1684


Chemotaksja - celowy ruch organizmu - w kierunku lub od - związku chemicznego:

Dodatnia - w kierunku substratu

Ujemna - w kierunku przeciwnym

Związek pomiędzy ruchem rzęski a stężeniem substratu dotyczy czynności białek (chemoreceptorów) w bł. cytoplazmatycznej

ODŻYWIANIE:

1. Ze względu na źródło węgla:

2. Ze względu na źródło elektronów w procesie biosyntezy:

3. Ze względu na pochodzenie przyswajalnego źródła węgla:

Pobierają pokarm, aby:

Enzymy: służą do rozbicia makromolekuł do zw. drobnocząsteczkowych, tak, aby mogły zostać przetransportowane do wnętrza komórki i przyswojone. Są skuteczne w bardzo małych ilościach, biorą udział w procesach cyklicznych, wykazują wyraźną specyficzność działania, są tworzone przez organizmy żywe.: (lipazy, proteazy, amylazy, pektynazy, celulazy)

Zablokowanie enzymu: inhibitory - substancje podobne do substratu blokujące centrum aktywne enzymu.

Rodzaje inhibicji:

6 klas enzymów:

ODDYCHANIE:

Rola - dostarczanie energii dla organizmów żywych (heterotrofów).

Źródła: cukry; białka; tłuszcze; węglowodory..

Oddychanie to proces utleniania biologicznego zw. wysokozredukowanych (glukozy) do CO2 i H2O: przyłączanie tlenu; oddawanie elektronów; odłączanie wodoru.

Utlenianie biologiczne: C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + E

Typy oddychania komórkowego:

  1. Oddychanie tlenowe (utlenianie biologiczne)

  2. Utlenianie zw. org. połączone z redukcją zw. mineralnych

  3. Beztlenowe fermentacje - beztlenowy rozkład organicznych substancji do organicznych produktów, które nie mogą być dalej metabolizowane bez udziału tlenu, energia jest odkładana w postaci ATP, wydajność energetyczna fermentacji kilkanaście razy mniejsza niż oddychania tlenowego:

    1. Alkoholowe - zależy od pH środowiska, prowadzona głównie przez: Drożdże Saccharomyces, Pleśnie Rhizopus, Mucor, Oidium, Monilia, Bakterie Thermobacterium mobile.

      1. Zymaza drożdżowa - kompleks enzymów Saccharomyces cerevisiae, odpowiedzialny za prowadzenie fermentacji. C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2 + E
        180 g 2x46 g

      2. Cechy: gazowane CO2, obniżenie gęstości, nieznaczny wzrost kwasowości

      3. Metabolizm drożdży
        - w obu przypadkach rozpoczyna się od glikolizy
        - Beztlenowy: C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2 + ATP (2m)
        180g 2x46g
        - Tlenowy: C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2+6H20+ATP (38m)

      4. Efekt regulacyjny:

        1. W warunkach tlenowych drożdże produkują swoją biomasę w dużych ilościach, tlen silnie hamuje produkcję etanolu

        2. W warunkach beztlenowych zachodzi fermentacja alkoholowa

      5. Drożdże fermentacji:

        1. Górnej - zbierają się w dużej ilości w pianie, fermentacja w temp. 15-25 C - Saccharomyces cerevisiae

        2. Dolnej - szybko osiadają na dnie tanku, fermentują w temp. 5-12 C, Saccharomyces uvarum, S. Pastorianus (carlsbergensis)

        3. Pyliste - pozostają zawieszone w roztworze dając zmętnienie, np. piwo pszeniczne

        4. Kłaczkujące - ulegają flokulacji i wytrącają się w postaci osadu

    2. Mlekowe:

      1. Wywoływane w mleku oraz surowcach i produktach roślinnych

      2. Minimum cukrowe - zawartość cukru, która pozwala na otrzymanie takiej ilości kwasu mlekowego, aby pH produktu pozostało kwaśne

      3. Latobacillus, Lactococcus

      4. G (+) nieprzetrwalnikujące, względnie beztlenowe lub Mikroaerofile

      5. Wymagają obecności witamin z grupy B

      6. Produkują kwas mlekowy w ilości >90%

      7. Bilans fermentacji:

C6H12O6 -> 2CH3CHOH-COOH + E

180g 2x90g

      1. Cechy fermentacji:

        1. Brak gazowania

        2. Niewielki spadek gęstości (dc=1,58 g/cm3, dk= 1,25 g/cm3)

        3. Znaczny wzrost kwasowości (z cukru powstaje prawie czysty kwas mlekowy)

      2. Podział:

        1. Właściwe bakterie mlekowe:

          1. Homofermentatywne - produkują czysty kw. mlekowy (Lacidobacillus, Lactococcus)

          2. Heterofermentacyjne - oprócz kw. mlekowego wytwarzają CO2 kw. octowy, glicerynę i alkohol etylowy (Leuconostoc, Lactococcus)

        2. Niewłaściwe baterie mlekowe:

          1. Pseudomlekowe - szkodniki w produkcji wina (Pediociccus, Microbacterium), biologiczne odkwaszanie wina, mętnienie, nieprzyjemny smak i zapach

      3. wykorzystanie kw. mlekowego:

        1. szczepionki (zakwasy) w przemyśle mleczarskim do produkcji serów twarogowych i dojrzewających, masła, napojów mlecznych, do produkcji kiszonek spożywczych (ogórki, kapusta, sosy orientalne)

        2. fermentacja zakwasów chlebowych w przemyśle piekarniczym

        3. Wędliny fermentowane

        4. Produkcja dekstranu

        5. Produkty i preparaty probiotyczne

        6. Konserwowanie pasz w rolnictwie (kiszonki dla zwierząt):

          1. Propionowe - Propoibacterium (11 gatunków), pałeczki G+ nieprzetrwalnikujące beztlenowe lub wzg. beztlenowej, występują w żwaczu i jelitach przeżuwaczy

            1. Produkują: kwas propionowy, wit 12, enzymy amylolityczne,

            2. Postawanie dziur w serach, nadanie smaku i zapachu

            3. Mają szczepy probiotyczne

            4. Jest to fermentacja propionowo - octowa: kwasy powstają w stosunku 2:1

3 C6H12O6 -> 4 CH3CH2COOH + 2 CH3COOH + 2 CO2 + E

3 CH3CHOHCOOH -> 2 CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O + E

          1. Masłowe - nazwa od zjełczałego masła, rozkład cukrów pod wpływem enzymów odpowiednich bakteri połączonych z wytwarzaniem kw. masłowego i produktów ubocznych, bakterie z rodzaju Clostridium: pasteruanum, butylicum..

            1. Bilans:

C6H12O6 -> CH3CH2CH22COOH + 2CO2 + 2 H2 + E

            1. Cechy:

              1. Silnie gazują, spadek gęstości, spadek masy nastawy, silny wzrost kwasowości

              2. Przebieg zależny od pH środowiska

                1. Odczyn obojętny - kw. masłowy

                2. Odczyn kwaśny - alkohol butylowy i aceton

            2. Szkodliwe działanie:

              1. Przetrwalniki Clostridium jako zanieczyszczenie przetworów mięsnych

              2. Psucie żywności w wyniku działania enzymów proteolitycznych (mięso, sery)

              3. Nieprzyjemny smak i zapach serów podpuszczkowych dojrzewających, wzdęcie serów z powodu wydzielania znacznych ilości CO2 i H2O

              4. Bombaż niedostatecznie wysterylizowanych konserw o pH >4,5

  1. Utlenianie zw. organicznych kosztem innych bez udziału tlenu atmosferycznego

  2. Fermentacja tlenowa (utleniające) - właściwe procesy utleniania niecałkowitego z powodu końcowych produktów przemiany (kw. octowy, cytrynowy - kw. mlekowy, propionowy) urządzeń (fermentorów)

    1. Fermentacja octowa: baterie octowe charakteryzują się zdolności do wytwarzania kw. w wyniku niecałkowitego utleniania większości cukrów i alkoholi. Acetobacer, Gluconobacter, Gluconacetobacter

      1. G- pałeczki o optimum temp 25-30 i ph 5,4 - 6,3

      2. Rosną w tylko warunkach tlenowych

      3. CH3CH2OH + o2 0-> CH3COOH + H2O + E

      4. Cechy fermentacji

        1. Brak gazowania

        2. Wzrasta gęstość

        3. Wzrasta kwasowość

      5. Metody produkcji: 3

        1. Powierzchniowa (orleańska)

          1. Acetobacter xylinum (gruby kożuch na powierzchni, zdolności celulolityczne), Acetobacter aceti

          2. Na powierzchni wina rozlanego do płaskich naczyń lub beczek fermentacyjnych

          3. Surowiec: wadliwe wino gronowe i owocowe

          4. Otrzymujemy ocet winny kolorowy o aromatycznym zapachu i smaku, jako pozostałość bukietu wina

        2. Generatorowa

          1. Acetobacter curvum (zakrzywiony)

          2. Generatory wypełnione wiórami bukowymi, na których osaczone są bakterie

          3. Zacier: 10-14% etanolu, 1-3% kwasu octowego

          4. Surowy jasny ocet rozcieńczony do 6 lub 10%

        3. Wgłębna

          1. Gluconobacter, Gluconacetobacter

          2. Fermentory z mieszaniem

          3. Intensywne napowietrznienie

          4. Metoda bardzo oszczędna łatwa do automatyzacji może być procesem ciągłym

      6. Szkodniki:

        1. Acetobacter xylinum - celuloza

        2. Węgorek octowy - zjada bakterie octowe

        3. Muszka owocowa - Dropsophila aceti

        4. Drożdże Candida vini

      7. Szkodliwe działanie bakterii octowych:

        1. Szkodniki produkcji fermentacji alkoholowej

        2. Zmętnienie osad zmiana smaku i zapachu kwaszenie piwa i win o niskiej zawartości cukru i etanolu

        3. Zaoctowanie słabych rozcieńczonych moczów octowych i gronowych

        4. Nieodłączny składnik kefirów - nie są szkodliwe dla kefiru, bo musi być kwaśny, lekko musujący

    2. Fermentacja cytrynowa - kwas cytrynowy w dych ilościach w owocach cytrusowych i ananasach, używa się pleśni z rodzaju Aspergillus

      1. C6H12O6 + 1 ½ O2 -> C6H8O7 + 2 H2) + E

      2. Warunku fermentacji:

        1. 15% zawartości sacharozy

        2. Ph 2.5 - 3,5

        3. Temp 30 st

      3. Cechy fermentacji:

        1. Wzrost masy nastawu

        2. Nieznaczny spadek gęstości (o 0,002 g/cm3)

        3. Znaczny wzrost kwasowości

Glikoliza - wspólny etap dla oddychania beztlenowego i tlenowego.

Oddychanie tlenowe: 1 mol glukozy = 36 moli ATP

Oddychanie beztlenowe: 1 mol glukozy = 2 mole ATP

Czas generacji - czas niezbędny do powstania nowego pokolenia komórek

Drobnoustroje a środowisko:

Czynniki wewnętrzne: minimalne rozmiary i ciężar ciała przy dużej powierzchni swoistej, duży stosunek P/V, zdolność do wytwarzania form przetrwanych

Czynniki zewnętrzne:

Fizyczne:

Temperatura:

Bezpośredni wpływ: szybkość wzrostu, aktywność enzymów, skład chemiczny komórki, wymagania pokarmowe

Pośredni wpływ: transport jonów, dyfuzja substancji chemicznych, rozpuszczalność cząsteczek zw. chemicznych

Temp kardynalne: minimum, optimum, maksimum. Zakres pomiędzy min a max określa się zwykle, jako zakres rozmnażania

Bakteria

Lubna

Minimum

Optimum

Maksimum

Przykład

Psychofile

Zimnolubne

-23 - 0

Ok. 15

20

Bacillus

Mezofile

Średninolubne

10 - 25

20 - 37

35 - 50

Pseudomonas sarcina

Termofile

Ciepłolubne

25 - 45

45 - 65

60 - 90

Staphylococcus, Clostridium, Latobacillus

Hypertermofilne

Bardzolubne

Thermus

Ciśnienie mechaniczne

Ciśnienie osmotyczne

Promieniowanie

Ultradźwięki

Chemiczne:

Zawartość tlenu w środowisku

pH środowiska:

obecność metabolitów własnych i obcych

Antybiotyki, antyseptyki, fitoncydy

Biologiczne:

Wzajemne relacje między drobnoustrojami

Wpływ wirusów i bakteriofagów

Typy ustrojów:

Hipertoniczny - plazmoliza: proces tracenia wody w komórce w roztworze hipertonicznym, następuje obkurczenie cytoplazmy i odstawanie od ściany komórkowej

Izotoniczny - równowaga osmotyczna

Hipotoniczny - plazmooptyza

Sól i cukier

Ze względu na stężenie cukru 1% sacharoza: 0,6 at.

Ciśnienie osmotyczne 1% NaCl jest prawie 10x wyższe niż sacharozy, ponieważ sól ma niższą masę cząsteczkową i ulega dysocjacji.

Osmofilne - lubią i wymagają do wzrostu wysokich stężeń cukrów

Osmotolerancyjne - wytrzymują podwyższone stężenie cukrów i rozmnażają się

Osmooporne - w wysokich stężeniach cukru nie rosną, nie ulegają plazmolizie, nie rozmnażają się, ale i nie giną

Najmniej oporne są bakterie a najbardziej pleśnie. Drożdże rozwijają się do 30%

Ze względu na stężenie NaCl 1% NaCl: 6,1 at.

0,5% stymuluje wzrost S. cerevisiae

1-2% hamuje rozwój E. coli i Proteusz vulgaris

Do 3% mogą rozwijać się bakterie mlekowe

Do 19% niektóre szczepy drożdży

Do 22% niektóre pleśnie

Typy wzrostu drobnoustrojów na podłożach płynnych:

Bezwzględne tlenowce (aeroby) - większość bakterii

Bezwzględne beztlenowce (anaeroby) - Clostridium

Beztlenowce tolerancyjne (Mikroaerofile) - Campylobacter, Lactobacillus, Listeria

Względne beztlenowce (anaeroby fakultatywne) - Saccharomyces (inny metabolizm w warunkach tlenowych a inny w beztlenowych)

Wzajemne relacje między drobnoustrojami:

Neutralizm - stosunki obojętne, współbytowanie populacji odbywa się harmonijnie

Komensalizm (współbiesiadnictwo) - jedna populacja czerpie korzyści, a drugiej jest to obojętne

Protokooperacja - dwa gatunki obok siebie, wzajemnie się uzupełniają, mogą jednak rozwijać się niezależnie od siebie

Symbioza (mutualizm) - obligatoryjny związek dwóch różnych populacji, mający istotny wpływ na ich funkcjonowanie w określonym środowisku

Konkurencja (współzawodnictwo) - dwaj partnerzy konkurują o deficytowy czynnik i jeden z nich przegrywa w tej walce

Amensalizm - rozwój jednej populacji jest hamowany przez toksyny drugiej.

Pasożytnictwo - jeden organizm żywi się płynami ustrojowymi lub komórkami innych. Oddziałuje niekorzystnie, jednocześnie nie może bez nich przetrwać.

Drapieżnictwo - jeden organizm żywi się komórkami drugiego. Występowanie drapieżcy i ofiary.

Metabioza - następstwo organizmów po sobie. Jedne drobnoustroje przygotowują warunki dla rozwoju innych (naturalne psucie się mleka)

Grzyby

Bezchlorofilowe, przeważnie niezabarwione organizmy, jedno lub wielokomórkowe, zawierają wykształcone jądro komórkowe, oddzielone od reszty cytoplazmy błoną, zdolne do rozmnażania wegetatywnego i generatywnego, dzielimy na pleśnie i drożdże, podstawą podziału jest zdolność do tworzenia puszystej grzybni

  1. Pleśnie:

    1. Strzępki - rurkowate komórki lub nie

    2. Strzępki mogą być podzielone ścianami poprzecznymi, tzw. septami lub niepodzielone

    3. Nitkowate strzępki nie rosną pojedynczo, ale tworzą sploty zwane grzybnią

    4. Grzybnie typowych pleśni są widoczne gołym okiem, w postaci luźnej, watowatej lub bardzo zwartej

    5. Dwa typy grzybni: powietrzna, wgłębna

    6. Ściana komórkowa:

      1. Syntezowana w pierwszym stadium rozwoju grzybni, odpowiada za kształt komórki

      2. Zawiera enzymy, barwniki i antygeny

      3. Nie jest niezbędna do funkcjonowania komórki

    7. Etapy rozwoju grzybni

      1. Trotofaza - młode, szybko rosnące komórki, które tworzą rozgałęzione układy

      2. Idiofaza - powstawanie form przetwalnych, sporulacja, wyrastanie strzępek powietrznych indukowane brakiem składników azotowych pożywki

    8. Wybitnie tlenowce

    9. Dobrze rozwijają się w środowisku kwaśnym

    10. W większości mezofile

    11. Liczne gatunki to Osmofilne

    12. Dobrze przetrzymują niską temperaturę

    13. Znaczenie:

      1. Zdecydowane szkodniki - żywność zanieczyszczona pleśniami ma zmienioną barwę i nieprzyjemny zapach

      2. Pożyteczne - sery długo dojrzewające typu Camembert

    14. Mikotoksyny: bardzo oporne na temperaturę, oporne na pasteryzację i sterylizację, nie są inaktywowane podczas gotowania

    15. Zapobieganie rozwojowi pleśni:

      1. Warunki beztlenowe

      2. Suszenie, liofilizacja

      3. Pasteryzacja i sterylizacja

      4. Stosowanie surowców o bardzo dobrej jakości

  2. Drożdże:

    1. Ściana komórkowa zbudowana jest głównie z polisacharydów, młoda jest cienka, elastyczna i przepuszczalna, co pogarsza się z wiekiem komórki

    2. Organizmy jednokomórkowe

    3. Substancje zapasowe (wolutyny, glikogen, lipidy)

    4. Kształt (kulisty, elipsoidalny, cylindryczny, nitkowaty, itd.)

    5. Mezofile optimum ok 30oC

    6. pH 5,5 -6

    7. względne beztlenowce

    8. heterotrofy

    9. wymagają Wit B i mogą je syntezować (S. cerevisiae, Rhodotorula glutinis)

    10. rozmnażanie: Drożdże oprócz rozmnażania wegetatywnego posiadają także rozmnażanie generatywne, więc w populacji drożdży obok siebie lub kolejno po sobie może występować pokolenie haploidalne i diploidalne

    11. zarodniki drożdży: aktywność tworzenia spor zależy od:

      1. wieku kultury drożdży

      2. temp inkubacji

      3. kwasowości pożywki i jej składu jakościowego

      4. natlenienia i wilgotności

    12. właściwości zarodników grzybów:

      1. odporniejsze od komórek wegetatywnych na środowisko zew

      2. większa odporność na temperaturę

      3. forma rozmnażania

    13. znaczenie drożdży:

      1. pozytywne (drożdże szlachetne) : fermentacja, biomasa drożdżowa

      2. negatywne (drożdże dzikie) : psucie napojów, fermentacja soków

Rozmnażanie - stadium rozwojowe, w wyniku, którego powstaje nowy osobnik o cechach typowych dla określonego gatunku.

  1. bezpłciowe - wegetatywne. Jeden organizm haploidalny bez zmiany fazy jądrowej

    1. paczkowanie - charakterystyczne dla drożdży, na komórce macierzystej tworzy się uwypuklenie zwane pączkiem, który po osiągnięciu odpowiednich rozmiarów może się oderwać, liczba blizn popączkowych świadczy o wieku komórki i jej reprodukcji

      1. wielobiegunowe

      2. jednobiegunowe

      3. dwubiegunowe

    2. rozszczepienie - charakterystyczne dla drożdży o kształci cylindrycznym, przed podziałem komórka rozrasta się na długość, w ten sposób powstają dwie lub wiele komórek

    3. sporulacja - rozwój i rozmnażanie grzybów zwłaszcza strzępkowych, są zwykle jednocześnie fazą spoczynkową i służą do reprodukcji, jednokomórkowe i pigmentowe twory, czasem ruchliwe. W zależności od sposobu i miejsca tworzenia wyróżniamy:

      1. Chlamydospory

      2. Oidia - Geotrichum

      3. Blastospory - Cladosporium

      4. Konidia (egzospory) - Aspergillus, Penicillium

      5. Sporangiospory (egzospory) - Mucor, Rhizopus

      6. Zygospory - Zygomycetes

    4. fragmentacja strzępki

  2. płciowe - generatywne. Połączenie zróżnicowanych płciowo komórek lub strzępek i połączenie ich jąder

Bakterie

Organizmy jednokomórkowe. Podział ze względu na Gramowość:

Gram dodatnie

Gram ujemne

Mureina stanowi 30-70% masy suchej ściany komórkowej

Mureina stanowi mniej niż 10% masy suchej ściany komórkowej

Jest jej ok 40 warstw, które przyrastają z wiekiem

Jedna warstwa mureiny

Rurki z kwasów tejchojowych i lipotejchojowych

Dużo lipoproteid i lipopolisacharydów oraz innych lipidów, są przyłączanie do zew warstwy mureny, niektóre wiązaniami kowalencyjnymi

Kowalencyjne mosty między warstwami

Brak mostów, brak lizyny

Barwią się na fiolet w barwniku Grama, wnika on przez rurki i po denaturacji białek nie może się już wydostać

Barwią się na różowo w barwniku Grama, bo polisacharydy i lipidy rozpuszczają się w alkoholu, ściana jest cienka, więc łatwo się wypłukuje

Sztywna ściana

Mniej sztywna ściana

W ścianie komórkowej heksozaminy, brak aminokwasów aromatycznych,

90% ściany to białka i lipidy

Punkt izoelektryczny przy pH 2-3

Punkt izoelektryczny przy pH 4-5

Heksozaminy zatrzymują połączenie fioletu krystalicznego płynem Lugola

Ściana białkowo-lipidowa uniemożliwia ten proces barwienia. Barwione dodatkowo czerwienią obojętną

bakterie mlekowe, paciorkowce, enterokoki, ziarniaki, bakterie propionowe, gronkowce, Clostridia i promieniowce

Neisseria gonorrhaeae, Enterobacteriaceae, krętki, sinice, riketsje, chlamydia, bakterie śluzowe (bakterie patogenne, bezwzględne pasożyty)

Wirusy:

Zakaźne neuroproteiny o bezwzględnie pasożytniczym trybie życia

Niezdolne do życia poza komórką gospodarza

Podział:

Wirusy eukariotyczne (roślinne, zwierzęce)

Bakteriofagi

Dwoista natura wirusów

Forma zewnątrzkomórkowa (wirion) - brak metabolizmu

Forma wewnątrzkomórkowa (replikacja wirusa) - powielanie genomu

Podział:

Wirusy roślinne - wnikają do rośliny przez mikrozadrapania, otarcia lub przenoszone są przez owady (namarzają się w przewodzie pokarmowym owada); nośnikiem informacji jest jednoniciowy RNA; wirus mozaiki tytoniowej, zarazy ziemniaczanej

Wirusy zwierzęce - przenoszone przez kontakt bezpośredni lub owady; materiałem genetycznym jest dwuniciowe DNA lub jedno- dwuniciowe RNA

Bakteriofagi - prawie każdy gatunek bakterii ma swojego faga; obecność fagów objawia się powstawaniem „łysinek” na tle jednolitego wzrostu na podłoży stałym; w hodowli płynnej namnożenie bakteriofagów może doprowadzić w krótkim czasie do sklarowania hodowli; materiałem genetycznym jest jedno- lub dwuniciowe RNA lub DNA. Fagi dzielimy na:

Cykl lityczny:

    1. adsorpcja faga:

      • do receptora na powierzchni komórki za pomocą płytki i włókienek

      • zależy od ilości fagów, ruchliwości bakterii, pH, temperatury, obecności niektórych jonów

      • infekcja:

        • jednego rodzaju komórek - wirus polio

        • różnego rodzaju komórek - wirus odry

  • wnikanie: