04.12.2008
SIARKA W GLEBIE
Formy siarki w glebie:
- forma organiczna (cysteina, metionina, cystyna)
- siarczany rozpuszczane w wodzie i nierozpuszczalne w wodzie
- siarczyny
- tioniany
- siarczki
- siarka elementarna (wolna)
Bakterie siarkowe
I) mineralizujące (mineralizatory) siarkę organiczną
II) utleniające siarkę, siarkowodór (z procesu mineralizacji)
III) redukujące produkt pośredni II)- siarczyny
IV) asymilatory związków siarki
Barwne nienitkowane bakterie siarkowe (wybarwione)
1) Chromatium - purpurowe bakterie siarkowe
- zawiera w komórce barwniki karotenoidowe
-wyposażona jest w rzęski, o urzęsieniu polarnym
-skumulowana siarka elementarna w cytoplazmie
- rozwija się w warunkach beztlenowych
- autotrof
- siarkowodór, siarka elementarna, wodór i tioniany jako źródło elektronów
2) Chlorobium - bakterie zielone
- zawierają chlorofil jako barwnik w ciałkach chromatoforowych
- rozwija się w warunkach beztlenowych
- nie wytwarza przetrwalników
- autotroficzny
- źródła elektronów: siarkowodór, siarka elementarna, wodór i tioniany
Bezbarwne nienitkowane bakterie siarkowe
- tlenowce
- posiadające zdolność utleniania wolnej siarki jak i siarkowodoru i tiosiarczanów
- Thiobacillus
Bezbarwne nitkowate bakterie siarkowe
- środowisko wodne i błota
- prowadzą proces utleniania siarkowodoru do wolnej siarki, wytwarza się ewentualnie kwas siarkowy
- Beggiatoa
- Thiothrix - w odróżnieniu do Beggiatoa ma zdolność do przytwierdzania się do powierzchni
PRZEMIANY ZWIĄZKÓW ŻELAZOWYCH
Grupy bakterii żelazowych
I)bakterie posiadające zdolność utleniania mineralnych form żelaza
a) bakterie nitkowate:
- Leptothrix
- Crenothrix
- długie nitki otoczone jedną pochewką z produkowanego przez te bakterie śluzu
- na końcach tworów umieszczone są komórki przetrwalne lub pływki (gromadzi się tam wodorotlenek żelaza)
b) bakterie nienitkowate:
- bardzo drobne pałeczki
- zdolność do wydzielania dużych ilości śluzu
- Galionella
c) utleniające związki żelazawe do żelazowych
- wykorzystują energie z utleniania do asymilowania tlenku węgla
II) bakterie redukujące mineralne formy azotu
- spotykane najczęściej w glebie, w warstwie raczej beztlenowej
- rozwijają się przy dostępie materii organicznej
- w wyniku redukcji uprzystępniają tlen, który jest wykorzystywany przez bakterie tlenowe
- Bacillus
WPŁYW CZYNNIKÓW FIZYCZNYCH I CHEMICZNYCH NA DROBNOUSTROJE
Obecność wody
- woda spełnia funkcję
a) rozpuszczanie związków pokarmowych
b) transport związków pokarmowych
c) niezbędny czynnik procesów płciowych
- wysuszenie komórek powoduje przeprowadzenie komórek w stan anabiozy - spadek aktywności życiowej
- bakterie wymagają większych ilości wody - 30% wilgotności
- grzyby wymagają ok. 15% wilgotności
- zastosowanie:
a) konserwacja produktów spożywczych
b) suszenie produktów
c) suszenie siana
d) produkowanie mleka w proszku, koncentratów
e) liofilizacja - działanie niskiej temperatury (-20oC do -80oC) przy jednoczesnym odwodnieniu zapobiegającym rozpadowi komórek. Zliofilizowany szczep bakterii może być przetrzymywany nawet po 2-3 latach przechowywania. Wykorzystywany w produkcji szczepionek i surowic.
Działanie temperatury
- obniżenie temperatury poniżej minimum powoduje jedynie wstrzymanie procesów życiowych
- podwyższenie temperatury powyżej maksimum powoduje denaturację białek - śmierć
- zastosowanie
a) zamrażanie, schładzanie
b) sterylizacja, jałowienie
c) pasteryzacja
Co dzieje się z komórką w zależności od przechodzenia przez kolejne etapy temperatury?
1) Temperatura poniżej temperatury minimalne
- żelowanie błony cytoplazmatycznej (staje się prawie nieprzepuszczalna) - zahamowanie dopływu pokarmu
- spada aktywność życiowa
2) Temperatura zbliżająca się do optymalnej
- faza logarytmicznego wzrostu aktywności
- największa wydajność procesów życiowych
3) Temperatura powyżej temperatury optymalnej (temperatura maksymalna)
- denaturacja białka
- zapadnięcie błony cytoplazmatycznej
- rozbicie poszczególnych struktur wewnątrzkomórkowych
- zupełna liza komórki
Regulacja napięcia powierzchniowego
- mydła anionowe i detergenty obniżają napięcie powierzchniowe
- przy dużych stężeniach powodują rozrywanie błony cytoplazmatycznej, denaturacja białek we wnętrzu komórki
- przy mniejszych stężeniach hamują podziały komórkowe
Ciśnienie osmotyczne
- podwyższenie ciśnienia osmotycznego powoduje wysuszenie komórki, oderwanie protoplastu - deplazmoliza (proces odwracalny)
a) solenie produktów spożywczych
b) słodzenie przetworów owocowych
- osmofile - rozwijają się w roztworach wodnych o bardzo dużym stężeniu cukrów lub soli (psucie miodu, drobnoustroje wytrzymujące duże stężenia soli - w kiszonkach)
- halofile - rozwijają się przy dużych stężeniach soli (powodują psucie kawioru - Pseudomonas, Achromobacter)
Ciśnienie hydrostatyczne
- dotyczy drobnoustrojów znajdujących się w środowisku wodnym
- określane w hPa
- ok. 300-350 hPa - hamowanie pełnej aktywności procesów życiowych
- ok. 6000 hPa - zabija formy wegetatywne
- ok. 12000 hPa - niszczenie przetrwalników
- barofile - drobnoustroje wytrzymujące wysokie ciśnienie hydrostatyczne
Promieniowanie elektromagnetyczna
- ultrafioletowe
a) nie wszystkie zakresy działania promieni UV nie są tak samo niebezpieczne
b) najbardziej zabójcza 260-280 nm - zaburzenia w DNA, powoduje zahamowanie procesu replikacji, powstanie niekomplementarnych par zasad - dimery tyminy lub cytozyny, inaktywacja białek enzymatycznych, gromadzenie wolnych rodników (nowotworzenie komórek), wpływ mutagenny.
- promieniowanie jonizujące - działają 100x intensywniej niż UV, powodują rozerwanie helisy DNA na krótkie fragmenty, mogą być wykorzystywane do redukowania różnych mutacji. Wykorzystywane do sterylizowania dużych powierzchni.
a) promienie krótkie - Roentgena - X
b) promienie gamma
c) promienie korpuskularne
Działanie ultradźwięków
- zjawisko habitacji (tworzenie pęcherzyków z gazów rozpuszczonych we wnętrzu komórki) - zwiększenie objętości i rozerwanie komórki
Działanie pH
- stężenie jonów wodorowych w podłożu
- zmiany pH powodują zahamowanie rozwoju
a) grzyby - środowisko kwaśne
b) bakterie - obojętne, zasadowe
Potencjał oksydoredukcyjny
- zdolność do jednoczesnego przeprowadzenia reakcji utleniania i redukcji
- beztlenowe bakterie (-0,2 V) - ujemny potencjał oksydoredukcyjny
- względne beztlenowce - wartości ujemne i dodatnie
- tlenowe - dodatnie wartości eH
- względne tlenowce - najchętniej wartości dodatnie, mogą tolerować niewielkie spadki poniżej 0
DZIAŁANIE CZYNNIKÓW CHEMICZNYCH
Działanie soli mineralnych
- niezbędne do rozwoju drobnoustrojów
- zmiany morfologiczne w komórkach, które podlegają fragmentacji, zaburzenia procesów fragmentacji (u grzybów)
- hamowanie wzrostu
Alkohole
- im większa masa molowa alkoholu tym alkohol jest bardziej toksyczny
- bezwodny alkohol jest mniej skuteczny niż uwodniony
Barwniki
- mają zdolność do tworzenia podstawników zasadowych (pseudozasady)
Działanie metali ciężkich
- mogą ograniczać aktywność enzymatyczną
- denaturacja białka
Chemioterapeutyki
- często wykorzystywane w leczeniu
- działają terapeutycznie
- działają tylko na drobnoustroje, nie oddziaływają na organizm wyższy
Antymetabolity
- związki upodabniające się do związków biologicznie czynnych (witamin lub aminokwasów)
- hamują przebieg reakcji biochemicznych związanych z obecnością w tych związkach
- zastępują enzymy
- hamowanie reakcji enzymatycznej
Antybiotyki
- produkty przemian metabolicznych drobnoustrojów
- mogą mieć różnego rodzaju działanie:
a) bakteriobójcze - zabicie bakterii
b) bakteriostatyczne - zahamowanie ich rozwoju
c) swoiste - o wąskim spektrum działania
d) nieswoiste - o szerokim spektrum działania
- powodują zaburzenia syntezy ściany komórkowej, syntezy białka komórkowego, działanie antybiotyków skierowane na rozrywanie błony cytoplazmatycznej
Pestycydy
- dotyczą hamowania rozwoju drobnoustrojów w glebie
- stosowane w celu ochrony roślin
- kumulują się w glebie
Mikotoksyny
- toksyny wytwarzane przez grzyby
- hamują aktywność enzymatyczną - enzymów odpowiedzialnych za syntezę białek i kwasów nukleinowych