MIKROBIOLOGIA

WIRUSY:

WIRUSY - są najmniejszą jednostką, cząstką lub organizmem niepełnym zawierającym jeden kwas nukleinowy DNA lub RNA który jest niezbędny, ale niewystarczający

do rozmnażania. Ponieważ wirusy nie mają innych enzymów pozwalających na rozwój, są niezdolne do rozmnażania poza żywą komórką, są więc bezwzględnymi pasożytami.

WIRUSY INFEKCYJNE - to wirusy po wniknięciu do komórek

WIRION - to dojrzała cząsteczka wirusa poza komórką, która jest osłonięta otoczką (płaszczem) - KAPSYDEM - zbudowanym z wielu identycznych podjednostek białkowych. Wirusy mogą mięć taką otoczkę lub jej nie mają.

RODZAJE WIRUSÓW:

1 - Roślinne - zawierają materiał genetyczny którym jest RNA. Sposób zakażenia może być bierny lub czynny. Wywołują liczne choroby roślin takie jak: mozaikowatość, smugowatość u pomidora, itp.

2- Zwierzęce - wnikają do komórki na drodze fagocytozy i pinocytozy. Po wniknięciu do komórki organizmu wyższego zwierzęcego rozpadają się na mniejsze podjednostki. Materiałem genetycznym jest DNA lub RNA. Przenoszone są przez bezpośredni kontakt, owady. Wywołują liczne schorzenia u zwierząt i ludzi takie jak: nosówka, pryszczyca, ospa, różyczka, świnka, wścieklizna, grypa, żółtaczka.

3 - Bakteriofagi - (fagi), wirusy bakteryjne. Kwas nukleinowy faga po wniknięciu do wnętrza komórki bakteryjnej włącza się w genafor żywiciela i ingeruje w jego procesy metaboliczne, przestawiając je na syntezę własnego kwasu i białka, w którym tworzą się nowe cząsteczki faga i które powodują lizę komórki bakterii.

BUDOWA BAKTERIOFAGA:

- Główka (nić DNA)

- Kołnierz

- Ogonek (w środku znajduje się rdzeń)

- Pochewka

- Płytka ogonkowa

- włókienka

RODZAJE FAGÓW:

* Wirulentne - wywołują lizę

* Łagodne - mogą, ale nie musza wywoływać lizy.

DUALISTYCZNA NATURA WIRUSÓW - polega na tym że wirusy poza organizmem żywiciela zachowuje się jak twory materii nieożywionej, natomiast w komórce żywiciela, za pomocą jej metabolizmu wykazują cechy materii ożywionej a w tym i zmienność genetyczną.

BAKTERIE:

BAKTERIE - to organizmy jednokomórkowe, prokariotyczne nie posiadające jądra komórkowego, rozmnażające się przez podział.

KSZTAŁTY BAKTERII:

- kuliste - ziarniaki

- cylindryczne - pałeczki i laseczki

- spiralne - przecinkowce i śrubowce

BUDOWA KOMÓRKI BAKTERYJNEJ:

1 - Otoczka śluzowa - najbardziej zewnętrzna warstwa występująca u bakterii właściwych. Często komórki tworzą zoogleje zbudowane z wielocukrów, aminokwasów, peptydów oraz czasami kwasów organicznych.

Znaczenie otoczki: chroni przed szkodliwymi czynnikami zewnętrznymi, chroni przed suszą, może stanowić materiał zapasowy w okresie głodu, gwarantuje chorobotwórczość.

2 - Rzęski - narząd ruchu, zapewniają zdolność poruszania się. Cienkie nierozgałęziona nici ich długość przekracza często długość komórki bakterii. Zbudowane z kurczliwego białka. Budowa rzęski: nić, haczyk, ciałko podstawowe - miejsce umocowania nici w komórce.

3 - Błona cytoplazmatyczna - zapewnia wybiórczą półprzepuszczalność. Kontroluje pobieranie i wydzielanie z komórki substancji rozpuszczonych. Jest nierozerwalnie związana z cytoplazmą.

4 - Cytoplazma - wypełnia wnętrze komórki. Jest to roztwór soli, cukrów, enzymów, witamin. W niej znajdują się pozostałe składniki komórki bakteryjnej.

5 - Nukleoid - zastępuje jądro komórki. Pełni takie same funkcje jak jądro. Jest to 2-komplementarna zwinięta nić DNA, która w czasie podziału komórki rozchodzi się do komórek potomnych i każda służy jako matryca komórki macierzystej.

6 - Plazmidy - pozachromosomowe struktury genetyczne występujące w cytoplaźmie

7 - Rybosomy - centra syntezy białek

8 - Materiały zapasowe - glikogen, siarka, kropelki tłuszczu, kwas polihydroksymasłowy.

FORMY PRZETRWANE BAKTERII:

1 - Endospory - powstają z połowy komórki. Jest to forma szczególnie odporna na wysoką temperaturę. Aby zgineły muszą przebywać w 90⁰C przez godzinę inne natomiast w temp. 80⁰C przez 10 minut. Endospory są wytwarzane przez 2 grupy bakterii: Bacillus (tlenowe) i Clostridium (beztlenowe).

2 - Cysty - są mniej odporne na temperaturę mogą jednak przetrwać w niekorzystnych warunkach.

Przetrwalinki są szczególnie groźne ze względu na dużą zdolność przetrwania przez długi czas w niesprzyjających warunkach.

RÓŻNICE W BUDOWIE KOMÓRKI EUKARIOTYCZNEJ I PROKARIOTYCZNE:

Komórki eukariotyczne	Komórki prokariotyczne
Chromosomy są otoczone 2-warstwową błoną jądrową	Brak błony jądrowej. Chromosomy bezpośrednio kontaktują się z cytoplazmą.
Struktura chromosomu jest złożona. DNA jest zwykle związane z białkiem - histonami	Struktura chromosomu jest stosunkowo prosta
Podział komórki wymaga mitozy lub mejozy	Mitoza i mejoza nie występuje
Ściana komórkowa, jeśli występuje zawiera składniki strukturalne tj. celuloza lub chityna, lecz nigdy nie zawiera peptydoglikanu	Jeśli występuje ściana komórkowa to zawiera ona peptydoglikan nigdy nie zawiera chityny i celulozy
Mitochondria są powszechnie obecne, występują chloroplasty w komórkach fotosyntetyzujących	Mitochondria i plastycy nigdy nie występują
Komórka zawiera 2 typy rybosomów	Komórka zawiera 1 typ rybosomów
Wici gdy występują mają złożoną budowę.	Rzęski, gdy występują mają stosunkowo prostą budowę.

GRZYBY:

GRZYBY

Makrosporowe Mikrosporowe

Zaliczamy podstawczaki

Tworzące strzępki grzybni Grzyby jednokomórkowe

Tworzą grzybnię wielojądrzastą Posiadają przegrody w strzępkach

bez przegród (grzyby niższe) (czyli jest ona zbudowana z wielu kom.)

Ściana komórkowa grzybów zbudowana jest z chityny z domieszką celulozy. Komórki nie zawierają barwników fotosyntezujących. Grzyby są tlenowcami i bezwzględnymi beztlenowcami. Są cudzożywne a ich ciało składa się z wielu strzępek. Strzępki rozgałęziają się i wrastają w podłoże lub pozostają na powierzchni. Rosną od wierzchołków. Rozmnażają się przez pączkowanie, fragmentację grzybni i tworzenie sporów.

Płciowe etapy rozmnażania:

1 - Zetknięcie się strzępek różnoimiennych

2 - Powstanie haczyka

3 - Mitoza, mejoza - podział redukcyjny

4 - Powstaje worek z zarodnikami workowymi

5 - Worek rozsypuje się, zarodniki kiełkują

ZNACZENIE GRZYBÓW:

POZYTYWNE:

- Biorą udział w procesie fermentacji (drożdże), wykorzystywane w piekarnictwie

- Wchodzą w wyspecjalizowane i ścisłe korzyści z roślinami wyższymi lub drobnoustrojami

- Biorą udział w procesie rozkładu odpadów roślinnych w środowisku

- Biorą udział w oczyszczaniu biologicznym

- Wykorzystywane są do rozkładu różnych środków zawierających węglowodany, pestycydy

- Rozkład substratów do CO₂ i H₂O na drodze oddychania

NIEKORZYSTNE:

- Przyczyniają się do dużych strat tam gdzie występują materiał bogaty w celulozę i skrobię lub inne węglowodany wykorzystywane przez grzyby jako jedyne źródło energii

- Powodują duże straty plonów

- Groźne dla ludzi, wywołują choroby

- Wytwarzają mikrotoksyny

WPŁYW CZYNNIKÓW FIZYKOCHEMICZNYCH NA DROBNOUSTROJE - temp., ciśnienie, odczyn, wilgotność, itp. - patrz „opracowanie pytań na ostatnie kolokwium ze wszystkich ćwiczeń” !!!

Temat: Cel działania antybiotyków komórkach bakteryjnych.

Cel działania	Sposób działania	Przykład
Ściana komórkowa (biosynteza peptydoglikanu)	Zahamowanie usieciowania peptydoglikanu. Zahamowanie polimeryzacji.	Penicyliny i cefalosporyny (antybiotyki)
Synteza białka	Zahamowanie przemieszczania się rybosomów. Zahamowanie wiązania aminoacylo tRNA.	Antybiotyki aminoglikozydowe. Tetracyklina.
Synteza kwasów nukleinowych.	Zahamowanie syntezy kwasu tetrahydrofoliowego. Zahamowanie gyrazy DNA.	Sylofonomidy i trymetropryn. Antybiotyki chinolonowe.

ANTYBIOTYKI - związki wytworzone na drodze sztucznej lub w środowisku naturalnym przez mikroorganizmy. Antybiotyki najczęściej wytwarzają promieniowce.

Penicylina wytwarzana jest przez grzyby strzępkowe.

Mechanizmy odporności	Przykłady
Inaktywacja antybiotyku	β laktamaza Transacetylaza chloramfenikolowa (CTA) Enzymy modyfikujące aminoglikozydy.	Odporność na penicylinę Odporność na chloramfenikol Odporność na aminoglikozydy.
Zmniejszenie przepuszczalności	Zmniejszone pobieranie Usuwanie antybiotyków	Naturalna odporność różnych bakterii gramujemnych spowodowana obecnością błony zewnętrznej. Odporność na tetracyklina.
Zmiana miejsca docelowego

TEMPO I KIERUNEK MIKROBIOLOGICZNYCH TRANSFORMACJI PESTYCYDÓW ZALEŻY OD:

1. Typu gleby

2. Temperatury

3. Odczynu

4. Natlenienia

5. Wilgotności

6. Toksyczności pestycydu i jego struktury chemicznej

7. Kompleksu sorpcyjnego gleby i poziomu sorpcji pestycydów

8. Od ilości i jakości pestycydów

NIEKTÓRE MECHANIZMY ROZKŁADU MIKROBIOLOGICZNEGO PESTYCYDÓW:

1. Rozkład do małych cząsteczek

1. Reakcje enzymatyczne

• Pestycydy wykorzystane jako źródło węgla © i energii - Szybki rozkład.

• Przypadkowe transformacje w peryferycznych procesach niekoordynowanych - powolny rozkład

• Przypadkowe transformacje przy udziale pozakomórkowych enzymów - powolny rozkład.

2. Nieenzymatyczne reakcje

• W wyniku zmiany pH środowiska przez metabolity drobnoustrojów

• Produkcja substancji, które wchodzą w interakcjie z pestycydami i działają jako fotouczulacze.

2. Tworzenie nowych substancji w skład których wchodzą pestycydy lub ich metabolity.

EKSTREMOFILE - mogą rosnąć w ekstremalnych środowiskach

Wyróżniamy:

• Barofile - Mikroorganizmy rosnące przy wysokim ciśnieniu

• Psychofile - Mikroorganizmy rosnące w temp. bliskiej 0⁰C

• Termofile - Mikroorganizmy rosnące w wysokiej temperaturze

• Acidofile - Mikroorganizmy rosnące w kwaśnym środowisku

• Halofile - Mikroorganizmy rosnące w wysoce zasolonym środowisku.

ULUBIONE ŚRODOWISKA EKSTERMOFILI:

Skrajność	Przykłady organizmów	Habitat (siedlisko)	Istotny parametr wzrostu
Wysoka temp.	Pyrococcus furiosus	Geotermiczne osady dna morskiego	100^0C
Niska temp.	Bacillus	Ocean Antarktyczny	4^0C
Wysokie ciśnienie	Methanococcus janoshil	Głębokie gorące źródła oceaniczne	250 atmosfer 85^0C
Wysokie pH	Clastridium paradoxum	Ścieki	pH 10.1
Niskie pH	Netakos phaera sedula	Wody kopalniane	pH 2.0

METABOLIZM - całokształt przemian zachodzących w komórkach. Jest to skomplikowany splot setek reakcji jakie zachodzą w komórkach.

Etapy metabolizmu.

1. Pobieranie pokarmu i odżywianie

2. Zdobywanie energii potrzebnej do przeprowadzania licznych reakcji

3. Budowa (synteza) drobnocząsteczkowych składników komórkowych i ich polimeryzacja.

Drobnoustroje pobierają pokarm całą powierzchnią ciała.

TRANSPORT PRZEZ BŁONĘ CYTOPLAZMATYCZNĄ:

1. Dyfuzja bierna

2. Białka transportowe

3. Dyfuzja ułatwiona

4. Transport aktywny

Wielko- i drobnicząsteczkowe składniki są syntetyzowane:

DROBNOUSTROJE

Organizmy które wykorzystują CO2 jako źródło energii - autotrofy (samożywne) - rośliny zielone, liczne bakterie.

Związki organiczne służą jako główne źródło CO2 - heterotrofy (cudzożywne) - zwierzęta, grzyby, liczne bakterie.

Źródło energii świetlnej przekształcone jest w energię wiązań chemicznych - FOTOTROFY

- rośliny zielone

- glony

- cyjanobakterie

- zielone i purpurowe bakterie siarkowe

ZUŻYCIE ENERGII NA:

1. Praca chemiczna (biosynteza)

2. Praca osmotyczna (transport przez błony)

3. Praca mechaniczna (ruch)

4. Praca fizyczna (świecenie)

PODZIAŁ ENZYMÓW:

1. Oksydoreduktazy

2. Transferazy

3. Hydrolazy

4. Liazy

5. Izimerazy

6. Ligazy

Cecha	Organizmu
		Rośliny	Zwierząt	Bakterii
Źródło węgla © Źródło energii Donory elektronów	CO2 Światło H2O	Związki organiczne Związki organiczne Związki organiczne	CO2 - autotrofy Związki organiczne - heterotrofy Światło - fototrofy Związki chemiczne - chemotrofy Związki nieorganiczne - litotrofy Związki organiczne - organotrofy
Typ pokarmowy	Autotrofy - fotolitotrofy	Heterotrofy - chemoorganotrofy	Autotrofy: - fotolitotrofy - fotoorganotrofy -chemolitotrofy Heterotrofy: - chemoorganotrofy

WĘGLOWODANY ZŁOŻONE:

CELULOZA - struktura krystaliczna. Cząsteczki celulozy są zagregowane w mikrofibrile i tworzą krystaliczne fibrile. Rozkład jej następuje poprzez interakcje 3 grup enzymów:

1. Endoglukanozy

2. Egzoglukanozy

3. β glukanozy

1. etap obejmuje rozbicie struktur krystalicznych celulozy. Następnie endoglukanozy rozbijają wiązania wewnętrzne β potem egzoglukanozy uwalniają jednostki 2-sacharydów z końca łańcucha.

CELULOZA

Celuloza

Celuloza, ceterioza, cetetroza

Glukoza

warunki tlenowe warunki beztlenowe

Produkty końcowe

- CO₂ - CO₂

- H₂O - H₂O

Produkty uboczne

- kwasy uronowe - CH₄

- chemicelulozy - kwasy organiczne

- barwniki

Celuloza jest rozkładana przez grzyby w warunkach pH kwaśne, środowisko kwaśne.

pH poniżej 4 - warunki beztlenowe - Clastridium

pH obojętne - Cytophaga, Cellulomonus, Celvibrio

SKROBIA zbudowana jest z :

1. Amylazy - rozpuszcza się w wodzie

2. Amylopektyny - pęcznieje w wodzie i tworzy się klej

Aby drobnoustroje mogły korzystać z tego związku muszą wytwarzać amylazy.

AMYLAZA - enzym wydzielany na zewnątrz komórki. Rozbija długi łańcuch złożony z glukozy.

Skrobia ^{ά amylaza} dekstryny ^{β amylaza} maltaza ^{β glukazydaza} glukoza

Skrobię rozkładają bakterie i grzyby promieniowce !

CHEMICELULOZY - wielocukry o różnej długości łańcucha złożonego z cząsteczek elementarnych hektoz lub hektoz. Rozkład jej zachodzi na drodze hydrolitycznej.

ROZKŁAD PEKTYN:

PEKTYNY - posiadają właściwości żelujące - grupa cukrów zbudowana z kwasu degalaktenowego. W degradacji pektyn uczestniczą liazy (enzymy pektynolityczne).

ROZKŁAD PEKTYN polega na upłynnieniu pektyna zostaje upłynniona w wyniku czego pozostaje kwas galakturonowy.

Rola pektynolitycznych drobnoustrojów jest niekorzystna.

ROZKŁAD ZWIĄZKÓW AROMATYCZNYCH - LIGNINY

- Jest to związek najtrudniej degradowany w środowisku. Jest zbudowany z wielu pierścieni aromatycznych połączonych z grupami OCH₃

SKŁADNIKI LIGNINY:

• Wanilina

• Aldehyd syryngowy

• Endo- egzoenzymy - działają na fenole i związki pokrewne. Kompleks tych enzymów zawierają grzyby strzępkowe i liczne bakterie.

MIKROBIOLOGIA - ĆWICZENIA

1.

1. Rodzaje pożywek stosowane do hodowli mikroorganizmów oraz metody ich sterylizacji.

RODZAJE POŻYWEK:

ZE WZGLĘDU NA CHARAKTER CHEMICZNY SKŁADNIKÓW WYRÓŻNIA SIĘ POŻYWKI:

1. Naturalne - wykonane są z produktów pochodzenia naturalnego np. mleka, bulionu. Większość drobnoustrojów rośnie na nich dobrze.

2. Półsyntetyczne - wykonane ze składników naturalnych i syntetycznych zw. chemicznych. Najczęściej stosowane do hodowli drobnoustrojów.

3. Syntetyczne

W ZALEŻNOŚCI OD WYMAGAŃ POKARMOWYCH DROBNOUSTROJÓW POŻYWKI DZIELIMY NA:

1. Proste - stosowane do prototrofów, czyli drobnoustrojów o małych wymaganiach odżywczych.

2. Złożone - wzbogacone, stosowane do hodowli auksotrofów, drobnoustrojów o dużych wymaganiach.

W ZALEŻNOŚCI OD CELU, JAKIEMU MAJĄ SŁUŻYĆ POŻYWKI DZIELIMY NA:

1. Elektywne (uniwersalne) - służą do określania ilości drobnoustrojów w środowisku.

2. Selektywne - stosuje się do izolacji czystych kultur oraz określenia składu ilościowego i jakościowego drobnoustrojów o podobnych cechach fizjologicznych.

POD WZGLĘDEM KONSYSTENCJI, POŻYWKI DZIELI SIĘ NA:

1. Płynne

2. Półpłynne

3. Stałe

SPOSOBY STERYLIZACJI (JAŁOWIENIA) POŻYWEK:

I. Termiczne metody jałowienia:

1. Pożywki jałowi się na mokro, w gorącej parze wodnej w autoklawach przy ciśnieniu 0,1 MPa (121⁰C) przez 20-30 min.

2. Pasteryzacja w temp. poniżej 100⁰C -

3. Tyndalizacja - aby osiągnąć pełną sterylizację zabieg pasteryzacji wykonuje się 3-krotnie w odstępach dobowych.

II. Mechaniczne metody jałowienia:

a. Sączenie pożywek przez filtry bakteriologiczne o porach mniejszych niż komórki bakterii.

2. Metody sterylizacji sprzętu używanego w laboratorium mikrobiologicznym.

1. Sterylizacja na sucho - polega na opalaniu lub wyżarzaniu w płomieniu drucików do przeszczepień, igieł preparacyjnych, skalpeli, itp.

2. Sterylizacja w suszarkach za pomocą gorącego, suchego powietrza w temp. 160-180⁰C

3. Naświetlenie promieniami ultrafioletowymi - pomieszczenia, stoły laboratoryjne.

3. Metody hodowli drobnoustrojów.

1. Metoda płytkowa - polega na takich sposobach wysiewu, które prowadzą do uzyskania kolonii drobnoustrojów. Do metod płytkowych zalicza się:

1. Metodę rozsiewu - materiał rozprowadza się ezą po powierzchni płytki.

2. Metodę płytek lanych - badany rozcieńczony materiał miesza się z rozpuszczoną pożywką agarową na płytkach.

3. Metodę wysiewu powierzchniowego - płytek tartych.

4. Metody wysiewu rozcieńczeń. W jaki sposób można obliczyć, ile znajduje się mikroorganizmów w 1 g gleby lub kompostu?

Do próbki reprezentatywnej pobiera się szereg małych próbek z warstwy powierzchniowej gleby. W laboratorium glebę dokładnie miesza się i przesiewa przez sito o 2 mm oczkach. Z takiej próbki do wysiewu pobiera się 10 g gleby, którą miesza się z 90 ml jałowej wody, agaroidu lub płyny fizjologicznego. Z pierwszego rozcieńczenia sterylnymi pipetami wykonuje się dalsze rozcieńczenia dziesiętne. Wybrane ostatnie rozcieńczenia są materiałem do wysiewu. Po 1 ml z każdego rozcieńczenia wysiewa się do 3-5 jałowych płytek Petriego. Do płytek wlewa się następnie pożywkę i dokładnie miesza z zawiesiną drobnoustrojów glebowych. Po wymaganym okresie hodowli liczy się kolonie drobnoustrojów na wszystkich płytkach z tym samym rozcieńczeniem gleby i oblicza średnią liczbę kolonii na płytce. Liczbę kolonii w 1g lub 1cm3 badanego środowiska uzyskuje się, mnożąc średnią liczbę kolonii przez wartość rozcieńczenia użytego do roztworu.

5. Technika mikroskopowania preparatów przyżyciowych oraz trwałych barwionych.

6. W jakim celu stosujemy barwienie metodą prostą, a w jakim złożoną?

Barwienie proste polega na użyciu tylko jednego barwnika -stosuje się przeważnie do obserwacji kształtów bakterii.

Barwienie złożone polega na użyciu 2 lub większej liczby barwników oraz roztworów związków chemicznych - metodę tą stosuje się do wyróżnienia 2 grup bakterii, gram dodatnie i gram ujemne.

7. Podstawowe kształty bakterii.

Bakterie właściwe występują w 3 podstawowych formach: kulistej - ziarniaki, cylindrycznej - pałeczki i laseczki, spiralnej - przecinkowce i śrubowce. Wielkość i kształt komórek zależą między innymi od wieku komórek.

8. Na czym polega zasada barwienia metodą złożoną Grama.

Barwienie złożone polega na zastosowaniu 2 lub większej ilości barwników.

Technika barwienia metodą Grama polega na:

1. Utrwalony rozmaz barwi się fioletem krystalicznym 2 min.

2. Zlewa się fiolet i zalewa płynem Lugola na 2 min.

3. Przemywa alkoholem etylowym (aż do odbarwienia), po czym spłukuje się wodą.

4. Doprawia rozcieńczonym roztworem fuksyny przez 1 min i ponownie spłukuje się wodą.

Metoda ta pozwala na wyróżnienie 2 grup bakterii: gram dodatnie i gram ujemne.

9. Co to jest oddychanie gleby?

10. Od czego zależy intensywność wydzielania dwutlenku węgla przez glebę?

Intensywność wydzielania CO₂ przez glebę zależy od liczebności mikroorganizmów w glebie, od typu gleby i jej właściwości chemicznych, od zawartości substancji organicznej, od odczynu gleby a także od wilgotności i temperatury.

2.

1. Wpływ temperatury na drobnoustroje.

Rozpatrując wpływ temp. na aktywność życiową drobnoustrojów mówimy o tzw. temperaturze minimalnej, optymalnej i maksymalnej.

Temperatury poniżej minimalnych hamują wzrost, nie powodując na ogół śmierci komórek. Temp. wysokie, powyżej maksymalnych działają bakteriobójczo, wywołując denaturację białek strukturalnych i enzymatycznych. Tak więc najodpowiedniejszą temp. dla rozwoju mikroorganizmów jest temp. optymalna, zazwyczaj różna dla poszczególnych gatunków, a mianowicie:

Mezofile - mikroorganizmy rozwijające się w średnich temperaturach

Psychrofile - grupy zimnolubne

Termofile - mikroorganizmy ciepłolubne

2. Jakie znaczenie dla drobnoustrojów ma odczyn środowiska, w którym się znajdują?

Drobnoustroje mogą rozwijać się w bardzo szerokim zakresie pH, chociaż poszczególne ich grupy różnią się wrażliwością na odczyn. Odczyn środowiska jest czynnikiem selekcjonującym naturalne zespoły mikroorganizmów. Grzyby dominują w glebach o odczynie kwaśnym natomiast bakterie i promieniowce w glebach alkalicznych.

3. Wpływ ciśnienia osmotycznego na drobnoustroje, praktyczne wykorzystanie tego czynnika w przechowalnictwie.

Drobnoustroje rozwijają się najlepiej, gdy ciśnienie osmotyczne środowiska jest zbliżone do ciśnienia panującego we wnętrzu komórki. W skrajnych przypadkach różnice ciśnienia mogą prowadzić do zjawisk plazmolizy i plazmoptyzy w komórkach. Grzyby, ze względu na wyższe ciśnienie panujące wewnątrz komórki, lepiej od bakterii znoszą wyższe ciśnienie osmotyczne.

Zabiegi polegające na zwiększeniu ciśnienia osmotycznego poprzez solenie warzyw, mięsa lub dodatek cukru do przetworów owocowych znalazły zastosowanie w konserwacji produktów spożywczych.

4. Wpływ wilgotności na aktywność mikroorganizmów w środowisku.

Brak wody w środowisku powoduje zahamowanie procesów mikrobiologicznych i życiowych. Przyjmuje się, że bakterie nie rozwijają się na ogół przy mniejszej wilgotności środowiska niż 30%. Pleśnie są pod tym względem bardziej wytrzymałe od bakterii, gdyż ich rozwój ustaje przy wilgotności mniejszej niż 15% wody w środowisku.

5. Wyjaśnij, na czym polega uboczne oddziaływanie pestycydów na mikroorganizmy.

Niektóre pestycydy mogą zakłócać podstawowe procesy metaboliczne komórki np. proces oddychania, fotosyntezy, syntezy białek. Inne mogą wywoływać bardziej specyficzne zmiany w fizjologii mikroorganizmów.

3.

1. Opisać metodę określania właściwości amylolitycznych mikroorganizmów zasiedlających powierzchnię warzyw.

2. Jak można udowodnić, że w danym środowisku występują mikroorganizmy uzdolnione do rozkładu pektyn?

Pektyny rozkładane są dzięki liazom pektynianowym.

Aby udowodnić, że w danym środowisku wyst. mikroorganizmy uzdolnione do rozkładu pektyn należy wyhodować drobnoustroje patogeniczne na pożywce zawierającej pektynę jako jedyne źródło węgla. Wykonując takie doświadczenie zaobserwować można upłynnienie pożywki przez liazy pektynianowe wydzielane przez grzyba. Pektyny zostały rozłożone przez liazy do kwasu poligalaturonowego i pektynoesterozy. Taki rozkład pektyn zachodzi w warunkach tlenowych.

3. Podział mikroorganizmów w zależności od ich stosunku do tlenu.

Drobnoustroje można podzielić na:

1. Tlenowce - tylko w obecności tlenu mogą się rozwijać.

2. Względne beztlenowce - drobnoustroje, które mogą zmieniać sposób oddychania w zależności od warunków panujących w środowisku.

3. Bezwzględne beztlenowce - dla tych drobnoustrojów tlen jest toksyczny drobnoustrojów w jego obecności nie mogą się rozwijać.

4. Udział drobnoustrojów w rozkładzie złożonych związków węgla. Praktyczne znaczenie tych procesów.

Źródłem energii mikroorganizmów węgla dla mikroorganizmów glebowych mogą być szczątki roślinne zawierające głównie nierozpuszczalne w wodzie polisacharydy i ligniny, po uprzedniej hydrolizie lub rozbiciu na monomery.

5. Co to jest fermentacja? Pożyteczne wykorzystanie poznanych na ćwiczeniach fermentacji w konserwacji i przetwórstwie owoców i warzyw.

Fermentacja - rozkładanie przez drobnoustroje różnych związków organicznych w warunkach beztlenowych - celem zdobycia energii.

6. Opisz metodę określania zdolności do rozkładu celulozy przez bakterie w warunkach laboratoryjnych.

4.

1. Co to jest proteoliza, jak praktycznie przekonasz się, że w glebie oraz na powierzchni warzyw występują mikroorganizmy przeprowadzające ten proces?

Proteoliza enzymatyczny rozkład białek na peptydy i aminokwasy pod wpływem hydrolaz peptydów. Proces ten jest rozpowszechniona wśród bakterii i grzybów glebowych.

Organizmy proteolityczne można wyodrębnić z badanego środowiska i obserwować ich działalność stosując pożywkę wybiórczą zawierającą białka jako jedyne źródło C i N i energii. Białka są rozkładane poza komórkami mikroorganizmów przez egzoenzymy. W I etapie peptydohydrolazy rozrywają niektóre wiązania peptydowe, (CO-NH) i hydrolizują białka na polipeptydy. Następnie na łańcuchy polipeptydowe działają hydrolazy aminokwasowe uwalniając aminokwasy. Podczas proteolizy żelatyny daje się zauważyć upłynnienie tego substratu oraz zanik charakterystycznej reakcji na białko.

2. Na czym polega proces desulfuylacji np. aminokwasów.

W czasie rozkładu aminokwasów siarkowych oprócz NH₃ i innych produktów pod wpływem desulfurylaz ulegają odszczepieniu grupy S-H i uwalnia się H₂S.

3. Wyjaśnij udział mikroorganizmów w procesie amonifikacji.

Drobnoustroje w procesie amonifikacji rozkładają aminokwasy - powodują odszczepienie z aminokwasów grup aminowych. W konsekwencji tego procesu, oprócz amoniaku powstaje szereg różnorodnych kwasów organicznych.

4. Uzasadnij, że od stosunku C/N zależy od ilość N-NH₄ po procesie amonifikacji.

Ilość wydzielanego azotu amoniakalnego zależy w dużej mierze od tego, czy w środowisku poza organiczną substancją azotową drobnoustroje znajdują inne łatwiej przyswajalne źródła węgla i energii (węglowodany). Jeżeli np. rozkładane resztki roślinne zawierają dużo węglowodanów, a obok tego mało połączeń azotowych, to prawie cały azot tych związków jest przetwarzany w białko drobnoustrojów. Jednak gdy rozkładającej się biomasie stosunek C/N białkowego jest niski, przeważa proces mineralizacji azotu i duża jego część przechodzi w sole amonowe.

5. Źródła pochodzenia azotu amonowego w glebie.

Azot amonowy jest wprowadzany do gleby w nawozach mineralnych oraz powstaje w wyniku procesu amonifikacji.

6. Jakim przemianom mikrobiologicznym może ulegać azot amonowy w glebie?

Azot amonowy wprowadzony do gleby w nawozach mineralnych i powstający w wyniku procesu amonifikacji ulega stopniowemu utlenieniu z udziałem bakterii zwanych nitryfikatorami.

7. Scharakteryzować proces nitryfikacji (mikroorganizmy, warunki).

Nitryfikacja - jest to proces, w którym azot amonowy wprowadzony do gleby w nawozach mineralnych i powstający wyniku procesu amonifikacji ulega stopniowemu utlenieniu z udziałem bakterii - nitryfikatorów, które w większości są autotrofami i które czerpią węgiel z CO₂ a energię do procesów biosyntezy z utlenienia zredukowanych mineralnych związków azotu. Proces ten zachodzi w 2 etapach przeprowadzonych przez 2 różne grupy bakterii. Pierwsza grupa zwana bakteriami „nitroso” utlenia N-NH₄ do N-NO₂. Druga grupa bakterii „nitro” utlenia N-NO₂ do N-NO₃.

8. W jaki sposób w warunkach laboratoryjnych przekonamy się, że w glebie występują mikroorganizmy uzdolnione do przeprowadzania procesu nitryfikacji.

Do hodowli nitryfikatorów w kolbach stosujemy płynną pożywkę mineralną (wybiórczą). Następnie przeprowadzamy reakcje barwne w celu oznaczenia substratów i produktów nitryfikacji. Obecność produktów nitryfikacji azotynów i azotanów w pożywce zaszczepionej glebą świadczy o tym, że w badanej glebie występują nitryfikatory I i II fazy.

9. Jakim przemianom może ulegać azot azotanowy w glebie?

10. W jaki sposób określamy w laboratorium zdolność bakterii do przeprowadzania procesu denitryfikacji?

Do hodowli denitryfikatorów stosujemy pożywkę selektywną zawierającą roztwór soli mineralnych, azotany jako związek ulegający redukcji oraz organiczne źródło węgla. Hodowlę prowadzi się w wysokim słupie pożywki bez dostępu tlenu z powietrza.

5.

1. Co to jest efekt ryzosferowy, czym jest spowodowany?

Współżycie roślin z drobnoustrojami zaznacza się najintensywniej w strefie przykorzeniowej zwanej ryzosferą. Stwierdzono, że w ryzosferze gromadzi się znacznie więcej drobnoustrojów niż w glebie poza zasięgiem korzeni, przy czym szczególnie dobre warunki rozwoju znajdują tu bakterie. Stąd też efekt ten nazwano efektem ryzosferowym.

2. Co to jest symbioza? Podaj przykłady.

Symbioza - to współżycie 2 różnych organizmów, roślin wyższych i drobnoustrojów a efekty współżycia mogą być obustronnie korzystne, np. symbioza roślin motylkowych z bakteriami z rodzaju Rhizobium.

3. Na czym polega komensalizm - przykłady.

Komensalizm - jest formą współżycia korzystną tylko dla jednego partnera. Np. produkowanie przez niektóre drobnoustroje witamin, aminokwasów niezbędnych dla wzrostu innych gatunków lub hydrolizowanie w nadmiarze celulozy lub białka, co czyni substrat dostępny dla drobnoustrojów nie posiadających zdolności hydrolitycznych.

4. Na czym polega metabioza - przykłady.

Metabioza - to odmiana komensalizmu, w której jedna grupa mikroorganizmów przygotowuje substrat dla grupy następnej, np. współżycie bakterii mlekowych i drożdży.

5. Podaj różnice morfologiczne i fizjologiczne między formą bakteryjną Rhizobium (bakterią żyjącą w glebie) a formą bakterioidalną występującą w naroślach korzeniowych.

6. Co to jest antagonizm, wyjaśnij na przykładzie. Praktyczne wykorzystanie tego oddziaływania mikroorganizmów na siebie w biologicznej ochronie roślin.

Antagonizm - przeciwieństwo wzajemnych stosunków opartych na współdziałaniu. Drobnoustroje bytujące w naturalnym środowisku i prowadzące aktywną działalność życiową często oddziaływują niekorzystnie na inne mikroorganizmy. Najczęściej spotykana jego forma to konkurencja o pokarm.

W ogrodnictwie w celu ograniczenia stosowania pestycydów zagrażających środowisku stosuje się drobnoustroje antagonistyczne lub biopreparaty do zwalczania patogenów atakujących rośliny poprzez korzenie.

- 11 -

---