1. Nitryfikacja- drobnoustroje, przebieg procesu, warunki procesu, możliwe produkty.

Nitryfikacja- przekształcanie amonu i soli amonowych do azotynu, a następnie do azotanu w glebie. Organizmy utleniające amon dostarczają substrat dla tych, które utleniają azotyn. Przeprowadzana przez bakterie nitryfikacyjne. I. NH₄^-+1,5O₂>>>NO₂^-+H₂O+273,9 kJ utl. Amonu- nitro N:C 35,4:1 II. NO₂^-+ 0,5O>>> NO₃^- + 73, 3 kJ utl. Azotynu- nitro N:C 135:1 mniejsza wydajność Nie odkryto jeszcze bakterii bezpośrednio przeprowadzających cały ten proces. Drobnoustroje I- Nitrosomas europea (małe pałeczki z polarną rzęską), Nitrosolobus multifomis (owoidalne komórki w śluzowych skupieniach), Nitrosopira briensis (spiralne), Nitrosococcus oceanus. Drobnoustroje II- Nitrobacter winogradskyi, agilis, humbergebssis, Nitrococcus mobilu. Są to bakterie chemolitoautotroficzne. Przebiega to w glebie w warunkach tlenowych. Produkty:. NO₂^-, NO₃^-, NH₂OH, [NOH] i energia. Dokonywany przez samożywne bakterie glebowe, które wykorzystują uwalnianą w tym procesie energię do biosyntezy związków organicznych, z CO₂ i H₂O. Źródłem węgla jest dwutlenek węgla. Szlak utleniania amonu: NH₃>>> NH₂OH >>> [NOH]>>> NO₂^->>> NO₃^-I etap jest endoergiczny i katalizowany przez monoksygenazę amonową. Atom tlenu z NH₂OH jest z tlenu atmosferycznego. II jest katalizowany przez oskydoreduktazę hydroksyloaminową. Jedynie etap utleniania hydroksyloaminy do azotynu i potem do azotanu daje energię wykorzystaną.

2. Omów znaczenie procesu nitryfikacji dla środowiska.

Powoduj zakwaszenie gleby, dlatego dodaje się spowalniacze nitryfikacji. Azotany a wolno wiązane przez koloidy glebowe, przez co są wypłukiwane w głąb profilu. Powoduj to niedobór NO₂^-. Przez to są ogromne straty. Gdy azotyny trafią do zbiornika wodnego powodują jego eutrofizację- zarośnięcie, a następnie przekształca się w bagno. Takie bakterie należą do flory glebowej i uczestniczą w powolnym utlenianiu produktów pośrednich powstających podczas rozpadu zw. Organicznych. Tworzą azotany, najchętniej wykorzystywaną przez roślinę formę azotu. Jony amonowe w dobrze nawietrznych glebach szybko są utleniane. Zastępowany jest kation anionem. To zakwasza i zwiększa rozpuszczalność minerałów- jonów Potasu, wapnia, magnezu i fosforanów. Bakterie niszczą wapienie i cement, bo utleniają amon z atmosfery lub odchody zwierząt do kwasu azotowego.

3. Chemolitoautotrofy-

bakterie (organizmy), które zdobywają energię potrzebną do życia z utlenienie związków nieorganicznych. Np. bakterie nitryfikacyjne, siarczkowe, wodorkowe, żelazowe. Używają energii chemicznej. Zakwaszają środowisko. Związki są katalizowane przez specjalne enzymy. Powodują one przyłączenie tlenu. Źródłem węgla i akceptorami elektronów są związki nieorganiczne Źródłem węgla i akceptorami elektronów są związki nieorganiczne. Są to bakterie wodne i glebowe. Bakterie siarkowe uzyskują energię potrzebną do asymilacji, CO₂ podczas utleniania siarki i jej związków. Siarkowe- Beggiatoa- bakterie nitkowate- utleniają siarkowodór do czystej siarki H₂S +0,5O₂>>> H₂O+ S Thiobaccillus- urzęsiona pałeczki gram ujemne S+3O₂ + H₂O>>> H₂SO₄+ H₂O Mogą gromadzić w sobie siarkę i zakwaszają środowisko. Bakterie żelaziste- z rodzaju Fernobacillus utleniają sole żelaza II, do soli żelaza III 2 Fe(HCO)₂+ ½ O₂ + H₂O >>> 2Fe(OH)₃ + 3O₂+ E- 68 kJ Mogą wykorzystywać też jony amonu, azotyn, siarczyn, tiosiarczan, siarczek, żelazo (II), siarkę elementarną, wodór, CO jako donory elektronów. NH₃
NO₂^- bakteria utleniające amoniak- Nitrosomonas europea NO₂
NO₃^- bakterie utleniające azotyn Nitrobacter winogardyi S^o, S ^2-
SO₄^2- bakterie utleniające siarkę Thiobacillus thiooxidans Fe²⁺
Fe³⁺ bakterie żelazowe Thiobacillus fetooxidans H₂
H₂O bakterie utleniające wodór Alcaligenes eutrophus CO
CO₂ karboksydobakterie Pseudomonas carboxodonomans Heterotrofy- C z związków organicznych: Cukry proste, polisacharydy, lipidy i inne Prototrofy- np. . escherichia coli, wystarcza glukoza i sole mineralne, niewymagająca Auksotrofy- np. Staphylococcus ureus- potrzebuje dużej ilości związków, wymagająca bestia Titiotrofy- utleniające związki organiczne Chemolitotrofy- utleniające związki nieorganiczne.

4. Fermentacja alkoholowa- substraty i produkty, drobnoustroje, zastosowanie w praktyce

. Fermentacja to enzymatyczne procesy stopniowego rozkładu związków organicznych, przebiega bez udziału tlenu, w których reakcje oksydoredukcyjne dostarczają ATP. Jest mało wydajna. Jest przeprowadzana przez drożdże. Jest to powszechny proces, nawet rośliny i wiele grzybów akumulują etanol C₆H₁₂O₆>>> 2CH₃CH₂OH +2CO₂ + 25 kcal Jeśli mają tlen to oddychają tlenowo, a jak brak to dopiero wtedy przeprowadzają fermentację. Odkrył to Pasteur. Substraty- glukoza, fruktoza, galaktoza, mammoza. Drożdże przeprowadzają ją tylko w warunkach beztlenowych. Są to grzyby. Żeby wydajnie wypączkować muszą przefermentować wiele substratów. Optymalne pH 4-6. Drożdże rodzaju- Saccharomycotes, niektóre Candicha, strzępkowe pleśnie Rhizopus, Mucor, bakterie Sarcina veutriculi. Produkty- etanol, dwutlenek węgla, gliceryna, kwas bursztynowy i octowy. Używane są : - gorzelnictwo i piekarstwo- Sacchoromyces cerevisicua, szczególnie produkują etanol - browarnictwo- S. calisbergeusis - winiarstwo- S. calisbergeusis, uranu - sake- S. sake - kefir- Condidia, torula Jeśli drożdże mają tlen to oddychają tlenowa, a jak brak to przeprowadzają fermentację. Odkrył to Pasteur. Jest przeprowadzana w mięsistych, dużych owocach, w nasionach okrytych twardą łupiną i w korzeniach, jeśli jest dużo wody w glebie Przejście pirogronianu w etanol zachodzi w dwóch etapach. Pierw aldehyd octowy, a potem w etanol. Donorem H w 2 procesie jest NADH₂. Pochodzi on z odwodorowania triozofosforanu- zachowanie równowagi oksydoredukcyjnej. Substrat jest rozbijany na części, jedna jest utleniana, a druga redukowana. Nie ma donoru pobieranego z zewnątrz. Optimum ph= 4-6. Gdy do fermentacji dodamy NaHCO₃ to zamiast etanolu otrzymamy glicerol. Każdy gatunek wytwarza etanol inaczej. Sercina verticuli- wytwarza etanol jak drożdże Agara americana- urzęsiona pałeczka.

5. Fermentacja mlekowa: wyjaśnij pojęcia homo I heterofermentacja mlekowa.

Przeprowadzana jest przez bakterie mlekowe. Kwas mlekowy stanowi ponad 50% produktów 1) Bakterie homofermentacji mlekowe- - Streptococcus lacti- paciorkowiec mleczny, S. salivarius - S. cremoris- p. śmietanowy - Enterococcus facalis - Lactobacillus lactis, dulbrecki, helveticus. Tutaj kwas mlekowy to prawie czysty kwas- 90- 95%.Czasem pojawiają się octan, etanol, zależnie od dostępu do O₂ 2. Heterofermentacja - S. diacetilacis - Lactobacillus brevis, candleri, viridescendes (zielenienie mięsa peklowanego I suchych kiełbas), befermentans - Leuconostoc mesenteroides, lactis. Obok kwasu mlekowego są inne produkty, Występują na powierzchni owoców. One fermentują fruktozę z wytworzeniem mleczanu, octanu, CO₂, nannitolu. Z acetylo fosforanu do octanu, a nadmiar H na glukozą z wytworzeniem nannitolu C₂H₁₂O₆>>> CH₃CHOH- CHOH+ CH_3-CH₂- OH + CO₂ + 22,5kcal frutkozy>>> mleczan+ octan+ dwutlenek węgla+ mannonital Fruktoza + NADH₂>>> mannitol + NAD- szlak froktozobis fosforanowy. Brak ważnyyh enzymów, tj., aldozy, izomerazy trizofosforanowej. Są to auksotrofy, mają wysokie wymagania. Mezofile giną w pasteryzacji, a termofile nie ( wszystkie gram dodatnie). Bakterie nie przetrwalnikują. Nie wytwarzają katalazy. Wymagają witamin, laktoflawiny, tiaminy, kwasu pantotenowego, nikotynowego i foliowego, biotyny, aminokwasów, puryn i pirymidyn. Hoduje się je na ekstrakcie drożdżowym (koncentrat pomidorowy+ krew). Laseczki (krótkiei długie), ziarniaki i paciorkowce. Prawie nieruchliwe, Źródło energii to cukry, beztlenowce tolerują tlen. W mleku: Lactobacillus lactis, bulgasicus, Helvetius, casei, fermentum, brevis, Lactococcus lactis, diacetilactis. W roślinach- Lactobacillus plantarum, delbeniecki, fermentum, brevix, Leucococcus lactis, Leuconostoc menseteriodes. Układ pokarmowy, błony śluzowe- Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium, Entrococcus, Streptococcus salivarius, bovis, pyogenes, pneumoniae

6. Bakterie octowe, przedstaw charakterystykę grupy.

- Fermentacja octowa to metoda otrzymywania kwasu octowego z alkoholu etylowego. - rodzaj Acetobacrter - krótkie pałeczki - występują pojedynczo, dwie lub w łańcuszkach - ścisłe tlenowce, na powierzchni pożywki mogą tworzyć kożuszek - nie mają wysokich wymagań odżywczych- prototrofy ( wymagają złożonych podłoży, odżywczych ?) - mezofile - nie wytwarzają przetrwalników- endospor - G- - kwas wydzielany do podłoże, jako niekorzystny produkt - duża tolerancja zakwasowość - niska aktywność peptolityczna- ograniczona ruchliwość - brak pigmentu - żyją w roślinach i tam gdzie są wydzieliny z cukrem CH₃CH₂OH + O₂>>>CH₃COOH + H₂O + 117kcal - utleniają alkohol do odpowiadających mu kwasów tłuszczowych CH₃CH₂OH>>> CH₃COCH - utleniają alkohole 2- rzędowe do ketonów CH₃CHOHCH₃>>> CH₃COCH₃

7. Co to jest probiotyk i jaki ma znaczenie.

Jest to czynnik dający życie. Obniża poziom cholesterolu we krwi i działa antynowotworowo i zapobiegają infekcjom grzybiczych i bakteryjnym pochwy. Są to wyselekcjonowane kultury bakteryjne, najczęściej pałeczki Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus. Stosowane do przywrócenia naturalnej równowagi flory jelitowej, także pochwy m.in. po leczeniu antybiotykami i chemioterapeutykami. Zgodnie z współczesną koncepcją probiotyku, do produktów spożywczych dodaje się żywe kultury w takiej ilości, aby przetrwały niekorzystne warunki w poszczególnych odcinkach układu pokarmowego, a osiedliły się i były aktywne w jelicie grubym. Leczą i zapobiegają biegunkom, podnoszą odporność, immunomodulacja, zapobieganie i leczenie alergii, poprawienie profilu lipidowego u osób z wysokim poziomem cholesterolu, zmniejszenie dolegliwości u osób z zespołem nietolerancji laktozy. Optymalny szczep powinien pochodzić od człowieka, był niepatogenny i mieć odporność na niskie pH, charakteryzować się zdolnością adhezji do komórek błony śluzowej jelit, wpływać korzystnie na metabolizm, utrzymywać aktywność mimo obróbek technologicznych i produkcyjnych. Powinien być antagonistyczny wobec mikroflory patogennej, w szczególności pałeczkę Escherichia coli, Salmonella, wysoka efektywność biosyntezy wybranych kwasów organicznych, szczególnie mlekowego, odporne na antybiotyki pasowe, zdolne do wzrostu hodowli o wysokiej gęstości ponad 10⁹ komórek na 1g hodowli, brak przetrwalników, ekonomiczna opłacalność, zdolność do adhezji do komórek błon śluzowych. Mają wpływ antykancerogenny i zapobiegają infekcjom grzybiczym i bakteryjnym pochwy. Przykłady: Lactobacillus acidophilus, casei, plantanum, Bacillus subtilis, Streptococcus faecium.

8. Przedstaw w punktach charakterystykę bakterii mlekowych. -

rodzina Lactobacteriaceae - wszystkie są G+ - brak endospor, z wyjątkiem Sporolactobacillus inulinus - wytwarzają kwas mlekowy - nieruchliwe - względne beztlenowce, tlen nie hamuje ich rozwoju - auksotrofy- duże wymagania pokarmowe: Wit B, aminokwasy, puryny, pirymidyny, laktoflawina, tiamina, kwas pantotenowey, nikotynowy, foliowy. - termofile (40-70) i mezofile (20-40) - rzadkie w glebie i wodzie - w mleku, układzie pokarmowym, błonach śluzowych zwierząt stałocieplnych, zdrowe i gnijące rośliny +Enterococcus faecalis- skład mikroflory jelita - Streptococcus bovis- u przeżuwaczy - paciorkowce- śluzówka jamy ustnej, drogi oddechowe - energia z fermentacji mlekowej - przy antybiotykoterapi preparaty- Lakcid, Trilac, - jogurty- w celu odnowienia mikroflory, którą zniszczyły antybiotyki - w Polsce do pasteryzacji mleka - z nich wyszczególniono probiotyki - długie i krótkie laseczki, ziarniaki, typu paciorkowego - wykorzystują laktozę- szczególna adaptacja w układzie pokarmowym ssaków, bo tylko sam jest w przyrodzie - łatwe do wyizolowania

9. Wyjaśnij pojęcia denitryfikacja, oddychanie siarczanowe.

Denitryfikacja- przekształcanie azotu związanego (azotan) do wolnego atmosferycznego, lub tlenku azotu. - całkowita- produkty, azot cząsteczkowy, tlenek azotu równanie Paracoccus denitryficalis - równania

Pseudomonas Alealigenes Achromobacter Micrococcus Bacillus Powoduje ubytek azotu z gleby, Wraca go do atmosfery. - częściowa- Escherichia coli, Clostridium perfin- produkuje amoniak, azotyny- rakotwórcze Równanie

Normalnie uzyskują energię z fermentacji lub amnonifikacji azotu. Prowadzi do skażenia życia azotynami, zanieczyszcza wodę pitną, powoduje utratę azotu w gleby i powstawania azotynów w zbiornikach wodnych słabo napowietrzonych Donor H, transport elektronów Równania

Każdy etap katalizuje swoisty enzym. Zależnie od warunków środowiskowych redukcja azotanu może albo przebiegać bez akumulacji związków pośrednich prowadząc wprost do uwolnienia azotu lub też z akumulacją, a następnie wydzieleniem tlenku azotu IV, tlenku azotu II, lub tlenku azotu I. Azotyn No lub azot cząsteczkowy są wydzielane, kiedy jest nadmiar azotanu i stężenie donorów H staje się czynnikiem ograniczającym . Przechodzi w warunkach beztlenowych. Drobnoustroje: Thobacillus denitryficans, Micro coccus denitryficans, Paracoccus d, Bacillus dicheniformis, Admonobacter, Pseudomonas d, Akalidens. Trzeba zapobiegać przenawożeniu, bo bakterie przeobrażają je w azotyny. Oddychanie azotanowe- redukcja azotanu do azotynu. Elektrony i protony trafiają na azotan- akceptor. Paracoccus den.- równanie!!!!!

- amonifikacja azotanowa- bakterie jelitowe e. coli, Euterobacter aergeres. Równanie

Ważny proces, bo zapobiega ubytkom azotu z gleby. Clostridium perfingenes. Proces przekształcania azotanu w azot. Jedyny taki proces gdzie azot z związków nieorganicznych uwalniany jest i włączany do obiegu. Bakterie denitryfikacyjne są tlenowcami. W warunkach beztlenowych w obecności azotanu jako jedynym akceptorem wodoru, związek ulega redukcji do tlenku azotu I i azotu cząsteczkowego i są one uwalniane z komórki. Nie rosną w beztlenowych pod nieobecność azotanu. Równanie

Amonifikacja- kilka grup, fakultatywne beztlenowce zdolne do fermentacji w warunkach beztlenowych. Oddychanie siarczanowe- obligatoryjne beztlenowce. Przeprowadza je grupa bakteri sulfidogennych.. Mają zdolność przekazywania wodoru do siarczanu jako ostatecznego akceptora elektorów redukując go do siarczku. Transport elektronów zachodzi przy udziale cytochromu e- zysk energetyczny pochodzi w warunkach beztlenowych z fosforylacji oksydacyjne. Równanie

Donor H>>>> elektrony

Równania

Gł. Produkt siarkowodór Równanie

Drobnoustroje: Desulfomonas, Desulfobacillus, Desulfosarcina, Thermosulfobacterium, Desulfowema, Desulfotomaatum, Archeoglobus. Mogą być różne donory wodoru- niskocząsteczkowe, mleczan, octan, maślan, propio9nan, mrówczan, metanol, etanol, wodór, wyższe kwasy tłuszczowe, Żaden z organizmów nie wykorzystuje wszystkich. Duże zróżnicowanie szlaków metabolicznych. Są beztlenowcami, chemoorganotrofami, mieszkają w glebie, wodzi i mule. Siarczki to źródło S- jest ona niezbędna do tworzenia aminokwasów siarkowych, np. cysteiny.

10. Desulfurykacja- drobnoustroje, substraty i produkty, oraz warunki występowania.

Patrz oddychanie siarczkowe punkt 9

11.Na czym polega oddychanie azotowe.

Patrz punkt 9 przemiana azotanów w azotynyu, denitryfikacja

12. Omów znaczenie procesu denitryfikacji w środowisku.

Ma niekorzystny wpływ. Powoduje ubytki azotu z gleby, Wraca on do atmosfery. Jest to jedyny proces gdzie En powstaje w formie cząsteczkowej. W skali globalnej proces ten ma zasadnicze znaczenie dla utrzymania życia na Ziemi. Jest powszechna na siedliskach pozbawionych tlenu i łatwo zachodzi w wodach stojących, szczególnie, gdy równocześnie stosowane są nawozy organiczne- azotany. Powoduje szkody na polach ryżowych spowodowane akumulacją azotynu, który jest rakotwórczy.

13. Przedstaw charakterystykę bakterii wolnożyjących tlenowych wiążących azot

.Azotobakter chrococcum, vinelandi. W pełni przystosowane do tlenu atmosferycznego. Liczebność większa w glebach ubogich w azot niż w tych bogatych. Mogą być w ryzosferze niektórych roślin, wtedy mogą tworzyć skupiska( Azotobakter paspali na powierzchni korzenia trawy piaskowej). Są G- pałeczki tlenowe. Są homoorganotroficzne. Niektóre (Azotobakter vinelandii) mogą wytwarzać substancję używaną do produkcji lodów, błyskawicznych budyniów itp. Cysty (formy przetrwalne) są odporne na wysychanie, mechaniczne naprężenie i promieniowanie UV, ale nie na ciepło. Wymagają obecności Ca i P. nie lubią kwaśnych gleb. W młodych hodowlach ruchliwe, typowe pałeczki, a w starych nie. SA owalne i wytwarzają dużo śluzu, który jest ważny w tworzeniu struktury gleb. Później on brązowieje, bo wytwarzają melaninę, która też bierze udział w tworzeniu próchnicy glebowej, Wydziela nadmiar amoniaku do środowiska, przez co rośliny nie muszą czekać na rozkład bakterii ( A. chrococcum i vinelandii). Są też Azospiryllum ( z trawami), Nieprzetrwalnikowe Xantlobacter autotrophicus, Alcoliegens latus. Odporne na wysuszenie, ale nie na wysoką temperaturę.

14. Przedstaw charakteryzację beztlenowych bakterii wolnożyjących wiążących azot

Clostridium pasteurianum, butynicum, acetobutylian. - gram+ - beztlenowe laseczki - tworzą endospory - bardzo ruchliwe - mezofile i termofile - neutralne i alkaliczne pH

15. Przedstaw mechanizm wiązania azotu przez drobnoustroje.

Do tego potrzeba dużo energii. Wiążę się przy nitrogenazie, która ma 2 części: białkową reduktazę nitrogenazową zawierające Fe i nitrogenazę właściwą zawierającą Mo (lub Wanad) i Fe. Zbudowane są z 4 podjednostek. Rozrywają potrójne wiązanie w azocie cząsteczkowym. Potem enzym przenosi na azot elektrony i redukuje go nitrogenaza. Pierwotny produkt to amoniak. Źródłem energii, protonów i eletronów jest pirogronian. Elektrony i protony transportuje ferodoksyna i flawodoksyna. Oprócz tego przenoszony jest przez przenośnik NAD. Jest jeszcze hudrogenaza. 1. Dyfuzja bierna do komórek. 2. Transport elektronów 3. Reduktaza nitrogenazowa (jest cały czas w cytoplazmie) redukuje się i łączy z nitrogenazą. 4. Przekazuje elektrony z reduktazy na właściwą nitrogenazę. Redukcja nitrogenazy z jednoczesnym utlenieniem reduktazy. 5. Rozdział komponentów nitrogenazy. Aby zredukować 1 mol azotu muszą połączyć się 8 razy. Nitrogenaza nie działa przy tlenie, Bakterie mają mechanizmy obronne. Próbuje się tę cechę przekazać roślinom, żeby same wiązały azot, ale bez skutku Równanie

25% ATP idzie na powstanie wodoru cząsteczkowego. Z d\2 cząsteczek azotu cząsteczkowego powstają dwa amoniaki, zużywa się 16 ATP i 8 elektronów. Jeśli bakterie mają jakiś inny, łatwiej przyswajalny związek, to nie wiążą azotu. Azot to budulec.

Równania

Molibden wiąże azot i redukuje azotan. Ni-składnik nitrogenazy. Zawierają je główne enzymy procesu.

16. Przestaw charakterystykę bakterii wiążących azot w symbiozie z roślinami motylkowymi.

Tworzą z nimi układ symbiotyczny. Do tej grupy należy kilka rodzajów bakterii- Rhizobiaceae- rodzina. Rodzaje: Rhizobium, Sinorhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium. Różnią się cechami morfologicznymi, szybkością wzrostu. Odpowiedni gatunek zakaża odpowiednią roślinę. Rhizobium Leguminosarum- groch, peluszka, wyka, koniczyna, soczewica jadalna. R. eteli- fasola, Sinorhizobium melitowi- nostrzyk, lucerna, kozieradka, S. fredi- soja. S.

tera- sesbania, akacja. Bradyrhizobium japonicum- soja, B. lubini- tubla. Azorhizobium caulinodans- sesbania. Bakterie tworzące jon amonowy wydzielają go, a rośliny go pobierają. W zamian roślina stwarza dobre warunki do wiązania azotu i dostarcza substratu energetycznego (źródłem C i elektronów). Heterotrofy, drobne pałeczki G-, bazwlględne tlenowce, niektóre mogą się odżywiać autotroficznie, niezdolne dowiązania azotu w formie wolnozyjącej. Gdy znajdą roślinę wchodzą z nią w układ symbiotyczny. Roślina wytwarza pektyny, a bakterie na powierzchni polisacharydy i lipopolisacharydy, które rozpoznają odpowiednie pektyny. Wtedy bakterie gromadzą się i następuje efekt ryzosferowy. Nagły przyrost tkanki korzenia, jego deformacja. Dzieje się tak przez bakteryjne auksyny. (w 1cm ³ do 10⁶). Po tym następuje miejscowe rozpuszczenie ściany komórkowej. To roślina ją rozpuszcza swoim enzymem- poligalaktourozazą. Wtedy bakterie wchodzą do komórki ciągną za sobą błonę cytoplazmatyczną rośliny. Tworzą tak nić infekcyjną. Dociera do odpowiedniego miejsca. Tu pałeczki odpączkowują i dzielą się, a po podziale przekształcają w bakteroidy. ( u peluszki, takie trzy ramionka, a u koniczynki gruszka różne kształty mają). Tworzy się brodawka korzeniowa z bakteriami przekształconymi w bakteroidy, które mogą wiązać azot dzięki warunkom beztlenowym. W brodawce jest lekhemoglobina wiążąca tlen. Powoduje obniżenie jego ciśnienia i nitrogenaza może być aktywna. Rośliny dostarczają C jako C komórkowy. Np. cukry, substraty energetyczne, bo wiązanie azotu wymaga nakładu energii. Dostarcza protonów i elektronów koniecznych do redukcji azotu cząsteczkowego. Bakteria dostarcza jon amonowy. Brodawki na ogół są aktywne. Są różne. Koniczyna ma drobniutkie rozrzucone po całym systemie korzeniowym. Grucha ma jedną główną brodawkę na głównym korzeniu i kilka mniejszych na bocznym. Znaczenie- wzbogacają glebę w azot. Często nie dochodzi do brodawek Np. przez bakteriofagi lub złe czynniki. Wtedy jest zmęczenie gleb. Dobrze jest wprowadzić nowe szczepy. Stworzono szczepionkę- nitraginę. Jest tam torf z Rhizobium i Bradyrhizobium. Są wyselekcjonowane, bo mają dużą wydajność i są wirulentne- zdolne do zakażania i wchodzenia w symbiozę. Czasem może być układ pasożytniczy. Można oznaczać wydajność przez chromatografię lub przez oznaczenie zawartości białka w kh/ha. Np. soja- 564, a po 800. Wada- ważny jest rok, bo bakterie nieprzetrwalnikują. Nitrogenaza redukuje też cyjanki. Wydajność symbiozy: symbiotyczne- 100-300kg/ha/rok, wolnożyjące- 1-3 kg/ha/rok. Bakterie więżące azot cząsteczkowy to specyficzna grupa.

17. Podaj przykłady bakterii wiążących azot w symbiozie z roślinami nie motylkowatymi.

Promieniowce: Ainus- olcha Marica- woskownica Elenyus- oliwnik Hipohae- rokotnik Casuaria- rzewnik. Tworzą brodawki. Anabena azolle z paprotką Azola 300/kg/ha/rok, na zatopionych polach ryżowych przy dobrze prowadzonej gospodarce jest w stanie pokryć zapotrzebowanie na azot. Nostoc0 przylaszczka- Basia piusilla. Drzewa, krzewy , rośliny zielne z promieniowcami z rodzaju Frania.

18. Na czym polega proces ammnofikacji? Co to jest efekt + i -.

Przeprowadzają ją pewne fakultatywne bakterie przeprowadzając fermentację w warunkach beztlenowych. Uzyskują energię. Mają zdolność przenoszenie elektronów oderwanych od substratu na azotan z wytworzeniem azotyn dając energię. Azotyn może akumulować się w podłożu. Korzysta z punktu środowiska. Równanie

Clostridium perfingens Równanie

Escherichia coli, Euterobacter aerogenes, Amon i azotan to najpowszechniejsze źródło azotu dla roślin i bakterii. Azot ulega wbudowaniu w aminokwasy i inne związki. Korzystny proces- zapobiega ubytkom azotu z gleby. Zależy od stosunku N;C w środowisku. Dodatni efekt- mineralizacja- rozkład białek, aminokwasów, innych związków azotu. Rozkładanie resztek organicznych przez mikroorganizmy w związki nieorganiczne. Regeneracja składników pokarmowych. Ujemny- uwstecznianie- pobieranie azotu z gleby prze drobnoustroje. SA konkurencją dla roślin, przemiany związków nieorganicznych w organiczne- ciało bakterii. Są to w pewnym sensie antagonistyczne procesy. Współczynnik transformacji (równowagi). I C:N= 12,6:16,6 W=1- równowaga. II C:N W= 80- szeroki, W<1 uwstecznianie, pobiera azot z gleby, dużo C III C:N W= 10- wąski, W>1 mineralizacja, (1N:5C), efekt dodatni.

19. Wyjaśnij pojęcia: węgiel komórkowy, substrat energetyczny, prototrof, auksotrof.

prototrofy- organizmy o niskich wymaganiach pokarmowych, zazwyczaj potrzebują jeden prosty związek organiczny, np. glukozę, sole mineralne. Np. Eslichia coli. Małe wymagania, co do warunków życia. Autotrof- organizm pozyskujący C do budowy organizmu z związków nieorganicznych, np. dwutlenku węgla, kwasu węglowego. Auksotrof- ma wyższe wymagania pokarmowe, potrzebuje więcej związków organicznych, różnorodności. Np. Streptococcus aureaus- gronkowiec, bakterie fermentacji mlekowej. Potrzebuję pełnego zestawu pewnych związków. Np. witamin, pirun, purymidyn. Węgiel komórkowy- węgiel jaki znajduje się w strukturach komórki, węgiel nieorganicznych z dwutlenku węgla i kwasu węglowego. Węgiel organicznych- pochodzący z organicznych związków węgla, np. cukrów prostych, polisacharydów, lipidów, kwasów organicznych. Węgiel ten nie ma nic wspólnego z pozyskiwaniem energii, to jest budulec. Substrat energetyczny- związek chemiczny, który ulega utlenieniu, np. człowiek utlenia glikozę, czyli odrywa od niej elektrony, a redukuje dwutlenek węgla, czyli przyłącza do niego elektrony. Są to związki wykorzystywane do procesów pozyskiwania energii.

20. Na czym polega zjawisko transdukji specyficznej?

Cecha charakterystyczna fagów lizogennych, które mają zdolność integracji do chromosomu gospodarza, gdzie przebywają pewien czas w formie profaga, podczas indukcji zamiast precyzyjnego wycięcia z chromosomu genu fagowego, wycinany jest gen fagowy z przylegającymi do niego fragmentami chromosomu. Cząstki fagowe zawierające geny zlokalizowane w tym fragmencie będę infekowały komórki biorców.

21. Przestaw cechy charakterystyczne wirusów roślinnych. -

zawierają albo DNA albo RNA otoczone białkowym kapsydem - nie absorbując się na powierzchni komórek - wnikają w całości do komórki gospodarza - wnikają do komórek po mechanicznym uszkodzeniu ściany komórkowej, np. przez pocieranie, ukłucie owada. - proliferacja- gwałtowne namnażanie po wniknięciu do organizmu - mozaika tytoniu, grochu, rzepy, lucerny, ogórka, smugotawtość pomidorów, ziemniaków, tytoniu, kędzierzawość ziemniaków i truskawek - pierwszy dowód na wirusowe zakażeniu mozaiką odkrył w 1892 pewien rosyjski botanik - może być przekazana przez zakażone nasiona lub rozmnażanie wegetatywne - może łatwo się rozprzestrzeniać przez plazmodesmy, najczęściej zakażenie systemowe, budowa nie jest komórkowa, niezdolne od

produkcji po za żywą komórką, jest nukleokapsydem, kapsydy mogą być nagie ni osłonięte.

22. Co to jest cykl lityczny i jak przebiega.

Zachodzi i u bakteriofagów. Powstaje wiele nowych fagów, a komórka gospodarza ulega lizie. Wykorzystuje metabolizm komórki do replikacji swoich części. Są to fagi zjadliwe, wirulentne. 1. Adsorpcja- fag adsorbuje do swoistego receptora na powierzchni ściany komórki gospodarza. Adsorbuje tylko do swoistego gatunku. 2. Wnikanie- ogonek ulega skurczeniu i wypycha otwór w ścianie komórkowej, po czy MW wstrzykuje kwas nukleinowy. Kapsyd pozostaje na zewnątrz. 3. Replikacja- DNA fagowy opanowuje procesy w komórce, a bakteryjne DNA ulega degradacji. Z jego resztek Fag tworzy własny kwas nukleonowy a z innych cząstek resztę swoich makromolekuł. 4. Składanie- złożenie fagów5. Uwolnienie- enzym rozkłada ścianę komórkową komórki, która ulega lizie uwalniając wirusy. Cykl trwa ok. 30 minut. Faza utajona( brak przejawów obecności flaga, F. wczesna- replikacja DNA, pośrednia- Tworzenie białek kapsydu- późna- powstają wirusy, śmierć komórki.

23. CO to jest cykl lizogeniczny i jak przebiega.

Polega na włączeniu DNA faga do DNA bakteri. Replikuje się razem z Dna bakterii. Taki wirus to profag. Geny wirusowe mogą ulec represji na czas nieograniczony. Bakteria może się zachowywać normalnie. Czasem przejawie nowe cechy. Nazywa się to konwersją lizogenią. Np.. bakterii wywołująca błonnicę wytwarza toksynę tylko, gdy jest zainfekowana. Clostridium botulinum syntetyzują toksynę odpowiadającą za botulizm tylko z fagiem. Niektóre czynniki zewnętrzne mogą powodować przejście w cykl lizogenny z zniszczeniem komórki. Takie fagi mogą zawierać nieco bakteryjnego DNA. Kiedy taki fag zaatakuje bakterię może wprowadzić DNA poprzedniego gospodarza. Nazywa się to transdukją, która pozwala na genetyczną rekombinację w nowej komórce. Ta zdolność jest wykorzystywana w badaniach rekombinacji DNA, w których wirusy wykorzystywane są do przenoszenia materiału genetycznego do wnętrza komórki. Są to fagi łagodne. Bakterie z profagiem jest lizogenne. Jest odporna na tego faga, którego profaga nosi w sobie.

24. Wyjaśnij pojęcie :enzym konstytutywny i indukowany, chemoorganotrofy, amonifikacja azotu

. e. Konstytutywny- tworzy się niezależnie od obecności substratu, jest zawsze w komórce. E. indukowany- syntetyzowany tylko w obecności substratu swoistego. E. represyjny- hamowanie produkcji gdy jest nagromadzony produkt. Chemoorganotrofy- utleniają związki organicze. Zwierzęta, i większość drobnoustrojów. Utleniają przy udziale oksydoreduktazy. Tak wyzwalają energię. Jeden związek jest utleniany, a drugi redukowany. Przepływ elektronów od substratu do akceptora. Uwalnianie elektronów procesach egzoergicznych. Są wychwytywane przez: NAD- dinukleotydnikotynoamidoadeninowy, NADP- fosforan NAD, FAD. Przyjmując elektrony ulegają redukcji. Np. Desulforibrio desulfuricans. Amonifikacja azotanów- przenoszenie elektronów oderwanych od substratu na azotan tworzą azotyn bez zysku energii. Np. Clostridium perfingers, Escherichia coli, Eutrobacter aerogenes.

25. Mikrobiologiczny rokad celulozy

Celuloza jest z cząsteczek glukozy połączonej w dwucukry. Ma region krystaliczny, gdzie są równoległe łańcuchy i ich nic nie rozerwie, w amorficznych, gdzie łańcuchy są nieregularne za to da się rozerwać. Może to zrobić enzym: edoglukanazy ( rozrywa łańcuchy, podstawowy enzym), egzoglukanazy ( odcina od już

rozerwanego łańcucha) i celobiohydraza (odcina dwucukry) i celobioza- beta glukozydoza ( dzieli dwucukry ba glukozę) . mogą pobierać glukozę jako substrat budulcowy lub energetyczny. Celulozę rozkładają stężone kwasy i zasady, a enzymatycznie tylko mikroorganizmy. Połowa biomasy powstałej w fotosyntezie to celuloza. Znaczącą rolę mają grzyby, są skuteczniejsze niż bakterie w kwaśnych glebach. Produkty: końcowe- dwutlenek węgla, woda, uboczne- kwasy uronowe, hemicelulozy, barwniki. Duże znaczenie przy rozkładzie resztek roślinnych. Wytwarzany śluz powoduje sklejanie cząstek glebowych. Karetonoidy (barwnik) biorą udział w tworzeniu próchnicy. Drobnoustroje- garby, bakterie, promieniowce. Aspergilluss, Trichoderma, Verticullum, Fusarium, Celfaculla, Celunomonas, Bacillus. Cytophaga i Sporocytophaga tworzą humus i dużo śluzu.

26. Mikrobiologiczny beztlenowy rozkład celulozy.

27. Produkty: dwutlenek węgla, wodór, metan, kwas organiczne (octowy,mrówkowy, masłowy, mlekowy, bursztynowy), alkohole- etanol i butanol. U zwierząt w układzie pokarmowym: 50-70% kwas octowy, 17-20% propionowy, 14=2-% masłowy, walerianowy i mrówkowy. Gazy do 900l/dobę ( azot, wodór 60% dwutlenku węgla, 27% amoniaku, siarkowodór). Przez nie mogą powstawać bolesne kolki. W 1 ml treści żwacza jest ok. 10⁵ pierwotniaków, orzęsków. Diplodium, Entodium. Są wysoko wyspecjalizowane, rzadkie poza żwaczem. Stanowię 6-10% masy zawartości żwacza. SA ścisłymi beztlenowcami. W żwaczu jest komora fermentacyjna, beztlenowy rozkład z udziałem pierwotniaków( słoma, siano, trawa)Ta naprawdę krowa odżywia się bakteriami, a bakterie celulozą z pomocą pierwotniaków. Znaczenie- rozkład celulozy w układach pokarmowych roślinożerców. Są to tez biopaliwa. Drobnoustroje- Ruminococcus flaves, faciens, Ruminobacter parrum, pierwotniaki ( utrzymują stała ilość bakterie), Bacterioides succinogenes, Fibrobacter, Clostridium cellobioparum. Są to bakterie mezofile i termofile, niektóre grzyby i pierwotniaki. Clostridium thermocellum- termofilna.

1

---