Wirusy
1. a)Wirusy charak.ogólna:
Wirusy- (wirus vicus=jad,trucizna) jeden z typów mikroorg są to pasoży, które można zobaczyć tylko za pomocą mikroskopu elektronowego. Ich rozmiary wahają się w granicach 20-250 nm. Aby utrzymać się w środowisku, muszą być zdolne do przenoszenia się od gospodarza do gospodarza, zakażenia i replikacji we wrażliwych ich komórkach. Cząstka wirusa składa się z kwasu nukleinowego i płaszcza białkowego- KAPSYDU.
Cechy:
* brak zdolności rozmanazania sie poza zywa komórka
*1 typ kwasu nukleinowego DNA lub RNA obecnego w wirionie
*reprodukcja tylko z ich kwasu nukleinowego
*wykorzystanie rybosomów komórki gospodarza
*brak rozmnazania przez podział
b) Podział w zalżności od gospodarza:
*Roślina(mozaika tytoniowa)
*Zwierzęta (nosówka)
*Ludzie (ospa wietrzna, AIDS)
Wirusy, które atakuja bakterie-bakteriofagi
Wirusy, które atakuja grzyby-mykofagi
Wirusy, które atakuja rośliny-fitofagi
Wirusy które atakują człowieka lub zwierzeta-zoofagi
c)Źródła zakażeń
*drogą oddechowa
*pokarmowa
*przez skórę
Mimo wciąż nieznanych w szczegółach mechanizmów zakażeń wirusowych na poziomie organizmu, przy obecnym stanie wiedzy można wyróżnić dwa główne rodzaje zakażeń, oparte na miejscu występowania wirusa:
•zakażenia miejscowe - charakteryzują się występowaniem wirusa w określonym narządzie lub tkance i nie rozprzestrzeniające się na cały organizm. Przykładem może być krowianka, która dotyczy tylko skóry, albo grypa, w przypadku której atakowana jest błona śluzowa gardła.
•zakażenie uogólnione - dotyczy zwłaszcza chorób gorączkowych.
d) Drogi rozprzestrzeniania sie ( nie wiem czy chodzi tu tylko o namnazanie)
Wirusy namnażaja sie przez infekowanie żywych komórek. Do namnażania wykorzystuja aparat kopiujacy zawarty w komórce.
Fazy rozmnazania sie
1.faza adsorpcji-kom. musza wykazac powinowadztwo
2.Faza Penetracji-przedostanie sie wirusa przez błone kom. do wnetrza gospodarza, rozpad wirusa
3. Faza eklipsy- okres od wnikniecia do ukazania sie dojrzłych czastek wirusowych
4.Faza dojrzewania- powstanie nowych czastek
5.Faza uwolnienia-wydostanie sie wirusów.
e) organizmy wektorowe
jesli ktos cos ma w notatkach albo wie cos na ich temat prosze o dopisanie
ja nic nie znalazłam
f)Fagi Lityczne oraz łagodne
Bakteriofagi są wirusami infekującymi i replikującymi się w komórkach bakterii. Ze względu na charakter przebiegu infekcji wyróżniamy dwa typy fagów: lityczne (wirulentne, zjadliwe) i lizogenne (umiarkowane, łagodne).
Fagi łagodne - zakażają swego gospodarza, namnażają się w jego komórkach jako fag nieinfekcyjny (profag). Nie zarażają innych komórek, a jedynie potomne komórki swego gospodarza. Jest to cykl lizogeniczny. Od czasu do czasu, w jednej na 102 ? 105 bakterii następuje uruchomienie cyklu litycznego. Spontaniczne lub pod wpływem czynników mutagennych następuje wycięcie DNA faga z chromosomu bakteryjnego, namnożenie faga, liza komórki, uwolnienie fagów potomnych i infekcja innych komórek.
Cykl życiowy:
1. adsorpcja
2.penetracja
3.cyrkularyzacja DNA fagowego
4. Profag wbudowany do chromosomow
5.podział kom. powstanie lizogenów
6.wyciecie faga z chromosomu
7.czastki fag
Litycznymi nazywamy te bakteriofagi, które po infekcji powodują lizę komórki gospodarza.
Cykl życiowy:
1.adsorpcja
2.kwas nukleinowy
3. synteza kwa. nukleinowych i białek fagowych
4.składanie czastek faga
5 uwolnienie
Dół formularza
g) Znaczenie wirusów w przyrodzie
Wirusy są pasożytami żyjącymi kosztem komórek innych organizmów. Wywołują choroby roślin, zwierząt i człowieka. Chociaż ich obecność nie jest korzystna dla człowieka i innych zwierząt, to w królestwie roślin wywołują objawy, które są uważane za bardzo pożądane. Przykładem chorób wirusowych u zwierząt są np. wścieklizna, nosówka i pryszczyca. Natomiast u człowieka wirusy wywołują takie choroby jak katar, grypa, świnka, różyczka, choroba Heinego-Medina, wirusowe zapalenie wątroby czy AIDS.
nieumyślnych zakażeń dochodziło podczas transplantacji rogówki, implantacji opony twardej i elektrod do mózgu, wskutek używania zakażonych narzędzi chirurgicznych jak również przez uszkodzenia powłok skórnych np. u rzeźników. Do pozostałych chorób prionowych człowieka należą: syndrom Gertsmanna-Strausslera-Scheinkera (przejawiający się symptomami wskazującymi na uszkodzenie móżdżku) oraz śmiertelna dziedziczna bezsenność w której po okresie trudności w zasypianiu występuje otępienie. Obie choroby występują u osób w średnim wieku i są dziedziczne.
Budowa komórki
Bakterie jako organizmy prokariotyczne
Budowa bakterii
- Pod względem budowy morfologicznej wyróżniamy następujące formy komórek bakterii:
formy kuliste: pojedyncze ziarenkowce, dwoinki, paciorkowce, gronkowce, pakietowce;
formy walcowate lub cylindryczne: pałeczki, laseczki, prątki, nitkowate
i maczugowce;
formy spiralne: śrubowce, krętki, przecinkowce- Bakterie nie posiadają jakichkolwiek struktur błoniastych w cytoplazmie (jedyne struktury błonowe związane są z ich błoną komórkową).
- Bakterie nie posiadają: jądra, jąderka, centrioli, wrzeciona kariokinetycznego, mitochondriów, chloroplastów, struktur Golgiego, lizosomów, retikulum endoplazmatycznego.
- Ściana komórkowa bakterii jest sztywna, zbudowana z mureiny, czyli polisacharydu spiętego poprzecznymi łańcuchami peptydowymi. U bakterii gramdodatnich w ramę tę wbudowane są cząsteczki innych polisacharydów i białek, które sprawiają, że ściana tych bakterii jest gruba. Bakterie gramujemne posiadają cieńszą ścianę, ale na zewnątrz otacza ją dodatkowa błona zbudowana z lipidów i białek, która chroni przed działaniem, np. lizozymu, penicyliny. Sztywna ściana komórkowa zapobiega zniszczeniu bakterii na skutek zakłócenia warunków osmotycznych i zapewnia utrzymanie właściwego kształtu bakterii. Otoczka śluzowa - u większości bakterii występuje dodatkowa otoczka śluzowa pełniąca funkcję ochronną. Dzięki niej bakterie nie mogą być sfagocytowane przez komórki żerne układu odpornościowego, np. przez dwoinki zapalenia płuc. Warstwa lepkiej substancji śluzowatej zlepia bakterie w kolonie.
- Błona komórkowa ma typową budowę podwójnej błony białkowo-lipidowej, jak w komórkach eukariotycznych.
- Cytoplazma - gęsta koloidowa substancja wypełniająca, która zawiera materiał zapasowy w postaci tłuszczów, węglowodanów (glikogen, amyloza, wolutyna) i białek. Nie wykazuje ruchów.
- materiał genetyczny bakterii nieoddzielony żadną błoną od cytoplazmy. Jest to dwuniciowy, koliście zwinięty DNA, tworzący jeden chromosom! DNA bakteryjny mieści w sobie ok. 2000 genów, co stanowi 0,2% liczby genów występujących przeciętnie w komórce eukariotycznej.
- Plazmidy są niewielkimi kolistymi cząsteczkami DNA replikującymi się niezależnie od głównego materiału genetycznego tworzącego nukleoid. Występują w komórce bakteryjnej w wielu kopiach i mogą być przekazywane z jednej komórki do drugiej, nawet pomiędzy różnymi gatunkami bakterii. Nie stanowią części genomu i nie zawierają genów niezbędnych do życia komórki bakteryjnej. Znalazły szerokie zastosowanie w technologiach rekombinacji DNA i inżynierii genetycznej. Są użyteczne dla samych bakterii, ponieważ zawierają geny determinujące odporność na antybiotyki - Rybosomy bakteryjne są mniejsze od rybosomów w komórkach eukariotycznych, posiadają stałą sedymentację 70 S. Są rozrzucone nieregularnie w całej cytoplazmie. Mogą też tworzyć polirybosomy połączone mRNA. Mają podobną budowę do rybosomów w mitochondriach i plastydach komórek eukariotycznych.
- Mezosomy występują tylko u bakterii tlenowych (aerobów), są fragmentami pofałdowanej błony komórkowej zwiększającymi jej powierzchnię. Zlokalizowane są w nich enzymy oddechowe. Mezosomy są miejscem wytwarzania ATP, czyli centrami energetycznymi.
Bakterie autotroficzne (fotosyntetyzujące) posiadają błonowe, woreczkowate twory, zwane tylakoidami lub chromatoforami, zawierające barwnik absorbujący światło, głównie bakteriochlorofil, np. bakterie zielone i purpurowe. Podczas fotosyntezy bakteryjnej nie wydziela się tlen. - Rzęski charakteryzują się prostszą budową niż w komórkach wyższych zwierząt. Rzęska zbudowana jest z pojedynczego włókna białkowego (flagellina), zakotwiczonego w błonie komórkowej za pomocą złożonej struktury, tzw. rotoru. Rotor zapewnia rzęsce ruch obrotowy.
- Fimbrie (pile) - białkowe wyrostki cytoplazmatyczne o rurkowatej strukturze. Ułatwiają bakteriom pasożytniczym przyleganie do powierzchni komórki, którą mają zainfekować. Pile płciowe uczestniczą w procesie rozmnażania płciowego - koniugacji.
Mikrogrzyby
grzyby saprotroficzne. Rozwijają się na martwych szczątkach roślin i zwierząt oraz na podłożu organicznym pochodzenia przemysłowego (np. papier). Zaliczane są do nich grzyby należące do różnych grup taksonomicznych: Rhizidiaceae, Cladochytriaceae, Chytridiales, Saprolegniaceae, Leptomitaceae, Oomycetes oraz do workowców Ascomycetes i grzybów niedoskonałych Deueromycetes. Mineralizuja substancje organiczna.
Grzyby mikoryzowe (Glomeromycota) - typ (gromada) grzybów. Ich mycelium (grzybnia) wrasta częściowo lub całkowicie w korzeń rośliny żywicielskiej, nie będąc jednocześnie ani saprotrofem, ani pasożytem. Grzyby takie pozostają w ścisłej symbiozie z rośliną żywicielską i korzystając z jej asymilatów (cukry) pomagają w zdobywaniu składników pokarmowych, wody i tworzą barierę ochronną przed wieloma patogenami korzeniowymIch
Znaczenie grzybów
Grzyby jako jedyne organizmy mają zdolność do rozkładu ligniny oraz mają duże znaczenie przy rozkładzie celulozy, co oznacza że dzięki nim na ziemi nie zalegają tony liści i innych organizmów posiadających związki organiczne. Gdyby nie grzyby związki organiczne nie powróciły by do ekosystemu. Duże znaczenie w przyrodzie mają porosty jako pionierzy w zasiedlaniu niegościnnych siedlisk, jak skały czy piasek. Są one także wyznacznikiem czystości powietrza na danym terenie. Inne znaczenia porostów to:
• Porosty jako organizmy pionierskie mają bardzo ważną funkcję glebotwórczą.
• Są ważnym składnikiem pokarmowym (dla reniferów i piżmowołów) oraz schronieniem bezkręgowców. Niektóre ptaki wykorzystują porosty do budowy gniazd. Porosty wykorzystywane są w lecznictwie (płucnica lekarska, brodaczka, tarczownica), inne są cenione w kuchni (krusznica jadalna - "manna z nieba").
• Porosty są bardzo czułym biowskaźnikiem czystości atmosfery. Specjalna skala porostowa pozwala na podstawie składu gatunkowego porostów określić stopień zanieczyszczenia atmosfery.
Niektóre gatunki grzybów są jadalne również dla człowieka. Wielu ludzi uwielbia jadać potrawy z grzybów takich jak np. borowiki, kanie, koźlarze, maślaki, opieńki, pieczarki. Można je wykorzystywać w przeróżny sposoby np. marynując, susząc, gotując i wiele innych. Nie wszystkie grzyby jednak są zdatne do spożycia. Wiele z nich jest śmiertelnie trujących dla człowieka np. muchomor czerwony, czernidłaki, muchomory zielone. Grzyby które można zbierać w lasach bywają do siebie bardzo podobne, a niedoświadczenie zbieracze nie potrafią ich odróżnić. Z tego powodu wiele toksycznych grzybów trafia do jedzenia.
Zdolność drożdży do wytwarzania alkoholu etylowego i dwutlenku węgla z glukozy w warunkach beztlenowych ma duże znaczenie ekonomiczne. Drożdże używane w produkcji wina i piwa, a także w piekarnictwie są szczepami hodowlanymi, chronionymi przed kontaminacją. Wino jest wytwarzane w procesie fermentacji węglowodanów zawartych w owocach, wywoływanej przez drożdże. W procesie wytwarzania chleba dwutlenek węgla powstający w wyniku działania drożdży zatrzymywany jest w cieście w postaci pęcherzyków, które przyczyniają się do tego, iż ciasto rośnie i staje się pulchne. Zarówno dwutlenek węgla, jak i alkohol wytwarzany przez drożdże są usuwane w czasie wypieku.
Oprócz tego grzyby są wykorzystywane w medycynie. To właśnie dzięki min Aleksander Fleming w 1928 roku odkrył penicylinę( grzyb Penicillium)
Jednak grzyby posiadają swoje złe strony. Rozpowszechniają choroby takie jak np. grzybica.
Grzyby są bardzo potrzebne na ziemi, gdyż potrafią one zniszczyć obumarłe szczątki organizmów wytwarzając z tego pożytek, oraz dzięki min można wytwarzać wiele lekarstw np. penicylinę.
Formy przetrwane bakterii i grzybów
Znaczenie grzybów w środowisku przyrodniczym i w gospodarce:
-Niektóre mogą rozwijać się w środowiskach bardzo trudnych do życia, niesprzyjających innym organizmom (stężone roztwory soli lub cukru), pełnią zatem ważną rolę, gdyż uwalniają pierwiastki zawarte w związkach organicznych i przywracają je środowisku.
-Saprofity rozkładają martwą materię w podłożu; tym samym stanowią wraz z bakteriami poziom reducentów w łańcuchach troficznych, przyczyniając się do obiegu węgla, azotu, tlenu, siarki i innych.
-Wydzielają do podłoża substancje modyfikujące w istotny sposób środowisko ich życia, które nie pozwalają na rozwój innych organizmów na tym terenie, np. pędzlak wydziela do podłoża penicylinę, która hamuje rozwój bakterii. Zjawisko takie nazywamy allelopatią.
-Pleśnie niszczą produkty żywnościowe.
-Z grzybów uzyskuje się związki lecznicze, np. antybiotyki: penicylina, streptomycyna, erytromycyna oraz alkaloidy: pędzlak, sporysz buławinki czerwonej.
-Stosowane są powszechnie w przemyśle spożywczym do produkcji wina, serów, kefirów, jogurtów, pieczywa, a także do produkcji pasz dla zwierząt.
-Współżyją z innymi organizmami, umożliwiając im rozwój, powszechnie znane jest współżycie z roślinami (mikoryza, porosty). Grzyby współżyją również ze zwierzętami, np. kornikami. Dzięki enzymom trawiennym grzybów następuje trawienie celulozy, owady przekazują z pokolenia na pokolenie zarodniki grzybni rozwijających się w drewnie. Stanowią też jedyny pokarm dla określonych gatunków mrówek, które tworzą w mrowiskach specjalne hodowle grzybni.
Formy przetrwale grzybów:
Chlamydospory - to grubościenne zarodniki przetrwalnikowe powstające ze strzępek grzybni, w wyniku wytworzenia się grubych ścian komórkowych
Sporysz (łac. Claviceps purpurea) - przetrwalniki pasożytniczego grzyba buławinki czerwonej. Grzyb ten atakuje zboża, np. żyto, jęczmień, pszenicę i ryż. Sporysz zawiera wiele alkaloidów - ergotaminę, ergobazynę, ergotoksynę, aminokwasy: tyrozynę, tryptofan, histydynę, leucynę, kwas asparaginowy, betainę i aminy biogeniczne: histaminę i tyraminę i inne. Formy przetrwalne bakterii:
- endospory, kuliste formy nie wykazujące metabolizmu, zwierają bardzo mało wody, występują wśród bakterii gramdodatnich pałeczek, są to formy przetrwane najbardziej odporne na suszę, ciepło, promieniowanie, czynniki chemiczne, niekiedy zdolne do przetrwania tysięcy lat
- egzospory, powstają przez pączkowanie lub przez podział strzępek wegetatywnych na małe komórki potomne, występują u Streptomyces, służą do rozmnażania, są odporne na ciepło i inne niekorzystne warunki
- miksospory, niewielkie komórki spoczynkowe, przeważnie kuliste, występują u bakterii śluzowych, służą do rozmnażania kolonii
- cysty, kuliste grubościenne twory, w które przekształca się cała komórka, występują wśród bakterii gramujemnych, odporne na wysychanie, promieniowanie, odkształcanie mechaniczne, mało odporne na ciepło Znaczenie bakterii:
1. W przyrodzie
W przyrodzie są zawsze dodatnie, nawet pasożyty, gdyż niszczą osobniki słabe, powodują naturalną selekcję. Największe pozytywne znaczenie mają te, które powodują obieg pierwiastków w przyrodzie.
-tworzenie i użyźnianie gleby - procesy rakotwórcze
-bakterie saprobionty
-chemosyntetyzujące
-bakterie, które wiążą azot z powietrza, jest to rhizobium, bakterie symbiotyczne ( bulwkowe)
-wolno żyjący tlenowiec azotobacter, też wiąże azot
2. Bakterie Symbiotyczne
Symbioza - współżycie dwóch organizmów oparte na obustronnej korzyści.
a)współżycie bakterii brodawkowych = korzeniowych, z rodzaju Rhizobium, z korzeniami roślin motylkowych
b)współżycie organizmów zwierzęcych z bakteriami. Bakterie zasiedlają przewód pokarmowy, pomagając w tworzeniu głównie celulozy. Witaminy B i K wytwarzają bakterie.3. W gospodarce człowieka
-rozkład i gnicie materii organicznej martwej - przeciwdziałają gromadzeniu się w środowisku obumarłych roślin i zwierząt a tym samym przyczyniają się do obiegu materii w przyrodzie
-włączają w obieg materii niektóre pierwiastki - C, S, P, N.
-spulchniają glebę
-są wykorzystywane w przemyśle mleczarskim
-do otrzymywania kiszonek [biorą udział w tworzeniu próchnicy -procesy kiszenia (kapusta, ogórków)] -są niezbędnym ogniwem w obiegu materii w przyrodzie
-bakterie symbiotyczne w przewodzie pokarmowym szczególnie dużo ich jest u zwierząt roślinożernych trawią celulozę są źródłem witamin B i K dla gospodarza
-do produkcji witamin B12 oraz antybiotyków
-do produkcji alkoholu octu kwasu mlekowego w przemyśle mlekarskim
-nitryfikacja gleby i fermentacja obornika
-biologiczne oczyszczanie ścieków -symbioza bakterii z niektórymi roślinami uprawnymi -źródło pożywienia -rozkładanie celulozy -produkcja produktów spożywczych (sery, kefiry) -symbioza bakterii z innymi organizmami: bakterie brodawkowe roślin motylkowych -brodawki-tworzą się w wyniku zasiedlenia korzeni przez bakterie, które część- wytworzonych soli azotu oddają roślinie, w zamian uzyskują organiczne produkty fotosyntezy -funkcje chorobotwórcze -zabijanie lub hamowanie rozwoju konkurencyjnych bakterii (ANTYBIOTYK)
-produkcja kwasów organicznych, witamin i aminokwasów
4. Negatywne znaczenie bakterii
-wywołują choroby człowieka, zwierząt i roślin
-powodują gnicie produktów spożywczych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego
-powodują niszczenie materiałów przemysłowych
-uwalniają azot od atmosfery
-powodują straty w gosp. człowieka
-przeprowadzanie procesów gnilnych
Pobieranie pokarmu
FOTOAUTOTROFY- są to samożywne mikroorganizmy zdolne do syntezy prostych związków organicznych z dwutlenku węgla i wody z wykorzystaniem energii świetlanej.
Charakterystycznym procesem jest fotosynteza.
Do tych mikroorganizmów zaliczamy: bakterie purpurowe i zielone(zawierające bakteriochlorofil) oraz sinice.
* Niektóre fotoautotrofy ( bakterie purpurowe) przeprowadzają fotosyntezę w warunkach beztlenowych. Mikroorganizmy te wykorzystują nie wodę lecz inny zredukowany związek organiczny.
* Fotosynteza- jest procesem dostarczającym organizmowi energii chemicznej przetworzonej z energii świetlnej, oraz budulca w postaci produktu asymilacji dwutlenku węgla.
Mikroorganizmy chemosyntetyzujące dzielimy na 2 grupy:
CHEMOLITOTROFY- mikroorganizmy dla których źródłem energii są utleniane substancje nieorganiczne. Mikroorganizmy te mogą czerpać energię z utleniania związków nieorganicznych i redukować produkty asymilacji dwutlenku węgla lub tez wykorzystywać tylko jedną możliwość . Bakterie chemolitotroficzne dzielimy na grupy różniące się między sobą rodzajem utlenionych substratów.
Do chemolitotrofów zaliczamy: * bakterie siarkowe: wykorzystujące H2S i S np.Thiobacillus
• bakterie nitryfikacyjne- wyk. NH3 Np. Nitrosomonas
• bakterie denitryfikacyjne- wyk. NO2 Np. Nitrobacter
• bakterie żelaziste- wyk. Fe
• bakterie wodorowe- wyk H
CHEMOORGANOTROFY- Korzystają z energii jednoweglowych związków organicznych.
Wszystkie chemoorganotrofy są heterotrofami , a więc związki organiczne służą im zarówno jako źródło węgla i źródło energii.
Do chemoorganotrofów zaliczamy:
• Metylotrofy- mikroorganizmy wykorzystujące metan metanol - Metylobacter
• Metanotrofy- utleniają metan do CO2
* Chemosynteza-proces przekształcania CO2 przez bakterie w związki organiczne z wykorzystaniem energii pochodzącej z utleniania zw. Nieorganicznych lub organicznych jednoweglowych.ZNACZENIE W.W MIKROORG. W GLEBIE:
• Uczestniczą w procesach glebotwórczych poprzez rozkład szczątków roślin i zwierząt;
• Włączają w obieg materii pierwiastki takie jak: C, S, P, N;
• Spulchniają glebę.
- więcej nie mogłam znaleźć na temat tych mikroorg.
Utlenianie mikrobiologiczne
Oddychanie (utlenianie mikrobiologiczne)- proces biologiczny , w którym energia chemiczna utlenianego substratu organicznego jest przez organizm wykorzystywana do przeprowadzenia endoergicznych reakcji albo przekształcana w energie cieplną, mechaniczna, świetlną lub elektryczną.
W procesach biologicznego utleniania możemy wyróżnić trzy podstawowe mechanizmy:
* Oddychanie tlenowe- ostatecznym biorcą elektronów jest tlen cząsteczkowy.
* Oddychanie beztlenowe- ostatecznym biorcą elektronów jest pochodzący z zewnątrz związek organiczny lub utleniony związek nieorganiczny(Np. azotan, siarczan itp.)
* Fermentacja- odrębna forma procesu beztlenowego w którym cześć cząsteczki substratu oddechowego jest utleniana , a część- odbierająca od niej elektrony- redukowana. 1)ODDYCHANIE TLENOWE- odłączone elektrony przez dehydrogenazy zanim dotrą na tlen przekazywane są z dehydrogenazy na szereg przekaźników o wzrastającej zawartości przyłączonych elektronów aktywowane przez oksydazę cytochromową. Przy każdym przenoszeniu elektronów wydzielana jest energia. Energia magazynowana jest w ATP. Utlenianiu substratu oddechowego towarzyszy z reguły dekarboksylacja- odłączenie od substraty atomu węgla.
W oddychaniu tlenowym powstaje 38 cząsteczek ATP.
NAD-> FAD->CYTOCHROM(ABC)->OKSYDAZA CYTOCHROMOWA->H->O->H2O+CO2=energia
Oddychanie tlenowe jest procesem najbardziej wydajniejszym w energię : przy całkowitym utlenieniu jednej cząsteczki glukozy powstaje 38 cz. ATP, a efektem jest mineralizacja substratu z wydzieleniem CO2 i H2O.
2)ODDYCHANIE BEZTLENOWE- (typu fermentacji) Wodór przenoszony jest na związki powstające w czasie przekształcania substratu oddechowego Np. w wyniku redukcji kwasu pirogronowego lub aldehydu octowego powstają kwas mlekowy, masłowy, etanol i inne. Nazwa fermentacji pochodzi od głównego jej produktu Np. fermentacja masłowa, mlekowa , alkoholowa. W produktach fermentacji magazynowana jest jeszcze znaczna ilość energii i w związku z tym mogą być one zużyte jako substraty oddechowe przez inne drobnoustroje.
Akceptorami wodoru w warunkach beztlenowych mogą być także utlenione związki nieorganiczne, tj.: azotany , siarczany, fosforany.
Taki typ oddychania nazwano odpowiednio: azotanowe ,siarczanowe, itd.
Czasie fermentacji przenoszenie wodoru ogranicza się do dwóch etapów stad niewielka wydajność energetyczna Przyjmując kryterium sposób oddychania, drobnoustroje dzielimy na 3 grupy:
1. Tlenowce-oddychają w sposób tlenowy w środowisku tlenowym
2. Względne beztlenowce- mogą zmieniać sposób oddychania w zależności od tego jakie warunki panują w środowisku. W warunkach tlenowych wykorzystują tlen jako akceptor wodoru , a w warunkach beztlenowych zastępują go innym akceptorem. Np.: drożdże Sacharomyces. A także bakt. Denitryfikacyjne które wykorzystują azotany jako akceptor wodoru kiedy brak jest tlenu.
3. Bezwzględne beztlenowce- tlen dla tych mikroorganizmów jest toksyczny i w jego obecności nie mogą się rozwijać.
Hterofermentacja masłowa- Jest procesem przemiany glukozy.W wyniku tych przemian z 1 molaglukozy powstaje 1 mol kwasu mlekowego, 1 mol kwasu octowego lub etanolu oraz 1 mol CO2. Substratem jest laktoza.Przedstawiciele u których zachodzi ten proces LACTOBACILLUS, LEUCONOSTOC
fermentacja mlekowa
Fermentacja mlekowa:
fermentacja węglowodanów do kwasu mlekowego odbywająca się pod wpływem działania bakterii mlekowych. Fermentacja ta odgrywa kluczowe znaczenie przy produkcji wielu przetworów mlecznych.
Bakterie właściwej fermentacji mlekowej dzieli się na:
- homofermentatywne - fermentują cukrowce wytwarzając głównie kwas mlekowy,
- heterofermentatywne - fermentują cukrowce wytwarzając obok kwasu mlekowego produkty uboczne.
Równanie sumaryczne właściwej fermentacji mlekowej:
C6H12O6 + bakterie mlekowe → 2CH3CHOHCOOH + 22,5 kcal (cukier prosty → kwas mlekowy + energia)
Fermentacja mlekowa jako proces biochemiczny pozwala organizmom działającym w warunkach beztlenowych na regenerację NAD zużytego w procesie glikolizy. Produkt ostatniego etapu wspomnianej glikolizy - pirogronian jest redukowany w mleczan przy jednoczesnym utlenieniu NADH powstałego w procesie glikolizy do NAD przy pomocy dehydrogenazy mleczanowej (LDH - Lactate Deshydrogenase). Warto dodać, że reakcja może przebiegać też w drugą stronę - i tak kwas mlekowy jest jednym z podstawowych substratów energetycznych dla mięśnia sercowego (po przekształceniu w pirogronian włączany jest do cyklu Krebsa).
Kiszonkarstwo - proces zakiszania pasz( kiszonki) podstawą tego procesu jest fermentacja mlekowa. Produkcja kiszonek: rozdrobnienie materiału, wymieszanie, ubicie, zapewnienie minimum cukrowe (takiej ilości cukru, która pozwoli bakteriom mlekowym na wytworzenie takiej ilości kwasu aby pH kiszonki było niższe niż 4,2
I faza wstępna: rozdrobnienie, ubicie, posolenie (2-3%) trwa 2-3 dni
II faza rozwoju: właściwe mikroorganizmy przeprowadzają fermentacje mlekową, powstaje 0,7-1%kwasów, trwa ok. 2 tygodnie
III faza końcowa: zawartość kwasów wzrasta, w tym kwasu mlekowego do 1-1,3, pH spada do 3,5-3,8
Bakterie octowe…
Fermentacja octowa to metoda otrzymywania kwasu octowego z alkoholu etylowego z wykorzystaniem odpowiednich bakterii. Nie jest procesem właściwej fermentacji gdyż zachodzi w warunkach tlenowych, stąd jest pseudofermentacją. Pod wpływem enzymów wytwarzanych przez bakterie octowe etanol utlenia się z wykorzystaniem tlenu z powietrza do kwasu octowego z wydzieleniem wody. CH3CH2OH + O2 → CH3COOH + H2O + 490 kJ (118 kcal)
Szkodliwe działanie: Bakterie octowe mogą powodować wiele wad w gotowym piwie lub winie, wywołując zmętnienie, kwaśnienie, zapach octu, kożuch na powierzchni. Mogą one także powodować psucia się marynat owocowych i warzywnych, tworząc kożuch na powierzchni i obniżając kwasowość środowiska. Bakterie octowe powodują również zakłócenia w produkcji drożdży piekarskich, ponieważ brzeczka melasowa jest dobrym środowiskiem do ich rozwoju.
10. Wpływ czynników na mikro organizmy (wkleiłam, choć ja polecam swoje opracowanie)
1) zawartość i dostępność wody;
- woda stanowi jeden z najważniejszych czynników w życiu drobnoustrojów, jest bowiem składnikiem budulcowym oraz ośrodkiem którym przebiegają wszystkie reakcje chemiczne i enzymatyczne. W związku z tym brak wody powoduje zahamowanie procesów mikrobiologicznych.
- u grzybów- wiecej niz 15% warunkuje dobre zycie
- (AW) aktywność wodna stosunek pary wodnej nad rozworem do preznosci pary wodnej nad czysta woda
- organizmy dobrze sie rozwijaja w 0,95-0,99 duze AW (minimalny prog 0,6 AW)
- osmofile - drobnoustroje rozwijające sie przy niskiej AW (kserofile)
- obnizenie AW w srodowisku- dodanie NaCl, sacharozy, glukozy lub przez odwodnienie- wysuszenie
-potencjał wodny- wplyw: dehydratacja i hamowanie aktywnosci enzymow, organizmy: osmofile, halofile, kserofile, biochemiczna adaptacja lub odpowiedz: wyrównywanie i akumulacja osmoregulatorów, adaptacja enzymow
2) zawartosć i dostepność tlenu;
Tlenowce:
*Obligatoryjny- Zależność od O2- nieodzowny
*Fakultatywny- Zależność od O2- niekonieczny, lepszy wzrost w obecności tlenu
*Mikroaerofile- Zależność od O2- konieczny, ale w niskim stężeniu
Beztlenowce:
*Tolerancyjne- Zależność od O2-niekonieczny, nie wpływa na wzrost
*Obligatoryjny- Zależność od O2- szkodliwy albo zabójczy
3) wpływ stosunków wodnopowietrznych w glebie na kierunek procesów mikrobiologicznych:*********tego niestety nigdzie nie moge wyszukac:/
4) selekcjonujący wpływ odczynu srodowiska:
- odczyn środowiska jest czynnikiem selekcjonującym naturalne zespoły mikroorganizmów, czego przykładem może być dominacja grzybów w glebach kwaśnych lub innych siedliskach o niskim pH oraz dominacja bakterii w glebach o odczynie zbliżonym do obojętnego lub alkalicznym.
- organizmy: acidofile(srodowiska kwasne), neutrofile(obojetne), alkalofile(zasadowe) 5)wpływ temperatury- podzial mikroorganizmów
średnie temp.- mezofile, wysokie temp.- termofile, niskie temp.- psychrofile
Drobnoustroje w pewnym zakresie mogą zmieniać temperaturę środowiska
6) bakteriostatyczne i bakteriobójcze działanie temperatur
temperatura ma duży wpływ na rozwój drobnoustrojów. Każdy gatunek ma swój zakres optymalny. Jeśli temperatura spadnie poniżej minimum powoduje to zahamowanie wzrostu nie powodując śmierci komórek. Natomiast temperatury wysokie(powyżej max) działają bakteriobójczo wywołując denaturacje białek strukturalnych enzymatycznych. Temperatury panujące w środowiskach naturalnych powodują kształtowanie się zespołów
7) wplyw cisnienia osmotycznego znaczenie w glebie i w konserwacji produktów: Bakterie są mało wrażliwe na zmiany wartości osmotycznej podło¬ża. Nie oznacza to jednak, że wzrost i czynności fizjologiczne są niezależne od tego czynnika. Wprost przeciwnie, większość bakterii może rosnąć tylko przy określonym ciśnieniu osmotycznym i po przekroczeniu pewnej granicy funkcje ich zostają zahamowane. Tylko nieliczne bakterie glebowe, słodkowodne i pasożytnicze mogą żyć w środowisku zawiera¬jącym kilka procent NaCl lub większe stężenie cukru. Zdolne są do tego raczej nieliczne formy, jak np. bakterie mlekowe (Lactobacillus i wiele gatunków Streptococcus) oraz wspom¬niane już bakterie osmofilne. Te ostatnie, żyjące w solankach, zwykle nie znoszą obniżenia stężenia soli. Również liczne bakterie morskie wymagają dodatku soli do zwykłego podłoża odżywczego
8) selekcjonujacy wplyw:
a) antybiotykow:
-antybiotyki- substancje, zwiazki naturalne lub syntetyczne, ktore w niskich srezeniach dzialaja wybiorczo przez hamowanie wzrostu lub zabijanie komorek mikroorganizmow wrazliwych
- najliczniejsza grupa produkujaca antybiotyki- promieniowce 58%, grzyby 18%, bakterie strzepkowe 8%
- uszkadzaja strukture i sciane komorkowa
- uszkadzaja i wywoluja zaburzenia funkcji lub biosyntezy blony kom.
- hamuja wewnatrzkomorkowa biosynteze bialek
- dzialaja bakteriobojczo( smierc kom.), bakteriostatycznie( hamowanie zdolnosci podzialu kom.)
b) pestycydow:
- tempo i kierunek transformacji pestycydo zalezy od typu gleby, temp., odczynu, natlenienia, wilgotności.
- mechanizmy rozkladu pestycydow:
*reakcje enzymatyczne: pestycydy wykorzystywane jako zrodło C i energii, przypadkowa transformacja w peryferycznych procesach metabolicznych, przypadkowa transformacja przy udziale pozakomorkowych enzymow
*reakcje nieenzymatyczne: w wyniku zmiany pH srodowiska przez metabolity drobustrojow, produkcja substancji ktore wchodza w interakcje z pestycydami i dzialaja jako fotoutleniacze
Zależności miedzy drobnoustrojami
Bezpośrednie- komórki znajdują się w bezpośrednim kontakcie
- Symbioza- stałe lub czasowe współżycie dwóch różnych gatunków organizmów, korzystne, a często nieodzowne dla jednego lub nawet dwóch partnerów. Symbiozy w glebie polegają najczęściej ma wzajemnym wykorzystaniu produktów metabolizmu- jedne drobnoustroje korzystają z nadmiarów produktów wytworzonych przez drugie. Np. 1.Współdziałanie bakterii nitryfikacyjnych Nitrosomonas utlenia amoniak do azotynów ale jego duże nagromadzenie było by toksyczne dla tej grupy dlatego też azotyny SA utleniane do nietoksycznych azotanów przez grupę Nitrobacter- w przyrodzie te bakterie zawsze żyją razem 2. Porosty formy współżycia między glonami i grzybami
-pasożytnictwo- przedstawiciele jednego gatunku (pasożyty) wykorzystują przez dłuższy czas lub stale osobniki drugiego gatunku - żywiciel jako środowisko życia i źródło pokarmu. Np namnażanie fagów w komórkach bakterii
-drapieżnictwo- wykorzystanie w charakterze pokarmu innych żywych organizmów. Np odżywianie się bakterii pierwotniaków i niektórych gatunków śluzowców
Pośrednie- oddziaływanie odbywa się poprzez środowisko
-komensalizm- jeden organizm czerpie korzyści, nie przynosząc korzyści ani szkody drugiemu, czyli np stymuluje rozwój drugiego nie ponosząc przy tym szkody dla swojego organizmu. Bardzo często jedna grupa bakterii przerabia substrat na produkt przyswajalny przez drugą grupę, niezbędny dla jej rozwoju (rozkład błonnika przez bakterie celuloityczne umożliwia rozbicie polimeru na drobniejsze cząstki wykorzystywane przez inne bakterie
Odmiana komensalizmu jest metabioza- następstwo różnych grup drobnoustrojów na określonym podłożu; gromadzące się produkty metabolizmu jednej grupy hamują jej własny rozwój, a umożliwiają wzrost grupie
następnej, korzystającej z tych produktów. Np. pobudzenie organizmów termofilnych w następstwie działalności organizmów mezofilnych w kompostach
- Protokooperacja - (in. mutualizm fakultatywny) oddziaływanie międzygatunkowe w przyrodzie, polegające na współpracy dwóch populacji odnoszących wzajemne korzyści, lecz mogących żyć także samodzielnie. Protokooperacja jest rodzajem symbiozy przygodnej (nieprzymusowej). Często występuje okresowo. Przykładem protokooperacji jest związek jamochłonów (ukwiały) z krabami pustelnikami. Na muszlach pustelników żyją przytwierdzone różne jamochłony. Ułatwiają one krabom maskowanie się i pełnią funkcję obronną, otrzymując w zamian niedojedzone resztki pokarmu pustelnika. Jednak ani pustelnik, ani jamochłon nie są ściśle zależne od swego partnera. Podobnie sprawa ma się z mrówkami i mszycami. Wydzielina mszyc jest spożywana przez mrówki, które z kolei chronią mszyce przed np. biedronkami. Innymi słowy, protokooperacja to współżycie korzystne, lecz niekonieczne.
Antagonizm- wzajemne nie tolerowanie się różnych organizmów tym samym biotopie
-konkurencja np. o substancje pokarmowe, mikroorganizmy mające znaczne wymagania pokarmowe SA konkurencja dla drobnoustrojów zadowalającymi się małymi wymaganiami wymaganiami tej sytuacji pozbawiają słabszych niezbędnych składników pokarmowych pokarmowych opanowują środowisko, populacja mniej wymagająca uruchamia strategie obronne np. nagromadzenie Co2 , zakwaszenie środowiska, czy wytworzenie toksyn hamujących ich wzrost
- antybioza- wydzielanie antybiotyków przez drobnoustroje, jako produktów ubocznych procesów desymilacyjnych, głównie produkowane są przez promieniowce, rzadziej grzyby i bakterie
- mikoliza- lityczne oddziaływanie bakterii i promieniowców na grzyby przy pomocy enzymów np. celulozy, proteaz,
12. Mikrobiologiczne przemiany
1. SKROBIA:
Skrobia rozkładana jest przez mikroorganizmy posiadające enzymy alfa i beta amylazy, do maltozy i w następstwie do glukozy. Proces rozkładu odbywa się w warunkach tlenowych i beztlenowych.
Zdolność organizmów do rozkładu skrobi można zaobserwować wykonując doświadczenie, wykładając fragmenty warzyw, gleb na pożywke selektywną zawierającą skrobie jao jedyne źródło węgla i energi, po zalaniu płynem Lugola skrobia barwi się na granatowo a wokół widoczne są nie zabarwione obszary śwsiadczące o wzroście drobnoustrojów amylolitycznych.
2. CELULOZA:
Rozkład celulozy odbywa się pod wpływem mikroorganizmów posiadającch kompleks celulazy: endoglukanazy i egzoglukanazy. Rozkładan ajest do dwucukrów, potem do glukozy. Pierwszy etaprozkładu obejmuje rozbicie struktur krystalicznych celulozy, endonukleazy rozbijają wiązania wewnętrzne beta. Drugi etap - egzonukleazy uwalniają jeden z disacharydów z końca łańcucha, beta-glukozydy hydrolizują dwucukry do glukozy.
Celuloza rozkładana jest w warunkach tlenowych i beztlenowych w szerokim zakresie pH:
Warunki tlenowe: celuloza zmineralizowana do CO2 i H2O, powstają produkty uboczne tj. śluzy, kwasy uranowe, hemicelulozy, barwniki.
Przeprowadzane w zależności od pH przez:
-pH obojętne - bakterie Cellulomonas
-pH kwaśne - grzyby Fusarium
Warunki beztlenowe: rozkład na drodze fermentacji masłowej, powstaje CO2,H2, CH4, kwasy organiczne, alkohole, acetony
Prezprowadzane w pH > 4,2 przez Clostridium 3. Hemicelulozy
Zbudowane z pentoz i heksos połączonych wiązaniami β-glikozydowymi tworzących rozgałęzione łańcuchy. Są one jednym z głównych składników ściany komórkowej roślin. Ich nazwa wywodzi się stąd, że chemicznie i strukturalnie bliskie są celulozie.
Rozkład odbywa się w takiej formie jak u celulozy, zarówno tam jak i tu jest utrudniony przez fakt że w naturalnych tkankach roślinnych występują one w formie krystalicznej, i spojone są wiązaniami wodorowymi i siłami Van der Waalsa.
(nic więcej na temat hemiceluloz nie mogłam znaleźć)
4. PEKTYNY:
Zbudowane z łańcuchów kwasu d-glakturonowego, połączone wiązaniami alfa 1,4 glikozydowym. Pektyny występują w szczątkach roślin. Rozkładane są dzięki liazom pektynianowym (pologalakturanowa, pektynoesteraza) w warunkach tlenowych i beztlenowych.
Warunki tlenowe: na pożywce zawierającej pektyny jako jedyne źródło węgla, występuje wzrost grzyba Aspergillus niger.
Warunki beztlenowe: na drodze fermentacji masłowej przy udziale bakteri Clostridium, wydziela się kwas masłowy o charakterystycznym zapachu.
Enzymy pektynolityczne odgrywają ważną role w patogenezie. Powodują więdnięcie roślin.Pod wpływem pektynoesterazy wytwarza się kwas poligalakturonowy, któr przenika do naczyń, tworzy w nich nieropuszczalne pektyniany wapnia, zatykające wiązki przewodzące.
5. LIGNINA:
Najtrudniej degradowany materiał roślinny. Złożony związek składający się z licznych pierścieni aromatycznych. Rozkładają ją podstawczaki, grzyby pleśniowe. W wyniku rozkładu powstająpodjednostki - prekursorzy próchnicy.
13. Mikrobiologiczne przemiany azotu..
Formy azotu organicznego w glebie
Azot występuje w glebie zarówno w formie organicznej, jak i mineralnej, przy czym
zdecydowanie dominują połączenia organiczne, które mogą stanowić do 99% całkowitej zawartości azotu. (do 99%).Całkowita ilość N w warstwie ornej większości gleb na ogół waha się wgranicach od 0.02 do 0.4%. W glebach organicznych (torfowych)zawartość N jest wielokrotnie wyższa i wynosi do 3.5%.
Głównym źródłem azotu w glebie są resztki roślinne. Azot występuje w formach
organicznych reprezentowanych przez:
- swoiste związki próchniczne
- aminokwasy
- aminocukry
- kwasy nukleinowe
Ponadto niewielkie ilości azotu występują w glebie w postaci glicerofosforanów, amin, Przemiany azotu w glebie
Związki azotowe w glebach ulegają ciągłym przemianom. Mineralne związki azotowe
przechodzą w organiczne i odwrotnie. O przemianach tych decydują procesy mineralizacji i immobilizacji.
Proces unieruchamiania prowadzi do czasowego włączania N w biomasę
mikroorganizmów (zbiałczenie N). Po pewnym czasie większość tej formy N powróci do form mineralnych w wyniku procesu mineralizacji, a część N zostanie wbudowana w stałe związki próchniczne.
W wyniku rozkładu resztek roślinnych i zwierzęcych przez mikroorganizmy uwalniane są formy mineralne azotu (NH4+, NO2- i NO3-). Część z nich jest włączana w biomasę drobnoustrojów. Część próchnicy glebowej jest rozkładana i azot pochodzący z jej rozkładurównież jest wbudowywany w białka mikroorganizmów. Dalsze przemiany zachodzące pod wpływem procesów mineralizacji i unieruchamiania prowadzą do włączania azotu w nowopowstałe związkipróchniczne. Związki te mogą powstawać również w wyniku reakcji częściowo rozłożonych pochodnych ligniny ze związkami azotowymi. Przemiany form mineralnych azotu: NH4+ i NO3- i NO3-
W skład przemian form mineralnych azotu wchodzą trzy zasadnicze procesy:
amonifikacja
nitryfikacja
denitryfikacja
Wymienione procesy zachodzą przy współudziale wyspecjalizowanych grup
mikroorganizmów glebowych. Efektem ich działania jest:
Przekształcenie związków organicznych azotu do amoniaku (NH3) - proces amonifikacji, który może przebiegać zarówno w warunkachtlenowych jak też beztlenowych.
Utlenianie amoniaku do azotynów przez bakterie z rodzaju Nitrosomonas, utlenienie NO2- do NO3- przez bakterie z rodzaju Nitrobacter. Jest to proces nitryfikacji. Do normalnego przebiegu procesu potrzebna jest dostateczna ilość w glebie P, Ca i innych makroskładników oraz odpowiedni stosunek Mn do Cu.
Redukcja azotanów do azotynów (denitryfikacja właściwa) i następnie wydzielenie wolnego azotu (denitryfikacja całkowita) występuje w głębszychwarstwach gleby lub w wierzchnich, gdy odcięty jest dostęp tlenu. Optimumtemperatury wynosi ok.25oC, najodpowiedniejszy jest odczyn obojętny lub słabo zasadowy.
Procesy amonifikacji i nitryfikacji są korzystne, gdyż w ich wyniku nieprzyswajalne dla
roślin związki azotowe przekształcają się w łatwo dostępne (NH4+, NO3-). Jeżeli nie zostaną one zasorbowane przez kompleks sorpcyjny gleby (NH4+) lub pobrane przez rośliny (NO3-), łatwo ulegają wymyciu z profilu glebowego, zanieczyszczając wody gruntowe. Proces denitryfikacji jest niepożądany, gdyż powoduje straty azotu wskutek ulatniania się.
Wiązane przez kompleks sorpcyjny
jony mogą być sorbowane wymiennie przez substancję organiczną lub mineralną (reakcja A). Jony NH4+, podobnie jak jony K+, mają promień jonowy zbliżony do odległości międzypakietowych krzemianów warstwowych, co powoduje, że mogą one być sorbowane trwale (niewymiennie) i nie mogą opuszczać przestrzeni międzypakietowych. W takim przypadku jony amonowe mogą być sorbowane wymiennie tylko na powierzchniach zewnętrznych. Zdolność minerałów do niewymiennej sorpcji jonów amonowych rośnie w kierunku:
montmorylonit > illit > wermikulit
Jony NH4+ i NO2- mogą być włączone w glebową materię organiczną i tworzyć
organiczne związki azotowe (reakcja B i C). Włączenie tych jonów zachodzi w szerokim zakresiepH. Przy pH >7.0 faworyzowane są jony NH4+, natomiast jony NO2- przy pH 5-5.5.Stabilizacja azotu organicznego
Stabilizacja azotu może zachodzić w następujący sposób:
1. stabilizowanie składników białkowych poprzez reakcję z innymi organicznymi składnikami, takimi jak: lignina, tanina, chinony,
2. tworzenie bilogicznie odpornych kompleksów azotowych w wyniku reakcji form mineralnych azotu z ligniną lub substancjami próchnicznymi,
3. adsorpcja składników azotowych przez minerały ilaste,
4. formowanie kompleksów pomiędzy organicznymi formami azotu a wielowartościowymi kationami (np. Fe), które są stabilne.
Stosunek C:N
Dostępność dla roślin azotu uwalnianego podczas rozkładu szczątków roślinnychzależy
od stosunku C:N rozkładającej się substancji organicznej. Gdy stosunek ten jest zbyt szeroki (powyżej 32:1), wówczas następuje spowolnienie mineralizacji substancji organicznej oraz pobieranie azotu przyswajalnego dla roślin przez mikroorganizmy (uwstecznianie, zbiałczanie). Gdy jest on węższy, następuje intensyfikacja mineralizacji azotu, który nie jest wykorzystywany przez rośliny.
Jak można się spodziewać stosunek C:N próchnicy glebowej będzie niższy (węższy) niż
nierozłożonych szczątków roślinnych, ponieważ:
podczas rozkładu resztek przez mikroorganizmy następuje włączenie częściwęgla w ich organizmy, a reszta C wydziela się jako CO2. Po kilku pierwszych miesiącach procesu rozkładu tylko 1/3 węgla wnoszonego ze szczątkami pozostaje w glebie.
proces rozkładu jest połączony ze zmianą form organicznych N w formymineralne, których część jest wykorzystana przez mikroorganizmy do budowy własnych komórek.
W glebach stosunek C:N jest różny w zależności od rodzaju gleby. W glebach darniowych
jest zwykle węższy niż w glebach leśnych. Natomiast w poziomachpróchnicznych profilu glebowego jest zwykle szerszy niż w poziomach mineralnych. Stosunek ten prawie zawsze szybko sią zawęża wraz ze wzrostemgłębokości w profilu. Dla większości gleb stosunek C:N w poziomie próchnicznym wynosi od 8 do 15, najczęściej 10-12.
14. Mikrobiologiczne wiązanie azotu
Wśród drobnoustrojów wiążących N2 są bakteriesamożywne i cudzożywne. Tlenowe i beztlenowe, wolno żyjące i symbiotyczne. Wspólną ich cechą jest zdolność syntezowania nitrogenazy wchodzącej w skład układu współdziałających enzynów. Kluczowym produktem redukcji N2 jest amoniak (NH3 włączany w szlak biosyntezy aminokwasów. Ilość związanego azotu jest nie tylko uzależniona od właściwości fizjologicznych asymilatorów, lecz także od warunków środowiska. Proces biologicznego wiązania azotu wymaga dużego nakładu energetycznego, stąd też najważniejszym czynnikiem jest zawartość i dostępność związków organicznych wykorzystywanych jako źródło energii. Wśród niedychotroficznych asymilatorów N2 istnieje duże zróżnicowanie pod względem uzdolnień do wykorzystania prostej i złożonej materii organicznej. Wysoka zawartość azotu mineralnego w glebie wpływa na proces wiązania N2, poprzez hamowanie nitrogenazy.
Baterie samodzielnie wiążące azot cząsteczkowy (chemoorganotroficzne)
-tlenowe asymilatory: Azotobacter, Azotomonas, Pseudomonas, Arthrobacter
( towarzysza tym bakteriom bakterie -oligotrofilne, wykorzystujące niewielkie ilości związanego N2.
- beztlenowe asymilatory: Clostridium (jako materiał energetyczny bakterie te wykorzystują złożone węglowodany, które po hydrolizie są w warunkach beztlenowych fermentowane w procesie fermentacji masłowej.) Bakterie symbiotyczne :
- Rhizobium- bakterie współżyjące im z grochem, kończyną, wyką, lucerną
- Bradyrhizobium- współżyją z soją , łubinem
{{Bytując w glebie bakterie te nie wiążą azotu atmosferycznego, korzystając z organicznych i mineralnych zw azotowych . Po wniknięciu do korzeni roślin w miejscu rozwoju , którymi są narośla korzeniowe(brodawki) część komórek przekształca się w tzw. formy bakterioidalne(są to komórki większe, o zmienionym kształcie, niezdolne do rozmnażania)formy te współżyją z roślinami motylkowatymi.
15. Wzajemne oddziaływania roślin i mikroorganizmów
Mikoryza - symbiotyczny układ między grzybami, a korzeniami roślin wyższych.
Mikoryza endotroficzna — korzeń rośliny nie różni się zewnętrznie od korzeni gatunków nietworzących mikoryzy. Strzępki grzyba rozwijają się we wnętrzu komórek korzeni. Ten typ zależności występuje u niektórych gatunków drzew i krzewów liściastych, np. u jesionów oraz u traw i zbóż. Mikoryzy endotroficzne tworzone są głównie z grzybami należącymi do rzędu Glomales (np. Glomus intraradices).
Mikoryza ektotroficzna — strzępki grzyba oplatają korzenie rośliny tworząc tzw. mufkę lub opilśnię oraz wchodzą do przestrzeni pomiędzy komórkami korzenia (formują tam tzw. sieć Hartiga) jednak nigdy — do wnętrza komórek roślinnych. Często u roślin zanikają włośniki, a ich funkcje przejmują strzępki grzyba. Jest to najczęściej spotykany typ mikoryzy, charakterystyczny zwłaszcza dla drzew i krzewów iglastych (m.in. z rodzin Pinaceae, Cupressaceae), ale powszechny też u liściastych (np. Betulaceae, Fagaceae). Ten typ bywa też nazywany mikoryzą arbuskularną lub wezikularno-arbuskularną (VAM), ze względu na formy, jakie przybiera strzępka grzyba po wniknięciu do wnętrza tkanki (wezikule — pęcherzyki, arbuskule — formy drzewkowate). Mikoryzy ektotroficzne tworzą grzyby z klasy podstawczaków oraz workowców. Najczęściej wykorzystywane gatunki to Laccaria laccata (fot.), Hebeloma crustuliniforme oraz Pisolithus tinctorius. Mikoryza jest korzystna dla obu gatunków.
Grzyb dla rośliny:
- chroni przed suszą - grzyby mogą pobierać wodę silniej związaną,
- pomaga w pobieraniu soli mineralnych,
- wytwarza substancje wzrostowe,
- chroni przed patogenami i nicieniami,
- może wiązać azot atmosferyczny,
- chroni przed metalami ciężkimi,
- pobudza do rozwoju niektóre pożyteczne bakterie w strefie korzeniowej,
- zwiększa odporność rośliny na wysokie lub niskie temperatury
Roślina dla grzyba:
- dostarcza produkty fotosyntezy,
- wytwarza substancje biologicznie czynne. Ryzosfera - strefa korzeniowa - przestrzeń w najbliższym otoczeniu młodych korzeni, poddana działaniu wydzielin korzenia. Różni się od innych części gleby składem oraz większą ilością komórek bakterii (może zaistnieć zjawisko bakterioryzy) i grzybów (mikoryza), co ma wpływ zwłaszcza na pobieranie substancji odżywczych przez korzeń.
Ze względu na dużą ilość bakterii w ryzosferze ( najwięcej G- - pałeczki Pseudomonas) mówi się o tzw. efekcie ryzosferowym. Efekt ten wyraża się stosunkiem liczby bakterii w ryzosferze (R) do ich liczby w glebie pozakorzeniowej (S - ang. soil). Stosunek R/S może być różny w zależności od stadium rozwojowego rośliny, typu gleby, nawożenia i innych czynników ekologicznych. Mikroflora ryzosfery jest nie tylko liczniejsza od mikroflory gleby spoza zasięgu korzeni, lecz charakteryzuje się odmiennym składem rodzajowym i gatunkowym. Przyczyną gromadzenia się w ryzosferze swoistej mikroflory są przede wszystkim wydzieliny korzeniowe, w skład której wchodzą cukry, kwasy organiczne, substancje wzrostowe i inne połączenia. Wydzieliny te zawierają substancje pobudzające lub hamujące rozwój bakterii. Dzięki temu następuje selekcja bakterii.
Bakterie ryzosfery wpływają na roślinę, np. niektóre bakterie wytwarzają swoiste substancje wpływające na rozwój rośliny. Bakterie żyjące w ryzosferze niekiedy hamują rozwój fitogennych grzybów i bakterii. Możliwe, że w ten sposób w pewnym stopniu chronią roślinę przed infekcją - jest to tzw. potencjał fitosanitarny.
16. Mikrobiologiczne podstawy sporządznia kompostów
Kompostowanie (organiczny recykling) - naturalna metoda unieszkodliwiania i zagospodarowania odpadów, polegająca na rozkładzie substancji organicznej przez mikroorganizmy - bakterie tlenowe, mrówki, nicienie, etc. Jest to proces przetwarzania substancji w kontrolowanych warunkach w obecności tlenu (powietrza), w odpowiedniej temperaturze i wilgotności.
Kompostowanie jest kontrolowanym rozkładem materii organicznej. Zamiast pozwalać naturze na powolny rozkład biomasy, kompostowanie zapewnia optymalne środowisko, w którym organizmy kompostujące mogą się najlepiej rozwijać. Aby wyżywić najbardziej aktywne mikroby, w skład materii poddanej kompostowaniu muszą wchodzić następujące składniki: węgiel, azot i tlen z powietrza, woda. Aby rozkład nastąpił odpowiednio ważne są:
- skład i stopień rozdrobnienia kompostu,
- wilgotność ok. 60% całkowitej pojemności wodnej,
- natlenienie,
- stosunek C:N = 25 - 35. Fazy kompostowania:
- faza początkowa (temperatura w zakresie od 25 do 45 oC) zwana mezofilną, związaną z szybkim wzrostem mikroorganizmów, wykorzystujących łatwodegradowalną materię organiczną - głównie cukry i aminokwasy. W procesach metabolicznych mikroorganizmy uwalniają ciepło, podnosząc temperaturę w pryzmie aż do zahamowania ich aktywności
- termofilna (temperatura powyżej 45oC) - w czasie następnych kilku dni temperatura na skutek aktywności mikroorganizmów termofilnych może dochodzić aż do 70 - 80oC. Faza termofilna ma istotny wpływ na zmianę i sukcesję populacji mikroorganizmów. Z jednej strony tak wysoka temperatura powoduje inaktywację, pozostanie w stadiach spoczynkowych oraz śmierć mikroorganizmów mezofilnych nieprzetrwalnikujących, z drugiej zaś tak wysoka temperatura faworyzuje wzrost i aktywność innych gatunków mikroorganizmów termofilnych
- faza schładzania - na skutek sukcesji mikroorganizmów termofilnych temperatura obniża się stopniowo do 40 oC. W tej fazie zachodzi głównie degradacja celulozy i hemicelulozy, w wyniku czego sucha masa kompostu staje się dwukrotnie niższa w czasie następnych kilkudziesięciu dni.
-faza zimna - to okres stabilizacji kompostu, w którym mikroorganizmy termofilne tracą swoją aktywność a ponownie obserwowana jest aktywność mikroflory mezofilnej. W tej fazie dojrzewa kompost. Monitorowanie zmian temperatury jest dobrym narzędziem kontroli procesu kompostowania. W odpowiedniej temperaturze zachodzi w maksymalny sposób dekompozycja materii organicznej przez odpowiednie gatunki mikroorganizmów a powstały produkt końcowy jakim jest humus wolny jest od patogenów, organizmów niepożądanych w kompoście, nasion chwastów.