1. Rola drobnoustrojów w przyrodzie

-użyźniają glebę i stanowią składniki pokarmowe dla roślin.

-biorą udział w krążeniu pierwiastków w przyrodzie i obiegu materii

-tworzą poziom reducentów

-rozpuszczają substancje mineralne (wietrzenie skał)

-biorą udział w tworzeniu próchnicy i struktur gruzełkowatych

-odkładanie osadów mineralnych (wapienie, kalcyty)

2. Rola drobnoustrojów związana z gospodarką rolną

    W glebie występuje bardzo dużo drobnoustrojów które biorą udział w rozkładzie związków organicznych. Rozkład ten jest bardzo pożyteczny ponieważ produkty rozkładu użyźniają glebę i stanowią składniki pokarmowe dla roślin.

1 fermentacja- jest to beztlenowy rozkład związków organicznych

2 gnicie- jest to rozkład głównie białek w warunkach tlenowych

3 mineralizacja- jest to całkowity rozkład związków organicznych do substancji najprostszych.

 -produkcja pasz i preparatów

-ochrona roślin antybiotyki

-lecznictwo zwierząt antybiotyki, szczepionki

--biorą udział w tworzeniu próchnicy i struktur gruzełkowatych

3. Jakie organizmy uważa sie za drobnoustroje

Drobnoustroje to mikroorganizmy, sztuczna grupa nie mająca formalnego charakteru systematycznego, obejmująca drobne, zwykle jednokomórkowe organizmy widoczne pod mikroskopem. Należą do nich bakterie, pierwotniaki, wirusy, liczne glony, niektóre grzyby.

4. Drobnoustroje należące do królestwa Prokaryota, Eukaryota i Virales

Do Prokaryota należą: bakterie i sinice

KRÓLESTWO: Prokaryota - bezjądrowe

PODKRÓLESTWO: Eubacteria - eubakterie

GROMADA: Cyanobacteria - sinice

GROMADA: Prochlorophyta - prochlorofity

GROMADA: Bacteria - bakterie

KLASA: Mycoplasmae - mikoplazmy

KLASA: Bacteriae - bakterie właściwe

KLASA: Myxobacteriae - bakterie śluzowe (miksobakterie)

KLASA: Chlamydobacteriae - bakterie nitkowate (chlamydie)

KLASA: Microtatobiotae - riketsje (rikecje)

KLASA: Spirochaetae - krętki

PODKRÓLESTWO: Archaebacteria - archebakterie (protobakterie)

przykładowe gatunki bakterii: Escherichia coli (pałeczka okrężnicy);Nitrosomonas, Nitrosococcus (bakterie nitryfikacyjne); Pseudomonas Micrococcus (bakterie denitryfikacyjne)

Do Eukaryota należą: grzyby mikroskopowe, glony, pierwotniaki, śluzowce

Grzyby ze wzgledu na rozmiar dzieli się na: grzyby mikroskopowe i grzyby makroskopowe

Grzyby mikroskopowe zalicza się do nich drożdże i pleśnie.

Drożdże - są to grzyby jednokomórkowe rozmnażające się przez podział lub pączkowanie, dzięki wyposażeniu enzymatycznemu posiadają zdolność rozkładu substancji złożonych chemicznie na substancje proste i wywoływania reakcji fermentacji alkoholowej.

przykład: Saccharomyces cerevisiae

Pleśnie - są to grzyby mikroskopowe o bardziej skomplikowanej budowie składają się z dwóch podstawowych części grzybni oraz zarodni. Rozmnażają się głównie przez zarodnikowanie.

przykład: Rhizobius nigricans, Aspergillus niger (kropidlak czarny), Penicillium sp.

Virales: wirusy - zbudowane z białek i kwasów nukleinowych skomplikowane cząsteczki organiczne nie posiadające struktury komórkowej, namnażają się (tak nazywa się kopiowanie wirusów) przez infekowanie żywych komórek

przykładowe wirusy: grypa, HIV (wywołujący AIDS), wirus choroby Heinego-Medina

6. Systematyka Protophyta

Gromada Protophyta obejmuje dwie klasy: Microtatobiotes zaliczane do najmniejszych istot żywych i Schizomycetes -rozszczepki. W klasie rozszczepek zawierają się rzędy : Eubacteriales ,Actinomycetales, Pseudomonadales , Mycoplasmatales i Spirochaetales. Tu również istnieje wiele rodzin i rodzajów. Na uwagę zasługuje klasa Microtatobiotes, która dzieli się na dwa rzędy :Virales i Rickettsiales. Organizmy te są bardzo prymitywne, nie wykazują własnej przemiany materii. Dlatego do rozmnażania potrzebują innego organizmu w którego ciele namnażają materiał genetyczny. Microtatobiotes zalicza się do pasożytów ścisłych.

Temat 10: Promieniowce.

1. Systematyka:

Rząd Actinomyces

Rodzina: Actinomycetaceae

Streptomycetaceae

Micromonosporaceae

Dermatophylaceae

Actinopmanaceae

Nocardioformaceae

2. Różnice:

Różnią się od dotychczas omawianych grup, należą tu bowiem organizmy tworzące wydłużone komórki z wyraźną tendencją do rozgałęziania się, a więc podobne do grzybów pleśniowych.

3. Rodzaje Promieniowców:

• Micobacteriaceae (Mikobacterium)

• najmniej uorganizowana strzępka,

• głownie bakterie chorobotwórcze,

• nie wytwarzają grzybni powietrznej,

• nitki grzybni bardzo szybko rozpadają się na pojedyncze komórki o nieregularnych kształtach,

• Actinomycetaceae (Actinomyces)

• wytwarzają grzybnie pożywkową,

• chorobotwórcze dla zwierząt,

• Streptomycetceae (Micromonospora)

• wytwarzają grzybnie pożywkową i powietrzną,

• grzybnia z zarodnią,

4. Cechy Promieniowców:

- patogeny roślin wywołujące chorobę ziemniaków np. Streptomyces cobies,

- patogeny zwierząt np. Dermatophilus,

- rozkład kwasów tłuszczowych, sterydów, węglowodorów, związków aromatycznych,

- tworzenie wraz z innymi organizmami substancji humusowych oraz struktury gruzełkowatej gleby,

• produkcja antybiotyków np. Streptomycyna, Chloromycetyna, Tetramycyna, Tetracyklina, Erytromycyna, Aureomycyna,

Temat 11: Róznice i podobieństwa w budowie typowych komórek bakterii, a promieniowców.

1. Cechy upodabniające Promieniowce do bakterii:

- prokariotyczna budowa komórki,

- skład chemiczny ściany komórkowej,

- wrażliwość na fagi,

- szerokość nitek nie przekraczająca 1-2μm,

2. Różnice w budowie komórek Promieniowców, a bakterii:

- P. tworzą grzybnie,

- P. wykształcają zarodniki,

• P. przenoszą pokarm i zarodniki do grzybni powietrznej,

• P. mają tendencję do rozgałęziania się,

Temat 12: Charakterystyka grzybów.

1. Systematyka:

Królestwo: Eucaryota

Podkrólestwo: Grzyby

Gromada: Grzyby właściwe (Eumycota)

Grzyby niższe:

- klasa Skoczkowce (Chitridiomycetes)

- klasa Lęgniowce (Oomycetes)

- klasa Sprzężniaki (Zygomycetes)

Grzyby wyższe:

- klasa Workowce (Ascomycetes)

- klasa Podstwaczaki (Basidiomycetes)

- klasa grzyby niedoskonałe (Deuteromycetes), takson sztuczny

Śluzorośla (Myxomycota)

Porosty (Lichenes)

2. Podział praktyczny:

- Pleśnie: wytwarzają grzybnie złożoną z rozgałęzionych komórek zwanych strzępkami, należą tutaj: glonowce, część workowców i część grzybów niedoskonałych,

- Drożdże: nie wytwarzają typowej grzybni, należą tutaj: część workowców, część grzybów niedoskonałych,

3. Cechu wyróżniające grzyby:

- posiadają jądro, organizmy eukariotyczne

- ciało w postaci plechy zbudowanej z rozgałęzionych strzępek

- cytoplazma swobodnie przemieszcza się pomiędzy komórkami, dzięki obecności centralnej pory w septach

- organizmy cudzożywne (heterotrofy): saprofity, pasożyty, mikoryza

- rozkładają nawet złożone związki np. celulozę

- psują produkty spożywcze, grzyby z rodzaju: Aspergillus, Penicillum

- są szkodnikami, np. niszczą drewno

- wywołują choroby roślin, np. zarazę ziemniaczaną

- pasożyty zwietrząt

- produkcja leków, np. Penicillina

- produkcja kwasów organicznych

3. Grzyby chorobotwórcze dla człowieka:

1. drożdżopodobne, np. Candida albicaris

2. pleśniowe, np. Grzybniak płuc

4. Mikotoksyny- metabolity grzybów mikroskopowych, określanych potocznie jako pleśnie, np. zootoksyny, fitotoksyny, mikrotoksyny

5. Grzyby niższe (Phytomycetes)- nieseptowana i wielojądrowa plecha, składa się z rozgałęzionych strzępek, zarodniki w sporangiach:

1. Skoczkowce (Chytriodiomycetes): grzyby wodne, ściana zawiera chitynę, pasożyty glonów i roślin wodnych, mikroskopowe rozmiary,

2. Lęgniowce (Oomycetes): grzyby wodne i lądowe, nazywane inaczej „pleśnią wodną”, przez całe życie związane z roślinami wyższymi, wytwarzają płytki „zoospory”, rozmnażanie wegetatywne,

3. Sprzężniaki (Zygomycetes): grzyby lądowe, nazwa związana z wytwarzaniem zygospory w procesie rozmnażania płciowego, 3 rzędy- Mucorales, Zoophagales, Entomophtorales,

16.Roznica w budowie bakterii i grzybow.

Bakterie-komórka prokariotyczna

-koliście zwinięta podwujna nić DNA-nukleotyd,brak jądra

-bez retikulum

-cytoplazama gęsta nie wykazuje ruchów, brak aparatów Golgiego i retikulum, mogą na jej obszarze występować materiały zapasowe (glikogen, tłuszcze, białka, wolutyna)

-mezosomy (pełnią role taką jak mitochondrium w kom.eukaryota)

-brak plastydów-u niektórych bakterii występują ciała chromatoforowe czyli odpowiedniki chloroplastów. Są to kuliste, owalne lub bardzo wydłużone pęcherzyki zawierające barwniki fotosyntetyczne i odpowiednie zestawy enzymów. Występują one w komórkach bakterii fotosyntetyzujących.

-ściana komórkowa zbudowania z mukopeptyd

-oddychanie bardzo często tlenowe,może też być beztlenowe

-są zdolne do wiązania azotu atmosferycznego

-otoczka śluzowa- (węglowodorowa nie u wszystkich, ale u wielu)- chłonie wodę i ją gromadzi, tworzy osłonkę przetrwalnikową, osłona przed przeciwciałami, umożliwia tworzenie się koloni

-niektóre komórki wytwarzają rzęski służące do poruszania się, fimbrie (białkowe wyrostki cieńsze i krótsze od rzęsek, służą do przyczepiania się do różnych powierzchni a tzw. fimbrie płciowe do rozpoznawania osobników przeciwnej „płci".), otoczki śluzowe oraz ciała chromatoforowe

-wiele bakterii posiada plazmidy, czyli niewielkie cząsteczki DNA występujące poza nukleoidem związane m.in. z „płcią" komórek i opornością na antybiotyki

-kształty bakterii- bakterie kuliste: dwoinki (diplococcus), czworniaki (tetracoccus), paciorkowce (streptococcus), pakietowce (sarcina), gronkowce (stafylococcus); bakterie walcowe- pałeczki (bacterium), laseczki (bacillus), maczugowce, wrzecionkowce; bakterie spiralne (spirillum): przecinkowce, śrubowce, krętki, promieniowce

-komórka bakterii jest całkowicie samowystarczalna

-mają zdolność wytwarzania przetrwalników

Grzyby-komórka eukariotyczna

-ściana komórkowa zbudowana z chityny

-posiadają jądro i jąderko

-obecne retikulum, ruchy cytoplazmatyczne

-mitochondrium

-oddychają tlenowo, ewentualnie fermentacja

-nie są zdolne do wiązania azotu atmosferycznego

-mają budowę nitkowatą- rozgałęzione komórki-strzępki tworzą grzybnie (może być ona zredukowana do jednej komórki

17. Wirusy- budowa, znaczenie

Wirusy (łac. virus - trucizna) - zbudowane z białek i kwasów nukleinowych skomplikowane cząsteczki organiczne nie posiadające struktury komórkowej, namnażają się przez infekowanie żywych komórek. Wirusy wykorzystują do namnażania aparat kopiujący zawarty w komórkach. Zawierają materiał genetyczny w postaci RNA (retrowirusy) lub DNA, wykazują jednak zarówno cechy komórkowych organizmów żywych, jak i materii nieożywionej.

Cechy materii ożywionej:

-zbudowane są ze związków organicznych występujących tylko w organizmach żywych: białek, lipidów, kwasów nukleidowych

Cechy materii nieożywionej:

-nie wykazują budowy komórki zgodnej z teorią komórkową-nie są organizmami

-nie są zdolne do wykazywania funkcji życiowych poza komórką żywiciela

-informacja genetyczna zawarta jest albo w DNA albo w RNA-nigdy w obu naraz

BUDOWA

-kapsyd, czyli płaszcz białkowy, okrywający kwas nukleinowy, zbudowany z białkowych łańcuchów zwanych kapsomerami

kwas nukleinowy, niosący informację genetycznie niezbędną do replikacji oraz kodujący białka strukturalne (kapsomery) i ewentualnie enzymy (np. odwrotną transkryptazę)

-was nukleinowy wraz z kapsydem nazywamy nukleokapsydem

Oprócz tego, niektóre wirusy mogą być otoczone dodatkową osłonką lipidową

Wirusy są zdolne do reprodukcji tylko w ciele żywiciela, poza nim nie wykazują żadnych funkcji

Znaczenie wirusów dla człowieka ma przede wszystkim charakter negatywny, gdyż w wielu przypadkach są one czynnikiem chorobotwórczym, wywołującym różne, czasem bardzo groźne schorzenia u człowieka, roślin i zwierząt.

Znaczenie medyczne:

Wirusy wywołują wiele chorób, których leczenie jest często bardzo trudne, gdyż nie posiadają własnego metabolizmu, który można by zablokować, jak to robią antybiotyki w przypadku bakterii.

Sytuację komplikuje fakt, iż zakażeniom wirusowym mogą towarzyszyć infekcje bakteryjne. Zakażenia mogą nawracać (latencja), mogą także wywoływać choroby nowotworowe lub też ujawniać się po bardzo długim czasie, doprowadzając nawet do śmierci. Wiele chorób wirusowych jest nadal nieuleczalnych (np. wścieklizna lub AIDS).

Obecnie najskuteczniejszą metodą walki z chorobami wirusowymi są szczepienia. Leczenie infekcji wirusowej jest trudne i większości metod polega na ograniczeniu dalszego rozwoju infekcji, co przekształca chorobę wirusową w chorobę przewlekłą. Mały arsenał leków przeciwwirusowych można podzielić na:

-substancje wzmacniające układ odpornościowy w walce z wirusami - np. interferon w leczeniu wirusowego zapalenia wątroby,

-substancje blokujące rozwój wirusa, np. poprzez blokadę białek wirusowych,

-substancje blokujące białka receptorowe, uniemożliwiające przyłączanie wirusów do błony komórkowej.

21. Budowa i funkcje nukleoidu bakteryjnego

Nukleoid, dawniej genofor, prokarion (chromosom bakteryjny) - obszar cytoplazmy komórek prokariotycznych bakterii, sinic i wirusów, w którym znajduje się kolista nić kwasu deoksyrobonukleinowego (DNA)zawierająca geny kontrolujące procesy życiowe komórki. Jest odpowiednikiem jądra komórkowego i takie też pełni funkcje, nie jest otoczony błoną jądrową.

FORMY PRZETRWALNE

Definicja:

Endospory - spoczynkowe, przetrwalnikowe formy bakterii, nieprawidłowo

nazywane zarodnikami, charakteryzujące się znacznym stopniem odwodnienia

zawartej w nich cytoplazmy oraz grubymi i wielowarstwowymi osłonami.

Formy przetrwalne są formami rozwoju umożliwiające bakteriom przeżycie

warunków, które magłyby być zabójcze dla normalnych postaci

wegetatywnych. Zdolność do wytwarzania endospor (przetrwalników) ma

tylko mała grupa bakterii. Są to bezwzględne beztlenowe z

rodzaju Clostridium, Bacillus , głównie Gram-dodatnich

Egzospory – mają takie same właściwości jak endospory rodzaju

Bacillus, utworzone są w wyniku pączkowania komórki wegetatywnej

egzospory. Stwierdzono jedynie u bakterii wykorzystujące metan

Methylosinus trichosporium

Cysty – okrągłe grubościenne komórki, przekształcone całe,

cylindryczne komórki. Są odporne na wysychanie, mechaniczne naprężenia i

promieniowanie, ale nie na ciepło. Występują u Azotobakter i

Methylocystis

Po co one są?

Przetrwalniki nie służą rozmnażaniu, a jedynie przetrwaniu, gdyż każda

komórka może wytworzyć tylko 1 przetrwalnik.

Na co są odporne przetrwalniki?

- wysoka temperatura

- niska temperatura

- promieniowanie

- wysuszanie

- czynniki chemiczne

Budowa przetrwalników:

Przetrwalniki zawierają około 40% więcej białka i prawie 4-krotnie mniej

węglanów niż komórki wegetatywne. Charakterystycznym dla endospor

związkiem jest kwas dipikolonowy. Wiąże on jony wapnia tworząc 15 %

suchej masy spory (odpowiedzialna za przetrwanie w wysokiej

temperaturze!)

Rdzeń – cytoplazma otoczona błona cytoplazmatyczną, czyli

protoplast przetrwalnika. Zawiera chromosom i wszystkie struktury

potrzebne do syntezy białek oraz wytwarzania energii na drodze glikolizy.

Ściana przetrwalnika – warstwa znajdująca się najbliżej na

zewnątrz błony cytoplazmatycznej. Jest zbudowana z mureny i po

wykiełkowaniu endospory w komórkę wegetatywną staje się ściana komórkową.

Korteks – najgrubsza warstwa osłony przetrwalnika, zbudowana z

mureny o mniejszej liczbie mostków poprzecznych niż ściana komórkowa.

Zawiera kwas dipikolinowy. Jest bardzo wrażliwa na działanie lizozymu, a

jego autoliza odgrywa role przy kiełkowaniu.

Płaszcz – wewnętrzny i zewnętrzny płaszcz endospory, zbudowany

jest z białka kreatynopodobnego, z wieloma mostkami dwusiarczkowymi.

Jest nieprzepuszczalny zapewniając dużą odporność na antybiotyki i

środki dezynfekcyjne. Osłony te mogą stanowić do 50% objętości i 40-60%

suchej masy endospor.

Egzosporium – występuje tylko i niektórych gatunków Bacillus błona

lipoproteinowa, zawierająca niektóre węglowodany

Powstawanie:

Endospory bakterii są swego rodzaju kapsułami ratunkowymi. Powstają

wewnątrz komórki przez obudowanie genoforu (wraz z pewna ilością

cytoplazmy, błona komórkową i rybosomami) wielowarstwową ścianką złożoną

z białek i cukrów wysyconych tłuszczami.

Sporulacja - proces tworzenia endospory, przebiega on według

następującego schematu:

• I stadium - uwypuklenie błony cytoplazmatycznej do wnętrza

komórki. Tworzy się przegroda

• II stadium - DNA dzieli się na genofor sporangium i genofor

prespory

• III stadium - DNA prespory zostaje oddzielone i otoczone dwiema

błonami cytoplazmatycznymi

• IV stadium - wewnętrzna błona tworzy ścianę komórkową

przetrwalnika, a zewnętrzna daje do środka korteks

• V stadium - zakończenie formowania korteksu i osłon białkowych

• VI stadium - osłonki stają się nieprzepuszczalne i

ciepłoodporne, ustanie metabolizmu i wejście stan anabiozy

• VII stadium - uwolnienie endospory spowodowane lizą sporangium

Kiełkowanie przetrwalników

Jest to proces bardzo szybki. Przemiana w pełnosprawną komórkę trwa

około 1 godziny. Kiełkowanie poprzedza pobranie wody i pęcznienie.

Następuje aktywacja enzymów i szybki wzrost przemiany materii, utrata

ciepłoodporności, zanikanie dipikolonianu wapnia, wzrasta intensywność

oddychania.

1. Aktywacja – uczynnienie przez niszczenie płaszcza przez ciepło,

wzrost kwasowości, związki z wolnymi grupami sulfhydrylowymi, które

rozluźniają struktury białka

2. Zapoczątkowanie kiełkowania – w korzystnych warunkach

śreodowowiskowych

3. rozrost komórki.

I jeszcze pare ważnych informacji o prztrwalnichach :)

- w preparatach barwią się tylko na gorąco

- można je wybarwić za pomocą metody Schaeffera-Fultona

- barwią się na kolor zielony

ZARODNIKI

Typy zarodników:

Zarodniki przetrwalne

- sposób rozmnażania generatywnego sprzężniaków.

Zarodniki workowe – askospory – generatywne rozmnażanie

workowców

Zarodniki:

- wewnętrzne – endospory, powstają w zarodni umieszczonej na

strzępce zarodnionośnej (sporangioforze)

Temat 27: Chemotrofy- auksotrofy i prototrofy.

Chemotrofy- organizmy, które uzyskują energię w drodze reakcji oksydo-redukcyjnej przeprowadzanej na substracie odżywczym, niezależnie od tego czy biochemiczna forma tej energii powstała przez fermentację czy oddychanie tlenowe.

Auksotrofy, drobnoustroje, których rozwój uzależniony jest od dostępności jednego lub kilku czynników wzrostowych, takich jak witaminy, aminokwasy czy zasady purynowe i pirymidynowe. Organizmy zdobywające energię w wyniku fotosyntezy lub przez utlenianie zw. nieorganicznych mogą wykorzystywać CO₂ jako główne źródło węgla. Organizmy te są zdolne do redukcji CO₂. związki te służą tez jako źródło energii

Prototrofy sa organizmammi, które w odróżnieniu od auksotrofów nie są uzależnione od dodatkowych substancji odżywczych.

Temat 35: Fotoautotrofy- źródła energii i elektronów.

Autotroficzne drobnoustroje fotosyntetyzujące, dzięki występującym w nich barwnikom asymilacyjnym wykorzystują, podobnie jak roślony wyższe, energię słoneczną. W fotosyntezie roślinnej donorem wodoru dla roślin jest woda a produktem tego procesu obok glukozy jest tlen (fotosynteza oksygenowa). Bakterie jako donor wodoru wykorzystują na ogół bardziej zredukowane formy tego pierwiastka np. H₂S, H₂ lub związki organiczne. W rezultacie fotosynteza przebiega bez uwalniania tlenu (fotosynteza anoksygenowa).

Bakterie siarkowe fotoautotroficzne

Fotosyntetyzujące bakterie nie mają dużego znaczenia ekologicznego, ponieważ dostarczają znikomych ilości energii w globalnym bilansie energetycznym ekosystemów. Fotosynteza bakteryjna przebiega zasadniczo podobnie do fotosyntezy roślinnej, ale różni się kilkoma istotnymi elementami. Przebiega w warunkach beztlenowych z udziałem innych barwników asymilacyjnych niż chlorofil. Odmienna budowa chlorofilu oraz organelli fotosyntezy powodują, iż wymagają one słabszego naświetlania. Absorbują więc światło o dłuższej fali niż światło pochłaniane przez rośliny zielone. Siedliskami tych bakterii są głębsze warstwy wody i beztlenowe muły denne. W miejscach tych znajdują się zredukowane związki siarki, wodór lub kwasy organiczne będące donorami elektronów redukujących. Z tego powodu w wyniku fotosyntezy bakteryjnej nie jest dostarczany do środowiska tlen, a wydzielane są utlenione związki mineralne lub organiczne.

Temat 36: Źródła energii drobnoustrojów autotroficznych.

Autotrofy- czyli organizmy samożywne, zdolne do wytwarzania złożonej materii organicznej z prostych związków nieorganicznych. Organizmy samożywne mogą same produkować potrzebne im do życia substancje organiczne (białka, tłuszcze, węglowodany)z wody, soli mineralnych i dwutlenku węgla, przy udziale energii świetlnej lub chemicznej.
a) Ze względu na wykorzystywane źródło energii autotrofy dzielimy na:

-fotoautotrofy- jeśli czerpią energię ze Słońca- energia świetlna (sinice, bakterie purpurowe, niektóre pierwotniaki, glony, rośliny naczyniowe)

-chemoautotrofy- jeśli pozyskują energię z utleniania prostych związków nieorganicznych (bakterie nitryfikacyjne, siarkowe, żelazowe, wodorowe, itd.).

b) Do organizmów samożywnych zaliczamy wszelkie rośliny zielone (czyli zawierające chlorofil) oraz niektóre bakterie (zielone, purpurowe) i większość sinic.

pyt.39

TRANSPORT CZYNNY (AKTYWNY)

• PIERWOTNY - wykorzystuje energię pochodzącą bezpośrednio z rozkładu ATP do transportu substancji wbrew gradientowi stężeń.

• Pompa sodowo-potasowa (Na+-K+-ATP-aza); pompa wykorzystuje cząsteczkę ATP-azy błony komórkowej jako nośnik. Działa na zasadzie antyportu.

ü Pompa wapniowa (Ca+2) w siateczce sarkoplazmatycznej komórek mięśniowych, warunkująca utrzymanie stężenia jonów Ca+2 poniżej 0,1µmol/l

ü Pompa potasowo-wodorowa (K+-H+) komórek błony śluzowej żołądka, umożliwiająca wydzielanie jonów H+ do światła żołądka

TRANSPORT PRZEZ BŁONĘ KOMÓRKOWĄ (5)

TRANSPORT CZYNNY (AKTYWNY)

• WTÓRNY - wykorzystuje energię zgromadzoną pod postacią przezbłonowego gradientu stężenia jonów sodowych do transportu substancji wbrew gradientowi ich stężeń.

pyt. 64

-tlenowce-Azotobacter,Azotomonas,Achromobacter

-mikroaerofile-Pseudomonas Favobacterium,Mycobacterium,Aerobacter

-beztlenowce-niektore gat.Clostridium;Clostriduim butyricum

W grupie autotrofow zdolnosc te wykazuja bakterie fotosyntetyzujace :Chromatium,sinice i Chlorobium

63. Wiązanie wolnego azotu.

Azot dostaje się do gleby na skutek wiązania biologicznego. Drobnoustroje wiążące azot z powietrza dzielimy na:

-wiążące wolny azot podczas współżycia z roślinami (symbiotyczne wiązanie azotu)

-organizmy wolno żyjące w środowisku naturalnym i zdolne do asymilowania azotu atmosferycznego (niesymbiotyczne wiązanie azotu)

A. Symbiotyczne wiązanie azotu

Wiążą go bakterie współżyjące z roślinami motylkowymi, każda grupa roślin motylkowych współżyje z odrębnymi gatunkami tych bakterii. Bakterie wiążące azot to Rhizobium ruchliwe pałeczki 0,5-0,9mikrometrów na 1,2-3,0 mikrometrów, organizmy tlenowe) wnikają do systemu korzeniowego czyli wnika do rośliny i przerasta błony komórkowe korzenia. Bakterie po wniknięciu do wnętrza włośnika mnożą się tworząc długą nić złożoną z poszczególnych komórek. Brodawki powstają jako wynik przerastania tkanki roślinnej pobudzonej przez bakterie, które przedostały się do korzenia. W postaci tzw. nici infekcyjnej. Rhizobium otoczone zostaje cienka celulozowa, wytworzona przez roślinę jako twór chroniący wnętrze przed wyschnięciem. Rozmieszczenie brodawek na korzeniach jest rożne dla różnych roślin.

6 podstawowych gatunków Rhizobium

- Rhizobium trifolii- współżyje z koniczyną

-Rhizbium Leguminosarum- współżyje z grochem wyką bobem

-Rhizobium meliloti- współżyje z fasolami

-Rhizobium lupini- współżyje z łubinami

-Rhizobium japonicum- współżyje z soją

Bakterie brodawkowe wola obojętne lub lekko alkaliczne środowisko.

Część bakterii w brodawkach przekształca się w bakteroidy (formy zdeformowane, nie rozmnażające się większe0 tworzą się pod wpływem alkaloidów i glukozydów roślinnych.

Wiązanie azotu zachodzi najsilniej tuż przed lub w trakcie kwitnienia. Po kwitnieniu formy bakteroidalne giną, bakterie przenikają do gleby i zakażają na nowo inne bakterie.

Współżyjące bakterie i rośliny wyświadczają sobie wzajemnie przysługi

-roślina: sole mineralne i niektóre ciała wzrostowe

-bakterie: witamina b12, związany azot

Mechanizm: redukcyjne wiązanie azotu atmosferycznego

Diimid hydrazyna amoniak

Kwas αketoglutonowy

Kwas glutanowy

Tak utworzone aminokwasy łączy się i daje polipeptydy a te w końcu białka

3 stadia współżycia bakterii i roślin motylkowych

I stadium atak bakterii na roślinę, która się broni (trwa do momentu utworzenia systemu przewodzącego asymilaty z rośliny do bakterii)

II stadium właściwego współżycia

III stadium w momencie starzenia się rośliny zmniejszony dopływ asymilatów symbioza przechodzi w pasożytnictwo

Podczas współżycia bakterii z roślinami w brodawkach obecny jest czerwony barwnik w brodawkach u nieczynnych brak go.

Wiązanie wolnego azotu atmosferycznego przebiega najaktywniej przy zmniejszonym ciśnieniu tlenu (2-4%) w brodawkach.

Niektóre rośliny z rodziny Eleagnaceae i olcha czarna tworzą brodawki korzeniowe z promieniowcami m.in. Streptomyces aluii.

Bakterie z rodziny Rubiaceae będące w naroślach rozmieszczonych gęsto na liściach niektórych roślin tropikalnych maja zdolność do wiązania azotu atmosferycznego.

B. Niesymbiotyczne wiązanie azotu atmosferycznego.

Zarówno tlenowce jak i beztlenowce np. Azotobakter, Beijerinckia, Azomonas, Derxia oraz beztlenowe Clostridium, bakterie purpurowe Chromatium Kenii zielone siarkowe Chlorobium linicola drobne ilości azotu przez Methanobacterium, Hydrogenomonas i tlenowe sinice.

Najsilniej wiąże azot z tlenowych Azotobakter chroococcum, Azotobakter beijerinckii, Azotobakter paspali i Azotobakter vinelandii. W Polsce pospolity jest Azotobakter chroococcum (pałeczki 2-5 mikrometrów tlenowe, często występują podwójnie obok siebie, starsze tracą rzęski i przybliżają się do kulistego kształtu, często otaczają się śluzem co chroni ich przed wyschnięciem Stare komórki w niesprzyjających warunkach zmniejszają swoje objętości powstają tzw. cysty Chroococcum musi mieć bardzo dobre warunki tlenowe zasób substancji energetycznych i pokarmowych pH wyższe niż 6. optymalna temperatura to 28-30 stopni C max. 45 min 4. wymagają obecności wapnia i fosforu. Rozwijając się na podłożach Azotobakter daje śluz zabarwiony na kolor brunatno- rdzawy niekiedy prawie czarny- dzięki wytworzonemu barwnikowi związkowi melaninowemu.

Przyjmuje się ,ze 1g gleby Azotobakter wiąże 10-20 mg N₂

Azotobakter nie asymiluje azotu atmosferycznego w przypadku obecności samego azotu w postaci związków mineralnych w podłożu szczególnie jego soli amonowych.

Azotobakter vinelandii wiaze 10mg azotu na 1g zużytego źródła energii

Azotobakter paspali ma rozmiar 30 mikrometrów i posiada fluoryzujący pigment.

Intensywność wiązania azotu u tego rodzaju bakterii zależy od składników pokarmowych szczegolnie soli fosforowych.

Azot może wiązać jeszcze Arthrobacter Pseudomonas.

Z beztlenowych azot wiążą Clostridium pasteurianum który wiąże ok. 2-3 mg azotu na 1g zużytego źródła energii

61. Nitryfikacja

Jest to proces biologiczny. Do sprawnego przebiegu nitryfikacji potrzeba tlenu i węglanów.

Nitrosomonas utlenia sole amonowe do kwasu azotawego, który wydzielany do podłoża jest neutralizowany do azotynów. Nitosomonas to organizmy tlenowe o wymiarach 1,2-1,6x2 mikrometry. Tworzą one skupienia Komorek otoczonych śluzem. Znanym gatunkiem jest Nitrosomonoas europaea. jak i nitrococcus nitrosus Nitrococcus oceanus Nitrosospira nitrosolobus.

Wszystkie bez wyjątku bakterie nitryfikujące pobierają węgiel do budowy swoich Komorek z dwutlenku węgla. Aby związać 1 drobinę węgla z dwutlenku węgla grupa bakterii nitroso utlenia 35,4czasteczek azotu amonowego. Stosunek utlenionego węgla do pobranego azotu jest stały i wynosi 35,4:1. Nitryfikatory mogą niekiedy pobierać węgiel z dwuwęglanów ale nigdy z związków organicznych(hamuje wzrost i rozwój bakterii). Bakterie te SA wrażliwe na odczyn środowiska- najaktywniejsze gdy pH7,5-8,0

Schemat I etapu nitryfikacji:

Drugi etap nitryfikacji przeprowadzają bakterie z grupy Nitrobacter. Azotyny SA utleniane do kwasu azotowego, który jest neutralizowany przez zasady znajdujące się w środowisku naturalnym i daje azotany. Bakterie te to drobne pałeczki np. Nitrobacter winodradskyi, Nitrospina, Nitrococcus.

Przy utlenianiu azotynów do azotanów stosunek utlenionego azotu azotynowego do pobieranego węgla z dwutlenku węgla wynosi 135:1.Nitryfikacja to bardzo ważny proces z punktu widzenia gospodarczego. Sole azotowe to dobry pokarm dla roślin ale i dla drobnoustrojów. Utlenianie biologiczne soli amonowych do azotynow a dalej do azotanow daje roślinom pokarm azotowy. Azotany SA korzystniejsza forma niż amoniak są solami fizjologicznie zasadowymi gdzie amoniak kwaśnymi. Azotany są znacznie słabiej sorbowane przez koloidy glebowe niż sole amonowe, mogą być wymywane z gleby. Umiejętne zabiegi agrotechniczne, wapnowanie gleb kwaśnych, utrzymywanie ich w dobrej strukturze, nieprzesuszanie, gdyż nitryfikatory są szczególnie czule na brak wilgoci w glebie, sprzyjają procesom nitryfikacji, przysparzając roślinom cennego pokarmu.

62. Denitryfikacja i zbiałczanie azotu mineralnego

DENITRYFIKACJA

W warunkach beztlenowych azotany mogą ulec redukcji do azotynów lub do amoniaku. Proces ten może przebiegać dalej Az do uwolnienia azotu cząsteczkowego. Jest to niekorzystny proces denitryfikacji. Może ona być częściowa (niecałkowita), gdy azotany zostaną zredukowane do azotynów lub do amoniaku, albo całkowity gdy uwolni się azot cząsteczkowy.

Bakterie przeprowadzające ten proces to bardzo różnorodną grupa drobnoustrojów przeważnie organotroficzne (heterotroficzne) choć występują litotroficzne. Wszystkie są organizmami względnie beztlenowymi , które w warunkach tlenowych zdobywają energie przez utlenianie tlenem powietrza rożnych związków organicznych i mineralnych. W warunkach beztlenowych redukują azotany czyli zabierają im tlen potrzebny do procesów energetycznych.azotany lub azotyny SA ostatnimi akceptorami wodorów procesach oksydoredukcyjnych tych bakterii.denitryfikacja najsilniej przebiega przy pH 7,0-8,2.

schemat denitryfikacji:

Kwas azotawy kwas podazotawy hydroksyloamina amoniak

Podtlenek azotu

Kwas podazotawy i podtlenek azotu nie są gromadzone w podlożu. są natychmiast redukowane HNO przez hydroksyloamine do amoniaku a N₂O do wolnego azotu i wody.

Drobnoustroje przeprowadzające denitryfikacje korzystają z tlenu zawartego w azotanach. Tym tlenem utleniają substancje będące dla nich źródłem energii.

Denitryfikacje przeprowadzają : Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonascalcis, Escherichia coli (redukuje azotany do azotynow) liototroficzny Thiobacillus denitrificans, Parococcus halodenitrificans. Sporo tlenowych bakterii może redukować azotany do azotynów.

Z punktu widzenia rolniczego denitryfikacja jest wielce niekorzystna. Gdy zachodzi całkowicie powoduje duże straty azotu. Częściowa denitryfikacja nie zawsze jest korzystna. Azotyny powodują masowe obumieranie roślin i innych żywych organizmów, łatwo blokują aktywność enzymatyczna żywych organizmów. Gdy nitryfikacja częściowa przejdzie trochę dalej niż do amoniaku to następuję strata gazowego amoniaku w glebie. W przypadku powstawania soli amonowych jest to korzystne gdyż zapobiega to wymywaniu azotu mineralnego z gleby.

ZBIAŁCZANIE AZOTU MINERALNEGO

Polega na pobieraniu azotanów do budowy własnego białka przez bakterie. Przebiega w warunkach tlenowych i beztlenowych, ale jest trzykrotnie silniejszy w tlenowych. Intensywność procesu zależy od ilości w glebie łatwo dostępnych źródeł energii. Gwałtowny przebieg zbiałczania azotanów przez drobnoustroje wywołuje ogołocenie środowiska glebowego z tego cennego składnika pokarmowego dla roślin. Proces ten korzystny jesienią gdyż azotany zostaną wypłukane przez deszcz. przejście w tym okresie azotu mineralnego w azot zawarty w koloidalnej substancji białkowej zabezpiecza go przed wymywaniem z gleby. Podczas kwitnienia, gdy proces taki zachodzi trzeba nawozić rośliny by dostarczyć im braki azotanów. Przez umiejętne dobieranie i dawkowanie nawozów organicznych i mineralnych można kierować procesem zbiałczania.

54. Rozkład skrobi

Rozkład skrobi następuje drogą hydrolizy. Działają tu dwie amylazy:
-α-amylaza rozkłada skrobie do dekstryn, na fragmenty złożone z 6-12 cząsteczek glukozy;
-β-amylaza odczepia od łańcucha skrobi po 2 reszty glukozy - czyli maltozę, a także maltotriozy, nie hydrolizuje natomiast rozgałęzień amylopektyn
Dalszy rozkład odbywa się przez β-glukozydazę - z maltozy do glukozy.
Produkty powstające to: dekstrany, maltotrioza, maltoza i glukoza.

66. Symbioza bakterii brodawkowych

Do bakterii brodawkowych należą baktere z rodzajów Rhizobium, Sinorhizobium i Bradyrhizobium.

Symbioza bakterii brodawkowych z roślinami motylkowatymi to inaczej:

Bakterioryza - Zjawisko symbiozy bakterii z roślinami wyższymi. Jednym z najbardziej znanych przykładów mających duże znaczenie gospodarcze jest związek między bakteriami azotowymi z rodzaju Rhisobium a roślinami motylkowymi (np. groch, fasola, łubin, koniczyna, bób). Bakterie te żyją w brodawkach wytwarzanych przez tkankę korzenia, stąd też określa się je mianem bakterii brodawkowych. Rośliny i bakterie czerpią z tego korzyści. Bakterie wiążą azot z powietrza i redukując go do jonów amonowych dostarczają jego związki roślinie. Roślina zaopatruje bakterie w węglowodany.

Zjawisko symbiozy bakterii z rodzaju Rhizobium występuje głównie z roślinami motylkowymi ale także np. u olszy, oliwnika, rokitnika. Bakterie te są wolno żyjącymi saprofitami glebowymi, niezdolnymi do wiązania wolnego azotu. Napotkawszy korzeń odpowiedniej rośliny, wnikają do niego poprzez włośniki, istnieje ścisły związek gatunku rośliny z gatunkiem bakterii z rodzaju Rhizobium. Rozpoznanie który gatunek bakterii "pasuje" do którego gatunku rośliny następuje poprzez identyfikacje specyficznych białek - lektyn, które mają zdolność specyficznego łączenia się z cukrowcami występującymi w ścianie komórkowej na określonym gatunku bakterii. Następnie z włośników bakterie przedostają się do kory pierwotnej korzenia. Następuje tam infekcja, która powoduje liczne podziały komórkowe (generowane przez cytokininy), które powodują powstanie brodawkowatych narośli. Komórki brodawek są tetraploidalne, a wewnątrz nich powstaje specyficzne środowisko umożliwiające działanie u bakterii enzymu - nitrogenazy (jest to przede wszystkim beztlenowe środowisko). Niskie ciśnienie parcjalne tlenu utrzymywane jest poprzez produkcje czerwonego barwnika leghemoglobiny (produkcja: roślina część białkowa; bakteria część porfirynowa), która wiąże tlen cząsteczkowy.

78. Co to jest miano coli i jak się je oznacza?

Miano coli zwane też mianem pałeczek okrężnicy - to oznaczenie określające najmniejszą ilość wody wyrażoną w cm³, w której znajduje się jedna bakteria z grupy coli (np. pałeczka okrężnicy), np.
Woda czysta- miano coli = 1 bakteria w 100 cm3
Woda brudna- miano coli= 1 bakteria w 1 cm3
Obecność bakterii świadczy o zanieczyszczeniu wody przez kał lub ścieki bytowe.

23. Podstawy podzialu drobnoustrojow na grupy fizjologiczne

Podstawy podziału

-rozmiar

-budowa

-wzrost

-niezależność komórkowa

Grupy fizjologiczne:

1. Wirusy - Virales,

2. Bakterie - Bacteria,

3. Sinice,

4. Roślinne glony – Algae,

5. Grzyby - Mycota,

6. Pierwotniaki - Protozoa.

24. Jakie drobnoustroje nazywa sie autotrofami a jakie heterotrofami

24. Jakie drobnoustroje nazywa sie autotrofami a jakie heterotrofami

Autotrofy - drobnoustroje samożywne. Syntetyzują związki

organiczne z prostych związków mineralnych. Energia konieczna do tego

procesu pochodzi z energii słonecznej (fotosynteza) lub z prostych

związków organicznych, nieorganicznych lub pierwiastków np. z metanu,

siarkowodoru, jonów żelaza (chemosynteza). W związku z tym wyróżnia się

organizmy fotoautotroficzne i chemoautotroficzne. i są one zdolne do redukcji CO2 !!!

Heterotrofy – drobnoustroje cudzożywne, . Pobierają już gotowe

związki pokarmowe i one cały węgiel zawart w swoich komórkach uzyskują ze zw organicznych

45. Co to sa antybiotyki- znaczenie w glebie

ANTYBIOTYKI- substancje pochodzenia biologicznego, które w małych stężeniach hamują wzrost drobnoustrojów. Rozróżnia się aktywność hamującą wzrost (efekt bakteriostatyczny i fungistatyczny) i aktywność zabójczą (efekt bakteriobójczy i grzybobójczy), objawiającą się zmniejszeniem liczby żywych komórek.

Grzyby Aspergillales

Bakterie Streptomycetes

Główne mechanizmy działania antybiotyków to:

* Zakłócanie syntezy ściany komórkowej bakterii np. penicylina

* Upośledzenie przepuszczalności błony komórkowej bakterii. np. Gramicydyna

* Zakłócanie syntezy kwasów nukleinowych:

o hamowanie biosyntezy folianów niezbędnych do syntezy DNA

o hamowanie na różnych etapach np. Trimetoprim

o hamowanie działania topoizomeraz np. Ciprofloksacyna

* Zakłócanie syntezy białek np. Streptomycyna

46. Stosunki symbiotyczne miedzy drobnoustrojami a roślinami

Pośrednie symbiotyczne:

1) ryzosfera - 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.

Bezpośrednie symbiotyczne o charakterze mutualistycznym:

1) symbioza roślin motylkowych z bakteriami brodawkowatymi (redukcja N2 do 2 cz NH3)

2) mikoryza - daje obu gatunkom wzajemne korzyści, polegające na obustronnej wymianie substancji odżywczych, rośliny mają lepszy dostęp do wody i rozpuszczonych w niej soli mineralnych ale także do substancji regulujących ich wzrost i rozwój, które produkuje grzyb, ten zaś korzysta z produktu fotosyntezy roślin - glukozy.

-ENDOMIKORYZA- pomiędzy grzybami a zbożami- grzyb wrasta w kom. Kory pierwotnej, nie ma kontaktu ze środowiskiem zewnętrznym, tworzy kłębuszki grzybów

-EKTOMIKORYZA - pomiędzy korzeniami drzew a grzybami kapeluszowatymi- grzyb wrasta w przestwory kory pierwotnej, ma kontakt ze środowiskiem zewnętrznym

-PSEUDOMIKORYZA - grzyb obrasta korzeń od zewnątrz

-MIKORYZA NIEWŁAŚCIWA - grzyb zarasta walec osiowy rośliny, roślina obumiera

47. Wplyw drobnoustrojow na rosline

A) wpływ drobnoustrojów glebowych na rośliny ze szczególnym uwzględnieniem swobodnie żyjących w glebie bakterii wiążących N2 np.:

-tworzenie brodawek u roślin motylkowych przez bakterie z rodziny Rhizobium

- tworzenie brodawek u niektórych roślin dwuliściennych wyższych przez promieniowce i przedstawicieli z rodziny Frankia

B) korzyści obu partnerow:

-łatwy dostep do roślinnych produktow asymilacji dal grzyba

-efektywne pobieranie soli mineralnych (fosforany, związki azotu) z gleby dla rośliny

68. Nitragina - zastosowanie w rolnictwie.

Jeśli roślinom motylkowatym chcemy zapewnić występowanie w glebie odpowiednich dla nich bakterii brodawkowych, „szczepimy” nasiona nitraginą.

Nitragina jest to hodowla bakterii brodawkowych wprowadzona do sterylizowanej gleby. Z gleby tej sporządza się zawiesinę, którą spryskiwane są nasiona. Do produkcji nitraginy używa się wyselekcjonowanych szczepów, charakteryzujących się znaczną efektywnością, o której decyduje silna wirulencja, tj. zdolność do zakażania roślin, oraz duża aktywność wiązania azotu atmosferycznego.

Dla każdej uprawianej rośliny potrzebna jest odpowiednia dla niej nitragina.

72. Mikrobiologiczne przemiany siarki.

Siarka przyswajana jest przez rośliny w postaci rozpuszczalnych w wodzie siarczanów. W glebie natomiast siarka występuje głównie w związkach organicznych, zwłaszcza w białkach. Ponadto występuje też w glebie siarka elementarna i nie dotlenione związki siarki, jak siarczki, tioniany, a także nierozpuszczalne w wodzie siarczany, np. CaSO₄.

Drobnoustroje biorą udział w udostępnianiu siarki roślinom przez mineralizacje związków organicznych oraz przez utlenianie siarki wolnej i jej związków mineralnych.

W procesie mineralizacji drobnoustroje uwalniają siarkowodór, który wydziela się głównie przy rozkładzie aminokwasów siarkowych, takich jak metionina, cystyna, cysteina. Proces ten przebiega równolegle z procesem ich amonifikacji. Część siarkowodoru ulatnia się, a część ulega utlenieniu poprzez wolną siarkę do kwasu siarkowego, z którego powstają siarczany.

73. Utlenianie zredukowanych form siarki - drobnoustroje, znaczenie.

Siarkę i siarkowodór utleniają bakterie zwane siarkowymi. Są to organizmy fototroficzne, reprezentowane przez bakterie purpurowe siarkowe i bakterie zielone, oraz organizmy chemolitotroficzne, reprezentowane przez bakterie z rodzaju Thiobacillus. Dla bakterii fototroficznych charakterystyczne jest środowisko wodne, gdyż wymagają zarówno dopływu światła, jak i warunków beztlenowych. W wodach występują na takich głębokościach, na jakich oba te warunki są spełnione. Glebowymi bakteriami siarkowymi są chemolitotroficzne bakterie siarkowe.

Dla bakterii siarkowych pożywką wybiórczą jest pożywka mineralna ze zredukowanymi związkami siarki lub z siarką elementarną.

Siarka i jej związki mogą być też utleniane do siarczanów przez liczne bakterie chemoorgonotroficzne, które jednak przeprowadzają procesy utleniania z małą aktywnością. Bakterii tych nie nazywa się bakteriami siarkowymi.

Redukcja siarczanów.

W naturalnych środowiskach, w wyniku działalności drobnoustrojów, siarczany nie tylko są wytwarzane, lecz także redukowane. Proces redukcji przeprowadzają niektóre drobnoustroje, które nazywa się desulfurykacyjnymi. Należy do nich rodzaj Desulfovibrio. Końcowym produktem redukcji siarczanów jest siarkowodór, który w glebie w reakcji z kationami tworzy siarczki, a jego nadmiar ulatnia się.

Proces redukcji przebiega w warunkach beztlenowych.

28. Źródła N, z których mogą korzystać drobnoustroje.

> azot cząsteczkowy (atmosferyczny) np. Azotobacter (wolnożyjące w glebie), bakterie brodawkowe z rodzaju Rhizobium
> mineralny (jony) - NH₄⁺, NO₂^-, NO₃^-
> azot z prostych i złożonych związków organicznych np. rozkład białek i aminokwasów; enzymy proteolityczne są syntetyzowane m.in. przez bakterie z rodzaju Proteus, Bacillus, Clostridium.

34. Substarty i produkty oddychania chemoorganotrofow.

Chemoorganotrofy czerpią energię z utleniania prostych, jednowęglowych zw. org.: metan, metanol czy mrówczan z użyciem tlenu atmosferycznego.

Chemoorganotrofy dzieli się na:

Metylotrofy - organizmy wykorzystujące metan, metanol, mrówczan np. Methylobacter

Metanotrofy - grupa metylotrofów utleniająca metan do CO2

reakcja utleniania metanu do CO₂ poprzez kilka stadiów pośrednich:

CH₄ + ½ O_2CH3OHCHOH + 2H

CHOH + H₂OHCOOH + 2H

HCOOH CO₂ + 2H

37. Autotrofizm bakterii.

Bakterie autotroficzne to bakterie samożywne, które pozyskują energię z fotosyntezy, dzieje się to za pomocą barwnika zawartego w komórkach bakteriochlorofilu, który wychwytuje światło o długości fali poniżej 400 nm i powyżej 70 nm występują również chemoautotrofy - pobierają one energię z utleniania związków chemicznych i można podzielić je na:

• Bakterie siarkowe (Thiobacillus, Thiothrix) energię czerpią z utleniania różnych związków siarki, np. siarkowodoru

• Bakterie nitryfikacyjne - dwie odmienne grupy fizjologiczne (nitrosobakterie, np. Nitrosomonas - bakterie utleniające amoniak do azotynów, nitrobakterie, np. Nitrobacter - zdolność utleniania azotynów do azotanów).

• Bakterie żelaziste (Ferrobacillus) - zdolność utleniania soli żelazawych do żelazowych

• Bakterie metanowe (Pseudomonas) - utleniają metan.

Odżywianie autotroficzne polega na samodzielnym wytwarzaniu materii organicznej z materii nie organicznej. Jeśli niezbędna do tego energia pochodzi z utleniania prostych związków mineralnych mamy do czynienia z chemosyntezą. W przypadku gdy do asymilacji dwutlenku węgla wykorzystywana jest energia świetlna, to znaczy że zachodzi fotosynteza. Chemosynteza przeprowadzana jest przez bakterie azotowe, siarkowe, żelaziste czy wodorowe i składa się zawsze z dwóch etapów: utleniania substratu mineralnego w celu pozyskania energii chemicznej, asymilacji dwutlenku węgla z wykorzystaniem uwolnionej wcześniej energii. Przemiany chemosyntetyczne w innych bakteriach przebiegają podobnie i dlatego proces ten odgrywa ważną role w krążeniu w biosferze takich pierwiastków jak azot, a także siarka żelazo wodór. Fotosynteza przeprowadzana jest przez niektóre bakterie. Fotosynteza bakteryjna przebiega w sposób nietypowy dla współczesnych fotoautotropów. Po pierwsze dzięki specjalnemu barwnikowi- bakteriochlorofilowi- bakterie przeprowadzają fotosyntezę w świetle czerwonym. Fotosynteza odbywa się zawsze w atmosferze beztlenowej, w głębszych warstwach zanieczyszczonych zbiorników wodnych.

W niektórych przypadkach autotrofy bakteryjne mogą czerpać energię niezbędną do redukcji CO2 z ze związków organicznych. Organizmy te tworzą niezbyt liczną grupę względnych fototrofów zwanych inaczej miksotrofami. Bakterie wodorowe należą do miksotrofów

29. Mechanizmy pobierania pokarmu

Substancje przedostają się przez błonę cytoplazmatyczną złożoną z lipidów i białek w drodze transportu biernego poprzez dyfuzję prostą, czyli swobodny przepływ niewielkich, nienaładowanych cząsteczek, nie wymaga nakładu energii. A także poprzez dyfuzję ułatwioną, czyli transport z wykorzystaniem kanałów błonowych lub przenośników błonowych. Białkami biorącymi w niej udział są permeazy, rónież nie wymaga nakładu energii. Zarówno dyfuzja prosta jak i dyfuzja ułatwiona zachodzą zgodnie z gradientem stężeń. Transport aktywny jest to transport wymagający wydatkowania energii. Zaangażowane są permeazy. Wyróżniamy w nim: symoport, antyport i uniport.

symport jest to równoczesny transport w tym samym kierunku dwóch substratów za pomocą permeaz np. cukry, aminokwasy

antyport jest to rónoczesny transport substancji w przeciwnych kierunkach np. wodór

uniport to ruch jonów z cytoplazmy na zewnątrz lub do wewnątrz napędzany gradientem ładunkowo-elektrycznym

System dróg translokacyjnych - substrat przekształca się w taką formę, która nie może wyjść już z komórki, prowadzi to do wzrostu stężenia w cytoplazmie

80. Co nazywamy fermentacją?

Fermentacja jest typem oddychania, w którym akceptorami elektronów są związki organiczne. Jest to proces polegający na niecałkowitym utlenieniu materii organicznej, na skutek czego z substratów większym ciężarze cząsteczkowym (głównie węglowodany) powstają związki o mniejszym od nich ciężarze (kwasy, alkohole).

81. Rodzaje fermentacji - opisać.

Rozróżniamy:

• homofermentacje - powstaje tylko 1 produkt końcowy; zaliczamy do nich fermentację octową i mlekową

• heterofermentacje - powstaje więcej niż 1 produkt końcowy; zaliczamy do nich fermentację masłową, propionową, alkoholową, rzekomą mlekową i pleśniową

Fermentacja octowa

• polega na utlenianiu alkoholu etylowego do kwasu octowego w warunkach tlenowych przez bakterie z rodzajów Acetobacter i Gluconobacter; w warunkach niesprzyjających ich rozwojowi, np. w zbyt wysokiej temperaturze lub przy niedostatku tlenu, tworzą formy zniekształcone - inwolucyjne, o wydłużonych i rozszerzonych komórkach

• bakterie z rodzaju Acetobacter różnią się od bakterii z rodzaju Gluconobacter tym, że część wytworzonego kwasu octowego utleniają do CO₂ i H₂O;

• bakterie fermentacji octowej występują przede wszystkim na owocach, towarzysząc drożdżom;

• bakterie fermentacji octowej mogą powodować przy dostępie powietrza kwaśnienie napojów niskoalkoholowych;

• zastosowanie: produkcja octu (używa się zazwyczaj szczepów z gatunku Acetobacter aceti).

Fermentacja mlekowa

• przeprowadzana jest przez bakterie, które są typowymi auksotrofami

• kwas mlekowy wytwarzają z cukrów prostych i dwucukrów, w wyniku szeregu przekształceń chemicznych; nie wykorzystują węglowodanów złożonych

• w warunkach beztlenowych lub przy niskim ciśnieniu parcjalnym tlenu

• dobre warunki rozwoju - mleko i materiał roślinny (tam f. mlekowa przebiega samorzutnie

• zastosowanie: zakwaszanie mleka, zakiszanie paszy i warzyw

1. f. mlekowa właściwa - bakterie z rodzajów Streptococcus i Lactobacillus (wśród nich homofermentacyjne - fermentacja laktozy, rozwija się w mleku i heterofermentacyjne - oprócz kwasu mlekowego CO₂ i kwas octowy, na poddawanym zakiszaniu materiale roślinnym); chroni produkty od zepsucia, uniemożliwiając rozwój bakterii proteolitycznych; przy zakwaszaniu należy zachowa warunki beztlenowe;

2. f. mlekowa rzekoma - różne gatunki bakterii, wśród nich Escherichia coli; kwas mlekowy jest jednym z wielu produktów, powstaje w małych ilościach; bakterie tej fermentacji są szkodnikami; bez zastosowania praktycznego

Fermentacja masłowa

• proces beztlenowy

• bakterie z rodzaju Clostridium - naturalne środowisko bytowania - gleba, a przetrwalniki też na powierzchni

• substraty- nie tylko proste węglowodany, np., skrobia, celuloza, pektyny

• produkty: kwas masłowy i np.: aceton, butanol, kwas octowy, CO₂ - zmieniają się w zależności od warunków (głównie pH)

• bakterie f. masłowej - szkodniki w mleczarstwie, przy kiszeniu pasz, warzyw; w roszarnictwie do produkcji na skalę przemysłową acetonu, butanolu i kwasu masłowego

Fermentacja propionowa

• wywoływana przez bakterie propionowe

• należą do rodzaju Propionibacterium,

• mają kształt pałeczek,

• są względnymi beztlenowcami,

• nie wytwarzają przetrwalników,

• mają zastosowanie przy produkcji serów dojrzewających, np. sera edamskiego (wytwarzający się kwas octowy i propionowy nadają serom charakterystyczny, nieco ostry smak, a dwutlenek węgla powoduje powstawanie dziurek w serze), produkcja witaminy B₁₂

• bakterie te towarzyszą bakteriom mlekowym w zakwasach chlebowych, a niekiedy też w kiszonkach.

Fermentacja alkoholowa

• wytwarzanie przez drobnoustroje alkoholu etylowego z węglowodanów

• substraty: cukry proste lub dwucukry

• przeprowadzana przede wszystkim przez drożdże, które obficie występują na owocach

• beztlenowa

• zastosowanie: przemysł gorzelniczy, winiarski, piwowarski

• surowiec poddawany fermentacji alkoholowej zaszczepia się hodowlami drożdży o dużej żywotności, tj. takimi, które zawierają nieliczne komórki stare i martwe

Fermentacja pleśniowa

• produkcja kwasu cytrynowego przy zastosowaniu Aspergillus Niger

79. Udział drobnoustrojów w oczyszczaniu ścieków.

Biologiczne sposoby oczyszczania ścieków polegają głównie na utlenianiu (spalaniu na mokro). Najistotniejsze znaczenie w tym procesie odgrywają bakterie tlenowe (aerobowe). Proces oczyszczania w warunkach tlenowych polega na zatrzymaniu przez powierzchnię mikroorganizmów zanieczyszczeń organicznych, rozpuszczonych lub koloidalnych, zawartych w ściekach. Mikroorganizmy te mogą występować jako skupisko w postaci błony biologicznej lub osadu czynnego. Część zatrzymanych ze ścieków zanieczyszczeń jest utleniana, w wyniku czego powstaje woda i dwutlenek węgla, pozostała część jest asymilowana i wykorzystywana do przyrostu żywej masy mikroorganizmów. Następnie część lub całość zsyntetyzowanej substancji żywej ulega autooksydacji. Biologiczne oczyszczanie ścieków odbywa się przy udziale enzymów wydzielonych przez mikroorganizmy biorące czynny udział w procesie oczyszczania. Najważniejszymi produktami procesów utleniania są bezwodniki kwasu węglowego, azotowego i siarkowego. Ponieważ ścieki zawierają dostateczną ilość związków zasadowych, bezwodniki tych kwasów wytwarzają sole rozpuszczalne: węglany, azotany i siarczany. Jedynie część dwutlenku węgla jako gaz pozostaje w roztworze lub z niego uchodzi. Podczas biologicznego oczyszczania ścieków rozkładowi ulega 45-80% zanieczyszczeń organicznych. Pozostała ilość substancji organicznych, organicznych postaci błony biologicznej ze złóż lub osadu czynnego, dostaje się do osadników wtórnych, wtórnych następnie przerabiana jest jako osad. W oczyszczalni biologicznej sztucznej w środowisku wodnym następuje nitryfikacja azotu - utlenienie N do organicznego NO3. Przy niedostatecznym zaopatrzeniu w tlen w procesie oczyszczania może nastąpić denitryfikacja, której wynikiem jest między innymi wydalanie gazowego azotu do atmosfery. Do degradacji organicznych osadów ściekowych i stężonych organicznych ścieków przemysłowych stosuje się metodę beztlenowego rozkładu biologicznego. Metoda ta, określana jest jako fermentacja anaerobowa lub metanowa. W procesie fermentacyjnym bierze tu udział bardzo różnorodna grupa drobnoustrojów, zdolnych do życia w warunkach beztlenowych.

42. Wplyw warunkow srodowiska na drobnoustroje

-czynniki fizyczne (wysuszenie, temp., wartosc osmotyczna, napiecie powierzchniowe, cisnienie hydrostatyczne, promieniowanie elektromagnetyczne, fale UV)

-cz.chemiczne (pH, potencjal oksydo-redukcyjny, sole, alkohole, mydla, detergenty, barwniki, chemoterapeutyki, antybiotyki)

-cz.bakteriostatyczne-wywoluja takie uszkodzenie komorki, które powoduje jej smierc, nie niszcza endospor

-cz.bakteriostatyczne-powoduja zjawisko bakteriostazy - zachamowania wzrostu i podzialow

-woda-niezbedny czynnik procesow fizjologicznych, czynnik transportujący, budulcowy, energetyczny. Zmniejszenie-ogranicza rozwój bakterii. Bakterie bardziej są wrażliwe na brak wody niż grzyby. Bakterie nie rozwijają się przy wilgotności mniejszej niż 30%, grzyby mniej niż 15%. Suszenie - unieczynnianie. Najbardziej wytrzymałe na wysychanie - org kserofilne. Formy saprofityczne - przeżyją miesiące, lata o bardzo małej zawartości wody w środowisku. Pasożyty najbardziej wrażliwe na brak wody - dwoinka żeżączki, krętek kiły - giną po kilku min od wysuszenia. Powolne wysychanie - zabija bardziej niż nagłe wyschnięcie.

-napięcie powierzchniowe i ciśnienie hydrostatyczne

wiąze się z detergentami, mydłami, sulfonamidami - zmniejszanie napięcia powierzchniowego - przyczepność drobnoustrojów do podłoża

bakterie przeżywające - b.jelitowe, mlekowe, pneumokoki giną przy niewielkim spadku napiecia powierzchniowego

-detergenty i mydła

większe steżenie-śmierć drobnoustrojów-rozerwanie ść kom i błony cytoplazmatycznej

silniej działaja na bakterie detergenty kationowe niż anionowe, silniej działaja na Gr+, mniej dzialaja na grzyby

-ciśnienie hydrostatyczne

wysokie ciśnienie 10³atm - głębiny mórz i oceanow, wpływa hamująco na wzrost większości drobnoustrojów

bazofile - organizmy bakteryjne dla których wysokie cisnienie hydrostatyczne jest odpowiednie

-promieniowanie elektromagnetyczne, fale UV

swiatlo widzialne, UV, promienie jonizujące

najsilniej dł 260nm duza dawka-efekt letalny

najbardziej absorbuja: zasady purynowe i pirymidynowe, aminokwasy aromatyczne.

Mniejsza dawka-efekt mutagenny absorbowane przez kwasy nukleinowe. Endospory bardziej odporne na prom UV. Stosowane do jalowania duzych sal, narzedzi, laboratoriów.

-potencjal oksydo-redukcyjny

zdolnosc danego ukladu do oddania lub przyjecia e

-sulfonamidy (chemoterapeutyki)

analogi kw p-aminobenzoesowego na G+: gronkowce, paciorkowce, laseczki, beztlenowce.

-kw p-aminosalicylowy PAS - bakteriostatycznie na pratki gruzlicy

-antybiotyki-wtorne metabolity

wybiorczosc, nie dzialaja szkodliwie na producenta, charakter oligodynamiczny-dzialaja przy niskim stezeniu, hamuja rozwoj organizmu

mechanizm oddzialywania:

interferuja z synteza sciany komorkowej, wplyw na blony cytoplazmatyczne, hamowanie metabolizmu kwasow nukleinowych i procesow zwiazanych z synteza bialek

43. Komensjalizm, protokooperacja, matabioza, synergizm

-komensalizm-jeden organizm stymuluje wzrost drugiego, nie ponoszac szkody ani korzysci

-protokooperacja-korzysc z zasiedlania jednakowego srodowiska przez dwie rozne populacje drobnoustrojow jest wzajemna (rozklad ceculozy)

-metabioza-kolejne wykorzystywanie produktow metabolizmu jednego organizmu przez drugi w okreslonym szeregu

-synergizm-swoista forma wspolzycia dwoch organizmow (nitryfikacja) wzajemne stosunki polegajace na wzmacnianiu lub uzupelnianiu przez dzialanie innych gatunkow.

44. Formy antagonizmu w glebie miedzy drobnoustrojami

-konkurencja o pokarm, o miejsce w zasiedlaniu, o tlen i wode, wytwarzanie toksyn

Temat 31: Podział drobnoustrojów ze względu na dostępne źródła energii, węgla i elektronów.

Podział ze względu na źródło węgla:

1. autotrofy - źródłem CO₂ (bakterie, sinice, glony)

2. heterotrofy - organiczne związki węgla (grzyby, liczne bakterie, zwierzęta)

- auksotrofy - witaminy, aminokwasy, biotyna

- prototrofy - proste zwiazki chemiczne

Podział ze względu na źródło energii:

1. fototrofy - wykorzystują energię promieniowania słonecznego

2. chemotrofy - energia chemiczna z rozkładu związków organicznych lub nieorganicznych

Podział ze względu na źródło elektronów:

1. litotrofy - wykorzystują związki nieorganiczne (np. H₂, NH₃, H₂S)

2. organotrofy - wykorzystują związki organiczne

---