarnych procesów uzdatniania wody dobiera się zgodnie z zastosowaniem produktu finalnego. Wodę uzdatnia się dla potrzeb komunalnych (woda wodociągowa, woda pitna), przemysłu (w szczególności spożywczego), medycyny i farmacji.

Sedymentacja. Zanieczyszczenia doprowadzone do wody stojącej opadają na dno, bo ich gęstość jest większa niż wody i tam są rozkładane. Sedymentacja (łac. sedimentum = osad) – proces opadania zawiesiny ciała stałego w cieczy w wyniku działania siły grawitacji lub sił bezwładności. Sedymentacji ulegają zawiesiny o gęstości większej niż gęstość cieczy.

Filtracja. Metoda oddzielania substancji stałych od cieczy i gazów, poprzez mechaniczne zatrzymanie jednego ciała stałego w przegrodach porowatych (filtrach) przy użyciu odpowiednich aparatów. W technologii tej wyróżnia się:

• filtrację pospieszną - stosowana po wcześniejszych procesach oczyszczania wody

• filtrację powolną - efekty uzyskane podczas filtracji pospiesznej i procesów biochemicznych.

Filtry pospieszne stosowane są najczęściej do oczyszczania wody wstępnie

oczyszczonej metodami fizycznymi i chemicznymi. Złoże filtrów stanowi ziarnisty materiał filtracyjny. W filtrach pospiesznych woda przepływa w kierunku z góry w dół. Złoże filtrów

pospiesznych (materiał ziarnisty) ulega zanieczyszczeniu zatrzymywanymi zawiesinami i

dlatego złoża filtracyjne muszą być płukane.

Filtry powolne nazywane są również filtrami biologicznymi, ponieważ podczas

filtracji przez złoże filtracyjne zachodzą zarówno procesy fizyczne, jak i biologiczne.

Wynikiem tych zjawisk jest duży stopień usuwania cząstek stałych, rozkład biochemiczny

zanieczyszczeń organicznych oraz transformacje niektórych zanieczyszczeń przebiegające

przy udziale mikroorganizmów.

Koagulacja. Jeden z procesów jednostkowych stosowanych w uzdatnianiu wody. Proces koagulacji polega na łączeniu cząstek koloidalnych obecnych w wodzie w większe aglomeraty, które można następnie usunąć przez sedymentację lub filtrację. Proces ten przebiega dwuetapowo: najpierw następuje przekształcanie koloidu stabilnego w niestabilny (koagulacja), a następnie tworzenie się rozbudowanych aglomeratów (flokulacja). Koloidy występujące w wodach podzielić można na dwie grupy: hydrofilowe i hydrofobowe. Te pierwsze (koloidy odwracalne) mają zdolność spontanicznego przechodzenia żelu w zol. Do tej grupy zaliczyć można koloidy kwasów huminowych i fulwowych (kwasy próchnicowe) odpowiedzialne głównie za barwę wody. Mikrofitoplankton, bakterie i wirusy można również uważać za koloidy hydrofilowe.

Chlorowanie. Najtańsza i najbardziej rozpowszechniona metoda dezynfekcji wody. Wodę chloruje się stosując chlor gazowy lub związki chloru. Najbardziej popularnym środkiem do dezynfekcji wody jest roztwór podchlorynu sodu (NaOCl). Skutkiem ubocznym dezynfekcji wody chlorem jest pogorszenie jej smaku i zapachu. Ponadto stosowanie dużych dawek chloru wymaga przeprowadzenia procesu dechloracji (np. adsorpcja chloru na węglu aktywnym).

Ozonowanie. Jeden ze sposobów oczyszczania wody pitnej z drobnoustrojów i bakterii (dezynfekcji wody). Woda mieszana jest z ozonem w mieszalnikach inżektorowych i nasycona przepływa przez zbiornik kontaktowy, gdzie zachodzi proces dezynfekcji. Ozon jest zarówno bardzo silnym utleniaczem, jak i dezynfektantem. Cechy te powodują, iż on stosowany w oczyszczaniu wody jako czynnik dezynfekujący lub jako utleniacz. Jest stosowana do niszczenia substancji będących przyczyną smaku i zapachu wody. Ozon jest najskuteczniejszym środkiem dezynfekcyjnym z tradycyjnie stosowanych utleniaczy. Ozon od 600 do 3000 razy szybciej niszczy bakterie Escherichia coli niż chlor. Działanie bakteriobójcze ozonu polega na zwiększeniu przepuszczalności błony komórkowej na skutek ozonolizy nienasyconych kwasów tłuszczowych występujących w lipidach. Powoduje to rozpad cząsteczki w miejscu podwójnego wiązania między atomami węgla na fragmenty o krótszym łańcuchu. Lipidy są ważnym składnikiem budulcowym nie tylko ścianki komórkowej, lecz także błony cytoplazmatycznej, osłaniającej protoplast. Ozonowanie zapewnia czystość mikrobiologiczną - usuwa bakterie, wirusy, ich spory i cysty oraz pleśnie i grzyby.

Filtracja przez węgiel aktywny. Woda z ujęć komunalnych jest zazwyczaj dezynfekowana chlorem lub jego związkami, co nadaje jej specyficzny, nieprzyjemny zapach i smak. Chlorowanie wody jest jednak niezbędne, aby uzyskać wodę czystą bakteriologicznie. Filtry wypełnione węglem aktywnym skutecznie usuwają chlor i jego związki, a także zanieczyszczenia organiczne. Usuwanie zanieczyszczeń odbywa się poprzez adsorpcję mieszaną (fizyczną i chemiczną). Dzięki zastosowaniu filtrów z węglem aktywnym smak uzdatnionej wody poprawia się, znika też przykry zapach oraz żółte zabarwienie pochodzące od rozpuszczonych związków organicznych. Należy jednak pamiętać, że usunięcie czynnika bakteriobójczego (chloru) może spowodować wtórne zanieczyszczenie mikrobiologiczne i woda taka nie powinna być spożywana bez uprzedniego przegotowania. Dlatego zaleca się dodatkowo zastosowanie dezynfekcji lampą UV. Filtrację na węglu aktywnym należy zawsze poprzedzić filtracją mechaniczną.

29. Biologiczne oczyszczanie ścieków: metody naturalne.

Biologiczne oczyszczanie ścieków opiera się na naturalnych procesach samooczyszczania, które zachodzą w każdym zbiorniku wodnym oraz w glebie, głównie dzięki aktywności drobnoustrojów. Jednak zdolności samooczyszczania są często niewystarczające do unieszkodliwienia tak dużych ilości ścieków, jakie powstają w wyniku działalności człowieka. Dlatego w biologicznym oczyszczaniu dużych ładunków zanieczyszczeń intensywność procesów samooczyszczania musi być zwielokrotniona metodami inżynieryjnymi. Metody oczyszczania wykorzystujące specjalne urządzenia intensyfikujące te naturalne procesy określa się jako sztuczne, natomiast metody oparte wyłącznie na procesach samooczyszczania nazywane są metodami naturalnymi. Część naturalnych sposobów oczyszczania ścieków ma charakter pośredni ze względu na pewien stopień ingerencji człowieka w proces.

Metody naturalne. Do naturalnych metod oczyszczania ścieków zalicza się nawadnianie pól, łąk i lasów, stawy ściekowe oraz oczyszczalnie hydrobotaniczne.

Oczyszczanie w gruncie. Biologiczne oczyszczanie w gruncie polega na nawadnianiu pól ściekami. Ścieki przed wprowadzeniem na pola nawadniane są oczyszczane mechanicznie (kraty, piaskownik, osadnik wstępny) i zdezynfekowane, gdyż ze względów sanitarnych, ścieki przed wylaniem muszą być pozbawione jaj robaków (helmintów). Ścieki wylane na pola wsiąkają w grunt i zawarte w nich zanieczyszczenia są adsorbowane na cząstkach gleby. Zaadsorbowane związki organiczne oraz mikroorganizmy tworzą po pewnym czasie mikroskopijną błonę biologiczną wokół cząstek gleby i wierzchnia warstwa gruntu działa jak filtr biologiczny. W warstwie tej zachodzą procesy mineralizacji, a produkty końcowe mineralizacji stanowią składniki nawozowe gleby.

Stawy ściekowe. Stawy biologiczne to zbiorniki ziemne, w których oczyszczanie biologiczne ścieków zachodzi w sposób naturalny (przy wykorzystaniu mikroorganizmów). Są to naturalne lub sztuczne zagłębienia w terenie, w których światło słoneczne dociera do dna. Ścieki przed wprowadzeniem do stawu wstępnie pozbawia się zawiesin.

Oczyszczalnie hydrobotaniczne. Opierają się na wykorzystaniu procesów samooczyszczania zachodzących w ekosystemach podmokłych, należą, więc do systemów bagiennych. Oczyszczanie jest tu wynikiem współdziałania mikroorganizmów glebowych i roślinności bagiennej. Mikroorganizmy rozkładają związki organiczne zawarte w ściekach do związków nieorganicznych, natomiast rośliny przyswajają pozostałe związki mineralne, tworząc biomasę roślinną. W oczyszczalniach tego typu wykorzystuje się roślinność oczeretowi (trzcina, pałka, wierzba wiciowa) o dużych wymaganiach pokarmowych, pochłaniającą duże ilości soli mineralnych. Dzięki temu rośliny odsalają ścieki i nie dopuszczają do eutrofizacji zbiorników wodnych.

30. Biologiczne oczyszczanie ścieków: metody sztuczne.

Do sztucznych biologicznych metod oczyszczania należą: złoża biologiczne i osad czynny. Sztuczne metody biologicznego oczyszczania ścieków, podobnie jak naturalne, wykorzystują procesy samooczyszczania zachodzące w naturze, jednak ze zwielokrotnioną intensywnością. Np. procesy przebiegające w złożach biologicznych przypominają samooczyszczanie w glebie (udoskonalone „filtry gruntowe”), a metoda osadu czynnego opiera się na podobnych zjawiskach zachodzących w środowisku wodnym (ulepszone „stawy ściekowe”).

31. Złoża biologiczne.

Oczyszczanie ścieków na złożach biologicznych odbywa się w zbiornikach wypełnionych luźno usypanym materiałem ziarnistym i porowatym. Ścieki za pomocą zraszaczy są rozpryskiwane na górną powierzchnię złoża i spływają następnie przez wypełniający go materiał.

Na materiale stałym, z którego zbudowane jest złoże wytwarza się błona biologiczna stanowiąca śluzowatą warstewkę złożoną z mikroorganizmów takich jak: bakterie (głównie bakterie tlenowe), pierwotniaki, grzyby. Złoże stałe to gruboziarnisty materiał porowaty: tłuczeń, koks, żużel wielkopiecowy, tuf wulkaniczny, tworzywa sztuczne i inne materiały odporne na wpływy atmosferyczne. Biomasa, która bierze udział w procesie rozkładu związków organicznych jest biomasą osiadłą na podtrzymującym materiale porowatym.

Praca złoża polega na stałym doprowadzaniu ścieków i ich przepływie przez złoże w kontakcie z błoną biologiczną, podczas którego zachodzi mineralizacja zanieczyszczeń na skutek tlenowego rozkładu przez mikroorganizmy i odpływ ze złoża oczyszczonego ścieku.

Błona biologiczna jest początkowo utworzona z bakterii zooglealnych produkujących śluzowate otoczki. Z czasem skład gatunkowy błony zmienia się w wyniku sukcesji. Obok bakterii pojawiają się grzyby, pierwotniaki, wrotki, pierścienice i larwy much.

32. Mikroorganizmy osadu czynnego.

Osad czynny jest metodą oczyszczania, w której elementem oczyszczającym są bakterie zlepione w kłaczki zawieszone w środowisku płynnym (ścieki). Bakterie tworzące kłaczki nie są jedynymi organizmami występującymi w osadzie czynnym. Oprócz bakterii występują tu liczne pierwotniaki i wrotki, rzadziej robaki, pierścienice i grzyby. Biocenoza osadu czynnego ma charakter heterotroficzny.

Bazą pokarmową całego zespołu organizmów jest materia organiczna dopływająca wraz ze ściekami. Pierwszy poziom troficzny tworzą bakterie heterotroficzne, grzyby i pierwotniaki saprotroficzne (korzenionóżki i wiciowce), które odżywiają się materią organiczną w postaci roztworów i zawiesin. Drugi poziom stanowią pierwotniaki holozoiczne (gr. holos - cały) odżywiające się całymi mikroorganizmami. Należą tu orzęski. Wreszcie, najwyższy poziom troficzny zajmują orzęski drapieżne (zwłaszcza osiadłe gatunki z grupy Suctoria, które zjadają pierwotniaki bakteriożerne) , a także bezkręgowce takie, jak wrotki, robaki z grupy nicieni i in.

33. Sukcesja biocenozy w osadzie czynnym.

Sukcesja mikroorganizmów podczas hodowli osadu czynnego. Organizmy obecne we wpracowanym osadzie czynnym tworzą zespół, który powstał w wyniku procesu sukcesji. Początkowo w ściekach obecne są głównie bakterie, wiciowce (Zooflagellata) i korzenionóżki (ameby) (Rhizopoda), a więc organizmy odżywiające się materią organiczną zawartą w ściekach. Z czasem pojawiają się orzęski (Ciliata) zjadające bakterie i drapieżne. Z orzęsków najwcześniej rozwijają się formy wolno pływające, pożerające bakterie, które nie zlepiły się jeszcze w kłaczki (nie sflokulowane). W następnym etapie, gdy proces flokulacji jest już zaawansowany, pojawiają się formy osiadłe orzęsków (przyczepione do kłaczków). W ostatnim etapie rozwijają się wrotki (Rotatoria).

Znajomość przemian sukcesyjnych w osadzie oraz właściwości biologicznych mikroorganizmów jest przydatna w ocenie pracy oczyszczalni. Służy do tego analiza mikroskopowa próbki osadu, obejmująca, oprócz opisu wyglądu kłaczków, również badanie składu mikrofauny. Stwierdzenie dużej liczebności wiciowców i ameb (korzenionóżek), a więc pierwotniaków pionierskich, świadczy o przeciążeniu osadu i jego niedotlenieniu (a więc o warunkach przypominających początkowe etapy rozwoju osadu). Występowanie orzęsków natomiast, zwykle świadczy o dobrej pracy osadu. Dotyczy to zwłaszcza form osiadłych. Orzęski bakteriożerne wywierają stałą presję na populacje bakteryjne, które pobudzane są przez to do ciągłych podziałów. Wynikiem tego jest odmładzanie się flory bakteryjnej i jej zwiększona aktywność metaboliczna. Poza tym orzęski przyczyniają się do klarowania ścieków zjadając nie sflokulowane bakterie. Obecność w osadzie wrotków zwykle świadczy o dobrym natlenieniu osadu i jego stabilizacji.

34. Mechanizm flokulacji osadu.

Kłaczki osadu powstają podobnie jak błona biologiczna, w wyniku łączenia się bakterii zooglealnych wytwarzających lepki śluz. Proces tworzenia się kłaczków, zwany flokulacją, zachodzi spontanicznie w trakcie napowietrzania komory wypełnionej ściekami.

Jako, że elementem oczyszczającym w tej metodzie są kłaczki zlepionych bakterii, dlatego ważne jest, aby proces flokulacji przebiegał prawidłowo i aby powstałe kłaczki miały odpowiednią wielkość, kształt i strukturę. Flokulacja zależy od stopnia obciążenia osadu ładunkiem zanieczyszczeń. Przy bardzo wysokim i bardzo niskim obciążeniu obserwuje się bowiem zjawisko deflokulacji, czyli rozpraszania się bakterii skupionych w kłaczki. Gdy osad jest nadmiernie obciążony, kłaczki są nie dotlenione, natomiast w przypadku niedociążenia bakterie giną z braku pokarmu.

35. Parametry fizyczno-chemiczne decydujące o pracy osadu.

Wielkość kłaczków jest istotną cechą wpływającą na efektywność oczyszczania. Zależą od niej dwa ważne procesy: biosorpcja (pochłanianie zanieczyszczeń ) i sedymentacja (opadanie kłaczków). Biosorpcja jest etapem poprzedzającym biodegradację i zależy od wielkości powierzchni kłaczków. Powierzchnia ta jest tym większa, im kłaczki są mniejsze. Jednak zbyt małe kłaczki, choć mają dużą powierzchnię sorpcyjną, źle opadają w osadniku wtórnym. Może to prowadzić do wtórnego zanieczyszczenia odbiornika, do którego odprowadza się oczyszczone, ale nie oddzielone od kłaczków ścieki. Natomiast kłaczki zbyt duże, choć świetnie sedymentują, to jednocześnie słabo oczyszczają ścieki. Wynika to z faktu, że bakterie umieszczone w centralnej części dużego kłaczka mają utrudniony dostęp do tlenu i zanieczyszczeń będących substratem pokarmowym. Kłaczki muszą więc wykazywać właściwy stan rozdrobnienia zapewniający odpowiednie warunki tlenowe i pokarmowe.

Kształt kłaczków jest cechą, która może wskazywać na pewne niekorzystne zjawiska w osadzie. Np. kształt gwiaździsty, pierzasty czy siatkowaty wiążą się zwykle z obecnością mikroorganizmów nitkowatych (głównie bakterii i grzybów), których obecność w osadzie jest niepożądana, gdyż powodują jego puchnięcie.

Struktura kłaczka może być spoista bądź luźna. W warunkach niedotlenienia lub braku pokarmu kłaczki przybierają formę zbitych, obłonionych tworów koloru szarego. Obecność takich kłaczków w osadzie powoduje spadek jego aktywności. Wiele różnych czynników powoduje rozluźnienie kłaczków. Należą do nich: rozwój form nitkowatych, nadmiar lub niedostatek tlenu, przeciążenie osadu lub warunki głodowe.

36. Puchnięcie osadu czynnego.

Niekorzystnym zjawiskiem obniżającym zdolności sedymentacyjne kłaczków jest puchnięcie osadu czynnego. Z puchnięciem mamy do czynienia, gdy zwiększa się objętość osadu przy zachowaniu tej samej masy. Liczbowo wyraża to indeks osadu, który przedstawia objętość (w cm³) jednego grama jego suchej masy. Indeks wyraża więc gęstość osadu, lub stopień uwodnienia. Jeden gram suchej masy dobrze pracującego osadu czynnego ma zwykle objętość 67 cm³ (indeks = 67 cm³/g). Indeks osadu spuchniętego mieści się w granicach od 100 - 400 cm³/g. Spuchnięty osad jest co prawda bardzo aktywny (duża powierzchnia biosorpcyjna), jednak z powodu obniżonej opadalności nie może być on oddzielony od oczyszczonych ścieków w osadniku wtórnym . Wiele jest przyczyn puchnięcia osadu. Bezpośrednią przyczyną tego zjawiska mogą być organizmy nitkowate, bakterie zooglealne, rozproszenie kłaczków lub wzrost lekkości osadu spowodowany wydzielaniem się pęcherzyków gazu. Organizmy nitkowate (głównie bakterie i grzyby) wywołują tzw. puchnięcie włókniste. Zwykle dochodzi do niego, gdy skład ścieków jest niewłaściwy (zbyt duże ilości węglowodanów w stosunku do azotu i fosforu), w sytuacji przeciążenia osadu, nagłych zmian obciążenia , niedotlenienia, zakwaszenia, zatrucia, obniżenia temperatury lub niedostatecznie długiego przetrzymywania osadu w komorze napowietrzania. Do najczęściej spotykanych mikroorganizmów nitkowatych należą bakterie: Sphaerotilus, Beggiatoa i promieniowce. Mniej poznanym zjawiskiem jest puchnięcie niewłókniste. Wywołane jest ono nadmierną produkcją pozakomórkowych substancji śluzowych przez pewne bakterie zooglealne. Śluzy te wiążą bardzo dużo wody, co sprawia, że osad jest czterokrotnie silniej uwodniony niż w przypadku spuchnięcia włóknistego. Zwiększenie indeksu osadu może też spowodować rozproszenie kłaczków w wyniku zbyt silnej turbulencji w komorze lub też wynoszenie osadu w osadniku wtórnym. Z tym drugim przypadkiem mamy do czynienia, gdy osad jest zbyt długo przetrzymywany w osadniku i dochodzi do rozwoju beztlenowych bakterii denitryfikacyjnych wydzielających pęcherzyki azotu cząsteczkowego.

37. Biologiczne metody oczyszczania gruntów.

Bioremediacja to proces oczyszczania, w którym wykorzystywane są mikroorganizmy (drożdże, grzyby, bakterie). Przeprowadzają one rozkład substancji niebezpiecznych do mniej toksycznych lub całkowicie nietoksycznych. Mikroorganizmy wykorzystują w charakterze substratu pokarmowego związki organiczne stanowiące zanieczyszczenie środowiska. Po zdegradowaniu zanieczyszczeń populacja mikroorganizmów jest redukowana. Obumarłe mikroorganizmy lub nieliczne ich populacje pozbawione substratu pokarmowego nie stanowią zagrożenia dla środowiska.

Proces bioremediacji może być prowadzony w oparciu o mikroflorę autochtoniczną, naturalnie zasiedlającą skażony grunt lub w oparciu o szczepy pochodzące z innych środowisk bądź kolekcji odznaczające się wysoką aktywnością degradacyjną.

38. Klasyczna metoda identyfikacji bakterii.

Najczęściej stosowaną w mikrobiologii techniką barwienia jest metoda Grama. Jest to barwienie złożone pozytywne, w którym stosuje się kolejno dwa kontrastowe barwniki zasadowe: fioletowy (fiolet krystaliczny) i czerwony (fuksyna). Właściwy proces barwienia poprzedzony jest termicznym utrwaleniem preparatu. Po dodaniu pierwszego barwnika wszystkie komórki barwią się na fioletowo. Dodanie płynu Lugola powoduje powstanie nierozpuszczalnego kompleksu fioletu krystalicznego z jodem. Kompleks ten jest następnie ekstrahowany 95 % alkoholem. Okazuje się, że te bakterie, które mają grubą warstwę mureiny (peptydoglikanu) w ścianie komórkowej nie tracą barwnego kompleksu i pozostają fioletowe po działaniu alkoholem. Te natomiast, których warstwa mureiny jest cienka, łatwo tracą barwnik i ulegają odbarwieniu. Aby je uwidocznić stosuje się drugi barwnik – kontrastowy, którym jest czerwona fuksyna zasadowa. W efekcie część komórek zabarwi się na fioletowo, a część na czerwono. Te pierwsze określa się mianem bakterii gramdodatnich, drugie mianem bakterii gramujemnych. Barwienie Grama jest więc barwieniem różnicowym, gdyż pozwala zróżnicować bakterie na dwie podstawowe grupy, w zależności od tego, którym barwnikiem się zabarwią. Strukturalnym podłożem tych różnic jest przede wszystkim różnica w budowie ściany komórkowej.

Bakterie gramdodatnie:

• mają grubą ścianę komórkową z dużym procentowym udziałem mureiny,

• są wrażliwe na penicylinę,

• są wrażliwe na lizozym (enzym występujący np. we łzach), który rozpuszcza ich ścianę komórkową (a konkretnie peptydoglikan mureinę) pozostawiając tzw. protoplasty – komórki bez ściany,

• są bardzo wrażliwe na detergenty anionowe,

• część z nich ma zdolność wytwarzania przetrwalników (endospor).

Bakterie gramujemne:

• mają cienką ścianę komórkową z niewielkim udziałem peptydoglikanu ale z dodatkową specyficzną błoną na zewnątrz ściany (tzw. błoną zewnętrzną),

• są zwykle mało wrażliwe na penicylinę,

• są odporne na działanie samego lizozymu,

• są mało wrażliwe na detergenty anionowe,

• nie mają zdolności do wytwarzania endospor.

Bakteriami gramdodatnimi są zasadniczo laseczki i ziarniaki, natomiast typowe pałeczki

(np. pałeczki jelitowe) są gramujemne. Barwliwość metodą Grama nie jest cechą stałą bakterii. Niektóre z nich, w zasadzie gramdodatnie, w starych hodowlach barwią się gramujemnie lub mozaikowato: część komórki jest fioletowa a część czerwona. Dlatego wiarygodny wynik barwienia dają tylko komórki pochodzące ze świeżych hodowli.

39. Metody genetyczne w diagnostyce mikroorganizmów.

Diagnostyka mikroorganizmów - analiza jakościowa. Badanie molekularne wykonywane techniką PCR to obecnie najpewniejsza metoda identyfikacji wirusów i bakterii. Technika PCR pozwala na szybkie powielenie wybranego fragmentu DNA, a następnie określenie jego długości. Za jej pomocą można także stwierdzić czy poszukiwana sekwencja w ogóle znajduje się w próbce. Aby to osiągnąć trzeba zacząć od zaprojektowania dwóch krótkich odcinków DNA zwanych starterami. Następnie do badanej próbki dodaje się substraty do syntezy DNA, enzym zdolny do jej przeprowadzania, odpowiedni bufor (roztwór utrzymujący stałe pH) oraz wcześniej wspomniane startery. Powstała mieszanina umieszczana jest w tak zwanym termocyklerze. Jest to maszyna zdolna poddawać mieszaninę cyklicznym zmianom temperatury. Na początku reakcji podgrzewa ona próbkę, aby rozpleść dwuniciową cząsteczkę DNA. Potem schładza ją do temperatury, w której do odpowiedniej nici mogą przyłączyć się startery. Następnie próbka jest ponownie ogrzewana, tym razem jedynie do temperatury, w której najlepiej działa polimeraza DNA. W tym momencie rozpoczyna się wydłużanie startera. W ten sposób tworzą się odcinki o sekwencji komplementarnej do badanego DNA i zaczynające się od startera. Następnie cały cykl zmian temperatury powtarza się określoną ilość razy, tak by uzyskać odpowiednią ilość produktu. Warunkiem zajścia reakcji jest komplementarność starterów do DNA znajdującego się w próbce. Po zakończeniu reakcji produkt lub produkty rozdzielane są elektroforetycznie w żelu agarozowym lub poliakrylamidowym, co pozwala na ustalenie ich długości. W połączeniu z sekwencjonowaniem technika PCR umożliwia identyfikacje większości znanych bakterii (na podstawie sekwencji 16S rRNA).