FOTOTROFY

-pierwotne źródło energii kwant światła

CHEMOTROFY

pierwotne źródło energii

utlenianie związków chemicznych

LITOTROFY

*PIERWOTNE ŹRÓDŁO H⁺ i e^-

*UTLENIANE ZWIĄZKI MINERALNE

ORGANOTROFY

*PIERWOTNE ŹRÓDŁO H⁺ i e^-

*UTLENIANE ZWIĄZKI ORGANICZNE

FOTOLITOTROFY

*KWANT ŚWIATŁA

*ŹRÓDŁO H⁺ i e^- ZWIĄZKI MINERALNE

-Prokaryotae

~~Sinice (Cynabacteria)

-Fotaliza wody

- Zawierają chlorofil a

-Zamiast chlorofilu b występuje u nich fikobiliny zbudowane;

• fikocyjanina (fikobiliproteina) dominuje przy świetle czerwonym (pełne światło),

• fikoerytryna dominuje przy świetle niebieskim i zielonym (głębsze warstwy wód, poszycie lasów),

• allofikocjaniny,

-Wiążą CO2 w cyklu Kelvina - typ C3 (via fosfoglicerynian)

-Niepełny cykl Krebsa

-Niektóre wiążą N2

- Zdolne do wzrostu w ekstremalnych warunkach (Glony i sinice w gorących źródłach Yellowstone, Sinice wiążące N2 na śniegu i lodach Antarktydy)

- Odnotowane występowanie toksynotwórczych sinic w Europie (intensywnie rozw. się w silnie zeutrofizowanych wodach szczególnie o znacznym dopływie fosforanów z nieczyszczonych ścieków produkuje polipetydowe toksyny silnie działające na ptactwo wodne oraz zwierzęta wodne)

- wyk.

^ Sinice Spirulina zbierano z jeziora Texcoco przez Azteków oraz jeziora Czad od wieków

^ Sinice Spirulina produkowane są na skalę przemysłową w krajach tropikalnych; Izrael, Meksyk, Tajlandia

` koszt produkcji ~ 10 - 12 $/kg s.m.,

` biomasa zawiera 70% białka, witaminy z grupy B, kwas linolenowy,

^ Sinice Spirulina wykorzystywane są do oczyszczania ścieków komunalnych i gospodarczych w celu zwiększenia produkcji biomasy w połączeniu z produkcją biogazu (metanu)

^ Sinice Anabena flos-aqueae wykorzystywane są do oczyszczania ścieków zanieczyszczonych olejem napędowym

^ Sinice odpowiedzialne są za erozję skał

***Najczęściej spotykane Sinice

>Chloroococcales

Rodzaj Chroococus

Rodzaj Gleocapas

Jednokomórkowe, dzielą się przez podział lub pączkowanie,

Zdolne do wiązania N2,

Pospolite w wodach słodkich i słonych, na skałach oraz w glebie,

Na skałach nadmorskich

Na skorupie żółwia morskiego

>Nostocales

Sinice wolnożyjące wiążące wolny azot

Stanowią istotny element mikroflory pól ryżowych ~104/1 g gleby

Zakwity na polach ryżowych (5 - 10 t/ha biomasy) w temperaturach 30 - 35oC

Proces wiązania N2 zależy od dostępu P i odczynu (pH > 6,0)

Nawożenie mineralnym N blokuje proces wiązania N2

Wiążą od 20 - 80 kg N2 / ha rocznie

Rodzaj Anabena

Sinice Anabaena azollae żyją w symbiozie z paprocią wodną Azolla jako endofity wiążące wolny azot i wykorzystywane są do nawożenia pól ryżowych od stuleci jako zielony nawóz jako międzyplon dostarczając do 300 kg N/ha rocznie

Rodzaj Nostoc

Sinice Nostoc żyją w symbiozie jako endofity z przylaszczkami (Blasia pusilla, Anthoceros punctatus, Peltiger spp.) wiążące wolny azot, z drzewami tropikalnymi z rodzaju Gunnera występuje w specjalnych gruczołach u nasady liści,

Heterocysty - miejsce wiązania N2

> Oscillatoriales

Rodzaj oscylatoria

Stromatolity w strefie przypływów

Wielokomórkowe, dzielą się przez podział, zdolne do wiązania N2, pospolite w wodach słodkich i morzach, tworzą zakwity i stromatolity.

Zdolne do fotosyntezy beztlenowej z H2S

CO2 + 2H2S <CH2O> + H2O + 2S

>Spirulina

~~Prochlorales

~-Jednokomórkowe formy,

-Fotaliza wody

-Zawierają chlorofil a i chlorofilu b

-Wiążą CO₂ w cyklu Kelvina typ C₃

-Niepełny cykl Kresa

> Rola Prochlorales w środowisku- Bezwzględne symbionty żachw i koralowców- Prochloron

>rola:

^Istotny element fitoplanktonu (Wolnożyjące nitkowate formy w jeziorach - Prochlorotrix )

^Istotny element fitoplanktonu w oceanach. Bardzo liczne wolnożyjące formy w oceanach ~ 10 do 5 / mL, bardzo małe ziarniaki ~1 mikro m - Prochlorococcus

~~Bakterie purpurowe siarkowe

>Chromatiaceae

Zdolne do wzrostu w ekstremalnych warunkach - gorące źródła Yellowstone

~~Bakterie zielone siarkowe

>Chlorobiaceae

-Bezwzględne beztlenowe, niezdolne do oddychania

-Zawierają chlorofil typu c, d, e (Chlorobium) lub bakteriochlorofil b

-Donorem elektronów dla redukcji CO2 są H2S, S, S2O3-2 lub H2

-Niektóre odkładają globule siarki w komórkach

-Zdolne do wiązania N2

-Wiążą CO2 w cyklu Kelvina typ C3

~~Jednokomórkowe glony - Protista

-Fotaliza wody

-Zawierają chlorofil a i chlorofilu b, karotenoidy

-Wiążą CO2 w cyklu Kelvina typ C3

-Pełny cykl Krebsa

-Oddychanie tlenowe

- Rola glonów w środowisku

^Odnotowane występowanie toksynotwórczych glonów w Europie (Glony różnych intensywnie namnażające się w słonych wodach ścieków produkuje różnego rodzaju toksyny silnie działające na ptactwo wodne oraz zwierzęta wodne. Przyczyny zakwitów nie są do końca rozpoznane)

^ Glony są istotnym elementem porostów

^ Glony Scenedesmium zbierano z jezior w Afryce Wschodniej

^ Glony Scenedesmium produkcja biomasy w Meksyku w oparciu o odpadwoy dwutlenek węgla z elektrowni gazowych

^ Glony Scenedesmium

- biomasa zawiera 55% białka, witaminy z grupy B, karoteny,

>Okrzemki (typ - Bacillariophyta)

>Bruzdnice (typ - Dinoflagellata)

>Eugleiny (typ - Euglenophyta)

Pospolite w słodkich wodach o znacznym stopniu obciążenia fosforanami

Czynne w oczyszczaniu ścieków

>Zielenice (typ - Chlorophyta)

Pospolite w czystych wodach. Mogą wywoływać zakwity

>Krasnorosty (typ - Rhodophyta)

Intensywnie namnażają się w silnie zeutrofizowanych wodach szczególnie o znacznym dopływie azotu i z nieczyszczonych ścieków produkuje neurotoksyny silnie działające na ptactwo wodne oraz zwierzęta wodne

>Brunatnice (typ - Phaeophyta)

Intensywnie namnażający się w silnie w strefach oddziaływania prądu El-Ninio - mniej wrażliwe na dziłanie promieniowania UV ?

Produkuje toksyny silnie działające na inne glony oraz zwierzęta wodne

>Scenedesmium

FOTOORGANOTROFY

*KWANT ŚWIATŁA

*ŹRÓDŁO H⁺ i e^- ZWIĄZKI ORGANICZNE

- Rola w środowisku

^ czynne w oczyszczaniu ścieków w otwartych lagunach w głębszych warstwach,

^ tworzą zakwity w ciekach wodnych obciążonych znaczną ilością ścieków powodując dodatkowy dopływ Corg. do stref przydennych powodując nagromadzanie się w wyniku jej beztlenowego rozkładu - metanu, amoniaku, siarkowodoru,

^ niektóre gatunki wytwarzają toksyny,

~~Bakterie zielone bezsiarkowe

>Chloroflexaceae, Heliobacteriacea

~~Bakterie purpurowe bezsiarkowe

>Rhodospirillaceae

-Bezwzględne beztlenowe, niezdolne do oddychania,

-zawierają chlorofil typu Chlorobium lub chlorofil b

-Donorem elektronów dla redukcji CO2 są proste związki organiczne mrówczan, etanol, metanol, octan,

-Zdolne do wiązania N2

CHEMOLITOTROFY

*PROCESY UTLENIANIA

*ŹRÓDŁO H⁺ i e^- ZWIĄZKI MINERALNE

Bakterie nitryfikacyjne I etapu utleniające NH4+

Bakterie nitryfikacyjne II etapu utleniające NO2-

Bakterie utleniające H2S, S, S2O3-2, SO3-2

Bakterie utleniające Fe+2, Sb+3, Mn+2

Bakterie utleniające CO

Bakterie utleniające H2

- Bezwzględne tlenowce

-Gram ujemne (z wyjątkiem niektórych bakterii wodorowych i węglanowych) Przeważnie asymilacja CO2 przez cykl Kelvina tj. karboksylację rybulozo - 1,5 - bis fosforanu (niektóre reduktywny cykl TCA)

-Nieczynny proces glikolizy, cykl Krebsa, szlak Entnera-Doudoroffa

-Skrócony łańcuch oddechowy od poziomu cytochromu a lub c - tylko 1 fosforylacja oksydacyjna (z wyjątkiem bakterii wodorowych)

-W celu pozyskania NADH2 potrzebna jest energia na przeniesie 2H+ i 2e- z cytochromów w przeciwnym kierunku w łańcuchu oddechowym

~~Bakterie nitryfikacyjne

I etapu utleniające NH4+

NH3 -> NH2OH -> [NOH] ->NO2-

-MONOOKSYGENAZA AMONOWA

-Zysk energetyczny (66 kcal/mol)

Nitrosomonas: cryotolerans. europaea

Nitrosococcus oceanus

Nitrosovibrio tenuis

Nitrosospira: Antarctica, arctica

Nitrosolobus multiformis

-W glebie dominuje Nitrosolobus

-W ocenach dominuje Nitrosococcus ocenus

^ Wytwarzany kwas azotawy silnie hamuje proces utleniania jonów amonowych

^ Jony azotynowy muszą być wydalane co zużywa ~30% pozyskiwanej energii

II etapu utleniające NO₂^-

NO₂^- -> NO₃^-

-Zysk energetyczny (17 kcal/mol)

Nitrobacter winogradskyi, hamburgenis, agilis

Nitrospina gracilis

Nitrococcus mobilis

Nitrospira marinus

-W glebie dominuje Nitrobacter

-W ocenach dominuje Nitrococcus

^ Są względnymi „autotrofami”

^ Proces utleniania azotynów hamowany jest przez jony amonowe

Bakterie nitryfikacyjne I i II etapu

- Wzajemnie są od siebie zależne - protokooperacja

- Wzrost jest silnie hamowany cysteinę, histydynę i metioninę oraz mannozę

- Zdolne do wzrostu w obecności pirogronianu, mannitolu, octanu, maślanu, asparaginy i glukozy

-Optymalny odczyn pH 7 - 8

Rola bakterii nitryfikacyjnych

* W glebie;

- azotany są łatwiej przyswajalne dla roślin,

- azotany zwiększają rozpuszczalności minerałów,

- azotany zwiększają zakwaszenie,

- azotany nie podlegają sorpcji i są intensywnie wymywane w głąb profilu glebowego (do wód gruntowych i cieków wodnych),

- azotany są „luksusowo” pobierane przez rośliny,

- azotany są prekursorami nitrozoamin,

* W środowisku;

- rozpuszczanie skał wapiennych,

- niszczenie wapienia i cementu (nawierzchnia dróg, pomniki, budynki),

- tworzą podkłady saletry potasowej i sodowej (saletra chilijska)

Uboczne skutki występowania azotynów i azotanów

- Jony azotynowe są 10x bardziej toksyczne niż azotanowe

- Jony azotynowe pobierane są przez czerwone ciałka krwi gdzie tworzą methemoglobinę - blokada transportu tlenu

- Jony azotynowe wchodzą w reakcję z aminami- powstają nitrozoaminy

Najczęściej spotykane nitrozoaminy

(CH3)2NH + H+ + NO2- → (CH3)2N-NO dwumetylonitrozoamina DMNA

(C2H5)2NH + H+ + NO2- → (C2H5)2N-NO dwuetylonitrozoamina DENA

- Oddziaływanie nitrozoamin;

^ mutagenne i karcenogenne już przy stężeniu ~ 10 ppm,

^ED50 per os dla myszy 10 - 30 mg / kg masy ciała,

^ półokres rozpadu od ~ 90 dni (DMNA) do ~200 dni (DBNA),

Zapobieganie powstawaniu azotynów i azotanów

- zrównoważone nawożenie N : P,

- dzielenie nawożenia N na dawki,

- nawożenie pod zapotrzebowanie roślin,

- racjonalne stosowanie nawożenia organicznego szczególnie gnojowicy (100 - 200 m3 / ha),

- stosowanie inhibitorów nitryfikacji,

Idealne inhibitory nitryfikacji,

- blokują utlenianie NH4+ nie blokują utleniania NO2- ,

- nie wpływają na inne mikroorganizmy oraz rośliny,

- nie są toksyczne dla ludzi i zwierząt w dawkach stosowanych w warunkach polowych,

- są trwałe przez kilka tygodni,

- są ekonomicznie opłacalne,

Znane inhibitory nitryfikacji

- nitropyrina (2 - chloro - 6 - (trójchlorometylo) - pirydyna)

- AM (2 - amino - 4 - (chlorometylo) - pirydina),

- dwucjanian dwuamidu,

- azydek potasu,

- tiomocznik,

- ST (2-sulfanil-amidwuthiazol),

Nitryfikacja heterotroficzna

- Nie jest źródłem energii - nie jest sprzężona ze wzrostem i produkcją biomasy

-Znane drobnoustroje chemoorganotroficzne zdolne do nitryfikacji

bakterie z rodzaju Arthrobacter,

grzyby pleśniowe (Aspergillus, Pencillium, Fusarium),

- Bakterie siarkowe

Gatunek pH Donor elektronów Typ

Thiobacillus thiooxidans 2 - 5 S-2 , S2O3-2 , S obl.-aut.

Thiobacillus ferrooxidans 2 - 6 Fe+2 , S2O3-2 , S fak.-aut.

Thiobacillus thioparus 6 - 8 CNS- , S2O3-2 , S obl.-aut.

Thiobacillus intermedius 2 - 6 S2O3-2 , S , glutamina fak.-aut.

Sulfolobus acidocaldarius, Caldeariella acidophilla

2 - 3 S , glutamina, pepton fak.-aut.

Thiothrix, Thioploca (osad denny w pacyfiku) , Beggiata

2 - 6 S-2 , S2O3-2 , obl.-aut.

Bakterie siarkowe

- Reakcje utleniania utleniające siarczków i tiocyjanianów (S+2) i siarki elementarnej (S0)

W warunkach tlenowych

H2S+2 + 4H2O → H2S-6O4 + 8H+ + 8e-

2KNCS+2 + 12H2O → (NH4)2S-6O4 + K2S-6O4 + 2CO2 + 16H+ + 16e-

2S° + 4H2O Ⴎ 2 H2S-6O4 + 4H+ + 4e-

- Reakcje utleniania utleniające siarczków i siarki elementarnej (S0)

W warunkach beztlenowych - denitryfikacja

5H2S+2 + 8KN+5O3 Ⴎ 4K 2S-6O4 + H2S-6O4 + 4H2O + 40e-

(łańcuch oddechowy Ⴎ 8N+5 Ⴎ 4 N2o)

5S° + 6KN+5O3 + 2H2O Ⴎ 3K2S-6O4 + 2 H2S-6O4 + 30e-

(łańcuch oddechowy Ⴎ 6N+5 Ⴎ 3N2o)

- Bakterie siarkowe utleniające H2S, S, S2O3-2

Niektóre tiobakterie uzyskują energię z utleniania siarczynów do siarczanów w drodze fosforylacji substratowej

SO3-2 + AMP Ⴎ APS + 2e-

APS + Pnieorg. Ⴎ ADP + SO4-2

2 ADP Ⴎ AMP + ATP

Rodzaj Thiobacillus

>Gram ujemne,

> Z reguły ruchliwe

>Ściany komórek wysycone siarką elementarną

>Thiobacillus ferrooxidans

> Sulfolobus acidocaldarius i Caldeariella acidophilla w błotnych gejzerach Yellowstone

> Oceaniczne fumarole na krawędzi płyt tektonicznych ~ 350oC bakterie utleniające H2S są podstawą łańcucha pokarmowego

> Procesy zakwaszania wód w wyniku utleniania pirytów z hałd kopalnianych

~ 3 mln ton kwasu siarkowego delta rzeki Ohio

> Beggiatoa spp. pokrywająca ziarna piasku na dnie jeziora pH ~2,0

- Bakterie siarkowe utleniające H2S

wzrost bakterii Thioploca w głąb osadu dennego; Osady denne - degradacja substancji organicznej w warunkach beztlenowych na szelfie Płd. Ameryki pokrywają obszar 10 000 km2

--- Bakterie siarkowe mogą być wykorzystywane;

• Do zakwaszania gleb alkalicznych (m.in. szkółki leśne, uprawy borówki),

• Do rekultywacji hałd popiołów i żużla,

• Do usuwania siarki z węgla (odsiarczanie),

• Do ługowania żelaza i innych metali (hydrometalurgia) z odpadów kopalnianych i ubogich rud wraz z bakteriami utleniającymi Fe+2, Sb+3, Mn+2,

• Do rekultywacji hałd kopalnianych i hutniczych,

Bakterie siarkowe odpowiedzialne są;

• Za odkładanie pokładów siarki elementarnej (Thotrix, Beggiatoa),

• Korozje rurociągów i instalacji wodociągowych oraz elektorwniach termicznych,

• Korozja wapiennych i betonowych konstrukcji,

~~ Bakterie utleniające Fe+2, Sb+3, Mn+2

Gatunek pH Donor elektronów

Utleniające Fe+2 Ⴎ Fe+3

Thiobacillus ferroxidans 2 - 6 Fe+2 , S2O3-2 , S

Sulfolobus acidocaldarius 2 - 3 Fe+2 , S

Gallionella ferruginea 3 - 6 Fe+2, Mn+2

Leptothrix ochracea 4 - 7 Fe+2, Mn+2

Utleniające Mn+2 Ⴎ Mn+4

Leptothrix discophorus 4 - 7 Mn+2

Utleniające Sb+3 Ⴎ Sb+5

Stiobiobacter senarmonti 2 - 3 Sb+3

- Mogą być wykorzystywane w przemysłowym ługowaniu rud metali oraz odpadów poflotacyjnych razem z bakteriami siarkowymi CuS (20% produkcji światowej), ZnS, NiS, FeS2, MoS2, Sb2S3, CoS, PbS

- Odpowiedzialne za formowanie „buł” manganowo - żelazowych na dnie oceanów

- Odpowiedzialne za formowanie „rud darniowych”

~~ Bakterie utleniające CO

(wszystkie bakterie są fakultatywnymi chemolitoautotrofami)

~Bakterie Gram ujemne

Pseudomonas carboxydovorans,

~Bakterie Gram dodatnie

Bacillus oligocarbofillus, Methanosarcina barkerii

3 CO-> (CH2O) + 2 CO2

~~ Bakterie utleniające H2

Wszystkie bakterie są fakultatywnymi chemolitoautotrofami

~~Bakterie Gram ujemne

Alcaligens, Aquaspirillum, Pseudomonas, Paracoccus, Rhizobium, Derxia,

~Bakterie Gram dodatnie

Bacillus, Nocardia, Mycobacteri

H2 -> 2H-> 2H+ + 2e

-Jedyna grupa która ma pełny łańcuch oddechowy (3 x ATP)

-Niektóre są miksotrofami - wykorzystują związki organiczne do budowy materiału komórkowego a pozyskują energię z utleniania wodoru

CHEMOORGANOTROFY

*PROCESY UTLENIANIA

*ŹRÓDŁO H⁺ i e^- ZWIĄZKI ORGANICZNE

Szlaki Metabolityczne

METABOLIZM PODSTAWOWY

- Metabolizm kwasów nukleinowych,

- Metabolizm energetyczny,

- Metabolizm strukturalny,

- Metabolizm reprodukcyjny,

METABOLIZM WTÓRNY

- (idiolity)

-> Teorie wyjaśniające pochodzenie metabolitów wtórnych;

1. Relikt procesu ewolucyjnego

2. Wolna gra ewolucyjna

ANTYBIOTYKI

Antybioza - swoisty antagonizm polegający na wytwarzaniu przez jedne z nich produktów metabolizmu wywierający niekorzystny wpływ na inne

- Antybiotyki są to naturalne produkty metabolizmu, z reguły wtórnego drobnoustrojów, które działają w niskich stężeniach wybiórczo na struktury i procesy metaboliczne hamując wzrost lub podziały k.

~ 3000 - Chiny spleśniałe produkty sojowe do ran skóry

~ 1400 w kościach z terenów Nubii stwierdzono streptomycynę

XVII w. - Indianie wykorzystywali wyciągi z drzewa chinowego do leczenia malarii (chinina alkaloid wydzielony w 1820 r.) oraz wyciągi z korzeni wymiotnicy do zwalczania czerwonki (emetyna alkaloid wydzielony w 1871 r.)

- Piocyjanaza - wyciąg bakteriolityczny z hodowli P. aeruginosa opisano w 1899 stosowany do zwalczania wąglika do 1935 r

- Pierwszy chemicznie zidentyfikowany antybiotyk KWAS MYKOFENOLOWY -Opisał Gosio w roku 1896

- Za początek współczesnej ery uważa się odkrycia Fleminga w 1922 r. wykrył lizozym i w 1929 penicylinę. Wielkoprzemysłowa produkcja penicyliny w USA w czasie II wojny światowej

Klasyfikacja antybiotyków

1. Pochodne aminokwasów

- Modyfikowane aminokwasy, np. cykloseryna

- Antybiotyki β-laktamowe, np. penicylina, cefalosporyna

- Antybiotyki polipeptydowe, np. polimyksyna, cyklosporyna

- Glikopeptydy, np. bleomycyna, wankomycyna

- Depsypetydy, np. walinomycyna

- Lipopeptydy, np. daptomycyna

- Chromopeptydy, np. aktynomycyna

2. Pochodne cukrów

- Cukry, np. nojiromycyna

- Aminoglikozydy, np. streptomycyna, gentamycyna

- C - glikozydy, np. tekoplanina

- N - glikozydy, np. streptorycyna

- Glikolipidy np. moenomycyna

3. Antybiotyki makrocykliczne

- Makrolidy właściwe, np. erytromycyna, oleandomycyna

- Makrolidy polienowe, np. amfoterycyna B, nystatyna

- Ansamycyny np. ryfamycyna

4. Chinony i ich pochodne

- Antracykliny, np. daunorubicyna, aklarubicyna,

-Tetracykliny, np. chlorotetracyklina, oksytetracyklina

- Naftochinony, np. aktynorodyna

- Benzochinony, np. mitomycyna

5. Inne antybiotyki

- Pochodne cykloalkanów, np. cykloheksamid,

- Nukleozydy, np. polioksyna

- Polietery, np. lasalocid, moenozyna

- Związki aromatyczne, np. chloramfenikol, gryzeofulwina,

- Związki fosforoorganiczne, np. fosfomycyna

- Związki steroidowe, np. Kwas fusydowy

Grupa Rodzaj Liczba

Drobnoustrojów antybiotyków

Promieniowce > 6 000

Streptomyces ~ 5 000

Micromonospora > 400

Nocordia ~ 300

Inne bakterie > 1 000

Bacillus ~ 200

Pseudomonas ~ 100

Grzyby > 2 000

Penicillum ~ 200

Aspergillus ~ 150

- > Mechanizmy działania antybiotyków

1. Hamowanie syntezy kwasów nukleinowych przez blokowanie matrycy albo polimerazy DNA lub RNA

- Replikacja DNA (mitomycyna - matryca, bleomycyna - polimeraza)

- Replikacja RNA (aktynomycyna - matryca, ryfamycyna - polimeraza)

2. Hamowanie syntezy białek

- Funkcji rybosomów (aminoglikozydy)

- Wiązania tRNA (makrolidy niepolienowe, chloramfenikol, tetraacykliny)

3. Zaburzenia funkcji błon biologicznych

- Zmiany w strukturze błon (polimyksyny, amfoterycyna)

- Transport jonów poza komórkę (jonofory, gramicydyna, nystatyna)

4. Zakłócenia syntezy ścian komórkowych

- Syntezy peptoglikanu (cykloseryna, bacytracyna, wankomycyna)

- Transpeptydacji (antybiotyki β - laktamowe)

5. Zakłócenia procesów energetycznych

- (antymycyna, oligomycyna)

- > Zakres działania antybiotyków

1. Antybiotyki o szerokim spektrum działania (cefalosporyny, tetracykliny, ryfamycyna)

2. Antybiotyki działające na bakterie Gram + (penicylina, cylkoseryna, bacytracyna)

3. Antybiotyki działające na bakterie Gram - (polimyksyna B, niektóre cefalosporyny)

4. Antybiotyki przeciwgrzybowe (gryzeofulwina, makrolidy polienowe - nystatyna, amfoterycyna B)

5. Antybiotyki przeciwnowotworowe (aktynomycyna, bleomycyna, mitomycyna)

- > Zakres wykorzystania antybiotyków

Lecznictwo ludzi ~ 50 000 ton

Weterynaria ~ 30 000 ton

Ochrona roślin ~ 20 000 ton

Konserwacja żywności ~ 10 000 ton

- Główne antybiotyki wykorzystywane w lecznictwie ludzi

Penicyliny biosyntetyczne ~ 33 000 ton

Penicyliny półsyntetyczne ~ 13 500 ton

Cefalosporyny ~ 9 500 ton

Tetracykliny ~ 4 000 ton

Makrolidy (erytromycyna) ~ 2 500 ton

Aminoglikozydy < 1 000 ton

Inne < 1 000 ton

- > Zjawisko odporności

Pochodzenie form odpornych

1. Mutacje (109 - 1012)

2. Transdukcja

3. Plazmidy

4. Natywny DNA

5. Koniugacja

- Główne mechanizmy obronne

1. Brak miejsca uchwytu

2. Miejsce uchwytu niewrażliwe lub zablokowane (osłonięte)

3. Nadprodukcja liczby miejsc uchwytu

4. Wytworzenie zastępczych procesów metabolicznych

5. Bariera transportu antybiotyku do miejsca uchwytu

6. Transport antybiotyku poza komórkę

7. Unieczynnienie antybiotyków przez związanie ze strukturami komórkowymi

8. Enzymatyczna inaktywacja antybiotyku

9. Biosynteza antybiotyku dopiero po fazie namnażania komórek (tylko producenci).

- >Zapobieganie pojawiania się form opornych;

- Zmiana substancji biologicznie czynnej,

- Regularne stosowanie,

- Stosowanie pełnej zalecanej dawki,

Oddychanie beztlenowe

* Bakterie metanogenne (węglanowe - archebakteria)

~Utleniają mrówczan, octan, metanol, etanol

-Methanobacterium

-Methanococcus

-Methanosarcina

-Methanospirillum

* siarkowe

~Utleniają kwasy: mrówczan, octan, mleczan, propionian, maślan, wyzsze kwasy tłuszczowe, metanol, etanol

-> Bakterie właściwe

- Desulfobacter,

- Desulfococcus,

- Desulfovibrio

- Desulfolobus,

-> Archebakterie

- Pyrodictium

* azotanowe

-> Denitryfikacja całkowita

- Pseudomonas denitryficans, P.aeruginosa,

- Paracoccocus denitryficans,

- Thiobacillus denitryficans

-> Denitryfikacja częściowa

-Fakultatywne tlenowce

Escherichia coli

Enterobacter aerogenes

-Beztlenowce

Selenomonas ruminatium

* żelazowe(manganowe)

-Utleniają w warunkach beztlenowych octan i mleczan

-Aletromonas putrefaciens

* selenowe, arsenowe

Sulfurospirillum barnesii, S. arsenophilus

Bacillus arsenoselenatis, B. selenitireducens,

---