Temperatury kardynalne:

-minimalna i maksymalna- wartości graniczne powyżej/poniżej których nie jest możliwy wzrost

-optymalna- najkrótszy czas generacji, optymalna temperatura procesów chemicznych

podział mikroorganizmów:

-psychofile(temp. poniżej 20⁰C) min.-23-0⁰C, opt.15⁰C, max. 20⁰C

-mezofile(temp. 10-50⁰C) min. 10-25⁰C, opt. 20-37⁰C, max. 35-50⁰C Bacillus, Sporobolomyces, Trichosporon

-termofile(temp. 25-90⁰C) min. 25-45⁰C, opt. 45-65⁰C, max. 60-90⁰C Sulfovibrio, Bacillus, Clostridium, Streptococcus

* ciśnienie osmotyczne:

Różnice osmotyczne powodują nawet śmierć komórki, ponieważ „ucieka” z nich woda. Bardziej odporne są grzyby, ponieważ ich ciśnienie osmotyczne jest wyższe niż w komórce bakteryjnej.

NaCl: 1% stymulacja

3% hamuje niektóre czynności komórki

15-16% działanie konserwujące

*Środki konserwujące:

• kwas mrówkowy

-działanie w kierunku pleśni i drożdży, słabsze na bakterie

-konserwacja soków owocowych

• kwas sorbowy

-hamuje rozwój drożdży, pleśni i niektórych bakterii, nie hamuje wzrostu Clostridium, bakterii octowych i mlekowych

-konserwowanie przetworów owocowych, win, serów, margaryny

• saletra

-konserwacja mięsa i jego przetworów

-w przewodzie pokarmowym ludzi są łatwo redukowane do azotynów, denitryfikacja E.coli. Dawka 4g/kg masy ciała-zatrucie

• sole kwasu azotowego

-konserwacja mięsa

-łączą się trwale z hemoglobiną tworząc methemoglobinę

Dezynfekcja-działanie środkami chemicznymi na środowisko w celu zmniejszenia populacji mikroorganizmów chorobotwórczych. Jest to działanie ukierunkowane.

Metody chemiczne:

-fenol-2-5%

-środki utleniające:

-kwas podchlorowy-0,006%

-chloraminy-2%

-sole metali ciężkich

-alkohole-70-75%

-formalina

-czwartorzędowe związki amonowe np.: Sterinol, Dezogen

Metabolizm-wszystkie reakcje zachodzące w organizmie.

Anabolizm = asymilacja-procesy chemiczne wymagające nakładu energii.

Katabolizm = dysasymilacja- procesy oksydoredukcyjne związane z rozkładem substancji organicznej, prowadzące do magazynowania energii.

Oksydoreduktory- enzymy przewodzące protony na akceptor (oksydazy, dehydrogenazy).

Transferazy-enzymy przenoszące określoną grupę chemiczną z jednego związku na drugi (transaminazy, transacetylazy).

Hydrolazy-enzymy rozkładające substrat na drodze hydrolizy (proteazy, celulazy).

ENZYMY:

-konstruktywne-syntetyzowane niezależnie od obecności substratu

-indukowane-syntetyzowane tylko w obecności swoistego substratu

-represyjne-nagromadzenie produktów katalizowanych reakcji hamuje syntezę enzymów.

SKŁAD CHEMICZNY BAKTERII:

-woda-70-85,9%

*sucha masa

-węgiel 50,5-64,01%

-azot 6,8-12,28%

-popiół 1,3-13,86%

-kwasy nukleinowe

-RNA 15-20%

-DNA 2-3%

Źródła węgla komórkowego:

-CO₂, H₂CO₃

-organiczne związki węgla (np.: cukry proste, lipidy)

Źródła azotu:

-NH₄⁺,NO₃^-,N₂

-organiczne związki azotu (aminokwasy, peptydy, białka)

Źródła siarki:

-SO₄^-, SO₃^-, S₂O₃^2-

-organiczne związki siarki ( aminokwasy, polipeptydy, białka).

Najtrudniejsze do transportu są białka, polisacharydy(duże cząsteczki).

Mechanizmy pobierania pokarmu:

• pobieranie związków wielkocząsteczkowych

Zewnątrzkomórkowe rozbicie cząsteczek na związki proste przy udziale wydzielanych do środowiska enzymów i energii:

-proteazy: enzymy hydrolityczne rozkładające białka

-celulazy,amylazy: rozkładające polisacharydy

-nukleazy: rozkład kwasów nukleinowych.

• Pobieranie związków o małych cząsteczkach:

-dyfuzja bierna: przenikanie związków w kierunku zgodnym z gradientem stężeń

-dyfuzja ułatwiona: przenikanie związków zgodnie lub niezgodnie z gradientem stężeń przy udziale permeaz i energii

-transport aktywny: przenikanie związków niezgodnie z gradientem stężeń przy udziale przenośników i energii

►autotrofy-zasadnicza część węgla komórkowego zdobywana z asymilacji dwutlenku węgla

►heterotrofy- węgiel komórkowy pochodzi z asymilacji związków organicznych

►chemotrofy- energia uzyskiwana na drodze reakcji red-ox przeprowadzanej w substracie odżywczym

chemoorganotrofy-zdobywanie energii przez utlenianie związków organicznych

chemolitotrofy- utleniają związki nieorganiczne uzyskując tym samym energię.

Źródło energii:

-fototrofizm

-chemotrofizm

Źródło protonów lub elektronów:

-litotrofia

-organotrofia

KLASYFIKACJA SPOSOBÓW ODŻYWIANIA:

1.kryterium: źródło węgla

-autotrofy: organizmy, które czerpią węgiel do budowy substancji organicznych z dwutlenku węgla, przy czym nie są zdolne do czerpania go z innych źródeł.

-heterotrofy: źródłem węgla są dla nich związki organiczne.

2.kryterium: źródło energii

-fototrofy: energię uzyskują z promieniowania słonecznego.

-chemotrofy: czerpią energię z utleniania organicznych lub nieorganicznych związków.

3.kryterium: źródło elektronów w procesie biosyntezy

-litotrofy: źródłem elektronów są dla nich substancje nieorganiczne

-organotrofy: korzystają z organicznych źródeł elektronów

Czerpią energię z utleniania zredukowanych związków chemicznych.

utlenianie→utrata elektronów

redukcja→przyjmowanie elektronów

Elektrony uwalniane w czasie egzoergicznych procesów metabolicznych są wychwytywane przez przenośniki:

☺NAD

☺NADP

☺FAD

Elektrony i protony przenoszone są na akceptory. Akceptorami mogą być związki lub cząsteczki pobierane niezależnie lub powstałe w wyniku przemian substratu.

Oddychanie- proces biologicznego utleniania, gdy akceptor jest pobierany niezależnie od substratu.

Substrat +2elektrony →substrat utleniony + 2e^-

akceptor +2e^-+2H⁺→akceptor zredukowany

 oddychanie:

substrat energetyczny +egzogenny akceptor

 fermentacja:

związek utleniany

↑

substrat

↓

związek redukowany

 bakterie nitryfikacyjne-utleniają jon amonowy do azotynów i następnie azotanów

Są to przede wszystkim bakterie gramujemne. Większość ma w cytoplazmie system błon, są tam gromadzone enzymy odpowiedzialne za utlenianie amoniaku i azotynów.

Występują w wodach, glebach dobrze napowietrzonych. Bardzo wolno rosną. Występują na granicy faz. Charakteryzują się dużą tolerancją na wysuszenie, nie wytwarzają przetrwalników, w stanie utajnienia mogą przetrwać nawet kilka lat.

dwie grupy:

• nitroso- utleniające amoniak do azotynów

NH₄⁺+1,5O₂→NO₂+2H⁺+H₂O+63,8 kcal N:C=35:1

• Nitrosomonas europea

• Nitrosococcus nitrosus

• Nitrosobolus multiformis

• Nitrosovibrio tenuis

• Nitrosospira briensis

-nitro- utleniają azotyn do azotanów

NO₂+0,5 O₂→NO₃+17,5 kcal N:C=135:1

• Nitrobacter winogradskyi

• Nitrospira gracilis

• Nitrococcus mobilis

Proces nitryfikacji korzystny tylko w momencie rozwoju rośliny, w innym wypadku azotan pobierany przez rośliny i redukowany tylko po części do azotynów. Gromadzony w roślinie w nadmiarze a przez co szkodliwy dla organizmów wyższych(azotyny są silnie rakotwórcze).

Z procesu nitryfikacji powstają azotany, które są słabo sorbowane przez gleby, wymywane w głąb profilu glebowego. Powodują eutrofizację.

 bakterie siarkowe- utlenianie związków siarki (akceptor tlen)

• Beggiatoa- bakterie nitkowate

H₂S+0,5 O₂→H₂O+S S+3O₂→2H₂O+H₂SO₄

• Thiobacillus- urzęsione pałeczki

S+1,5 O₂+H₂O→H₂SO₄ Na₂S₂O₃+2O₂→2NaHSO₄

►Heterotrofy:

-oddychanie tlenowe (całkowite)

C₆H₁₂O₆+6O₂→6H₂O+6CO₂+686 kcal

-niepełne utlenianie substratu (organizmy octowe)

CH₃CH₂OH+O₂→CH₃COOH+H₂O+117 kcal Acetobacter aceti

C₆H₁₂O₆+1,5 O₂→C₆H₆O₇+2H₂O+199 kcal Aspergillus niger

-oddychanie beztlenowe(azotanowe)

-denitryfikacja całkowita N₂, N₂O

C₆H₁₂O₆+4NO₃→6CO₂+6NO₂+2N₂+470 kcal Paracoccus denitryficans

-denitryfikacja częściowa

Escherichia coli:

NO₃+2H⁺+2e^-→NO₂^-+2H₂O

lub amonifikacja azotanów

NO₃+5H⁺+3NADP→NH₄⁺+2H₂O+3NAD

Clostridium perfringes:

NO₃+10H⁺→NH₄⁺+3H₂O

Thiobacillus denitryficans, Desulfovibrio desulfuricans

►fermentacja- biologiczne utlenianie bez udziału tlenu, gdzie donor i akceptor pochodzą z jednego substratu.

*alkoholowa:

C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂+28 kcal zachodzi przy udziale zymazy i pH=4-6

substraty: glukoza, mannoza, fruktoza, galaktoza

drożdże: Saccharomyces, Candida, Rhizopus, Mucor

bakterie: Thermobacterium mobile, Sarcina ventriculi

*mlekowa (gdy ponad 50% produktów to kwas mlekowy)

Proces ten przeprowadzany przez bakterie mlekowe, należące do różnych taksonów. Wszystkie bakterie z tej grupy są gramdodatnie.

-nieprzetrwalnikujące

-nieruchliwe

-względne beztlenowce

-mezofile i termofile

-duże wymagania pokarmowe

-występowanie:

-błony śluzowe ludzi i zwierząt

-rośliny

-wtórnie w mleku

Możemy wyróżnić dwa typy bakterii:

-homofermentacji mlekowej ( do 90% kwasu mlekowego)

Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Lactobacillus lactis, Lactobacillus plantarum

-heterofermentacji mlekowej ( powyżej 50% kwasu mlekowego)

Bifidabacterium bifidum, Lactobacillus brevis, Streptococcus diacetilatis, Leucanostoc mesenteroides

Probiotyk-preparat zawierający żywe mikroorganizmy wpływające dodatnio na rozwój ludzi i zwierząt.

Szczepy probiotyczne- chronią przed infekcjami układu pokarmowego, zasiedlają błony śluzowe układu pokarmowego nie pozwalając tym samym na wkroczenie patogenów.

Kwas mlekowy jest dobrym, naturalnym konserwantem, mniej szkodliwym od kwasu cytrynowego lub octowego.

Masa roślinna poddana fermentacji jest zasobniejsza w składniki odżywcze niż masa niepoddana. Roślina musi spełnić minimum cukrowe. Rośliny zasobne w białko nie fermentują, bo białko pełni funkcje buforujące.

ROZKŁAD CELULOZY:

*drobnoustroje celulolityczne:

• grzyby:

Fusarium, Chaetomium, Aspergillus, Trichoderma, Verticillum

• bakterie:

Cellfacicula, Cellulomonas, Bacillus soli, Clostridium omeliański,

• bakterie śluzowe:

Cytophaga, Sporocytophaga

Skład kompleksu celulazy:

• endoglukanaza- wiązanie β-1,4 glukozydowe wewnątrz cząsteczki celulozy

• egzoglukanaza- nieredukujące końce celulozy, odcina glukozę

• celobiohydrolaza- na nieredukujące końce celulozy, odcina celobiozę

• celobiza- hydrolizuje do glukozy

celuloza

↓

celobioza, celotrioza, celotetroza

↓

glukoza

w warunkach tlenowych:

CO₂, H₂O(produkty główne) i kwasy uronowe, hemicelulozy, barwniki(produkty uboczne)

w warunkach beztlenowych:

CO₂, H₂(produkty główne) i CH_4, kwasy organiczne, alkohole(produkty uboczne)

*bakterie żwacza: Ruminococcus, Ruminobacter, Bacteroides. Produktami rozkładu celulozy jest kwas octowy 50-70%, kwas propionowy 17-20%, gazy (H₂, CO₂, CH₄) do 700l/dobę.

Celulosomy -wypustki bakteryjne, w których gromadzone są enzymy.

TO TYLE NOTATEK Z WYKŁADÓW A TERAZ PYTANIA NA KOLOKWIUM :)

1.Na czym polega denitryfikacja i podaj przykłady.

Bakterie nitryfikacyjne-utleniają jon amonowy do azotynów i następnie azotanów

Są to przede wszystkim bakterie gramujemne. Większość ma w cytoplazmie system błon, są tam gromadzone enzymy odpowiedzialne za utlenianie amoniaku i azotynów.

Występują w wodach, glebach dobrze napowietrzonych. Bardzo wolno rosną. Występują na granicy faz. Charakteryzują się dużą tolerancją na wysuszenie, nie wytwarzają przetrwalników, w stanie utajnienia mogą przetrwać nawet kilka lat.

dwie grupy:

• nitroso- utleniające amoniak do azotynów

NH₄⁺+1,5O₂→NO₂+2H⁺+H₂O+63,8 kcal N:C=35:1

• Nitrosomonas europea

• Nitrosococcus nitrosus

• Nitrosobolus multiformis

• Nitrosovibrio tenuis

• Nitrosospira briensis

-nitro- utleniają azotyn do azotanów

NO₂+0,5 O₂→NO₃+17,5 kcal N:C=135:1

• Nitrobacter winogradskyi

• Nitrospira gracilis

• Nitrococcus mobilis

Proces nitryfikacji korzystny tylko w momencie rozwoju rośliny, w innym wypadku azotan pobierany przez rośliny i redukowany tylko po części do azotynów. Gromadzony w roślinie w nadmiarze a przez co szkodliwy dla organizmów wyższych(azotyny są silnie rakotwórcze).

Z procesu nitryfikacji powstają azotany, które są słabo sorbowane przez gleby, wymywane w głąb profilu glebowego. Powodują eutrofizację.

2.Co to są chemolitoatotrofy i podać przykłady.

Energię, elektrony i węgiel czerpią z substancji nieorganicznych; zaliczamy tu bakterie nitryfikacyjne, siarkowe, wodorowe. np.: Nitrospira gracilis, Nitrosovibrio tenuis, Nitrosospira briensis.

3.Jakie jest kryterium podziału procesów związanych z oddychaniem?

Wyróżniamy oddychanie tlenowe, azotowe, tlenkowęglowe, siarczanowe, żelazowe. Kryterium takiego podziału jest rodzaj akceptora elektronów.

5.Fotoorganotrofy i podać przykłady.

Organizmy uzyskujące energię z promieniowania słonecznego, węgiel komórkowy czerpany z dwutlenku węgla, a donorem elektronów są związki organiczne. Przykładem może być Rhodospirillum.

6.Co to są miksotrofy?
Są to organizmy których sposób odżywiania zależy od warunków środowiskowych. Mogą być auto- lub heterotroficzne, źródłem węgla jest dwutlenek węgla lub związki organiczne, energię zdobywają utleniając związki nieorganiczne.

7.Porównaj produkty tlenowego i beztlenowego rozkładu celulozy i podaj znaczenie tych procesów.

w warunkach tlenowych: CO₂, H₂O(produkty główne) i kwasy uronowe,

hemicelulozy, barwniki(produkty uboczne)

w warunkach beztlenowych:

CO₂, H₂(produkty główne) i CH_4, kwasy organiczne, alkohole(produkty uboczne).

Znaczenie tych procesów może być zarówno pozytywne jaki i negatywne.

+wykorzystanie produktów ubocznych

-psucie owoców

-zmniejszenie masy zbiorów

8.W jakim procesie zdobywają energię bakterie octowe?

-niepełne utlenianie substratu (organizmy octowe)

CH₃CH₂OH+O₂→CH₃COOH+H₂O+117 kcal Acetobacter aceti

C₆H₁₂O₆+1,5 O₂→C₆H₆O₇+2H₂O+199 kcal Aspergillus niger

9.Czym różni się fermentacja od oddychania?

Oddychanie- proces biologicznego utleniania, gdy akceptor elektronów pobierany jest niezależnie od substratu.

Fermentacja- biologiczne utlenianie bez udziału tlenu, gdzie donor i akceptor pochodzą z jednego substratu.

 oddychanie:

substrat energetyczny +egzogenny akceptor

 fermentacja:

związek utleniany

↑

substrat

↓

związek redukowany

10.Fermentacja alkoholowa, proces i przykłady.

*alkoholowa:

C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂+28 kcal zachodzi przy udziale zymazy i pH=4-6

substraty: glukoza, mannoza, fruktoza, galaktoza

drożdże: Saccharomyces, Candida, Rhizopus, Mucor

bakterie: Thermobacterium mobile, Sarcina ventriculi

fermentacja znalazła szerokie zastosowanie w gorzelnictwie, piekarnictwie, browarnictwie, winiarstwie, mleczarstwie.

11.Bakterie mlekowe- wspólne cechy, fermentacja homo- i heteromlekowa, przykłady bakterii.

*mlekowa (gdy ponad 50% produktów to kwas mlekowy)

Proces ten przeprowadzany przez bakterie mlekowe, należące do różnych taksonów. Wszystkie bakterie z tej grupy są gramdodatnie.

-nieprzetrwalnikujące

-nieruchliwe

-względne beztlenowce

-mezofile i termofile

-duże wymagania pokarmowe

-występowanie:

-błony śluzowe ludzi i zwierząt

-rośliny

-wtórnie w mleku

Możemy wyróżnić dwa typy bakterii:

-homofermentacji mlekowej ( do 90% kwasu mlekowego)

Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Lactobacillus lactis, Lactobacillus plantarum

-heterofermentacji mlekowej ( powyżej 50% kwasu mlekowego)

Bifidabacterium bifidum, Lactobacillus brevis, Streptococcus diacetilatis, Leucanostoc mesenteroides

12.Co to jest probiotyk?

Probiotyk-preparat zawierający żywe mikroorganizmy wpływające dodatnio na rozwój ludzi i zwierząt.

Szczepy probiotyczne- chronią przed infekcjami układu pokarmowego, zasiedlają błony śluzowe układu pokarmowego nie pozwalając tym samym na wkroczenie patogenów.

13.Jaki ma wpływ na środowisko niska wydajność procesu nitryfikacji?

14.Dlaczego w wyniku procesu nitryfikacji nie dochodzi do gromadzenia azotynów?

ad.13 i 14

Proces nitryfikacji korzystny tylko w momencie rozwoju rośliny, w innym wypadku azotan pobierany przez rośliny i redukowany tylko po części do azotynów. Gromadzony w roślinie w nadmiarze a przez co szkodliwy dla organizmów wyższych(azotyny są silnie rakotwórcze). Niska wydajność tego procesu powoduje duże zapotrzebowanie na amoniak i azotyny, które kolejno utleniane są do azotanów tak potrzebnych roślinom, zwłaszcza we wczesnej fazie ich wzrostu.

Drugi etap nitryfikacji jest mniej wydajny od pierwszego (na wytworzenie jednego C potrzebnych jest 135 cząsteczek N), zużywane są więc azotyny powstałe w pierwszej fazie. W wyniku tego nie dochodzi do nagromadzenia szkodliwych i rakotwórczych azotynów w środowisku.

---