W1

Poznanych jest ok. 6tys gatunków prokariontów.

Liczy się, że rzeczywista liczba jest ok. 10 razy większa.

W oparciu o inne niż znane sekwencje możemy określić, że istnieją nie hodowlane gatunki organizmów.

SCHEMAT METABOLIZMU

Składniki Produkty

pokarmowe metabolizmu

Źródła energii

(związki chemiczne, światło)

Składniki pokarmowe spotykają się z energetycznymi aby tworzyć makrocząsteczki budulcowe.

SZYBKOŚC ROZMNAŻANIA SIĘ MIKROORGANIZMÓW

Czas generacji- czas niezbędny do podwojenie się liczby lub masy komórek

Czas generacji

- z reguły organizmów prokariotycznych jest krótszy niż eukariotycznych

- dla większości bakterii wynosi 1-3godz

- dla najszybciej rosnących bakterii wynosi 10-15min (E.coli)

- dla najwolniej rosnących może sięgać kilku, kilkunastu dni

- mikroorganizmy rosnące w środowiskach naturalnych z reguły mają krótszy czas generacji niż rosnące w warunkach laboratoryjnych

- zależy od czynników abiotycznych (hodowlanych, środowiskowych)

Gdyby pojedyncza komórka bakterii, dla której czas generacji wynosi 20min, rozmnażała się w nielimitowanych warunkach objętości i pokarmu przez 48 godzin, to populacja bakterii osiągnęłaby masę 4000 razy większą od masy Ziemi (masa Ziemi= 5,987*10²⁴grama)

Masa komórki bakterii wynosi 10^-12grama.

Gdy genofor jest replikowany w czasie około 40minut to oznacza:

- w ciągu 1sek ponad 5000 nukleotydów jest dołączanych do tworzącego się łańcucha DNA

- transkrypcja mRNA trwa około 2-3sek

- proces translacji trwa ok. 5sekund

Intensywność procesów katabolicznych mierzona ilością CO₂ uwalnianego z glukozy w czasie 1godz/ g s.m. komórek wynosi

- bakterie Azotobacter (oddychanie tlenowe)

2000 ml CO₂/godz * 1g s.m.

- bakterie Lactobacillus (fermentacja)

- 300 ml CO₂/ godz * 1g s.m.

- komóki wątroby człowieka

- 10~20 ml CO₂ / godz * 1g s.m.

- komórki roślinne

- 0,4~0,5 ml CO₂ / godz * 1g s.m.

Opis sposobu odżywiania się mikroorganizmów wymaga ustalenia

1. Co jest źródłem energii metabolicznej

Energia jest niezbędna dla komórki do wykonania niezbędnej pracy chemicznej- biosynteza (anabolizm), pracy osmotycznej (transport przez błony), pracy mechanicznej (ruch), czy pracy fizycznej (świecenie)

energia świetlna, chemiczna

2. Co jest źródłem węgla

- do biosyntezy składników komórkowych

3) CO jest donorem elektronów i protonów w układzie przenośników

- np. transport przez błony, przemiany energetyczne w komórce

PODZIAŁ MIKROORGANIZMÓW

MIKROORGANIZMY

Chemotrofy Fototrofy

Chemolitotrofy Chemoorganotrofy

zapotrzebowanie zapotrzebowanie na

na związki mineralne związki organiczne

Chemotrofy

Mikroorganizmy, które uzyskują energię w wyniku przemian oksydoredukcyjnych organicznych lub nieorganicznych związków chemicznych. Źródłem węgla dla tej grupy może być CO₂ lub związki organiczne

Mikroorganizmy chemotroficzne dzielimy na:

- Chemolitotrofy (chemoautotrofy)- organizmy korzystające z energii zawartej w zredukowanych związkach nieorganicznych, np. azotu, siarki, żelaza lub energii zawartej w H2. Źródłem elektronów mogą być zredukowane związki takie jak NH₄, CO, H₂S, S, Fe²⁺. Źródłem węgla może być CO₂ lub związki organiczne, Do tej grupy zaliczamy większość archeonów, bakterie nitryfikacyjne, wodorowe, żelaziste i wiele innych, szczególnie często występujące w środowisku wody i gleby.

- Chemoorganotrofy

chemoorganoheterotrofy, organotrofy

mikroorganizmy, które wykorzystują związki organiczne jako źródła węgla, energii i elektronów (donory wodoru). Należą tutaj wszystkie grzyby (pleśnie, drożdże), większość bakterii, pierwotniaki oraz zwierzęta

W2

Fotoautotrofy (fotolitoautotrofy)

- organizmy samożywne wykorzystujące energię słoneczną. Źródłem węgla dla tej grupy jest CO₂. Źródłem elektronów związki organiczne

Do fotoautotrofów zaliczamy

- beztlenowe bakterie fototroficzne, których proces fotosyntezy ni uwalnia do środowiska tlenu, np. purpurowe bakterie siarkowe

- tlenowe mikroorganizmy fototroficzne, które w obecności światła wytwarzają tlen

~ takimi właściwościami cechują się sinice, glony

Sinice: oscilatoria, spirulina, anabena

Glony: euglena, pediastrium

PODZIAŁ MIKROORGANIZMÓW W OPARCIU O SPOSÓB ODŻYWIANIA

Źródło węgla Źródło energii Źródło elektronów

CO₂ związki światło związki związki związki

autotrofy organiczne fototrofy chemiczne nieorganiczne organiczne

heterotrofy chemotrofy litotrofy organotrofy

FOTOAUTOTROFY CHEMOLITOTROFY CHEMOORGANOTROFY

*glony * archeony (metanogenne) *grzyby (drożdże i grzyby

*niektóre bakterie * bakterie nitryfikacyjne strzępkowe)

*sinice, bakterie - żelaziste * zwierzęta

purpurowe, zielone - wodorowe * większość bakterii

* rośliny - siarkowe w tym wszystkie chorobotwórcze

Chemoorganotrofy- przemiany sacharydów

I ETAP

Rozkład(di-, oligo-, i polisacharydów) do cukrów prostych

- przez zewnątrzkomórkowe lub wewnątrzkomórkowe enzymy hydrolizujące

II ETAP

Przemiana cukrów prostych do pirogronianu (glikoliza, szlak HMP, ED, fosfotetolazy pentozowej)

III ETAP

Przekształcenie pirogronianu do

• produktu organicznego (fermentacja)

• CO₂ + H₂O (oddychanie tlenowe)

Przemianom etapu II i III towarzyszy tworzenie energii

PRZEMIANY DISACHARYDU LAKTOZY

Laktoza

środowisko

permeaza PTS/PEP ściana komórkowa

laktoza laktozo-P

galaktoza glukoza galaktozo-6-P

Szlak Lebira Szlak tagatozowy

szlaki metaboliczne przemian sacharydów

(EMP, HMP, ED, fosfoketolazy pentozowej)

PTS- fosfotransferaza

PEP- fosfoenolopirogronian

PRZEMIANA GLUKOZY W SZLAKU GLIKOLIZY

GLUKOZA

|

GLUKOZO-6-P

| izomeraza glukozo-6-P

FRUKTOZO-6-P

| fosfofruktokinaza

FRUKTOZO-1,6-diP

aldolaza-6-P-fruktozowa

Fosfodihydroksyaceton Aldehyd-3-P-glicerynowy

Pirogronian

Glukoza --> 2 CH₃COCOOH + 2ATP + 2 (NADH⁺ + H⁺)

Powstają 2 ATP

Szlak bardzo pospolity, występuje u bardzo wielu mikroorganizmów (jako jedyny lub towarzyszący innym szlakom)

PRZEMIANA GLUKOZY W SZLAKU HMP

Szlak HMP spełnia funkcje anaboliczne i kataboliczne, w niektórych bakteriach octowych, siarkowych czy sinicach zastępuje szlak EMP czy ED

GLUKOZA

|

GLUKOZO-6-P

| dehydrogenaza glukozo-6-P

KWAS 6-P-GLUKONOWY

dehydrogenaza 6-P-glukonianowa

CO₂ Rybulozo-5-P

Ksylulozo-5-P Rybozo-5-P Ksylulozo-5-P

| C₃, C₄, C₅, C₆, C₇

Aldehyd 3-P-glicerynowy

|

Pirogronian

C, O, N, P

H, S ...

Energia

Anabolizm

Energia
Makrocząsteczki (transport, ruch)

i inne związki

---