1. Omówić bakterie siarkowe i przeprowadzany przez nie proces utleniania związków siarki. Do bakterii siarkowych zaliczamy: bakterie nitkowate z rodzajów Beggiatoa, Thiotrix i Thioploca. Są to organizmy wodne mające zdolność przejściowego magazynowania siarki pierwiastkowej w komórkach. Tworzą one długie nitki, wolnopływające (Beggiatoa) lub osiadłe(Thiotrix). Energie uzyskują z reakcji utleniania siarkowodoru do siarki, a następnie dalej do kwasu siarkowego. Drugą grupę stanowią urzęsione, gram ujemne pałeczki należące do rodzaju Thiobacillus, występujące w glebie i utleniające siarkę lub kwasy tionowe. Wiele bakterii siarkowych rozwija się dobrze w środowisku o odczynie kwaśnym, wyjątek stanowi tylko Thiobacillus denitrificans-wykorzystuje azotany jako akceptor wodoru (oddychanie azotanowe), a uzyskany w tym procesie tlen zużywa do utleniania związków siarki, z czego czerpie energię do asymilacji dwutlenku węgla CO2. Wydajność energetyczna utleniania związków siarki jest niewielka ( nie przekracza 10%, tylko u młodych komórek osiąga 50%). 2. Scharakteryzować promieniowce: morfologia, występowanie, właściwości fizjologiczne. Komórki promieniowców przybierają formy rozgałęzionych nitek, które nazywamy Pseudomycelium. Oprócz pseudogrzybni przerastającej podłoże wytwarzają także wzniesiona ponad nim grzybnie powietrzną. Ściana komórkowa zbudowana jest jak u bakterii gramdodatnich podobnie jak inne bakterie wrażliwe są one na bakteriofagi. Do grzybów natomiast upodabnia je prócz charakterystycznego sposobu wzrostu w postaci pseudomycelium, także występujący w komórce ruch cytoplazmy, związany z transportem substancji odżywczych oraz tworzenie zarodników, powstających na specjalnych sporoforach. Metabolizują trudne do rozłożenia substancje chemiczne np. wyższe kwasy tłuszczowe, węglowodory, sterydy, związki aromatyczne i heterocykliczne. W większości są to organizmy tlenowe i na ogół mezofilne, spotyka się też termofile. Produkują i wydzielają do środowiska antybiotyki. Występują w dużych ilościach w glebie, kompostach, oborniku, rozwijają się na produktach spożywczych. Są wśród nich patogeny roślin, zwierząt i ludzi. 3. Przedstawić przemiany substratu zachodzące podczas fermentacji propionowej. W wyniku działalności bakterii fermentacji propionowej zachodzi przekształcenie glikozy w kwas propionowy. Mogą one wykorzystywać też: sacharozę, pentozy, kwas mlekowy, jabłkowy, glicerynę. Prócz kwasu Propionowego produktami są też kwas Bursztynowy, octowy i dwutlenek węgla C O 2. Specyficzną cechą tej fermentacji jest to że obok fosforylacji substratowej prowadzącej do otrzymania czterech moli A T P z jednego mola glikozy zachodzi tez prawdopodobnie fosforylacja związana z transportem elektronów z N A D H na akceptor za pośrednictwem flawoproteidów co dostarcza dodatkowo 2 mole A T P. Bakterie propionowe są gram dodatnie, nieruchliwe nie wytwarzające przetrwalników, do fermentacji potrzebują środowiska beztlenowego. Miejscem ich występowania są jelita, produkty mleczne. Zaliczamy do nich bakterie z rodzaju: Propionibacterium, Veillonella alcalescens, Clostridium propionicum, Selenomonas ruminarium, Peptostreptococcus elsdenii. 4. Na czym polega zjawisko chemosyntezy, podać przykłady. Chemosynteza -jest to mniej skomplikowany sposób samożywności. Przeprowadzają go organizmy nazywane chemoautotrofami, wyłącznie bakterie, których źródłem energii do asymilacji dwutlenku węgla, (CO2) są reakcje utlenienia prostszych związków nieorganicznych chemolitotrofy, lub związków organicznych (jak na przykład metan) -chemoorganotrofy. Pełni ona bardzo ważną rolę w obiegach pierwiastków ważnych biologicznie (azotu, węgla, fosforu). Tak jak u fotosyntetyzujących autotrofów, chemosynteza jest źródłem związków organicznych, czyli sześciowęglowych cukrów (jak na przykład glukoza) i ewentualnie związków trzywęglowych. Chemosyntezę można podzielić na dwa etapy: -utlenianie związku chemicznego (odpowiednik fazy jasnej fotosyntezy, w którym dany organizm wytwarza energie użyteczną biologicznie (A T Powiązanie dwutlenku węgla C O 2 i produkcja glukozy (na tej samej zasadzie, co faza ciemna fotosyntezy). Przykłady chemosyntezy: -bakterie nitryfikacyjne: bakterie z rodzaju Nitrosomonas ( wykorzystują utlenianie amoniaku do azotynów -soli kwasu azotowego(3)) (około. 664 Kilo dżuli) bakterie z rodzaju Nitrobacter (wykorzystują utlenianie azotynów do azotanów -soli kwasu azotowego(5)) (około 151 kilo dżuli) -siarkowe: bakterie z rodzaju Beggiatoa (utleniają siarkowodór do czystej siarki) (około. 273 Kilo dżuli) bakterie z rodzaju Thiotrix (utleniają czystą siarkę do kwasu siarkowego(6)) (około 1193 kilo dżuli) -wodorowe: bakterie z rodzaju Hydrogenomonas (utleniają wodór do wody) (około. 479 Kilo dżuli) -żelaziste: bakterie z rodzaju Ferrobacillus (utleniają sole żelaza(2) do soli żelaza(3)) (około. 168 Kilo dżuli) tlenkowęglowe: bakterie utleniające tlenek węgla, (CO) do dwutlenku węgla, (CO2): bakterie metanowe: bakterie utleniające metan do dwutlenku węgla (około. 445 Kilo dżuli)5. Na czym polega oddychanie beztlenowe bakterii środowiskach ubogich lub całkowicie pozbawionych tlenu np. muły denne, przewód pokarmowy zwierząt, w pewnych warunkach gleba nie może on być użyty, jako akceptor wodoru w procesie utleniania substratu oddechowego. Role te spełniają wówczas inne substancje nieorganiczne znajdujące się na wysokim stopniu utleniania (azotany, siarczany, węglany). Łańcuch przenośników jest w tym przypadku zbliżony do tego przy oddychaniu tlenowym a substrat również jest utleniany do dwutlenku węgla C O 2 i wody H 2 O. Mikroorganizmy oddychające beztlenowo nie posiadają katalazy-są to też mikroaerofile żyjące przy niewielkim stężeniu tlenu, albo brak im katalazy i dysmutazy nadtlenków-bezwzględne beztlenowce, dla których obecność tlenu jest zabójcza. Oddychanie azotanowe polega na przekształcaniu azotanów poprzez azotyny i hydroksylaminę do amoniaku, który może być wykorzystywany do syntezy aminokwasów. Bakterie zdolne do oddychania azotanowego redukują azotany inaczej-produktami są wtedy N 2 O lub wolny azot. Proces ten prowadzą chemolitotrofy, chemoorganotrofy. Oddychanie siarczanowe - podobnie jak w przypadku azotanów także siarczany mogą być redukowane na drodze asymilacyjnej i dysymilacyjnej. Redukcja asymilacyjna polega na przeprowadzeniu siarki do S-2 tak, aby była możliwość wbudowania jej do związków organicznych. Dysymilacyjna redukcja siarczanów jest związana z procesem oddychania beztlenowego, przy którym są one akceptorem elektronów przenoszonych z substratu oddechowego. Ten typ utleniania spotykamy u bakterii występujących w zbiornikach wodnych i bagnach. Oddychanie węglanowe gdzie akceptorem elektronów w procesie oddychania beztlenowego mogą być też dwutlenek węgla C O 2 i węglany. Zawarty w tych związkach węgiel ulega redukcji do metanu. Równocześnie zachodzi utlenianie wodoru. Zachodzi to u bakterii metanogennych. 6. Omówić sposoby pobierania pokarmu przez mikroorganizmy. Komórki mikroorganizmów pobierają pokarm równomiernie cała powierzchnią ciała. Jedynie u grzybów strzępkowych proces ten zachodzi intensywniej w starszych fragmentach grzybni. Drobnoustroje pobierają pokarm w postaci wielkocząsteczkowej, małocząsteczkowej, przez bierna dyfuzję, ułatwiona dyfuzję, transport aktywny. Pobieranie związków wielkocząsteczkowych rozpoczyna się od wydzielenia do środowiska egzoenzymów ( proteazy, amylazy, celulazy, nukleinazy). Enzymy te powodują rozbicie dużych cząsteczek związków organicznych na ich proste składniki (aminokwasy, monosacharydy), które mogą przenikać do wnętrza komórki. Związki o małych cząsteczkach przedostają się do komórki przez ścianę komórkową, która jest jedynie rodzajem „sita o otworach” zmieniających swoje rozmiary, co uniemożliwia wnikanie zbyt dużych cząsteczek. Natomiast błona cytoplazmatyczna zdolna jest do rozpoznawania różnych związków chemicznych oraz czynnego ich wprowadzania do wnętrza komórki. Istnieje kilka mechanizmów tego transportu: Bierna dyfuzja-na jej zasadzie są pobierane woda, gliceryna, cukry cztero i pięciowęglowe. Proces ten nie wymaga wykorzystywania dodatkowej ilości energii przez komórkę, a transport substancji zachodzi zgodnie z gradientem stężeń. Ułatwiona dyfuzja-przebiega zgodnie z malejącym gradientem stężeń, działają dodatkowo mechanizmy ułatwiające wnikanie, związane jest to z większą szybkością przenikania i selektywnością związków. Transport aktywny-wnikanie substancji do komórki wbrew gradientowi stężeń) od stężenia niższego do wyższego) lub potencjału, wymaga też nakładu energii. Podstawową role w transporcie aktywnym odgrywają substancje białkowe zawarte w błonie cytoplazmatycznej. Ich działanie polega na rozpoznawaniu odpowiednich substancji pojawiającej się w otoczeniu, połączeniu się z nią, przeniknięciu przez błonę cytoplazmatyczną i uwolnieniu jej we wnętrzu komórki. 7. Omówić bakterie wodorowe i ich metabolizm. Organizmy, do których zaliczamy: Pseudomonas facilis, Pseudomonas sacharophila, Alcaligenes eutrophus, Nocardia autotrophica. Jako bezwzględne aeroby (bezwzględne tlenowce) mogą wykorzystywać, jako źródło węgla i tylko dwutlenek węgla C O 2, asymilowany w chemosyntezie, lecz i pobierać związki organiczne? Utlenianie wodoru w warunkach tlenowych jak i beztlenowych Micrococcus denitrificans gdzie akceptorem elektronów są azotany i azotyny. 8. Porównać budowę rybosomów Procaryota i Eucaryota. Rybosomy są to niewielkie ziarnistości w cytoplazmie, uważane za centra syntezy białek w komórce. Składnikami są kwasy rybonukleinowe oraz białka. Rybosomy bakterii maja stałą sedymentacji Svenberga 70 S składająca się z 2 podjednostek 30 S i 50 S. W komórce często łączą się w skupiska zwane polirybosomami. Natomiast u Eucaryota są one nieco większe ze stałą sedymentacji 80S. 9. Porównać wydajność energetyczną różnych typów procesów katabolicznych. Przemiany kataboliczne polegają na rozkładzie substancji organicznych o dużych cząsteczkach na proste związki ( dwutlenek węgla C O 2, woda H 2 O) lub związki organiczne o niewielkich cząsteczkach. Wydzielającą się przy tym energia jest magazynowana i może być użyta do syntezy składników komórki, pobierania pokarmów, wzrostu, rozmnażania, a także wykonywania ruchów. Wyróżniamy tu: oddychanie tlenowe, beztlenowe i fermentacje. Podczas oddychania tlenowego w komórkach mikroorganizmów dochodzi do połączenia wodoru z tlenem za pomocą łańcucha przenośników, co powoduje stopniowe wydzielanie energii oddając ją porcjami o takich wielkościach, jakie mogą być zmagazynowane w cząsteczce A T, P. Oddychanie beztlenowe ze względu na warunki ubogie lub zupełnie beztlenowe nie może on być użyty, jako akceptor wodoru w procesie utleniania substratu oddechowego, role te spełniają wówczas, Np. azotany, siarczany, węglany, łańcuch przenośników jest zbliżony jak w oddychaniu tlenowym, dlatego wydajność energetyczna jest dużo niższa niż w oddychaniu tlenowym. W procesie fermentacji wydziela się najmniejsza ilość energii. Fermentacja polega na rozbiciu substratu oddechowego na części oraz utlenieniu jednej z nich kosztem zredukowania drugiej. Elektrony są przenoszone z substratu na akceptor (związek organiczny) bezpośrednio z pominięciem łańcucha przenośników. 10. Omówić sposoby rozmnażania się u grzybów. Rozmnażanie może być płciowe lub bezpłciowe; występuje duże zróżnicowanie budowy i kształtu owocników oraz zarodników, a także przebiegu procesu rozmnażania i cykli rozwojowych. Charakterystyczne dla grzybów z klasy workowców i podstawczaków jest też zjawisko dikariofazy; polega ono na znacznym opóźnieniu czasowym pomiędzy połączeniem się komórek w procesie płciowym a połączeniem się jąder tych komórek w jądro diploidalne. W okresie dikariofazy sprzężone jądra haploidalne podlegają wielokrotnym podziałom, dzielą się też komórki, następuje wzrost grzybni i zachodzi rozmnażanie wegetatywne. Innym zjawiskiem jest tetrapolarytet występujący u gatunków z rodzaju Hymenomycetes, polega ona na istnieniu w ramach jednego gatunku czterech rodzajów grzybni heterotelicznej. Podczas skomplikowanego w stopniu niespotykanym u żadnych innych mikroorganizmów procesu łączą się ze sobą kolejno według schematu jądra wszystkich 4 grup płciowych. Na podstawie sposobu rozmnażania się wyróżniamy 5 klas grzybów: Zygomycetes (sprzężniaki) -stadium wegetatywne tworzy cenocytyczna obłoniona grzybnia. Wyrastają z niej specjalne trzonki konidialne, posiadające na wierzchołku sporangiospory lub sporangia. Powstałe na trzonkach lub w zarodniach sporangiospory kiełkują dając nowe strzępki grzybni. Proces płciowy polega na zlewaniu się ruchomych simblospor lub tez na łączeniu specjalnie w tym celu wytwarzanych form gametangiów, co prowadzi do powstania oospory lub zygospory będących także formami przetrwalnikowymi. Ascomycetes (workowce) -tworzą one mycelium o strzępkach podzielnych przegrodami poprzecznymi na komórki lub też są to pojedyncze swobodne komórki rozmnażające się przez pączkowanie (drożdże). Często spotyka się też struktury powstałe z pseudoparenchymy-masy zbitych strzępek formujących podkładki, owocniki, skleroty lub sznury grzybniowe. Wyróżniamy tu też wiele form zarodników: artrospory, aleuriospory, konidia, fialospory, poknospory. Proces płciowy polega na wytwarzaniu askospor (zarodników workowych) powstających najczęściej po 8 sztuk w workach. Basidiomycetes ( podstawczaki) -podobne są do ascomycetas, różnią się jedynie inną formą rozmnażania płciowego, zamiast askospor mają zarodniki podstawkowe-basidiospory tworzące się zewnętrznie na specjalnych komórkach-podstawkach. Deuteromycetes-fungi imperfacti (grzyby niedoskonałe) -rozmnażają się przez różnego rodzaju zarodniki wegetatywne. Myxomycetes(śluzowce) - w cyklu rozwojowym zarodniki kiełkują w pływki, rozmnażające się następnie przez podział. Kopulacja pływków prowadzi do powstania pełzaków, które mogą się łączyć w tzw. sluźnie-wielkojadrowe protoplasty poruszające się dzięki ruchom plazmy. Po pewnym czasie śluźnie przekształcają się w ciała owocujące, na których powstają zarodnie wypełnione zarodnikami. 11. Przedstawić sposoby poruszania się mikroorganizmów. Rzęski są organem umożliwiającym poruszanie się. Bakteria wprawiając je w ruch wirowy może pokonać w ciągu jednej sekundy odległość kilkadziesiąt razy przekraczającą wymiary komórki. Rzęski są zbudowane ze zwiniętego spiralnie włókna flagelliny i zakotwiczone w błonie cytoplazmatycznej. Budową różnią się od wici spotykanych u Eucaryota. Ilość i rozmieszczenie rzęsek jest zróżnicowane. Wyróżniamy między innymi. Jednorzęsne, dwurzese, czuborzęse, dwuczuborzęse, okołorzęse. Fimbrie lub pile są również wyrostkami cytoplazmatycznymi zbudowanymi z białka. Odgrywają istotną rolę w procesach paraseksualnych obserwowanych u bakterii, mogą reagować z fagami, przeciwciałami, a także zwiększają powierzchnię adsorpcyjną komórki. U organizmów chorobotwórczych pile powodują przywieranie bakterii do komórek zwierzęcych. 12. Przedstawić źródła węgla wykorzystywane przez mikroorganizmy. Dla mikroorganizmów autotroficznych źródłem węgla są utlenione połączenia tego pierwiastka,: dwutlenek węgla C O 2 i kwas węglowy H 2 C O 3, do czego potrzebne jest dostarczenie energii (świetlna lub chemiczna zmagazynowana w związkach pobieranych z otoczenia). Organizmy heterotroficzne wymagają dostarczenia związków węgla, jako związki organiczne. Prototrofom wystarcza jedna substancja nawet o bardzo prostej budowie (metan). Natomiast auksotrofy wymagają wielu bardziej złożonych związków organicznych, których same nie są w stanie zsyntetyzować. Najłatwiej przyswajalne przez mikroorganizmy są cukry proste, wielocukry, polisacharydy, kwasy organiczne, aminokwasy, białka. Natomiast związki o skomplikowanej budowie jak fenole, ligniny są wykorzystywane tylko przez niektóre grupy drobnoustrojów. 13. Przedstawić podział mikroorganizmów na podstawie przeprowadzanych przez nie procesów anabolicznych. Procesy anaboliczne polegają na syntezie substancji o dużych i skomplikowanych cząsteczkach z prostszych związków chemicznych. Podstawowym materiałem budulcowym są proste związki węgla. W zależności od pochodzenia tego pierwiastka i jego formy mikroorganizmy podzielono na: autotrofy (samożywne), które mogą go pobierać w postaci nieorganicznej, (dwutlenek węgla C O 2), oraz heterotrofy (cudzożywne) wymagające obecności w podłożu węgla w postaci związków organicznych. Do heterotrofów zaliczamy też prototrofy-zadowalające się jednym związkiem organicznym, auksotrofy-niemające zdolności syntezowania niektórych niezbędnych im do życia substancji (witamin, aminokwasów). Obecnie oznacza się tak zwany. Typ pokarmowy mikroorganizmów na podstawie wykorzystywanych przez nie źródeł energii oraz donorów elektronów potrzebnych do redukcji N A D + i N A D P, +. Dlatego tez wyróżniamy fotolitotrofy-wykorzystują do syntezy związków organicznych energię świetlną i nieorganiczne donory elektronów, fotoorganotrofy-wykorzystują energie świetlną i związki organiczne, jako donory elektronów, chemolitotrofy-wykorzystują energię chemiczna i nieorganiczne donory energii, chemoorganotrofy-wykorzystujące energię chemiczną oraz związki organiczne, jako donory elektronów. 14. Scharakteryzować najważniejsze grupy grzybów występujących w glebie. Do grzybów występujących w glebie zaliczamy; Zygomycetes (sprzężniaki) -grzyby z tej klasy pospolicie występują w wodach i w glebie, wiele gatunków jest też patogenami powodującymi choroby roślin. Ważnym rodzajem należącym do tego rzędu jest Mucor-tworzy grzybnię przerastającą podłoże a także obfity puszysty nalot na powierzchni, składający się z członków (sporangioforów) z umieszczonymi na wierzchołku kulistymi sporangiami, w których powstają liczne zarodniki. Z fragmentów strzępek oddzielonych przegrodami i otoczonych grubą ścianą komórkową powstają chlamydospory. Rozmnażanie płciowe przebiega z wytworzeniem zygospor o charakterystycznym wyglądzie oraz zwiększonej odporności na niekorzystne warunki środowiskowe. Ascomycetes ( workowce) -podobnie jak Zygomycetes, i wiele gatunków Deuteromycetes także charakteryzują się większą w porównaniu z bakteriami odpornością na niekorzystne warunki środowiskowe, tolerują znacznie wyższe ciśnienie osmotyczne, szerszy zakres ph. Oraz dobrze znoszą warunki niskiej wilgotności. Ważną grupa tu występująca są drożdże zarodnikujące-jednokomórkowe mikroorganizmy o zaokrąglonym kształcie rozmnażające się przez pączkowanie, a także generatywnie przez wytwarzanie w komórce zarodników workowych. Tworzą się one przy pogorszeniu warunków środowiskowych, głównie przy spadku zaopatrzenia w substancje odżywcze i mają charakter przetrwalników o zwiększonej odporności. Wszystkie drożdże są heterotrofami wykorzystują głównie cukry proste w warunkach tlenowych i beztlenowych. Spotykamy je w przyrodzie umożliwiają proces fermentacji, są wykorzystywane w przemyśle rolnym. Basidiomycetes ( podstawczaki) -ogólna charakterystyka jest zbliżona do Ascomycetes, różnią się jedynie inną formą rozmnażania płciowego, zamiast askospor mają zarodniki podstawkowe -basidiospory tworzące się zewnętrznie na specjalnych komórkach-podstawkach. Do tej klasy należy wiele grzybów kapeluszowych, tworzących mikoryzy z drzewami w lasach, grzyby rozkładające drewno (huby), a także ważne patogeny roślinne ( rdze, głownie). Deuteromycetes-fungi imperfacti (grzyby niedoskonałe) -rozmnażają się przez różnego rodzaju zarodniki wegetatywne. Jest to bardzo liczna grupa grzybów, z których wiele występuje w glebie, biorąc udział w zachodzących tam procesach -rozkładzie materii organicznej, tworząc mikoryzy z roślinami. Myxomycetes(śluzowce) - grupa organizmów wykazująca znaczne podobieństwo do pierwotniaków żyją one w różnych środowiskach, jednak preferują te o wysokiej wilgotności ( wilgotna ściółkę, laki). W cyklu rozwojowym zarodniki kiełkują w pływki, rozmnażające się następnie przez podział. Kopulacja pływków prowadzi do powstania, pełzaków które mogą się łączyć w tak zwane sluźnie-wielkojądrowe protoplasty poruszające się dzięki ruchom plazmy. Po pewnym czasie śluźnie przekształcają się w ciała owocujące, na których powstają zarodnie wypełnione zarodnikami. 15. Z jakich źródeł azotu mogą korzystać mikroorganizmy. Mikroorganizmy zdolne są do pobierania azotu zarówno w postaci nieorganicznej jak i organicznej, mogą też korzystać z wolnego azotu atmosferycznego, czego nie potrafią inne organizmy żywe. Azot w postaci związków nieorganicznych pobiera wiele gatunków bakterii, grzybów, glonów oraz niektóre pierwotniaki. Przyswajane są zarówno jony azotanowe jak i amonowe, choć te ostatnie są korzystniejsze z punktu widzenia bilansu energetycznego komórki. Duża ilość mikroorganizmów jest zdolna do pobierania organicznych połączeń azotu, przede wszystkim aminokwasów. W postaci pierwiastkowej asymilują azot niektóre bakterie a także sinice. Z tym zjawiskiem spotykamy się zarówno u form wolno żyjących jak i symbiotycznych. 16. Omówić ciała chromatoforowe i wtręty substancji zapasowych w komórkach bakterii. Ciała chromatoforowe są to kuliste lub jajowate twory o średnicy od 50 do100 nanometrów, charakteryzujące się konstrukcją warstwową. Zawierają one barwniki: chlorofil bakteryjny i karotenoidy, a także białka i lipidy niezbędne w procesie fotosyntezy. W cytoplaźmie komórek bakteryjnych znajdują się niekiedy wtręty substancji zapasowych w postaci kwasu 2-hydroksymasłowego, granulozy, glikogenu, czy też wolutyny. U bakterii siarkowych występują kropelki siarki koloidalnej. Gatunki żyjące w wodach mogą posiadać pęcherzyki gazu. Wodniczki natomiast pojawiają się jedynie u starych lub zdegenerowanych komórek bakterii. 17. Na czym polega oddychanie azotanowe, jakie bakterie mogą przeprowadzać taki proces?Oddychanie azotanowe polega na przekształcaniu azotanów poprzez azotyny i hydroksylaminę do amoniaku, który może być wykorzystywany do syntezy aminokwasów. Bakterie zdolne do oddychania azotanowego redukują azotany inaczej-produktami są wtedy podtlenek azotu N 2 O lub wolny azot N . Process ten roads chemolitotrofy-Micrococcus denitrificans, thiobacollus denitrificans, chemoorganotrofy-Escherichia coli, Peacocks denitrificans, a także Micrococcus, Pseudomonas, Achromobacter. 18. Co to są permeazy, jakie jest ich działanie i znaczenie? Są to substancje białkowe zawarte w błonie cytoplazmatycznej, związki o swoistym działaniu, odgrywające bardzo ważną rolę w transporcie aktywnym substancji. Ich działanie polega na rozpoznawaniu odpowiednich substancji pojawiającej się w otoczeniu, połączeniu się z nią, przeniknięciu przez błonę cytoplazmatyczną i uwolnieniu jej we wnętrzu komórki. 19. Jakie bakterie przeprowadzają fermentację masłową, przedstawić zachodzące przy tym przemiany substratu?Fermentację masłową przeprowadzają bezwzględne beztlenowce z rodzaju Clostridium, są to gram dodatnie laseczki tworzące przetrwalniki, obdarzone zdolnością ruchu. Są wśród nich gatunki chorobotwórcze: Clostridium tetani (tężec), Clostridium botulinum (laseczka jadu kiełbasianego), a także wiele gatunków żyjących w glebie: Clostridium butyricum, Clostridium acetobutyricum, Clostridium botulinum. Oprócz kwasu masłowego powstaje szereg innych produktów: kwas bursztynowy, octowy, etanol, aceton, izopropanol oraz dwutlenek węgla C O 2 i wodór H 2. 20. Na czym polega fermentacja alkoholowa, wymienić organizmy zdolne do jej przeprowadzania. W wyniku fermentacji alkoholowej z jednej cząsteczki cukrupowstają 2 cząsteczki etanolu oraz dwutlenek węgla C O 2 . Przemiany substratu polegają na przekształceniu cukru do kwasu pirogronowego w procesie glikolizy i zredukowaniu ostatniego związku przez aldehyd octowy do alkoholu etylowego. Zespół czynnych przy tym enzymów działa jedynie na cukry proste. Oligo i polisacharydy musza być wcześniej zhydrolizowane do monosacharydów. Fermentacje alkoholową przeprowadzają drożdże oraz niektóre gatunki grzybów z rodzaju Mucor i Rhizopus. Wśród bakterii etanol jest głównym produktem fermentacji przeprowadzonej przez Sarcina ventriculi, Zymomonas mobilis. 21. Budowa, cykl życiowy, pochodzenie wirusów. Wirusy są to wewnątrzkomórkowe pasożyty bakterii roślin i zwierząt. Są to twory o bardzo uproszczonej budowie, które nie przejawiają aktywności biologicznej w czasie, kiedy znajdują się poza komórka gospodarza w formie tak zwanej. wirionów podczas fazy spoczynkowej. Dopiero wewnątrz komórki pozornie martwy twór przechodzi w fazę wegetatywną i zaczyna się powielać. Ich rozmiary są niewielkie i wahają się od kilkunastu do kilkuset nano metrów. W zależności od budowy wyróżniamy wirusy o strukturze helikoidalnej jak np. wirus mozaiki tytoniowej, wirusy izometryczne o kształtach bryłowatym, w których podjednostki białkowe są luźniej związane z kwasem nukleinowym, oraz wirusy złożone np bakteriofagi. Wirusy są zbudowane z kwasu nukleinowego ( D N A i R N Azawierającego informacje genetyczną ) oraz kapsydu składającego się z substancji białkowych, którego zadaniem jest ochrona kwasu nukleinowego, rozpoznanie właściwego gospodarza oraz absorpcja i wprowadzenie wirusa do wnętrza komórki żywiciela. Po przedostaniu się wirusa do komórki zostaje zaburzony jej normalny metabolizm. Przy udziale polimerazy pochodzenia komórkowego lub własnej zaczyna się synteza dużej ilości kopii wirusowych kwasów nukleinowych. Syntetyzowane są także wirusowe białka w tym składniki kapsydu oraz w razie potrzeby specjalne białka pomocnicze. Kolejną fazą jest łączenie się elementów składowych w cząsteczki wirusa, co zachodzi samoczynnie w przypadku wirusów o prostej budowie, a pod kontrolą specjalnych genów u tych, u których konstrukcja jest bardziej złożona. Ze względu na duże uproszczenie budowy wirusów oraz specyficzny cykl rozwojowy istnieje kilka hipotez odnośnie pochodzenia i systematyki wirusów. Jedna z nich mówi, że mogą to być prymitywne istoty żywe powstałe w początkach formowania się życia na Ziemi, które przetrwały do naszych czasów chroniąc się w komórkach innych organizmów. Istnieje też możliwość, że wirusy to w wysokim stopniu uproszczone formy pasożytnicze powstałe w wyniku ewolucji z form bardziej skomplikowanych. Według innej hipotezy mogłyby one być fragmentem genoforu gospodarza, który uległ autonomizacji, czyli wyodrębnił się w osobną formę zdolną do opisanych sposobów czy może kilkoma równoległymi drogami albo też jeszcze w zupełnie inny sposób. Żyjące w komórkach bakteryjnych bakteriofagi posiadają materiał genetyczny w postaci pojedynczej spirali, R N A albo pojedynczej lub podwójnej nici D N A . Budowa tej ostatniej grupy wirusów jest bardzo charakterystyczna składa się ona z główki, zawierającej kwas nukleinowy i otoczonej białkową osłonką a także białkowego ogonka, zaopatrzonego w receptory pozwalające na rozpoznanie właściwego gospodarza. Fagi o pojedynczej nici D N A maja kulisty kształt lub też pentagonalny. Bakteriofag z pojedynczą nicią R N A również jest zbliżony do kształtu kulistego. Znany jest też specjalny typ fagów tego rodzaju żyjący w komórkach sinic i mający postać główki z niekurczliwym ogonkiem. Po wniknięciu do komórki bakteriofaga zawierającego podwójną nić D N A jego materiał genetyczny może ulec włączeniu do genoforu bakterii, a następnie unieczynnieniu przez specjalną substancję białkową zwaną represorem. Proces ten nazywamy lizogenizacją a komórkę komórki Lizogenną. Bakteria lizogenna nabiera odporności na ponowne zakażenie tym samym bakteriofagiem. Wbudowany w jej genofor kwas nukleinowy faga (profag) jest następnie przekazywany na następne pokolenia przy podziałach komórkowych. Po pewnym czasie może nastąpić wyodrębnienie faga z genoforu. W takim wypadku ustaje tak zwana represja a wycięty z genoforu profag przechodzi w fazę wegetatywną. Indukcje mogą także spowodować niektóre czynniki zewnętrzne jak np. promieniowanie ultrafioletowe. Bakteriofagi cechuje niekiedy specyficzność w wyborze gospodarza, dzięki temu mogą one być użyte do rozpoznawania i odróżniania od siebie poszczególnych gatunków bakterii, ale nawet i pewnej odmiany. Znane są także wirusy atakujące promieniowce-aktinofagi, komórek sinic-cyanofagi. Wirusy roślinne mają zwykły kształt kulisty lub pałeczkowaty, a ich rozmiary wynoszą od 10 do 50nano metrów. Nie maja one zdolności do przenikania o „własnych siłach” przez ścianę komórkową. Dostają się do środka przez uszkodzenia lub też są wprowadzane przez owady. W roślinie wirusy są transportowane z ruchem cytoplazmy i przez plazmodesmy przenoszą się do różnych tkanek i organów powodując ich zakażenie. Prowadzi to do wystąpienia szeregu objawów chorobowych. Wirusy zwierzęce-kształty mogą być sfaryczne, sześcienne, lub też pałeczkowate, a ich wielkość waha się od 10 do 200 nano metrów. Organizmy te cechuje nie tylko specyficzność gatunkowa ale i tkankowa. Oznacza to że istnieją np. wirusy neutropowe rozwijające się jedynie w tkance nerwowej ( wirus wścieklizny), pneumotropowe ( wirus grypy), czy dermatotropowe ( wirus ospy), pantotropowe mogące rozwijać się w różnych tkankach. Podobnie jak u bakteriofagów i wirusów roślinnych po wniknięciu do wnętrza komórki zachodzi tam namnażanie, lecz w odróżnieniu do poprzednich grup wirusy zwierzęce w miarę powstawania nowych egzemplarzy stopniowo przenikają na zewnątrz poprzez błonę komórkową. 22. Jakie substraty mogą ulegać fermentacji, przedstawić energetyczną wydajność tego procesu. Substratami fermentacji są : glukoza, pentozy, pirogronian, mleczan, jabłczan, maślan, octan, szczawiooctan, sacharoza, gliceryna. Podczas gdy oddychanie tlenowe pozwala komórce na wykorzystanie ponad 70% energii zawartej w rozkładanym substracie procesy fermentacji rzadko umożliwiają zmagazynowanie w postaci A T P więcej niż 20%. Pozostała część tej energii ulega rozproszeniu w środowisku w postaci ciepła. Wydajność energetyczna fermentacji jest o wiele niższa niż oddychania tlenowego i beztlenowego. 23. Omówić źródła węgla i azotu wykorzystywane przez mikroorganizmy w glebie. Dla mikroorganizmów autotroficznych źródłem węgla są utlenione połączenia tego pierwiastka: dwutlenku węgla C O 2 i kwas węglowy H 2 C O 3 do czego potrzebne jest dostarczenie energii (świetlna lub chemiczna zmagazynowana w związkach pobieranych z otoczenia). Organizmy heterotroficzne wymagają dostarczenia związków węgla jako związków organicznych. Prototrofom wystarcza jedna substancja nawet o bardzo prostej budowie (metan). Natomiast auksotrofy wymagają wielu bardziej złożonych związków organicznych których same nie są w stanie zsyntetyzować. Najłatwiej przyswajalne przez mikroorganizmy są cukry proste, wielocukry, polisacharydy, kwasy organiczne, aminokwasy, białka. Natomiast związki o skomplikowanej budowie jak fenole, ligniny są wykorzystywane tylko przez niektóre grupy drobnoustrojów. Mikroorganizmy zdolne są do pobierania azotu zarówno w postaci nieorganicznej jak i organicznej, mogą też korzystać z wolnego azotu atmosferycznego czego nie potrafią inne organizmy żywe. Azot w postaci związków nieorganicznych pobiera wielegatunków bakterii, grzybów, glonów oraz niektóre pierwotniaki. Przyswajane są zarówno jony azotanowe jak i amonowe choć te ostatnie są korzystniejsze z punktu widzenia bilansu energetycznego komórki. Duża ilość mikroorganizmów jest zdolna do pobierania organicznych połączeń azotu, przede wszystkim aminokwasów. W postaci pierwiastkowej asymilują azot niektóre bakterie a także sinice. Z tym zjawiskiem spotykamy się zarówno u form wolno żyjących jak i symbiotycznych. 24. Przedstawić i wyjaśnić zjawisko chemotaksji u mikroorganizmów. Bakterie zdolne do poruszania się są w stanie aktywnie reagować na czynniki środowiska, dzięki odpowiednim receptorom ulokowanym w ścianie komórkowej wykrywają one nawet znikome stężenie różnych substancji chemicznych. Zależnie od rodzaju tych związków zaczynają poruszać się zgodnie z rosnącym lub malejącym gradientem ich stężenia ( chemotaksja dodatnia lub ujemna). 25. Przedstawić sposób pobierania pokarmu przez mikroorganizmy. BYŁO W PKT 6 26. Przedstawić ogólną charakterystykę procesów oddechowych u bakterii. W środowiskach ubogich lub całkowicie pozbawionych tlenu Np. muły denne, przewód pokarmowy zwierząt, w pewnych warunkach gleba nie może on być użyta jako akceptor wodoru w procesie utleniania substratu oddechowego. Role te spełniają wówczas inne substancje nieorganiczne znajdujące się na wysokim stopniu utleniania (azotany, siarczany, węglany). Łańcuch przenośników jest w tym przypadku zbliżony do tego przy oddychaniu tlenowym a substrat również jest utleniany do C O 2 i H 2 O. Mikroorganizmy oddychające beztlenowo nie posiadają katalazy-są to też mikroaerofile żyjące przy niewielkim stężeniu tlenu, albo brak im katalazy i dysmutazy nadtlenków-bezwzględne beztlenowce, dla których obecność tlenu jest zabójcza. Oddychanie azotanowe polega na przekształcaniu azotanów poprzez azotyny i hydroksylaminę do amoniaku który może być wykorzystywany do syntezy aminokwasów. Bakterie zdolne do oddychania azotanowego redukują azotany inaczej-produktami są wtedy podtlenek azotu N 2 O lub wolny azot N. Proces ten prowadzą chemolitotrofy, chemoorganotrofy. Oddychanie siarczanowe - podobnie jak w przypadku azotanów także siarczany mogą być redukowane na drodze asymilacyjnej i dysymilacyjnej. Redukcja asymilacyjna polega na przeprowadzeniu siarki do S-2 tak aby była możliwość wbudowania jej do związków organicznych. Dysymilacyjna redukcja siarczanów jest związana z procesem oddychania beztlenowego przy którym są one akceptorem elektronów przenoszonych z substratu oddechowego. Ten typ utleniania spotykamy u bakterii występujących w zbiornikach wodnych i bagnach. Oddychanie węglanowe gdzie akceptorem elektronów w procesie oddychania beztlenowego mogą być tez C O 2 i węglany. Zawarty w tych związkach węgiel ulega redukcji do metanu. Równocześnie zachodzi utlenianie wodoru. Zachodzi to u bakterii metanogennych. Istotą oddychania tlenowego jest schemat: substrat -dehydrogenaza -substrat utleniony + elektrony. Równocześnie mamy do czynienie z odłączeniem protonów h + czyli odwodorowaniem. Jony te są następnie przekazywane przez szereg przenośników, czyli substancji o coraz wyższym potencjale oksydacyjno-redukcyjnym na tlen, co prowadzi do wytworzenia cząsteczki H 2 O. Do tych przenośników zaliczamy N A D, N A D P, flawoproteidy, ubichion, cytochromy i oksydazę cytochromowi. Proces fermentacji mogą przeprowadzać niektóre bakterie, jak również grzyby. Polega ona na rozbiciu substratu oddechowego na części oraz utlenieniu jednej z nich kosztem zredukowania drugiej. Elektrony są więc przenoszone z substratu, a właściwie związku powstałego z jego rozbicia na akceptor, którym jest związek organiczny. Odbywa się to bezpośrednio z pominięciem łańcucha przenośników. W przypadku fermentacji zachodzi również synteza A T P Jest to tak zwana Fosforylacja substratowa. 27. Przedstawić przykłady drobnoustrojów patogenicznych dla zwierząt, w jaki sposób działają one na organizm gospodarza. Clostridium botulinum, laseczka jadu kiełbasianego, gronkowce produkujące toksyny powodujące zatrucia ludzi i zwierząt. Różne gatunki grzybów np. Aspergillus sp. Rozwijające się w paszach i produktach spożywczych, zatruwają je aflatoksynami. Wewnątrz ciała zwierząt są pasożyty przejściowe Lactobacillus acidophilus, pasożyty względne Escherichia coli, pasożyty bezwzględne np. Neisseria gonorrhoeae. Salmonella typhi, brucella zakażająca bydło trzodę i ludzi Yersenia pestis atakująca pchły, szczury i ludzi. Pasożytniczy tryb życia pasożytów polega na ich rozwoju w organizmie gospodarza. Pierwsza fazą jest zakażenie odbywające się różnymi drogami i źródłami. U 10-20% populacji stwierdza się obecność Neisseria maningitilis jest to dwoinka zapalenia opon mózgowych. 28. Na czym polega sterylizacja i dezynfekcja, omówić stosowane w tym celu metody. Sterylizacja inaczej wyjaławianie polega na usunięciu lub zniszczeniu wszystkich mikroorganizmów znajdujących się w poddawanej temu zabiegowi próbce, pożywce, czy innym obiekcie. Sposobem sterylizacji jest działanie podwyższonej temperatury. Proces ten przeprowadza się w suszarce (szkło laboratoryjne) w aparacie Kocha lub autoklawie (pożywki gleba i inne materiały). Dezynfekcja polega na usunięciu lub zabiciu większości występujących w dezynfekowanym pomieszczeniu lub materiale mikroorganizmów lub tez niektórych ich grup np. bakterie chorobotwórcze. Do wykonania tego zabiegu używa się najczęściej różnego rodzaju środków odkadzających między innymi tlenek etylenu, chloroform, różne alkohole, lizol. 29. Omówić przebieg fermentacji przy zakiszaniu materiału roślinnego. Kiszenie jest metoda konserwacji materiału roślinnego za pomocą kwasu mlekowego wytworzonego w nim droga fermentacji. W zakiszonym materiale rozwijają się początkowo wszystkie znajdujące się tam mikroorganizmy, po 12-24godzinach przez zużycie tlenu aeroby zostają wyłączone a przewagę uzyskują bakterie fermentacji mlekowej. Jako pierwsze namnażają się paciorkowce Leuconostoc mesenteroides, streptococcus lactis aby po upływie 1-3 dni ustąpić miejsca formom wydłużonym Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis i Lactobacillus delbroecki. Nastepstwo to wywołane jest większa wrażliwością paciorkowców na obniżenie czynności środowiska. W konsekwencji w kiszonce występują 2 maxima liczebności bakterii. Pierwsze za które odpowiedzialne są paciorkowce w pierwszych dniach i drugie wywołane mnożeniem się pałeczek w późniejszym okresie. Po zakończeniu fermentacji pH kiszonki powinno wynosić < 4. 2. 30. Przedstawić mechanizm i znaczenie koniugacji u bakterii. Ten rodzaj przenoszenia materiału genetycznego jest związany z występowaniem w komórkach bakterii plazmidów koniugacyjnych. Są to autonomiczne cząsteczki D N A których replikacja przebiega niezależnie od podziału genoforu bakterii przykładem może być plazmid F Escherichia coli. Komórki w których jest on obecny określamy jako F+ a pozbawione plazmidu to F-. Trzeci rodzaj komórek w których helisa plazmidowego D N A jest włączona do genoforu bakterii określane jest jako typ H f r. Wszystkie plazmidy które mogą występować autonomicznie lub być wbudowane do genoforu nazywamy episomami. W przypadku zblizaia się komórek typu F+ i F-albo H f r i F dochodzi do koniugacji czyli połączenia ich za pomocą pili i wymiany materiału genetycznego. Polega to na przejściu czynnika F do komórki F-. W wyniku takiego procesu komórka F-zostaje przekształcona na tym F+ lub H f r 31. Przedstawić mechanizm i przyczyny występowania mutacji u bakterii. Mutacja to nagłe pojawienie się w populacji komórek różniących się od pozostałych np. swoimi wymaganiami co do niezbędnych substancji odżywczych lub wrażliwości na niekorzystne warunki środowiska i przekazujących te cechy komórkom potomnym. Przyczyny mutacji to zmiana w budowie D N A np. zamiast przyłączenia właściwej zasady purynowej lub pirynowej zostaje przyłączona inna o podobnej budowie, zakłócenia zdolności kontrolnych polimerazy D N A ( nukleoidy łączone są w złej kolejności ), wbudowanie do części D N A zamiast nukleotydu jego analogu, zmiana w matrycy służącej jako wzór do syntezy nowej nici wywołana np. promieniowaniem ultra fioletowym U V albo pod wpływem mutagenów chemicznych, zmiana fazy odczytu występująca po dodaniu lub opuszczeniu nukleotydu w łańcuchu D N A powoduje to syntezę innego białka, Mutacje milczące-zmiana trójki nukleotydów która nie powoduje widocznych efektów albo zmiana aminokwasów poza jego centrum aktywnym. 32. Przedstawić organizmy wytwarzające antybiotyki oraz opisać działanie i znaczenie tych związków. Antybiotyki to substancje działające przeciwbakteryjnie wytwarzane przez bakterie Nocardia, Streptomycetes w 80% przez promieniowce i grzyby Penicylium, Aspergillus, albo otrzymywane syntetycznie lub półsyntetycznie. Mają zdolność hamowania wzrostu lub zabijania mikroorganizmów. Chemicznie trwałe, dobrze rozpuszczają się w wodzie H 2 O, soli fizjologicznej oraz w soku żołądkowym. 33. Scharakteryzować wymagania mikroorganizmów co do wilgotności i ciśnienia osmotycznego. Obecność wody jest niezbędna mikroorganizmom do życia jednak większość mikroorganizmów nie rozwija się na podłożach o wilgotności mniejszej od 30%. Jedynie grzyby mogą występować na suchszych podłożach. Bardziej odporna na brak wody są komórki małe i kulista a także gram dodatnie a największa odporność maja endospory. Dzięki wyższemu stężeniu substancji rozpuszczonej w cytoplazimie względem otaczającego środowiska woda może wnikać na zasadzie osmozy do wnętrza komórki. Jeśli cisinie osmotycznie wzrośnie to utrudnia wnikanie wody do komórki, a także jej utratę na skutek czego ustanie wzrost lub komórka zostanie zniszczona. Bakterie halofilne z rodzaju Halococcus i Halobacterium są przyzwyczajone do wysokiego ciśnienia osmotycznego. 34. Jaki jest wpływ różnych rodzajów promieniowania na drobnoustroje. Światło widzialne wywiera niewielkie działanie bakteriobójcze, prowadzi czasem do inaktywacji enzymów i innych substancji, karoteniody znajdujące się w komórce mają działanie ochronne. Promieniowanie ultrafioletowe jest zdolne do tworzenia wolnych rodników oraz nadtlenków o znacznej aktywności chemicznej, a także pochłaniane przez zasady purynowe i pirymidynowe. Powoduje zakłócenia replikacji D N A i działa mutagennie. Promieniowanie jonizujące działa silnie mutagennie i bakteriobójczo, pod jego wpływem pękają wiązania chemiczne, wypadają całe odcinki nici D N A i rozrywane są cząsteczki białka. 35. Omówić rodzaje rekombinacji genetycznej. Rekombinacja genetyczna jest to powstawanie nowych struktur z połączenia różnych genoforów lub ich części. Wyróżniamy 2 rodzaje rekombinacji: ogólna zachodzi pomiędzy dwiema homologicznymi ( o takiej samej sekwencji nukleotydów) nićmi D N A po ich zbliżeniu i ułożeniu równolegle do siebie następuje miejscowe rozwinięcie i wycięcie za pomocą odpowiednich enzymów odpowiadających sobie fragmentów tworzą się wiec nici zawierające odcinki z obu cząstek D N A. Rekombinacja uprawniona (illegitime) czyli swoista nie tylko zachodzi między homologami, ale także pomiędzy czastkami D N A różniącymi się budową. Jednak musza mieć one pewne odpowiadające sobie odcinki które mogą być wymieniane. 36. Opisać metody obliczania liczebności mikroorganizmów w glebie. metoda posiewu( rozcieńczeń glebowych)-powszechnie używana, proste wyposażenie, jest ona pracochłonna, ma długi czas oznaczania i niska dokładność, metoda bezpośredniego liczenia-większa dokładność, proste wyposażenie, bardzo pracochłonna, wymaga wysokich kwalifikacji, rzadko stosowana, instrumentalna-wysoka dokładność, czułość, powtarzalność, prostota oznaczeń, szybkość oznaczeń, mało pracochłonna, niski koszt, kosztowna aparatura, 37. Przedstawić mechanizm indukcji enzymów u bakterii. 38. Wyjaśnić przebieg procesu kwaszenia mleka i produkcji napojów mlecznych. Intensywny rozwój wszystkich mikroorganizmów trwa krótko, gdyż tlen szybko zostaje zużyty, eliminowane są aeroby. Bujny rozwój paciorkowców, w wyniku zużycia laktozy powstaje kwas mlekowy którego stężenie narasta, obniżone pH ścina białka mlekowe; kazeiny przy stężeniu 1% wzrost paciorkowców jest hamowany, przewagę maja pałeczki, które ze względu na odporność na niskie pH mogą dalej przeprowadzać fermentacje i produkują kwas mlekowy aż do wyczerpania laktozy. Jogurt powstaje z mleka krowiego i owczego zaszczepionego gatunkami streptococcus lactis i Lactobacillus bulgaricus. Mleko acidofilne w wyniku fermentacji przez Lactobacillus acidophilus jest środkiem leczniczym, reguluje mikroflorę przewodu pokarmowego ( zmniejsza ilość drobnoustrojów gnilnych; zakwasza środowisko). Kefir-w wyniku fermentacji mlekowo-alkoholowej dzięki tak zwanym grzybkom fefirowym (ziarna kefirowe), czyli symbioza Lactobacillus caucasicum i grzyba Torula kefir. 39. Jak dzielimy mikroorganizmy pod względem ich wymagań co do temperatury. Dzielimy je na psychrofile minimum ok. 0 C, optimum do 20C, max 25-30C. Mezofile min 10-25C optymum 20-40C max 40-45CTermofile-25-45C, opt 45-65C max 60-90C40. Omówić krzywą wzrostu populacji bakterii na płynnej pożywce. Wzrost populacji bakterii składa się z kilku faz: -faza zastoju (lag-faza)-komórki nie dzielą się, ich ilość pozostaje na tym samym poziomie, bakterie przystosowują się do warunków nowego środowiska, długość taj fazy jest tym dłuższa im uboższa jest pożywka-faza młodości fizjologicznej-zwiększa się aktywność bakterii, zmniejsza się ich odporność na niekorzystne czynniki, komórki nie ulegają podziałom ale możliwy jest ich wzrostfaza logarytmicznego wzrostu-rozmiary komórek są stałe, częstość podziałów osiąga największą możliwość w danych warunkach, trwa ona do momentu wyczerpania składników pokarmowych, lub nagromadzenia toksycznych substancji przemiany materii. faza równowagi-komórki zamierają z prędkością zbliżona do stałych podziałów, ilość komórek jest na jednym poziomie ale może się zmieniać ich kształt i rozmiarfaza zamierania-ustają podziały komórek, coraz szybciej zamierają bakterie, zmniejsza się ilość komórekfaza logarytmicznego zamierania-ilość komórek zmniejsza się w postępie geometrycznym, czasem prowadzi to do samowyjałowienia się hodowli 41. Omówić zjawisko antybiozy Antybioza jest to wydzielanie przez mikroorganizmy substancji i związki chemiczne( np. antybiotyki) hamujące wzrost i rozwój innych mikroorganizmów. 42. Omówić wpływ pH na różne grupy drobnoustrojów. Bakteriom odpowiada na ogół odczyn obojętny lub lekko zasadowy ( pH od 6. 5 do 7. 5 ), ale grzyby mogą się rozwijać przy niższym pH od 5 do 6. W środowisku kwaśnym rosną dobrze bakterie fermentacji mlekowej i utleniające siarkę. Paciorkowiec zapalenia płuc czy cholery wolą odczyn alkaiczny, a Azotobacter obojętny. Wyróżniamy więc Acidofilne-kwaśne, neutrofilne-obojętne i alkalofilne-zasadowe. 43. Na czym polegają mechanizmy odporności bakterii na niskie i wysokie temperatury. Psychrofile, na ogół bakterie gram ujemne, ich powłoki zawierają nienasycone kwasy tłuszczowe o rozgałęzionych łańcuchach, konstrukcja i sposób funkcjonowania komórki, pozwala na pobieranie pokarmu przy niskich temperaturach otoczenia występują w wodach i glebie, wyróżnia się psychrofile bezwzględne lubią temperaturę poniżej 0 C i względne-w temperaturze poniżej 0 rosną wolno optimum mają przy 20 C, termofilne mają więcej substancji lipidowych w różnych strukturach komórki, mają zdolność do szybkiego odtwarzania uszkodzonych na skutek ciepła składników komórki, prawdopodobnie mają odporne na ciepło enzymy i inne białka. Dzięki zawartości w nich jonów metali i aminokwasów hydrofobowych wyróżnia się względne eurytermofile od 30 do 60 C i bezwzględne stenotermofile optimumod 65 do 70 C nie rozwijają się poniżej 38 40 C. 44. Przedstawić wymagania różnych grup mikroorganizmów co do potencjału redoksowego środowiska. Potencjał redoksowy charakteryzuje zdolność środowiska do utleniania się. W warunkach naturalnych jego wartość uzależniona jest od ilości tlenu przy dużym stężeniu tlenu jest wysoka a przy braku mała. Wyróżnia się bezwzględne tlenowce aeroby żyjące przy Eh od 0. 2-0. 4V są oksybiontami. Względne beztlenowce -rozwijają się przy różnych wartościach Eh, albo oksybionty albo anoksybionty. Ze względu na warunki w jakich żyją. Bezwzględne beztlenowce rozwijają się przy Eh -0. 2 V są anoksybiontami. Oksybionty do przemian metabolicznych wykorzystują wolny tlen, anoksybionty-przeprowadzane procesy są beztlenowe. 45. Co to jest konwersja lizogenna, kapsdukcja. Kapsdukcja jest to przenoszenie z jednej komórki bakterii do drugiej niewielkich odcinków D N A, zachodzi to bez kontaktu komórek czy pośrednictwa fagów. Konwersja lizogenna-jest to zjawisko polegające na pojawianiu się u bakterii określonej cechy po lizogenizacji komórki. Przykładem jest maczugowiec błonicy który syntetyzuje toksyny tylko wtedy, gdy w genoforze znajduje się odpowiedni profag. Podobnie Pseudomonas aeruginosa zmienia swój antygen powierzchniowy w obecności faga D-3. 46. Plazmidy: budowa, występowanie i znaczenie. Plazmidy to autonomiczne cząstki D N A mające kształt pierścienia, których replikacja odbywa się niezależnie od podziału genoforu bakterii. Plazmid może tez być wbudowany do D N A, ma on geny istotne dla komórki, np. gen o możliwości rozkładu laktozy przez bakterie Escherichia coli. W genach tych mogą być zawarte informacje o odporności na np. jony metali, o wydalaniu związków toksycznych na zewnątrz komórki. Zakażenie komórki jednym plazmidem zapobiega wnikaniu innych. 47. Wyjaśnić udział mikroorganizmów w procesie powstawania gleby. Wpływ na tworzenie struktury glebowej, wydzielanie substancji śluzowych polisacharydów, związków gumopodobnych pełniących rolę lepiszczaniezbędnego do powstania gruzełków gleby, oraz oplatanie grudek Przez grzybnię, ineralizacja materii organicznej; przekształcanie związków organicznych w mineralne, które są dostępne dla roślin-tak zwany obieg pierwiastków w przyrodzie, regulacja populacji patogenów roślinnych, synteza i równoczesny rozkład struktury próchnicy glebowej, wydzielanie związków barwnych, aktywnych w tworzeniu próchnicy, wiązanie azotu atmosferycznego i wzbogacanie gleby przez ten pierwiastek przez niektóre gatunki mikroorganizmów. bioremediacja-rozkład pestycydów, związków ropopochodnych ( źródło makroelementów dla niektórych mikroorganizmów), unieruchamianie metali ciężkich (immobilizacja) które nie przemieszczają się do innych elementów środowiska, oczyszczanie ścieków z zanieczyszczeń organicznych, 48. Co to jest i czym się zajmuje inżynieria genetyczna. Jest zespołem metod i technik laboratoryjnych umożliwiających wprowadzenie do genoforu bakterii lub plazmidów dowolnie wybranych obcych genów. Uzyskujemy w ten sposób owe organizmy o takim zestawie cech jakie nie występują w naturze, a są dla nas z jakiegoś powodu pożądane. Podstawę do przeprowadzenia tego typu zabiegów stworzyło opanowanie metod izolacji i oczyszczania kwasów nukleinowych, wprowadzania ich do żywych komórek i wykrycie enzymów restrykcyjnych ( rozpoznają niektóre sekwencje nukleotydów w D N A, nacinają nici zawsze wtakim samym miejscuz wytworzeniem tak zwanych lepkich końców dzięki którym elementy D N A zawsze do siebie pasują i mogą się łączyć). 49. Co to są hodowle synchronizowane, jak i w jakim celu je przeprowadzamy. Hodowle synchronizowane to takie w których bakterie znajdują się w równym wieku i takiej samej fazie rozwojowej, a potrzebujemy ich w znacznych ilościach. W hodowlach tych komórki dzielą się równocześnie. Otrzymuje się je sposobami: okresowa zmiana temperatury-komórki nie dzielą się, ale rosną, w końcu wszystkie są zdolne do podziału. Usunięcie jednego ze składników pokarmowych-jest to metoda podobna do poprzedniej, używana w wyjątkowych okolicznościach. Równoczesne kiełkowanie przetrwalników. Selekcja mechaniczna polega na oddzieleniu komórek w równym wieku dzięki filtrom. Rozdział na podstawie różnic w gęstości dzięki wirowaniu w gradiencie gęstości. 50. Omówić wzrost kolonii bakterii na pożywce stałej. Na pożywkach tych zostaje zahamowana migracja, na skutek czego powstają kolonie wytworzone z wielkiej ilości komórek. Kolonie takie znajdują się w różnych stadiach rozwojowych i w jednym czasie mogą się znajdować zarówno komórki w fazie zamierania, równowagi i w fazie logarytmicznej. Takie kolonie są charakterystyczne dla poszczególnych gatunków i opisując taka kolonię bierze się pod uwagę : wielkość, zabarwienie, konsystencje, kształt, profil, oraz rodzaj brzegów. Wygląd kolonii nawet tego samego gatunku może być zróżnicowana i jest uwarunkowana od warunków środowiska. 51. Przedstawić teorie powstania i ewolucji organizmów żywych. Teoria panspermii-zarodniki życia przybyły z kosmosu. Teoria Eigena o hipercyklach-gdy powstawało życie skład atmosfery był inny, temperatura była wyższa niż obecnie, wyższe było promieniowanie ultrafioletowe, w tych warunkach samorzutnie powstały związki organiczne ponieważ nikt ich nie rozkładał charakteryzowały się one znaczna trwałością, z czasem uległy rozpuszczeniu w wodzie. W wyniku procesów sorpcji i kondensacji i nagromadziły się w różnych miejscach. Prowadziło to do reakcji tych związków i wytworzenia nowych substancji, prowadziło to do powstawania odcinków kwasów nukleinowych składających się z kilkudziesięciu nukleotydów. Te hipercykle zaczęły się komplikować co dało początek powstawania protobiontów ( prawdopodobnie pierwsze organizmy były beztlenowcami heterotroficznymi) z czasem niektóre substancje się wyczerpały i dlatego te organizmy musiały nabrać zdolności do syntezy coraz większej ilości związków, co doprowadziło do powstania prototrofów. Następnie pojawiły się mikroorganizmy zdolne do fotosyntezy zbliżone budowa do sinic i produkowały tlen co doprowadziło do powstania oddychania tlenowego. Ewolucja zaczęła przebiegać coraz szybciej i nastąpiło rozdzielenie na procaryota ( nie mogły zwiększyć swoich rozmiarów ) ale za to mają bogactwo form i Eucaryota. 52. Jak możemy zapewnić prawidłowy przebieg procesów mikrobiologicznych przy zakiszaniu pasz. Musimy zapewnić odpowiednią ilość cukrów aby zapewnić szybki przebieg fermentacji i spowodować możliwie raptowne obniżenie pH poniżej 4. 2. W przypadku materiału bogatego w białko dodaje się substancje zawierające węglowodany z kolei materiał bogaty w węglowodany należy uzupełnić odpowiednim dodatkiem białka. Ten proces daje bujny proces bakterii fermentacyjnych i ogranicza wzrost drobnoustrojów szkodliwych które mogą pogarszać smak kiszonki. 53. Przedstawić zależności między mikroorganizmami a zwierzętami. Najczęściej między mikroorganizmami a zwierzętami występuje oddziaływanie bezpośrednie. Bakterie służą jako pokarm dla pierwotniaków lub robaków. Drobnoustroje mogą osiedlać się na powierzchni lub wewnątrz ciała. Wyróżniamy tu pasożyty przejściowe dla których zwierze jest jednym z możliwych siedlisk ( Actobacilluc acidophillus) pasożyty względne dla których zwierze jest głównym siedliskiem Escherichia coli oraz pasożyty bezwzględne dla których odpowiedni organizm zwierzęcy jest jedynym miejscem bytowania Neisseria gonorrhoeae. Istnieją pasożyty wysoko wyspecjalizowane, które rozmnażają się tylko na /w organizmie ludzkim lub tez takie które żyją na kilku gatunkach. Pasożytniczy tryb życia drobnoustrojów polega na ich rozwoju w organizmie gospodarza. Pierwsza faza jest zakażenie, które odbywa się różnymi drogami i źródłami. Wyróżniamy pasożytnictwo antagonistyczne, które negatywnie wpływa na żywiciela oraz pasożytnictwo nieantagonistyczne przybierające formę symbiozy mikroorganizmów i zwierząt przykładem mogą być symbionty żyjące w jelicie termitów, rozkładające celulozę a także wiążą wolny azot. 54. Przedstaw zależności pomiędzy mikroorganizmami a roślinamiRośliny jako producenci związków organicznych zużywają w tym celu proste substancje mineralne. Stały dopływ związków nieorganicznych dostarczają reducenci czyli mikroorganizmy heterotroficzne, które przeprowadzają mineralizację związków organicznych pochodzących z obumarłych roślin bądź też wydzielin korzeniowych. Ta zależność między roślinami i mikroorganizmami ma podstawowe znaczenie dla istnienia rozwoju całej biosfery. Innym przykładem współdziałania bakterii z roślinami jest współżycie roślin motylkowych z bakteriami z rodzaju Rhizobium i Bradyrhizobium. Istnieje również współżycie grzybów z roślinami wyższymi i nosi to nazwę mikoryzy, która polega na rozwoju strzępek grzyba na korzeniach roślin z wytworzeniem nowego organu. Zjawisko to jest regułą w świecie roślin natomiast wyjątkiem jest jej brak. Mikoryzy nie tworzą jedynie ryż, buraki, rośliny krzyżowe i turzyce. Wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje mikoryzy: zewnętrzna - ektotroficzną, i wewnętrzną - endotroficzną. Z tą pierwszą spotykamy się u drzew, których korzenie otaczają tak zwana. mufka grzybni, która powoduje utratę włośników, ograniczenie wzrostu korzenia i zmianę w jego wyglądzie, która polega na skróceniu, nabrzmieniu i wielokrotnym rozgałęzieniu. Niektóre strzępki grzybni wnikają między korzenie co umożliwia wymianę metabolitów między partnerami. Substancje organiczne pobierane są przez grzyby mikoryzowe, które wywiązują się z tego znacznie lepiej niż korzenie drzewa. Przynosi to dużo korzyści. Niektóre drzewa, tj. sosna nie mogą się same rozwijać - potrzebują do tego grzybów. Mikoryza wewnętrzna występuje u większości roślin uprawnych i dziko rosnących. Polega ona na rozwijaniu się strzępek grzybni wewnątrz komórek kory pierwotnej roślin, tworząc w nich charakterystyczne kłębki. Również tu następuje wymiana substancji międzypartnerami. Pasożytniczymi mikroorganizmami roślin są niektóre pałeczki z rodzaju Pseudomonas lub Erwini. Na roślinach pasożytują też grzyby i wirusy wywołujące ich choroby. 55. Omówić fizjologiczne efekty mutacji. Efekty wzrostowe to jest zaburzenie podziałuUtrata otoczki, rzęsek, lub fimbrii Zmiana odporności na czynniki szkodliwe. Utrata zdolności do syntezy niektórych enzymów co powoduje obniżenie przeżywalności organizmu wskutek braku potrzebnych metabolitów czy możliwości wykorzystania substratów odżywczych Tak zwane. Opóźnienie fenotypowe, gdy ujawnia się mutacja po pewnym czasie gdy w komórce znajduje się duży zapas enzymu, którego synteza jest zablokowana. Mutacje letalne - zaburzenia w replikacji D N A, syntezy białek, wytwarzania ATP 56. Omówić wpływ ultradźwięków na mikroorganizmyUltradźwięki są to drgania powietrza o częstotliwości powyżej 20000 herców, które niosą za sobą znaczną energię, która powoduje niszczenie struktur komórkowych zwłaszcza młodych komórek. Generatory ultradźwięków stosuje się do preparowania fragmentów komórek (po rozbiciu komórki ultradźwiękami można wyizolować poszczególne frakcje) oraz przy sterylizacji. 57. Przedstawić mikroflorę zielonek i siana. Mikroflora zielonek jest bardzo bogata i zróżnicowana. W jej skład wchodzi wiele bakterii i promieniowców a także bakterie fermentacji mlekowej, które odgrywają ważną rolę przy zakiszaniu materiału roślinnego. Mikroflora siana jest składem zbliżona do mikroflory zielonek. Występuje jednak nieco większa ilość grzybów, co spowodowane jest mniejszą wilgotnością - głownie są to gatunki Aspergillus, Penicylium i Rhizopus. Spośród bakterii najczęściej spotykamy: Mikrococcus, Pseudomonas, Baccilus, i Clostridium. 58. Przedstawić procesy mikrobiologiczne zachodzące przy produkcji wina. Do produkcji wina używa się najczęściej soku z winogron, lub innych owoców w przypadku wina domowego. W procesie fermentacji powstaje alkohol oraz wiele innych związków nadających specyficzny smak i aromat. Proces fermentacji prowadzony jest przez drożdże Saccharomyces cerevisoae lub Saccharomyces bayanus. Przez kilka pierwszych dni przebieg fermentacji jest dość burzliwy i wydziela się duża ilość C O 2. Z czasem intensywność tego procesu maleje, aż do 5-6 tygodnia. Gdzie ustają prawie całkowicie. Wówczas komórki drożdży osiadają na dnie i uzyskane w ten sposób młode wino poddaje się leżakowaniu i dojrzewaniu. Ten okres nazywamy fermentacją cichą, podczas której następuje redukcja kwasów organicznych, oraz powstają specjalne zmiany nadające charakterystyczny smak i zapach wina. 59. Przedstawić procesy mikrobiologiczne w przemyśle gorzelniczymW przemyśle tym stosuje się drożdże Saccharomyces cerevisoae, tak zwanej. Górnej fermentacji. Ponieważ wykorzystują one tylko cukry proste, surowce trzeba poddać wcześniejszej hydrolizie, której dokonuje amylaza. Następnie powstaje zacier, którego część jest wyjaławiana, szczepiona odpowiedniego rodzaju drożdżami, a następnie ponownie dołączana do reszty zacieru. Zachodzi wówczas fermentacja trwająca 2-3 doby i zawartość alkoholu wynosi 8-11%. Alkohol ten oddziela się, poddaje oczyszczeniu przez rektyfikacje otrzymując produkt o stężeniu 92-94%. 60. Przedstawić mikroflorę mlekaMleko powstające w gruczołach mlecznych jest jałowe. W przypadku choroby pojawiają się paciorkowce, czyli Streptococcus uberis, Streptococcus agalactiae, lub gronkowiec Staphylococcus aureus. Również kanały strzykowe mogą być zasiedlone przez paciorkowce lub pałeczki coli powodujące zakażenie. Podczas dojenia dochodzi do zakażenia mleka przez mikroorganizmy znajdujące się w otoczeniu i są to różnego gatunku Clostridium, Pseudomonas, Alcaligenes. Dlatego tak duże znaczenie ma zachowanie odpowiednich warunków sanitarnych w oborze oraz dobry stan zdrowia zwierząt. Ważne jest schładzanie mleka zaraz po dojeniu, ponieważ zapobiega namnażaniu się mikroorganizmów. Innym ważnym procesem jest pasteryzacja czyli poddawanie mleka wysokim temperaturom, które powoduje zupełne wyjałowienie. Zasadnicza mikroflorę mleka stanowią więc bakterie fermentacji mlekowej, zarówno homofermentacji jaki i heterofermantacji. Homofermentację przeprowadzają Streptococcus lactis, Streptococcus cremonis, Lactobacillus lactis. Heterofermentację przeprowadzają Streptococcus diacetilactis, ziarniaki Leuconostoc, oraz pałeczki Lactobacillus brevis. 61. Przedstawić i wyjaśnić matematyczne parametry krzywej wzrostu populacji bakterii. Jak już wiadomo w fazie logarytmicznej ilość komórek powiększa się w postępie geometrycznym:1,2,4,8,16,32. wobec tego ilość komórek w koloni można obliczyć ze wzoru: N=N0 +2n Gdzie N-liczba komórek po n podziałach, N0-początkowa liczba komórek, n-ilość podziałów. Liczba podziałów przypadająca na jednostkę czasu określa tzw. Stałą szybkości podziałów: V=n/t Liczba podziałów odbywająca się w jednostce czasu( zwykle godzina) jest odwrotnie proporcjonalna do czasu upływającego pomiędzy dwoma podziałami, czyli do wieku osobniczego(g) g=1/v=t/n Wszystkie wzory odnoszą się jedynie do fazy logarytmicznej wzrostu populacji. Aby opisać cała krzywą wzrostu należy podać: -całkowity wzrost(x) -swoistą szybkość wzrostu w fazie logarytmicznej-czas trwania fazy lag-fazyCałkowity wzrost jest różnicą pomiędzy maxymalną masa populacji osiągnięta w fazie równowagi, a masą inokulum wprowadzonego do pożywki: X=Xmax-X0 Wartość X dla określonego gatunku bakterii zależy od szeregu czynników, głównie związanych z rodzajem podłoża, takich jak ilość i rodzaj substancji odżywczych, obecność czynników szkodliwych, równowaga jonowa pH. Pomiary wzrostu bakterii pozwalają na określenie wykorzystania różnych substratów, zależnie od drogi, która są one metabolizowane. Czas trwania lag-fazy TI to różnica czasu pomiędzy momentem tr w którym hodowla osiąga masę xr a moment ti w którym osiągnęłaby tę masę gdyby nie było lag-fazy i wzrost logarytmiczny zachodził od chwili wprowadzenia inokulum do pożywki. TI= tr-ti TI określa bezwzględny czas trwania lag-fazy, wyrażony w jednostkach czasu. Możemy go także wyrazić w tzw. Czasie fizjologicznym L, L= T1*vWartość L pozwala ocenić o ile pokoleń jest opóźniona hodowla przez fakt wystąpienia lag-fazy. 62. Wyjaśnić pojęcia: swoista szybkość wzrostu, czas generacji, stała szybkości podziału. -stała szybkość podziałów jest to ilość podziałów komórek do czasu ( zazwyczaj godziny) obliczmy ja ze wzoru :V=n/t-czas generacji jest to czas upływający pomiędzy dwoma podziałami, czyli wiek osobniczy oznaczany jako (g). -swoista szybkość wzrostu() określana jest jako przyrost masy hodowli (x) na jednostkę czasu (t). 63. Co to są hodowle ciągłe? W jakim celu je stosujemy?Hodowla ciągła polega na utrzymywaniu populacji bakterii przez cały czas w fazie logarytmicznego wzrostu. Uzyskuje się to przez doprowadzenie świeżej pożywki oraz stałe usuwanie części hodowli w celu uniknięcia nagromadzenia metabolitów i substancji toksycznych. Jeżeli obydwa te zabiegi przeprowadzane są z jednakowym nasileniem, objętość hodowli nie ulega zmianie. Wielkość populacji w takiej hodowli można regulować zakresem wymiany podłoża na świeże czyli tzw. Szybkością rozcieńczenia. Określamy ją jako stosunek doprowadzonej w czasie godziny ilości pożywki do objętości naczynia. Szybkość rozcieńczeń powinna być równa swoistej szybkości wzrostu. Tego rodzaju hodowle są stosowane w badaniach z zakresu fizjologii, a także w wielu przemysłowych procesach technologicznych, takich jak produkcja drożdży czy piwowarstwo. 64. Omówić rodzaje mikoryzy i znaczenie tego zjawiska. / pytanie 54/ 65. Omówić budowę i znaczenie bakteriofagów / pytanie 21 i 105/ Żyjące w komórkach bakteryjnych bakteriofagi posiadają materiał genetyczny w postaci pojedynczej spirali, R N A albo pojedynczej lub podwójnej nici D N A. Budowa tej ostatniej grupy wirusów jest bardzo charakterystyczna składa się ona z główki, zawierającej kwas nukleinowy i otoczonej białkową osłonką a także białkowego ogonka, zaopatrzonego w receptory pozwalające na rozpoznanie właściwego gospodarza. Fagi o pojedynczej nici D N A maja kulisty kształt lub też pentagonalny. Bakteriofagi z pojedynczą nicią R N A również jest zbliżony do kształtu kulistego. Znany jest też specjalny typ fagów tego rodzaju żyjący w komórkach sinic i mający postać główki z niekurczliwym ogonkiem. 66. W jaki sposób można wprowadzić nowe cechy do komórek organizmów żywych? Inżynieria genetyczna - pytanie 48. 67. Przedstawić krzywą wzrostu populacji bakterii w hodowli okresowej. / pytanie 40/Napotykając na korzystne warunki bakterie zdolne są w krótkim czasie utworzyć dużą populację. Wzrost takiej populacji można obserwować w warunkach laboratoryjnych, przeprowadzając tzw. Hodowle okresowe, polegające na szczepieniu określonym gatunkiem pożywki w zamkniętym naczyniu i następnie obserwowaniu liczebności utworzonej tam populacji. Poczynając od momentu zaszczepienia możemy w takiej hodowli wyróżnić kilka występujących kolejno po sobie faz. 68. Przedstawić cechy diagnostyczne stosowane przy określaniu przynależności systematycznej bakterii. Systematyka bakterii opiera się na cechach diagnostycznych. Pierwszą z nich jest morfologia komórek, która dostarcza pewnych danych. Niestety są one niewystarczające ze względu na małe zróżnicowanie budowy bakterii w porównaniu z innymi organizmami. Dlatego też w taksonomii uwzględnia się coraz częściej skład chemiczny komórek, ich cechy biochemiczne, antygenowe, ekologiczne. Jedna z takich cech jest % zawartość cytozyny i guaniny w D N A. U wszystkich organizmów zawartość adeniny równa się ilości tyminy a ilość cytozyny ilości guaniny, natomiast stosunek Adeniny + Tyminy / Cytozyny + Guaniny jest różny u różnych organizmów, a u bakterii wynosi od 22 do 74. Badając % zawartość Cytozyny i Guaniny możemy określić stopień pokrewieństwa lub go wykluczyć. Inną cechą jest stopień homologiczny kwasów nukleinowych. Można też jako cechę taksonomiczną wykorzystać podobieństwo sekwencji aminokwasów w odpowiadających sobie białkach. Różnice między gatunkami wyrażają także niewielkie zmiany w budowie ściany komórkowej czy innych struktur. 69. Omówić fizjologiczne efekty mutacji/ pytanie 55/ 70. Omówić przebieg fermentacji podczas kiszenia materiału roślinnego. /pytanie 29/. 71. Omówić symbiozę mikroorganizmów i zwierząt. Podać przykłady / pytanie 53/ 72. Na czym polega biologiczne oczyszczanie ścieków?Pierwszy etap oczyszczania polega na oddzieleniu tzw. Osadu pierwotnego. Odbywa się to w specjalnych zbiornikach sedymentacyjnych, gdzie stałe cząsteczki osiadają na dnie. Proces ten może być połączony z wytrącaniem substancji koloidalnych zawartych w ściekach. W następnej fazie oczyszczania zasadniczą role odgrywają procesy biologiczne. Mają one na celu usuniecie rozpuszczonych substancji organicznych i obniżenie Biologicznego Zapotrzebowania Tlenu -5 ( biochemicznego zapotrzebowania tlenu, który jest miarą zawartości tlenu w wodzie, co określa się jako pomiar ilości tlenu potrzebny bakteriom do jej rozłożenia). Ścieki przebywają kilka godzin w specjalnych silnie napowietrzonych zbiornikach. Liczne bakterie, drożdże i grzyby przeprowadzają w tym czasie utlenianie ich do C O 2 i H 2 O. Następnie zawartość zbiornika jest przenoszona do odstojników, w których zbiera się tzw. Osad aktywny, składający się z cząstek mineralnych, organicznych i mikroorganizmów. Część tego osadu jest zwracana do zbiornika napowietrzającego w celu „zaszczepienia” następnej partii ścieków. Ten sposób oczyszczania pozwala na obniżenie Biologicznego Zapotrzebowania Tlenu -5 o 75-90%. Inna metoda polega na użyciu ogromnych zraszanych ściekami filtrów, zawierających wypełnienie z drobnych kamieni lub elementów plastikowych. Na wypełnieniu tworzy się warstwa osadu aktywnego, która podczas zraszania ściekami przeprowadza rozkład substancji organicznej. Tego rodzaju filtry zmniejszają Biologicznego Zapotrzebowania Tlenu -5 o 80-85% . 73. Na czym polega samooczyszczanie się wody w zbiornikach naturalnych?Samooczyszczanie wód powierzchniowych jest zjawiskiem fizyczno-biochemicznym polegającym na samoistnym zmniejszaniu się stopnia zanieczyszczenia wód. Procesy te występują w wodach płynących i stojących, jednak z różną intensywnością. W praktyce rozpatruje się zwykle samooczyszczanie zachodzące w rzekach. Procesy samooczyszczania wód zachodzą w przyrodzie stale. Polegają one na sedymentacji, czyli opadaniu na dno zawiesin. Cząstki organiczne są następnie rozkładane przy udziale mikroorganizmów. Końcowym produktem takiego rozkładu są związki nieorganiczne, które w postaci soli mogą być pobierane przez rośliny. Proces taki nosi nazwę mineralizacji. W przypadku kwasów i zasad następuje ich neutralizacja, czyli doprowadzenie do odczynów obojętnych, a w końcowym efekcie także mineralizacja. Samooczyszczanie obejmuje kilka procesów, takich jak: sedymentacja czy absorpcja. Pewne znaczenie, szczególnie w przypadku związków organicznych, ma także fotoliza i parowanie z powierzchni wody. Duży wpływ na przebieg samooczyszczania mają: prędkość przepływu wody oraz rozcieńczenie zanieczyszczonych wód rzeki czystymi wodami dopływów. Wody silnie zanieczyszczone tracą zdolność do samooczyszczania i wówczas część lub wszystkie nagromadzone w nich zanieczyszczenia docierają w końcu do mórz i oceanów. Powodują tam skażenie różnych organizmów, w tym morskich ryb, będących ważnym źródłem wyżywienia ludzi. Proces samooczyszczania w wodach stojących przebiega w zupełnie odmiennych warunkach niż w wodach płynących, mimo iż cel jest taki sam. Zanieczyszczenia dopływające do wody stojącej przeważnie o większej gęstości niż woda, opadają na dno i tam są rozkładane. Występują tu często deficyty tlenowe ponieważ w czasie okresów stratyfikacji letniej lub zimowej, zapas tlenu pobrany w okresach cyrkulacji musi wystarczyć na czas, gdy woda pozostaje w bezruchu. Dodatkowo w głębokich zbiornikach strefa denna jest pozbawiona światła słonecznego w związku z czym nie zachodzi fotosynteza, która wzbogaca wodę w tlen. Dopływ zanieczyszczeń powoduje zwiększone biochemiczne zapotrzebowanie tlenu i powstanie zanieczyszczeń warunków anaerobowych. Dopiero okresy cyrkulacji sytuację tę mogą zmienić. Przy stałym dopływie zanieczyszczeń do zbiornika wód stojących następuje ciągłe nagromadzenie się zarówno substratów, jak i produktów ich rozkładu, co może wywołać trwałe, ujemne skutki. Jednym z nich jest znacznie szybsza eutrofizacja niż w wodach płynących. 74. Omówić przemysłowe, wykorzystanie mikroorganizmów przeprowadzających fermentacje alkoholową. /pytanie 58,59/W produkcji piwa jest używany gatunek drożdży fermentacji dolnej Saccharomycetes uvarum. Pierwszy etap produkcji to uzyskanie beczki słodowej, powstającej ze słodowanego jęczmienia poddanego cukrowaniu. Skrobia zostaje w tym procesie zhydrolizowana do maltozy pod wpływem enzymów hydrolitycznych, pochodzących z kiełków jęczmienia. Tak otrzymana beczkę po zaprawieniu jej chmielem podaje się fermentacji w temperaturze 5-10C przez kilka dni. Otrzymany produkt dojrzewa następnie leżakuje (do 90 dni), po czym jest nasycany C O 2 i butelkowany. 75. Przedstawić sposoby przenoszenia materiału genetycznego u bakterii. Warunkiem niezbędnym do zajścia rekombinacji jest przedostanie się materiału genetycznego z jednej komórki do drugiej. Odbywa się to w trakcie różnych procesów paraseksualnych, do których zaliczamy: -koniugację-przenoszenie materiału genetycznego za pomocą plazmidów koniugacyjnych występujących w komórkach. -transformację-występuje wtedy gdy ściana komórkowa bakterii ulegnie miejscowemu usunięciu lub niedorozwojowi. Komórki znajdujące się w takim stanie są zdolne do przepuszczenia przez błonę cytoplazmatyczną krótkich odcinków D N A o długości 7-9 tysięcy par nukleotydów. Taki fragment może zawierać kilka różnych genów. Następnie tego rodzaju kawałki D N A pochodzące z martwych lub uszkodzonych komórek mogą zostać włączone do genoforu. Proces ten zachodzi pomiędzy szczepami jednego gatunku bakterii. Tą drogą przenoszone są różne cechy takie jak zdolność tworzenia otoczki czy odporność na antybiotyki. -transdukcja-to droga przenoszenia materiału genetycznego związana z zjawiskiem lizogenii. Wbudowany do genoforu profag może ulec po pewnym czasie indukcji. Jest on wycinany z genoforu, niekiedy wraz z fragmentem D N A bakterii. Następnie przechodzi on fazę powielania oraz formowania nowych bakteriofagów, z których każdy z nich zawiera powielony odcinek genoforu gospodarza. Kiedy taki fag przedostanie się do innej komórki i wbuduje się w genofor gospodarza dokona się przetransportowanie materiału genetycznego i określamy to transdukcją specyficzną. Istnieje także transdukcja ogólna, z którą mamy do czynienia, kiedy wnikniecie faga powoduje fragmentacje genoforu na małe odcinki. Te krótkie odcinki mogą być wbudowywane w białkowy kapsyd i przenoszone dalej. -kapsdukcja jest to przenoszenie z jednej komórki bakterii do drugiej niewielkich odcinków D N A, zachodzi to bez kontaktu komórek czy pośrednictwa fagów. -konwersja lizogenna-jest to zjawisko polegające na pojawianiu się u bakterii określonej cechy po lizogenizacji komórki. Przykładem jest maczugowiec błonicy, który syntetyzuje toksyny tylko wtedy, gdy w genoforze znajduje się odpowiedni profag. Podobnie Pseudomonas aeruginosa zmienia swój antygen powierzchniowy w obecności, faga D-3. 76. Jakie zmiany w środowisku (fizyczne, chemiczne) mogą nastąpić na skutek działalności drobnoustrojów?1. Wydzielanie promieniowania - fizyczne: •światła widzialnego-Photobacterium, Lucibacterium-specjalna substancja - lucyferyna-wzbudzana przez dostarczenie energii chemicznej w postaci A T P•wydzielanie ciepła 2. Zmiany właściwości chemicznych: •zmiany potencjału redoksowego•zmiany odczynu (pH) •zmiany składu chemicznego np. uwalnianie przyswajalnych pierwiastków z minerałów•geologiczna i glebotwórcza rola mikroorganizmów 77. Scharakteryzować proces oddychania tlenowego bakterii/ pytanie 26/ 78. Scharakteryzować typy pokarmowe bakterii / pytanie 13 ostatnie kilka linijek/ 79. Scharakteryzować intensywność metabolizmu drobnoustrojów. Procesy anaboliczne. Synteza (podwojenie) genoforu bakterii trwa około 40 minut, co oznacza, że w ciągu 1 sekundy zostaje połączonych do 5000 pojedynczych nukleotydów. Natomiast jedna cząsteczka białka jest syntetyzowana w czasie około 5 sekund. Procesy kataboliczne. Przykładem może być Azotobakter, który wykorzystując glikozę wytwarza w ciągu godziny w procesie oddychania około 2000 cm3 dwutlenku węgla na 1g suchej masy. Intensywność metabolizmu drobnoustrojów jest, więc niezwykle duża. Mogą one w związku z tym rosnąć i rozmnażać się z ogromną prędkością, a także przetwarzać znaczne ilości substratów, modyfikując tym samym silnie, w krótkim okresie czasu, fizyczne i chemiczne właściwości środowiska, w którym żyją. 80. Podać charakterystykę przemian katabolicznych wykorzystywanych przez bakterie do uzyskiwania energii. /pytanie 26/ 81. Na czym polega i jak może przebiegać utlenianie związków organicznych w komórkach mikroorganizmów. /charakterystyka oddychania była w punkcie 26/W odróżnieniu od roślin i zwierząt mikroorganizmy cechuje zróżnicowanie procesów katabolicznych. Zależnie od sposobu przeprowadzania tych przemian można wyróżnić: -oddychanie tlenowe, w którym końcowym akceptorem elektronów pochodzących z utlenianego substratu jest tlen-oddychanie beztlenowe, w którym końcowym akceptorem elektronów pochodzących z utlenianego substratu są różne związki nieorganiczne na wysokim stopniu utlenienia (siarczany, azotany, węglany) -fermentację, gdzie końcowym akceptorem elektronów są substancje organiczne 82. Podać charakterystykę grup mikroorganizmów występujących w glebie za wyjątkiem bakterii, promieniowców i grzybów. Sinice. Procaryota. Ich komórki są kuliste lub owalne, czasem tworzą nitki lub innego rodzaju kolonie otoczone śluzową osłonką. Mogą poruszać się ruchem pełzającym. Rozmnażanie zachodzi przez podział - nie stwierdzono u nich procesów płciowych. Ściana komórkowa zawiera mureinę. Dzięki obecności barwników fotosyntetycznych jak np. chlorofil, karotenoidy, mają zdolność do asymilacji dwutlenku węgla. Niektóre gatunki sinic mają także zdolność do asymilacji azotu atmosferycznego (Nostoc, Anabena). Występują w glebach żyznych, o dobrych stosunkach wodno-powietrznych i pH zbliżonym do obojętnego. Glony. Organizmy jedno-lub wielokomórkowe, czasem mikroskopijnej wielkości, a czasem występujące w postaci rozłożystych plech. Duże plechowate glony zakotwiczają się w podłożu chwytnikami. Glony są w większości organizmami samożywnymi, a podstawowym ich barwnikiem fotosyntetycznym jest chlorofil. W skład mikroflory gleby wchodzą także różne gatunki żyjących tam glonów, głównie zielenice (Chloophyceae) i okrzemki (Diatomeae). Pierwotniaki. Jednokomórkowe organizmy eukariotyczne o zróżnicowanej budowie morfologicznej. Wielkość ich ciał waha się od 10 um do kilku milimetrów. Zazwyczaj w budowie można wyróżnić przód, tył, stronę grzbietową oraz brzuszną. Pierwotniaki wykształciły pellikulę -błonę komórkową podścieloną utworami błoniastymi ( efekt: wzmocnienie całej konstrukcji ). Jej dodatkowymi właściwościami jest "elastyczność" pozwalającą na poruszanie się ruchem ameboidalnym. Komórki pierwotniaków wypełnia cytoplazma, najczęściej podzielona na zewnętrzną ektoplazmę oraz ulokowaną centralnie w komórce endoplazmę. Pierwotniaki to organizmy heterotroficzne. Spośród pierwotniaków najczęściej spotykamy w glebie korzenionóżki (Rhizopoda), wiciowce (Flagellata), orzęski (Ciliata). 83. Omówić budowę ściany komórkowej bakterii Gram dodatnie i Gram ujemneŚciana komórkowa G+ składa się w większości z mureiny ( 50-90% )reszta to lipidy, grubość 15-50 nm. Ściana komórkowa G-w mniejszej części składa się z mureiny a w większości z lipidów, o grubości 2-10nm. 84. Energetyczne podstawy funkcjonowania komórki. Powstanie oraz istnienie żywych organizmów jest możliwe jedynie przy ciągłym dopływie energii, zapewniającym utrzymanie ich struktury, a ustaje natychmiast w przypadku zahamowania tego dopływu. Energia wykorzystywana przez komórki mikroorganizmów może być pobierana w postaci światła lub też wyzwalana ze związków chemicznych ( Energia wiązań i przemian chemicznych ). Wykorzystywanie energii chemicznej odbywa się przez przeprowadzenie w komórce odpowiednich reakcji. Wydzielanie energii będzie zachodziło w sytuacji, gdy poziom energii wewnętrznej, czyli entalpia substratów reakcji, jest większa niż jej produktów. Organizmy żywe dla uzyskania niezbędnej im energii wykorzystują reakcje utleniania różnych związków chemicznych. 85. Przedstawić morfologię i sposób rozmnażania grzybów. Grzyby należą do organizmów eukariotycznych. W większości przypadków ciało grzybów jest zbudowane ze strzępek, które rozgałęziając się i plącząc tworzą grzybnię (cymelium) wrastającą w podłoże i wystającą ponad podłoże (powietrzną). Grzyby nie posiadają chromatoforów, ani barwników asymilacyjnych, co decyduje o cudzożywnym trybie ich życia w postaci saprofityzmu albo pasożytnictwa. Pewne barwniki mogą występować w owocnikach grzybów, nadając im barwę - nie mają one jednak zdolności fotosyntetycznych. Jako materiał zapasowy grzyby gromadzą glikogen. Wyróżnia się 2 rodzaje grzybni: -komórkową - utworzoną z komórek oddzielonych od siebie przegrodami poprzecznymi-cenocytyczną, - w której brak przegród, a jądra zawieszone są w cytoplazmie. Rozmnażanie grzybów może zachodzić na drodze płciowej lub bezpłciowej. Efektem tych procesów jest tworzenie zarodników, które kiełkując tworzą nowe strzępki takie same jak rodzicielskie (rozmnażanie bezpłciowe) i nieco odmienne (płciowe). Zarodniki w zależności od przynależności gatunkowej mają różny wygląd i są charakterystycznie umiejscowione w grzybni, co jest ważną cechą do oznaczeń systematycznych. 86. Na czym polega dysymilacyjna redukcja azotanów i siarki przez bakterie?Dysymilacyjna redukcja azotanów polega na redukcji azotanów do podtlenku azotu N 2 O lub wolnego N, jej zadaniem jest dostarczenie akceptora wodoru w procesie oddychania beztlenowego, produkty są lotne i prowadzą do strat azotu w glebie. Dysymilacyjna redukcja siarki związana jest z procesem oddychania beztlenowego, przy którym siarczany są akceptorem elektronów przenoszonych z substratu oddechowego, ten proces występuje w zbiornikach wodnych i bagnach. 87. Omówić oddychanie siarczanowe. Jakie bakterie mogą je przeprowadzać?/Pytanie 26/ 88. Scharakteryzować zasadnicze różnice w metabolizmie autotrofów i heterotrofów. Autotrofy pobierają z otoczenia substancje o dużej entropii (proste związki chemiczne) i budują z nich substancje o entropii niskiej (skomplikowane cząsteczki związków będących składnikami komórek). Muszą w tym celu czerpać dodatkową (nie zawartą w pobieranych związkach chemicznych) energię z zewnątrz. Heterotrofy pobierają jako pokarm związki o małej entropii, a w wyniku swoich procesów metabolicznych przetwarzają je na związki o dużej entropii. Ponieważ we wszystkich przemianach zachodzących ze wzrostem entropii wydziela się energia, heterotrofy korzystając z niej nie muszą sięgać do innych źródeł. Organizmy autotroficzne obniżają entropię ekosystemu, podczas gdy heterotrofy powodują jej zwiększenie. 89. Przedstawić budowę aparatu fotosyntetycznego u bakterii i sinic, opisać przebieg fotofosforylacji. Fotosyntetyzujące prokariota nie posiadają odrębnych organelli komórkowych wyspecjalizowanych w przeprowadzaniu fotosyntezy, chociaż sam przebieg tego procesu jest bardzo podobny jak u roślin. Reakcje świetlne fotosyntezy zachodzą w systemie błon wewnętrznych, często powiązanych z plazmolemą, które zawierają zestawy barwników uczestniczących w pochłanianiu kwantów energii świetlnej, natomiast faza ciemna fotosyntezy przebiega w cytoplazmie podstawowej komórki. Bakterie fotosyntetyzujące posiadają różnej wielkości i różnego kształtu struktury błoniaste położone w cytoplazmie komórki lub związane z plazmolemą. Struktury te, ze względu na zawarte w nich barwniki asymilacyjne, określa się czasem jako chromatofory (u bakterii purpurowych i siarkowych) lub jako tylakoidy ( sinice), bakterie zielone mają natomiast chlorosomy -błoniaste struktury uformowane w rurki zawieszone w cytoplazmie komórki. Chlorofil bakteryjny (bakteriochlorofil a, b, c, d, lub e), specyficzny dla różnych gatunków bakterii ma inne widmo absorpcji w porównaniu z chlorofilem glonów czy roślin wyższych. Najsilniej absorbuje on światło w części widma bliskiej podczerwieni, co pozwala bakteriom przeprowadzać fotosyntezę w świetle czerwonym, które ludzkim oczom wydaje się bardzo przyćmione lub prawie czarne. Dodatkowymi barwnikami fotosyntetycznymi u bakterii są karotenoidy np. chlorobakten, spirylloksantyna. Oprócz innych barwników uczestniczących w absorpcji światła, fotosynteza u bakterii ( za wyjątkiem sinic) różni się od fotosyntezy roślin wyższych i glonów brakiem wydzielania tlenu, gdyż nie zachodzi tu fotoliza wody. Donorem wodoru są proste związki nieorganiczne (np. H 2S), zaś fotoreduktorem jest N A D a nie N A D P. U sinic występują pojedyncze tylakoidy mogące tworzyć najbardziej różnorodne układy. Układ tylakoidów jest zazwyczaj charakterystyczny dla gatunku. Sinice wykorzystują do fotosyntezy C O 2 i H 2 O (fotoliza wody). Barwnikami fotosyntetycznymi są: chlorofil a ( występujący również u glonów i roślin wyższych) i -karoten a ponadto charakterystyczne dla sinic: fikobilina, fikocyjanina, allofikocyjanina i fikoerytryna. Barwniki fikobilinowe, nadające sinicom zabarwienie, skupione są w fikobilisomach przytwierdzonych do zewnętrznej powierzchni tylakoidów. Fikobilisomy są to ziarnistości zbudowane z białek i barwników fikobilinowych, które uczestniczą w absorpcji kwantów świetlnych i przekazywaniu energii stanu wzbudzonego na cząsteczkę chlorofilufotoukładu 2 (P S 2). Fotofosforylacja zachodzi tylko na drodze cyklicznej, dzięki czemu utrzymuje się tam stale obniżone stężenie tlenu. Fotosynteza sinic opiera się na chlorofilu a, co stanowi istotną różnicę w stosunku do innych fotosyntetyzujących prokariontów, a podobieństwo do roślin i glonów. 90. Omówić wydzielanie ciepła i światła przez mikroorganizmy. Energia chemiczna zawarta w wykorzystywanych przez komórkę substratach nie może być w całości przez nią wykorzystana i zmagazynowana. częściowo ciepło możemy mierzyć za pomocą specjalnych mikrokalorymetrów i w ten sposób wnioskować o ilości drobnoustrojów. W warunkach naturalnych przy intensywnym rozwoju mikroorganizmów odprowadzanie ciepła może być utrudnione i w ten sposób może dojść do ogrzania podłoża. Zjawisko takie możemy zaobserwować w pryzmie fermentującego obornika lub kompoście, gdzie dochodzi do podwyższenia temperatury i rozwijają się wówczas mikroorganizmy o wyższych wymaganiach temperaturowych. W konsekwencji może to doprowadzić do termicznego wyjałowienia podłoża lub też samozapłonu. Niektóre mikroorganizmy są zdolne do wydzielania światła widzialnego. Są to organizmy żyjące w wodach i należące do rodzajów: Photobacterium, Lucibacterium. Zarówno mechanizm jak i znaczenie tego zjawiska nie jest w pełni znane. Wiadomo tylko że do świecenia potrzebna jest obecność specjalnej substancji - lucyferyny, która zostaje wzbudzona przez dostarczenie A T P a następnie powraca do pierwotnej postaci emitując przy tym kwant światła. Organizmy świecące wymagają w środowisku obecności tlenu, temperatury poniżej 30 C i podwyższonego ciśnienia. 91. Przedstawić systematykę grzybów. Ze względu na sposób rozmnażania grzyby podzielono na 5 klas: 1)Sprzężniaki (Zygomycetes), 2)Workowce (Ascomycetes), 3)Podstawczaki (Basidiomycetes), 4)Grzyby niedoskonałe (Fungi imperfecta). 5)Śluzowce (Myxomycetes) 92. Przedstawić krążenie azotu w przyrodzie. Azot występuje w przyrodzie w postaci pierwiastka, związków mineralnych oraz związków organicznych. Formy te mogą przechodzić jedna w drugą i to głównie na skutek działalności mikroorganizmów. Proces ten to amonifikacja, nitryfikacja, denitryfikacja oraz wiązanie azotu. To wszystko składa się na cały cykl krążenia azotu w przyrodzie 93. Przedstawić ilości i formy grzybów występujące w glebie oraz ich znaczenie w środowisku. Grzyby występują w glebie bardzo licznie. Ich masa przekracza niekiedy nawet dwukrotnie masę bakterii. Grzyby występują w glebie w postaci strzępek, sznurów grzybniowych, sklerot, będących organami przetrwalnikowymi zbitej grzybni, a także różnego rodzaju zarodników wegetatywnych i generatywnych, jak chlamidospory, zoospory, konidia, oospory, zygospory czy basidiospory. W jednym gramie suchej masy gleby można znaleźć od 75000 do 1500000 takich zarodników. Bardzo zróżnicowany jest także skład gatunkowy grzybów glebowych. Najczęściej izoluje się gatunki z rodzajów: Mucom, Rhizopus, Aspergillus, Penicilium, Trichoderma, Zygorrhynchus, Cladosporium, Alternaria, Fusarium, Verticilium, Cephalosporium, Scopulariopsis, Botrytis, Acrostalagmus, Achlya, Mortiella, Chaetomium, Saprolegnia, a także drożdże i liczne formy niezarodnikujące. Wiele grzybów pasożytuje na roślinach, zwierzętach oraz innych grzybach wywołując u nich mniej lub bardziej groźne choroby. Na przykład do chorób roślin wywołanych przez grzyby należą: rak ziemniaczany objawiający się czarnymi plamami pojawiającymi się na liściach, więdnięciem roślin, pojawianiem się rakowatych narośli, parch pruszysty ziemniaka objawiający się ubytkiem tkanki spichrzowej, która zostaje zastąpiona szarymi zarodnikami, kiła kapuściana powodująca gnicie korzenia i pędu rośliny, kędzierzawość liści objawiająca się skręcaniem i wyginaniem liści. Niektóre grzyby, np. huby występują tak licznie na lub przy (opieńka miodowa) pniach drzew, że powodują ich osłabienie, a czasem nawet prowadzą do ich śmierci. Wśród grzybów nieobce jest też pasożytowanie na innych grzybach. Pasożytnictwo na grzybach jest pospolite np. u sprzężniaków które wykorzystują białka i węglowodany budujące plechę kuzynów. Pasożytnicze grzyby strzępkami oplatają strzępki żywiciela i wnikają ssawkami do ich wnętrza. Bardzo ciekawym zjawiskiem jest występowanie symbiozy pomiędzy grzybami a roślinami wyższymi. Niektóre z nich bez obecności grzyba giną, inne rozwijają się bardzo słabo. Symbiozę rośliny i grzyba nazywamy mikoryzą. Są dwa rodzaje mikoryzy: ektotroficzna /strzępki grzyba penetrują przestwory międzykomórkowe korzenia/ i endotroficzna /strzępki wnikają do komórek korzenia/. W przyrodzie mikoryza objawia się współwystępowaniem pewnych gatunków grzybów i roślin np. Koźlarki występują pod brzozą i osiką a obok koźlarków można znaleźć muchomory czerwone. Ich grzybnia oplata otaczające korzonki i chroni je przed utratą wody, broni przed wpływem toksyn i metali ciężkich przed zakażeniem bakteriami i grzybami pasożytniczymi. W zamian grzyb otrzymuje od rośliny produkty fotosyntezy. O tym, jak niezbędne są grzyby by zapewnić prawidłowy rozwój roślin najlepiej można się przekonać jadąc na tereny wysoko uprzemysłowione, na których zdarzają się kwaśne deszcze. Powodują one zabicie grzybów mikoryzowych, a wówczas roślina jest narażona na działanie metali ciężkich, szybko pada ofiarą grzybów pasożytniczych i bakterii, następuje zahamowanie jej wzrostu i rozwoju, a w końcu dochodzi do śmierci. W ekosystemie grzyby pełnią niezastąpioną funkcję destruentów rozkładających martwe szczątki organiczne: opadłe liście, martwe ciała zwierząt i roślin, odchody, drewno i ściółkę przesyconą próchnicą. Związki złożone zostają rozłożone do prostych związków nieorganicznych, które mogą być wykorzystane przez rośliny i w ten sposób zamyka się obieg materii w przyrodzie. Dzięki swojej działalności grzyby wspaniale użyźniają glebę. 94 Omówić mikroflorę kompostów. W kompoście znajdują się gatunki celulolityczne, proteolityczne oraz prowadzące przemiany azotu. Gdy w kompoście rozpoczyna się duża aktywność mikroorganizmów i grzybów prowadzi to do rozkładu materii organicznej, wzroście temperatury i rozwoju gatunków termofilnych, przeprowadzających dalsze rozkłady, następnie dochodzi do warunków beztlenowych i zaczynają pojawiać się gatunki tlenowe. 95. Scharakteryzować mikroorganizmy wiążące wolny azot z powietrza na drodze niesymbiotycznej. Azot atmosferyczny w glebie jest asymilowany przez liczne mikroorganizmy niesymbiotyczne. Jednym z pierwszych wykrytych drobnoustrojów jest Clostridium pasteurianu, Clostridium Byturicum, Clostridium Acetylobutyricum. Występują one często w glebach podmokłych, są odporne na wahania pH i mają małe wymagania pokarmowe oraz są zdolne do tworzenia endospor. Drugi rodzaj bakterii wiążących wolny azot to Azotobacter, którego komórki często wytwarzają śluzowe otoczki i jest on wrażliwy na pH. Jest to bezwzględny tlenowiec, który do wzrostu wymaga licznych cukrów, alkoholi i kwasów tłuszczowych. Typowym gatunkiem z tego rodzaju jest Azotobacter chroococcum a także Azotobacter Vinelandii. Liczną grupę stanowi rodzaj Azotomonas do których należy Azotomonas agilis i A. Insignisoraz, Derxia z gatunkiem Derxia gummosa. Z innych nie symbiotycznych asymilatorów azotu możemy wymienić niektóre Bacillusy, Pseudomonasy, Aerobactery. Zdolność do wiązania azotu atmosferycznego posiadają także sinice. 96. Które pierwiastki ulegają mikrobiologicznemu zbiałczaniu w glebie? Wyjaśnić ten procesazot-zbiałczanie występuje gdy azotu jest za mało w środowisku, organizmy zmuszone są wtedy do wykorzystywania w zwiększonym stopniu azotu mineralnego z gleby i wbudowywania go do swoich komórek, przez co staje się ona na jakiś czas unieruchamiany. Siarka ulega zbiałczaniu jeśli jej ilość w stosunku do ilości węgla jest na poziomie poniżej 50 97. Na czym polega zbiałczanie azotu w glebie? Jak można temu zapobiegać?Komórki bakteryjne zawierają ok. 1,8% azotu w sobie, aby móc syntezować muszą pobierać go z otoczenia. Zbiałczanie następuje gdy jest za mało azotu w dostarczanej materii organicznej, wtedy to mikroorganizmy muszą go pobierać azot mineralny z gleby i wbudowują go do swoich komórek przez co jest on na jakiś czas unieruchamiany. Aby zapobiec zbiałczaniu należy dostarczać glebie resztki pożniwne ( słoma roślin motylkowych). 98. Omów proces powstawania brodawek korzeniowych uroślin motylkowych. Symbiotyczne bakterie wiążące azot wnikają do korzeni roślin motylkowych ( uzależnione jest to od pH, temperatury, stanu odżywiania się roślin ), gdy bakterie znajda się już w strefie korzeniowej roślin bakterie przekształcają Tryptofan ( wydzielany przez roślinę) w kwas indolilooctowy ( substancje wzrostowe, deformujące włośniki), który ułatwia wnikanie do korzenia. Tworzy się nićinfekcyjna ( rurka celulozowa wypełniona mnożącymi się bakteriami) wrastająca do kory korzenia, w niektórych miejscach się rozszerzająca, powstają wtedy pęcherze do których dociera nić, komórki kory korzenia zaczynają się dzielić i tworzą się brodawki. 99. Scharakteryzować wodę jako środowisko bytowania mikroorganizmów. Woda to naturalne środowisko mikroorganizmów. Ich ilość zależy od rodzaju i ilości substancji odżywczych rozpuszczonych w wodzie, tlenu, pH, temperatury. Przy powierzchni jest dużo światła i tlenu-rozwijają się tu glony, od których zależy rozwój populacji bakterii. Razem z glonami występują bakterie z rodzaju Pseudomonas, gdy dzięki fotosyntezie glonów jest już dużo tlenu. W głębszych warstwach występują bakterie fotofuntetyzujące zielone i purpurowe ( mało tlenu, promienie o długich falach), które utleniają H 2 S, tu żyją też grzyby. W morzach i oceanach, gdzie jest duże zasolenie podstawa łańcucha pokarmowego tez są glony-dostarczają materie organiczną. W głębinach można spotkać przypadki symbiozy ryb z bakteriami bioluminescencyjnymi. 100. Jak zmienia się metabolizm gleby pod wpływem pestycydów?Preparaty ochrony roślin powodują zmiany ilościowe mikroorganizmów, eliminują wrażliwe gatunki roślin, inne wyłączne są tylko przejściowo za to inne są stymulowane w rozwoju, składzie populacji mikroorganizmów zachodzą różne przesunięcia w jej obrębie. Rozkład metaboliczny-pestycyd stanowi źródło energii, węgla i azotu dla mikroorganizmów, ich populacja rośnie (lag-faza), gdy preparat zanika i ulega rozkładowi to populacja maleje, przy ponownej aplikacji pestycydu już nie występuje lag-faza tylko od razu rozkład substancji. Rozkład kometaboliczny-mikroorganizmy nie wykorzystują pestycydu jako źródła energii więc ich populacja nie rośnie, szybkość rozkładu jest mniejsza, ale przebiega bardziej równomiernie, po ponownej aplikacji zanikanie następuje w takim samym czasie. 101. Scharakteryzować pojęcie metabolizmu gleby. Gleba jest układem złożonym z części mineralnej, organicznej oraz występujących tam organizmów żywych. Zachodzi w niej cały szereg przemian i reakcji chemicznych i biochemicznych, które określamy jako metabolizm gleby. Ocenia się że mikroorganizmy są w 80-90% odpowiedzialne za przebieg tego metabolizmu. Należą tutaj przemiany: węgla, tlenu, wodoru, azotu, siarki, fosforu, żelaza, potasu i wapnia C, O2, H2, N2, S, P, Fe, K, Ca 102. Omówić procesy tworzenia i rozkładu próchnicy w glebie. Powstawanie-dawny podgląd mówi że w powstawaniu próchnicy znaczny udział mają ligniny, większe fragmenty ich cząsteczek po odłączeniu grup metoksylowych, utlenieniu bocznych łańcuchów oraz przyłączeniu różnych organicznych i nieorganicznych połączeń azotu kondensują na kwasy huminowe. Małe cząsteczki ligniny po przyłączeniu aminokwasów też dają kwasy huminowe. Teraz wiadomo że, w procesie tworzenia próchnicy biorą udział też inne substancje np. węgiel z węglowodanów i produktów ich przemian czy antybiotyki. Po obumarciu komórki prekursory próchnicy ulęgają przemianom np. fenole przechodzą w chinony i polifenole, po czym kondensują z aminokwasami i uwalniają się jako gotowe podjednostki do syntezy. Rozkład przeprowadzają żyjące w glebie mikroorganizmy głównie promieniowce i grzyby, szybkość tego rozkładu jest uzależniona od czynników fizycznych ( temperatury wilgotność ), gdyż mogą zrywać wiązania cząstek próchniczych, wpływają też na mikroorganizmy. Rozkład biologiczny jest przyspieszany przez natlenienie gleby czy roślinność (modyfikuje skład i ilość mikroflory oraz zwiększenie nagromadzenia próchnicy w systemie korzeniowym). 103. Opisać sposób wzrostu i rozwoju mikroorganizmów w glebie. Rośliny w znacznym stopniu mogą regulować ilość i skład gatunkowy drobnoustrojów w ryzosferze, stwarzając dla niektórych lepsze dla innych gorsze warunki np. wydzielanie przez korzenie licznych substancji sprzyjających rozwojowi mikroorganizmów (np. aminokwasów). Rozwijające się mikroorganizmy „odwdzięczają się” poprzez intensywną mineralizację i uruchamianie składników pokarmowych i wytwarzanie substancji stymulujących wzrost rośliny. 104. Przedstawić mikrobiologiczne przemiany związków azotuCała żywa masa biosfery zawiera około 1012 ton azotu w postaci związków organicznych. Azot występuje w przyrodzie w formach: pierwiastka N 2, związków mineralnych np. N 2 O i związków organicznych np. N O 3-, N H 4. Formy te mogą przechodzić jedna w drugą i to na skutek działalności mikroorganizmów. Procesy te to: amonifikacja, nitryfikacja, denitryfikacja i wiązanie azotu, są elementami krążenia azotu w przyrodzie. Amonifikacja -jest to proces, który prowadzi na drodze mikrobiologicznej do uwolnienia amoniaku ze związków organicznych, głównie białek. Pod wpływem enzymów wydzielanych przez drobnoustroje zachodzi hydroliza białek do aminokwasów. Następnie przy udziale mikroorganizmów przebiega odłączenie grupy aminowej od aminokwasów, czyli ich dezaminacja. ( Polega na przemianie azotu zawartego w związkach organicznych do amoniaku lub soli amonowych, które biorą udział w dalszych przemianach lub są pobierane przez rośliny lub mikroorganizmy. ) Nitryfikacja - jest to proces zachodzący w warunkach tlenowych przy udziale bakterii chemolitotroficznych. Przebiega on w dwóch etapach: 1)Przy udziale bakterii z grupy Nitroso np. Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus. N H 4++ 1,5O 2=N O 2+H 2 O-+273,9 kilo dżuli. 2)Przy udziale bakterii z grupy Nitro np. Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus. N O 2 -+ 0,5 O 2=N O 3 -+H 2 O+73,3 kilo dżuliWydzielana w trakcie tych reakcji energia jest wykorzystywana prze bakterie w procesie chemosyntezy. Nitryfikacja przyczynia się do wzbogacenia gleby w azotany- taką formę azotu która jest łatwo przyswajalna przez rośliny, jednakże forma ta jest łatwo wymywana z gleby. Denitryfikacja - W warunkach beztlenowych przy łatwym dostępie związków organicznych azotany ulegają mikrobiologicznej redukcji - denitryfikacji. Jeżeli produktem tej redukcji są azotyny N O 2-a następnie sole amonowe to mówimy o tzw. denitryfikacji częściowej, dysymilacyjnej (przeprowadzają ją bakterie anaerobowe, wykorzystują azotyny jako akceptory w oddychaniu beztlenowym), natomiast gdy końcowym produktem są gazowe formy azotu - tlenek azotu i azot cząsteczkowy - mówimy o denitryfikacji całkowitej, właściwej. Prowadzi ona do strat azotu z gleby. Bakterie denitryfikacyjne są ściśle wyspecjalizowaną grupa reprezentowaną przez gatunki heterotroficzne i auotroficzne np. Pseudomonas, Bacillus, Thiobacillus denitrificans, Arthrobacter i inne. Azotany wykorzystywane są zamiast tlenu jako akceptor elektronów, odłączonych w procesie utlenienia od związków organicznych. 105. Przedstawić podział wirusów i scharakteryzować ich poszczególne grupyWirusy są to wewnątrz komórkowe pasożyty bakterii, roślin i zwierząt. Twory o bardzo uproszczonej budowie, nie przedstawiające aktywności metabolicznej w okresie gdy znajdują się poza żywą komórka swojego gospodarza. Wirusy są zbudowane z kwasu nukleinowego D N A lub R N A zawierającego informację genetyczną oraz kaspydu, składającego się z substancji białkowych, którego zadaniem jest ochrona kwasu nukleinowego, rozpoznanie właściwego gospodarza oraz absorpcja i wprowadzenie wirusa do wnętrza komórki żywiciela. Bakteriofagi - żyjące w komórkach bakteryjnych posiadają materiał genetyczny w postaci pojedynczej spirali R N A lub podwójnej D N A. Składają się one z główki zawierającej kwas nukleinowy i otoczonej białkową osłoną oraz z białkowego ogonka, który zawiera receptory pozwalającena rozpoznanie gospodarza. U niektórych fagów ogonek ma zdolność do kurczenia się co ułatwia wprowadzenie kwasu. Fagi mają kształt kulisy lub pentagonalny o średnicy około 25nm. Cechuje je niekiedy specyficzność w wyborze gospodarza (odróżniają poszczególne gatunki bakterii) np. aktinofagi -atakują promieniowce, cyanofagi-sinice, mikofagi -niektóre pleśnie. Wirusy roślinne - mają kształt kulisy lub pałeczkowaty rozmiary to od 10-50 nm, mogą łączyć się w agregaty o charakterze krystalicznym, zawierają od 6-40% R N A, wyjątki D N A np. wirus mozaiki kalafiora, mają zdolność do przenikania o własnych siłach przez ścianę komórkową. Dostają się do jej wnętrza przez uszkodzenia lub są wprowadzane przez owady. Transportowane są z ruchem cytoplazmy i przez plasmodesmy powodując zakażenie. Wirusy zwierzęce - kształty sferyczne, sześcienne lub pałeczkowate. Cechuje je specyficzność gatunkowa i tkankowa np. wirusy neurotropowe - w tkance nerwowej (wirus wścieklizny), pneumotropowe -wirus grypy,dermatotropowe - wirus ospy, pantropowe - w różnych tkankach. 106. Wymienić organizmy tworzące endospory, omówić procesy ich powstawania Niektóregatunki bakterii wytwarzają wewnątrzkomórkowe przetrwalniki (endospory). Należą do nich tlenowe laseczki Bacillus beztlenowe Clostridium, a także Sporoasrcina i Sirillospora. Proces spoluracji (powstawania endospory) zaczyna się specjalnym podziałem komórkowym, po którym w jednej z potomnych komórek część protoplazmy zmienia swoje właściwości i tworzy się błona oddzielająca presporę. Następnie powstaje szereg warstw ochronnych, na które składają się: ściana komórkowa, kotreks, płaszcz endospory a niekiedy egzosporium. Kolejną fazą jest dojrzewanie ednospory, gdzie stopniowo uzyskuje ona pełną odporność. Charakterystycznym składnikiem endospor jest kwas dipikolinowy (nie występuje on u innych bakterii). Endospory zapewniają przetrwanie przez dziesiątki lat dzięki bardzo spowolnionej przemianie materii, cechuje je duża odporność: na wysychanie, promieniowanie ultrafiloetowe, na temperatury przekraczające 100 C. Czynniki które powodują kiełkowanie ednospory ( i przejścia w normalną komórkę bakteryjną): zmiana temperatury, substancje chemiczne np. aminokwasy, uwilgotnienie. 107. Przedstawić różnice w budowie aparatu jądrowego Procaryota i EucariotaAparatem jądrowym u procaryota ( bezjądrowce np. bakterie) jest nukleoid (genofor) -R N A czasami D N A jest to nośnik informacji genetycznej, tworzy w komórce nić w postaci spirali zamkniętej w pierścień. Nukleoid różni się od jądra komórkowego Eukariota: •jest haploidalny, •nie posiada błony jądrowej, jąderka ani histonów. 108. Wymienić cechy odróżniające organizmy prokariotyczne i eukariotyczne. Charakterystycznymi cechami organizmów prokariotycznych (bezjądrowych, jednokomórkowych - bakterie i sinice) jest: •brak w ich komórkach plastydów - chloroplastów, mitochondrii, lizosomów. •posiadają nukleoid, spełnia on rolę jądra komórkowego •w ścianie komórkowej posiadają mureinę •podział materiału genetycznego zachodzi bez mitozy, są haploidalne•inna budowa rybosomów, stała Svetberga wynosi 70 S, a u eukariota 80 S•niektóre posiadają rzęski a u eukariota są wici (różnią się konstrukcją) •niektóre mogą wytwarzać endospory 109. Na czym polega właściwa, a na czym rzekoma fermentacja octowaWłaściwą fermentacją octową, czyli proces przebiegający w warunkach beztlenowych, przeprowadzają Clostridium(aceticum i thermoaceticum). Na jeden mol zużytej glikozy powstają w komórkach tych organizmów 3 mole A T P. Rzekoma fermentacja octowa jest to specyficzna forma oddychania tlenowego polega na przemianie etanolu do kwasu octowego, przebiega przy udziale Acetobacter. 110. Scharakteryzować przemiany substratu zachodzące podczas fermentacji mlekowejWyróżniamy dwie wersje fermentacji mlekowej: heterofermentacje i homofermentację. Podział zależy od wyprodukowanego podczas fermentacji ilości kwasu mlekowego z jednego mola glikozy. Jeżeli jest ona większa od 1,8 to homofermentacja, jeżeli mniejsza od 1,8 to heterofermentacjia. W homofermentacji w procesie glikolizy, powstaje kwas pirogronowy, który ulega redukcji do kwasu mlekowego. Powstają 2 mole A T P na jeden mol zużytego substratu. W heterofermentacji produktami są kwas mlekowy, kwas octowy, kwas propionowy, kwas masłowy, etanol, glicerol i dwutlenek węgla. 111. Scharakteryzować bakterie fotosyntezująceBakterie te wymagają środowiska beztlenowego, zaliczamy je do fotolitotrofów lub fotoorganotrofów. Ze względu na odmienną budowę chlorofilu wykorzystują promieniowanie świetlne o dłuższej fali niż rośliny dlatego zamieszkują dolne warstwy wód i osadów dennych, wyróżniamy: 1)Bakterie zielone - Chlorobiaceae, nieruchliwe pałeczki, nie tworzące przetrwalników. Zawierają chlorofil typu chlorobium; mogą wiązać azot atmosferyczny; są dawcami elektronów ( wykorzystują do tego siarkę, wodór, siarkowodór, związki organiczne) 2)Purpurowe bakterie siarkowe - Chromatiaceae, są one zaopatrzone w rzęski iw związku z tym mogą się poruszać. Zawierają bakteriochlorofil i karotenoidy. Wiążą wolny azot, są donorami elektronów (wykorzystują do tego siarkę, wodór, siarkowodór, związki organiczne). Gromadzą one siarkę w postaci kropelek jako materiał zapasowy i wykorzystują ją po wyczerpaniu w otoczeniu siarkowodoru umożliwiając dalszy przebieg fotosyntezy. 3)Purpurowe bakterie bezsiarkowe - Rhodospirillaceae, gram (-) nie przetrwalnikujące bakterie, posiadają rzęski umieszczone biegunowo, jako donory elektronów wykorzystują związki organiczne niekiedy wodór, siarkowodór 112. Podać wymiary oraz kształty i układy komórek bakteriiBakterie przeciętnie osiągają wymiary od 1 - 2 µm, spotyka się mniejsze około 0,15 µm oraz większe 20-40µm 113. Na czym polega zjawisko lizogeniiPolega na wniknięciu do komórki bakteryjnej bakteriofaga (wirusa). Bakeriofag zawiera kwas nukleinowy ( D N A lub R N A ), ten materiał genetyczny wbudowywany jest do nukleoidu bakterii, zostaje unieczynniony (ten nukleoid) specjalną substancją białkową - receptorem,powstaje tzw. komórka lizogenna. Bakteria lizogenne nabywa odporność na ponowne zakażenie tym bakteriofagiem. Wbudowany w jej nukleoid kwas nukleinowy (wirusa) zwany jest profagiem, jest przekazywany na następne pokolenia przy podziałach komórkowych. 114. Omówić budowę ściany komórkowej bakterii i przedstawić jej rolęŚciana komórkowa bakterii stanowi sztywną zarazem elastyczną osłonę o kształcie woreczka. Podstawowym i charakterystycznym składnikiem budulcowym ściany komórkowej jest mureina ( peptydoglikan lub mukopeptyd). Jest to polimer zbudowany z dwóch aminokwasów ( N-acetyloglukozamina, kwas N-acetylo-muraminowy ) połączonych mostkiem peptydowym, tworzących strukturę przestrzenną o charakterze sieci. Są to aminokwasy szeregu D, przez cozwiększa to odporność ściany komórkowej na działanie enzymów proteolitycznych (one zbudowane są z aminokwasów typu L) Gram (+) posiadają w swojej ścianie komórkowej grupą warstwę mureny, stanowiącą 50-90% jej masy oraz kwasy tejchojowe, grubość ściany wynosi od 15-50µm. Natomiast Gram (-) posiada ścianę komórkową mniejszej grubości od 2-10µm, posiada ona znacznie mniejszą ilość mureny niż G(+), ale znacznie więcej lipidów ( fosfolipidów, lipopropeidy, lipopolisacharysy). Rola: Oprócz spełniania roli ochronnej, ściana komórkowa reguluje w pewnym stopniu wielkość cząsteczek wnikających substancji do komórki, a takżeposiada zdolność do rozpoznawania partnera podczas koniugacji. 115. Omówić budowę i znaczenie nukleoidu Patrz pytanie 107Znaczenie: Rolą nukleoidu jest przechowywanie informacji genetycznej, powielanie jej w procesie podziału komórki, a także kontrolowanie całości metabolizmu komórki 116. Omówić beztlenowe utlenianie wodoru przez bakterieDo bezwzględnych beztlenowców należą utleniające wodór bakterie metanogenne. Znajdujemy wśród nich zarówno organizmy wykorzystującejedynie nieorganiczne związki węgla np. Methanobacterium, jak tez miksotrofy, pobierające do 405 węgla ze związków organicznych. Bakterie te utleniają wodór, redukując równocześnie C O 2 do metanu. Zdolność do utleniania wodoru posiadają także niektóre bakterie redukujące siarczany np. Desulfovibro, produktem ich metabolizmu jest H 2 S (błędne ognie na bagnach) 117. W jaki sposób bakterie anaeroby uzyskują energię potrzebną do przeprowadzania swoich procesów życiowych. Anaeroby inaczej beztlenowce. Są to organizmy zdolne do życia w warunkach braku tlenu. Wyróżnia się wśród nich anaeroby bezwzględne (obligatoryjne), dla których obecność tlenu jest zabójcza, i anaeroby względne(fakultatywne), które co prawda mogą żyć w obecności tlenu. W środowiskach ubogich lub zupełnie pozbawionych tlenu np. muły denne, przewód pokarmowy zwierząt, nie może on być użyty jako akceptor wodoru. Rolę te spełniają inne substancje nieorganiczneznajdujące się na wysokim stopniu utleniania np. azotany (denitryfikacja), siarczany czy węglany. 118. Przedstawić morfologię ipowstawanie bakteryjnych form LBakterie są zdolne do tworzenia tzw. form L, głównie w warunkach braku pokarmu lub w wyniku działania różnych substancji może dojść do syntezy mureiny, gdzie powstają formy pozbawione ściany komórkowej te formy to L-postacie które egzystują w organizmie żywym powodując zmiany chorobowe. Charakteryzuje je pleomorfizm (zjawisko występowania różnych kształtów) stąd tez spotyka się obok siebie komórki rozdęte o średnicy 1-10µm, a także ciałka elementarne nie przekraczające 0,05-00,5µm. po przejściu bakterii w forme L powstają kolonie stabilne lub niestabilne, powracają z czasem do postaci macierzystej. Tych L-postaci nie można hodować poza organizmem żywym. Są one groźne, ponieważ nie można ich wykryć. Mogą powstawać w wyniku działania niektórych antybiotyków ( β-laktamowe, penicylina, wankomycyna, cykloseryna) barwniki (fiolet krystaliczny) L-postacie można podzielić: • Protoplasty-L-postacie powstałe z G(+)• Sferoplasty L-postacie powstałe z G(-) 119. Przedstawić ogólnie morfologię grzybów. Grzyby należą do organizmów eukariotycznych (jądrowych). Rozwijają się w postaci strzępek, czyli długich rozgałęzionych nitek. Ściany strzępek zbudowane są z węglowodanów np. celuloza, niektóre gatunki posiadają zamiast celulozy substancję zbliżoną do chityny. System strzępek tworzy grzybnię, czyli tzw. mycelium. Budowa grzybni u poszczególnych klas grzybów różni się. Zygotomycetes (Sprzeżniaki) posiadają grzybnie cenocytyczną - brak przegród a w cytoplazmie znajduje się duża liczba jąder. Występują w wodzie i glebie np. Mucor. Ascomycetes (Workowce) tworzą one mycelium o strzępkach podzielonych przegrodami np. drożdże - rozmnażają się przez pączkowanie, askospory. Basidiomycetes (Podstawczaki) w budowie grzybnie podobne są do workowców zasadnicza różnica polega na innej formie rozmnażania płciowego, mamy do czynienia z zarodnikami podstawkowymi - basidiosporami np. grzyby kapeluszowe. Fungi imperfecti (grzyby niedoskonałe) i Myxomycetes (Śluzowce). 120 Rzęski i fibrie - budowa i funkcjęWiele bakterii jest zaopatrzonych w rzęski, będące organem umożliwiającym poruszanie się, wprawiając je w ruch wirowy. Ilość i rozmieszczenie rzęsek są w dużym stopniu zróżnicowane, od pojedynczej rzęski poprzez dwurzęse, posiadające po jeden rzęsce na każdym końcu czuborzęse, do okołorzęsnych - rozmieszczone na całej powierzchni komórki. Liczba rzęsek jednej bakterii może sięgać nawet do 100. Pojedyncza rzęska ma średnicę 15-20µm a długość 5-15µm, czasami dochodzi do 50µm. są zbudowane z substancji białkowej - flageliny i zakotwiczone w błonie cytoplazmatycznej. Obecność rzęsek u bakterii wykorzystywana jest np. w medycynie posiadają one charakterystyczne antygeny pozwalające na rozpoznanie bakterii. Fimbrie lub inaczej pile zbudowane z białka -pilna. Uważa się, że odgrywają one istotną rolę w procesach paraseksualnych obserwowanych u bakterii, mogą reagować z fagami, przeciwciałami, przeciwciałami także zwiększają powierzchnię absorpcyjną komórki. U organizmów chorobotwórczych pile powodują przywieranie bakterii do komórek zwierzęcych. 121. Przedstawić przebieg mikrobiologicznego rozkładu związków aromatycznych i węglowodorów w glebieWażnym elementem procesu rozkładu związków organicznych w glebie jest rozerwanie pierścienia aromatycznego, dokonują tego liczne grzyby Alternaria, Penicillum, Torusa, a także bakterii np. Pseudomonas. Jednym ze sposobów rozbicia pierścienia jest utlenianie fenoli, w ten sposób są one rozkładane do prostszych związków i włączane do cykli metabolicznych. Do takich związków należą ligniny, które są bardzo odporne na rozkład enzymatyczny. Zdolność rozkładu ligniny posiada Trichoderma lingorium. Za najprostsze składniki lignin uważa się wanilinę składnik drzew szpilkowych), aldehyd syryngowy i p-hydroksybeznaldehyd. Rozkładowi ulegają także inne związki organiczne - węglowodory jak parafiny, oleje mineralne czy ropa naftowa. Przebiega to zazwyczaj w warunkach tlenowych, przy udziale bakterii Bacterium, Pseudomonas, Vibro, Mycobacterium, a także grzybów np. drożdży. 122. Scharakteryzować mikroflorę gnojówki i omówić przeprowadzane przez nią przemiany w tym materiale 125. Jak i przy udziale jakich mikroorganizmów przebiega rozkład kwasu hipurowego i kwasu moczowego (patrz pytanie 122) Mikroflora gnojówki składa się z różnych drobnoustrojów wnoszonych z poszczególnymi składnikami kałem dostają się liczne beztlenowe bakterie jelitowe, są to główne gatunki rodzaju Bacillus, Pseudomonas, Clostridium, bakterie fermentacji mlekowej, wiele bakterii chorobotwórczych. Natomiast mocz zdrowych zwierząt jest praktycznie pozbawiony mikroorganizmów. Duża zawartość azotu w gnojówce prowadzi do intensywnego przebiegu amonifikacji. Azot występuje tu w postaci mocznika, kwasu hipurowego i kwasu moczowego. Rozkład mocznika przeprowadzają bakterie mocznikowe np. Urococcus, Urosarcina, Urobacillus oaz inne organizmy wytwarzające ureazę np. Pseudomonas, Azotobacter, Escherichia coli, a także niektóre grzyby. Kwas hipurowy ulega rozkładowi do kwasu benzoesowego i glicyny. Rozkład tych związków przeprowadzają: Pseudomonas, Azotobacter chroccocum oraz grzyby. Kwas moczowy rozkładają niektóre grzyby a także bakterie Pseudomonas, produktami są C O 2i alantonina ( rozkładana do C O 2 i mocznika). 123. Wyjaśnić, na czym polega strukturotwórcze działanie mikroorganizmów w glebieOdstruktury gleby zależy właściwe zaopatrzenie w wodę oraz wymiana gazowa. Bakterie poprzez wydzielanie substancji śluzowych o charakterze polisacharydów, dostarczają lepiszcza niezbędnego do powstania gruzełków. Mogą także na skutek rozkładu tego lepiszcza, wpływać na pogorszenie struktury gleby. Grzyby, przerastając i oplatając swoimi strzępkami cząsteczki gleby także wywierają znaczny wpływ strukturotwórczy. 124. Przedstawić ilość i rodzaje bakterii występujących w glebie. Liczebność bakterii waha się w różnych glebach od kilku tysięcy do kilku miliardów na 1 gram suchej masy. Drobnoustroje w glebie dzielą się na autochtoniczne i zymogenne. Do autochtonów zalicza się zwykle tlenowe,G(+) organizmy. Szybkość wzrostu ich jest niewielka, cykl życiowy przebiega w glebie aich rozwój jest związany w znacznym stopniu z przemianami próchnicy glebowej. Należą do nich bakterie z rodzajów: Myxobacterium, Azotobacter, Arthobacter, Corynebacterium. Do zymogenów zaliczamy głównie bakterie G(-), tlenowe lub beztlenowe np. Pseudomonadales, korzystają z produktów rozkładu próchnicy przygotowanych przez autochtony. W przypadku dopływu materii organicznej do gleby obserwuje się ich szybki bujny wzrost, który ustaje po jej wykorzystaniu. 125. Jak i przy udziale jakich mikroorganizmów przebiega rozkład kwasu hipurowego i kwasu moczowego (patrz pytanie 122) 126. Przedstawić wpływ chemicznych środków ochrony roślin na mikroflorę glebyPreparaty ochrony roślin, są związkami o dużej aktywności biologicznej i mogą wpływać na rozwój mikroorganizmów oraz przebieg procesów biologicznych zachodzących w glebie. Powodują one przede wszystkim zmiany ilościowe w mikroflorze. Istnieją dwa rodzaje rozkładu pestycydów: metaboliczny - pestycyd stanowi on źródło energii (węgla lub azotu) dla mikroorganizmów, w związku, z czym ich populacja rośnie oraz kometaboliczny - rozkład pestycydu zachodzi poprzez działanie enzymów wyprodukowanych przez mikroorganizmy (do innych celów), w związku z czym ich populacja nie narasta. Część wrażliwych gatunków zostaje wyeliminowana. Pestycydy wpływają również na procesy zachodzące w glebie, istotnych ze względu na żyzność gleby. Najwrażliwszym jest nitryfikacja i liczebność bakterii nitryfikujących, a także rozkład materii organicznej i ilość Rhizobium. Mniejszą wrażliwość wykazują denitryfikacja, amonifikacja i oddychanie. Najbardziej odporne są bakterie wiążące azot atmosferyczny - Azotobacter. 127. Wymienić i omówić znane rodzaje szczepionek bakteryjnychNitragina - jest to szczepionka bakteryjna, będąca namnożonym szczepem odpowiedniego gatunku Rhizobium, o właściwej wirulencji oraz dużej aktywności wiązani wolnego azotu. Nasiona przed wysiewem zaprawia się odpowiednim rodzajem Nitraginy. Zabieg taki wystarcza na okres 2-3 lat i powoduje wzrost plonów do kilkudziesięciu procent, a także zwiększenie zawartości azotu w roślinach. Azotobakteryny - szczepionka z bakteriami rodzaju Azotobacter, mają one bardzo korzystny wpływ na właściwości gleby. Oprócz wiązania wolnego azotu produkują substancje wzrostowe - auksyny i gibereliny; związki biorące udział w syntezie próchnicy oraz duże ilości śluzu, korzystnie wpływające na strukturę gleby. Bacillus megatherium - szczepi się gleby tą bakterią w celu lepszego zaopatrzenia roślin w fosfor, nie przyniosła ona większych rezultatów w warunkach polskich. 128. Przedstawić przemiany mikrobiologiczne zachodzące podczas dojrzewania obornika Wszystkie mikroorganizmy znajdują w oborniku doskonałe warunki rozwoju dzięki temu, że zawiera on wiele materii organicznej oraz związków azotu. W wyniku ich aktywności zachodzi dojrzewanie. Wyróżniamy: Dojrzewanie „na gorąco”, obornik ułożony luźno (bez ubijania), warunki tlenowe. Polega na szybkim rozkładzie materii organicznej do prostych związków jak C O 2, H 2 O i N H 3. Tworzą się również związki częściowo utlenione - fenole i chitony będące substratami do humifikacji. Następuje ubytek materii organicznej od 30-50%, a także wzrost temperatury do 60-70 C oraz silny rozwój termofili. Obornik osiada i tworzą się warunki beztlenowe i spada aktywność mikrobiologiczna. Dojrzewanie „na zimno' przebiega w warunkach beztlenowych ( silnie ubity obornik). Dominują procesy fermentacji, których produktem są kwasy organiczne (jest to gorszy substrat do humifikacji niż w dojrzewaniu na gorąco). Wzrost populacji mikroorganizmów jest znacznie wolniejszy, proces trwa około od 2-3 miesięcy. 129. Porównać różne sposoby dojrzewania obornika patrz pytanie 128. 130. Omówić przebieg rozkładu resztek materiału roślinnego w glebie patrz pytanie 140 131. Omówić rozkład: mocznika, cyjanamidu wapnia i kwasów nukleinowych w glebie. Kwasy nukleinowe dostają się do gleby wraz z resztkami roślinnymi oraz zwierzęcymi oraz w wyniku rozkładu drobnoustojow. Są to polinukleotydy rozkładane pod wpływem nukleaz (rybonukleaz i dezoksyrybonukleaz) do oligonukleotydu następnie do manonukleotydu. Manonukleotyd rozkłada się na zasady (purynowe i pirymidynowe) oraz na pentozy. Zasady rozkładane są na: kwasy organiczne, mocznik amoniak. Proces rozkładu kwasów nukleinowych kończy się amonifikacją tych związków z uwolnieniem jonu amonowego. Rozkład kwasów nukleinowych przeprowadzają liczne bakterie, grzyby i promieniowce: Bacillus, Streptomycetes, Aspergillus, Penicillium. Mocznik i cyjanoamid trafiają do gleby w postaci nawozów sztucznych, mocznik dostaje się również do gleby wraz z obornikiem lub w wyniku rozkładu kwasów nukleinowych. Cyjanamid wapnia w procesie hydrolizy pod wpływem ureazy przechodzi w mocznik. Mocznik jest rozkładany przez bakterie mocznikowe, które pobierają z tego związku azot i węgiel jako źródło energii, należą do nich Sarcina ureae, Urobacterium, Urobacillus. Mocznik może być również wykorzystywany przez drobnoustroje jako źródło azotu, lecz czerpią one węgiel i energię z innych źródeł. Rozkład mocznika przebiega wówczaspowoli. 132. Przedstawić zjawisko symbiozy bakterii z rodzaju: Rihzobium i Bradyrhizobium z roślinami motylkowatymi. Symbiotycznymi asymilatorami azotu są bakterie brodawkowe z rodzaju Rhizobium oraz Bradyrhizobium współżyjące z różnymi gatunkami roślin motylkowatych. W glebie występują w postaci drobnych, ruchliwych pałeczek, mogą się rozwijać bez kontaktu z rośliną motylkowatą. Jednakże kiedy znajdą się w strefie korzeniowej odpowiedniej rośliny dochodzi do wytworzenia układu symbiotycznego, w którym bakterie wiążą azot korzystając z dostarczonych przez roślinę soli mineralnych i węglowodanów. Bakterie przybierają postać bakteroidów, występują w brodawkach na korzeniu rośliny. Na wnikanie do bakterii do korzeni roślin motylkowatych wpływają: wartość pH, temperatura oraz stan odżywienia rośliny. Pomiędzy bakterią a rośliną tworzy się nić infekcyjna, wzrastająca do kory korzenia. Wytwarzana w brodawkach leg-hemoglobina, o czerwonym zabarwieniu, jest świadectwem przebiegającego procesu wiązania azotu. Okres współżycia rośliny z Rhizobium można, więc podzielić na trzy fazy. W pierwszej z nich podczas wnikania bakterii, roślina wykazuje reakcje obronne (np. otaczanie bakterii celulozową błoną), w drugiej, poczynając od momentu utworzenia naczyń w brodawkach, zachodzi właściwa symbioza i wreszcie w trzeciej pojawia się pasożytnictwo - rośliny na bakteriach (Liza bakterii) lub bakterii na roślinie (zniszczenie brodawek i fragmentów korzenia) Rodzaje Rhizobium Współżyjąca roślina Kształt bakteroidu Trioli koniczyna, inkarnatka gruszkowate, rzadziej X,Y Leguminosarium groch, wyka, bobik, soczewica gwiazdkowate, maczugowate, X,Y Meliloti lucerna, nostrzyk maczugowate, rozwidlone Lupini -łubin, seradela-pałeczkowate, rzadziej rozwidlone (tylko na korzeniu głównym) Japonicum soja długie, cienkie, nabrzmiałe, rozwidlone Phaseoli fasola pałeczkowate z wakuolami 133. Jaki jest wpływ uprawy gleby i melioracji na mikroflorę gleby Stosowane przez rolnika zabiegi agrotechniczne, wywierają znaczny wpływ na rozwój mikroflory w glebie. Pozytywny wpływ mają: zabiegi mające na celu poprawę stosunków powietrzno-wodnych, natomiast negatywne wpływa: nadmierne ugniatanie - niszczące strukturę i utrudniające procesy tlenowe. Melioracje - odwodnienie gleb uwilgotnionych powoduje przyspieszenie rozkładu materii organicznych, zwiększa prędkość przemian np. próchnicy. Odwodnienie nie przemyślanemoże doprowadzić do degradacji gleby spadku żyzności. 134. Przedstawić sukcesję mikroorganizmów, intensywność i sposób wzrostu oraz rozpowszechnianie w glebie patrz pytanie 103 i 140 Rozmieszczenie mikroorganizmów w glebie pokrywa się z rozmieszczeniem materii organicznej. Najwięcej mikroorganizmów występuje w powierzchniowej warstwie ( do głębokości kilu kilkunastu centymetrów ). Drobnoustroje rozlokowane są nierównomiernie w całej objętości warstwy gleby. Można w niej wyróżnić cały szereg mikrosiedlisk, gdzie w każdym żyje odrębna populacja rozkładająca daną materię np. na resztkach roślin - organizmy celulolityczne, na obumarłych owadach - gatunki rozkładające białko i chitynę. Z biegiem czasu materia ta wyczerpuje się i rozwój uzależnionych od niej organizmów zostaje zahamowany. Jeśli w tym miejscu dostępna jest inna materia, wytwarza się nowa populacja przystosowana do wykorzystania jej. Jest to tzw. zjawisko sukcesji, czyli następstwa po sobie kolejno różnych drobnoustrojów. Wobec tego występowanie i rozmieszczenie mikroorganizmów ma charakter mozaiki czasowej przestrzennej. 135. Co to jest żyzność i aktywność biologiczna glebyŻyzność gleby to jej zdolność do zaspokajania pokarmowych i środowiskowych potrzeb roślin, a więc za jej miarę można przyjąć wysokość plonów. Gleba powinna być zdolna do odtwarzania swoich zasobów oraz wykazywać odporność na działanie czynników zakłócających normalne procesy w glebie. Jest to możliwe dzięki wysokiej aktywności mikroflory, czyli aktywności mikroorganizmów w przeprowadzaniu: rozkładu materii organicznej, cyklów krążenia poszczególnych pierwiastków, uruchomienia form nieprzyswajalnych, syntezę i rozkład próchnicy a także utrzymanie we właściwej proporcji ilości organizmów patogenicznych. Glebę możemy traktować jako pewnego rodzaju „twór ożywiony”, składające się ze składników mineralnych i żywych komórek i posiadający swój własny metabolizm. Zakłócenie równowagi powoduje „chorobę”, czyli spadek żyzności (np. nagromadzenie się patogenów, gromadzenie nietoksycznych substancji) 136. Przedstawić skład mikroflory obornikaMikroflora obornika składa się z różnych drobnoustrojów wnoszonych z poszczególnymi składnikami kałem dostają się liczne beztlenowe bakterie jelitowe, są to główne gatunki rodzaju Bacillus, Pseudomonas, Clostridium, bakterie fermentacji mlekowej, wiele bakterii chorobotwórczych. Natomiast mocz zdrowych zwierząt jest praktycznie pozbawiony mikroorganizmów. Drugim źródłem drobnoustrojów są bakterie promieniowce i grzyby wnoszone za ściółką. Najwięcej jest wśród nich organizmów rozkładających celulozę, hemicelulozę i inne składniki roślin. Ich skład gatunkowy i ilość zależą od rodzaju ściółki 137. Omówić przebieg nitryfikacji w glebie oraz wypływ różnych czynników na ten proces Nitryfikacja - jest to proces zachodzący w warunkach tlenowych przy udziale bakterii chemolitotroficznych. Przebiega on w dwóch etapach: 3)Przy udziale bakterii z grupy Nitroso np. Nitrosomonas-pałeczki posiadające jedną rzęske, Nitrosococcus, Nitrosospira-spiralnie skręcone pałeczki, Nitrosolobus-sześcianki. Są one bezwzględnymi areobami, nie tworzą przetrwalników, cechuje je duża odporność na wysuszanie, rosną dobrze na pożywkach o odczynie zasadowym. N H 4++1,5 O 2=N O 2-+H 2 O+273,9 kilo dżuli Podczas tej reakcji zachodzi synteza A T P, wykorzystanie zawartej w substracie energii nie przekracza 20%, u starszych komórek spada do 6-7%. 4)Przy udziale bakterii z grupy Nitro np. Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus. Optymalny odczyn dla tych organizmów - lekko zasadowy, a temperatura 25-35 C N O 2-+0,5 O 2=N O 3-+H 2 O+73,3kilo dżuliPodczas tej reakcji powstaje A T P, wydajność energetyczna wynosi około 6%. Ilość substratu jaką przerabjiją bakterie: Nitrosomonas 35-70 moli N H 4+ natomiast Nitrobacter potrzebuje w tym celu 70-100 moli N O 2-, dlatego też stosunkowa mała ilość tych bakterii w glebie powoduje znaczne zmiany. Wydzielana w trakcie tych reakcji energia jest wykorzystywana przez bakterie w procesie chemosyntezy. Nitryfikacja przyczynia się do wzbogacenia glebyw azotany- taką formę azotu która jest łatwo przyswajalna przez rośliny, jednakże forma ta jest łatwo wymywana z gleby. Obie grupy bakterii są wrażliwe na zakwaszenie środowiska, a także na zanieczyszczenie środowiska i na pestycydy. 138. Omówić udział mikroorganizmów w przemianach żelaza, potasu, wapnia, F e, K, Ca i mikroelementów w glebie. Utlenianie żelaza przeprowadzają chemolitotrofy i chemoorganotrofy, powstałą energię wykorzystują do asymilacji C O 2. Przedstawiciele: Gallionella, Siderocapsa, bakterie nitkowate leptothhrix, Crenothrix oraz Thiobacillus ferroxidans. Natomiast redukcję żelaza przeprowadzają bakterie beztlenowe w obecności związków organicznych, proces ten jest mało poznany i może być związany z oddychaniem beztlenowym. Przykłady: Bacillus, Escherichia freundi. Przemiany potasu polegają na uwolnieniu z minerałów przyswajalnych form tego pierwiastka, duże znacznie dla tych przemian mają bakterie krzemionkowe np. Aspergillus Niger. Produkowany przez drobnoustroje w procesach oddychania C O 2 wraz z wodą tworzy kwas węglowy, który przyczynia się do przejścia trudno rozpuszczalnych węglanów w rozpuszczalne kwaśne węglany. Niewiele jest danych na temat przemian mikroelementów w glebie wywoływanych przez drobnoustroje. Wiadomo, że liczne drobnoustroje zdolne są do utleniania, a także redukcji manganu. Drobnoustroje wpływają w znacznym stopniu na przyswajalność mikroelementów, poprzez zmianę odczynu gleby. 139. Na czym polega dysymilacyjna redukcja siarki i jakie bakterie ją przeprowadzają Dysymilacyjnaredukcja siarczanów jest związana z procesem oddychania beztlenowego, siarczany są akceptorem elektronów przenoszonych z substratu oddechowego. Występuje u pospolicie występujących bakterii w zbiornikach wodnych i bagnach, które są bezwzględnymi beztlenowcami np. Desulfovibro. 140. Na przykładach omówić zjawisko sukcesji mikroorganizmów w glebie patrz pytanie 134Na dostających się do gleby resztkach roślinnych rozwijają się w pierwszej kolejności szybko rosnące organizmy, rozkładające mono i oligosachrydy oraz aminokwasy. Po wyczerpani się tych związków pojawiają się kolejne gatunki, hydrolizujące polisacharydy, jak np. celulolityczne bakterie, promieniowce i grzyby. Pojawiają się one później ze względu na powolniejszy charakterystyczny wzrost, jak również wydzielenie inhibitorów przez organizmy będące tam wcześniej. Następnie pojawiają się bakterie autochtoniczne np. Basidiomycetes i grzyby wykorzystujące one trudno rozkładające się substancje jakimi są ligniny i hemicelulozy. Po zużyciu wszystkiej materii zmniejsza się wzrost mikroorganizmów a niektóre z nich przechodzą w formy przetrwane. Podobne następstwo obserwuje się w przemianach substancji białkowych. Rozkład ich powoduje wydzielanie się znacznych ilości amoniaku. Skutkiem aktywności amonifikatorów będzie wzmożony rozwój bakterii nitryfikacyjnych pierwszej oraz drugiej fazy 141. Omówić proces mikrobilogicznej mineralizacji siarkiOrganiczne połączenia siarki, dostające się do gleby, są rozkładane przez żyjące tam mikroorganizmy zarówno w warunkach tlenowych jak i beztlenowych. W pierwszym przepadku produktami są merkaptany (tioalkohole), a następnie siarczyny, tiosiarczany i siarczany, w drugim-siarkowodór i merkaptany. Mineralizację siarki przeprowadzają bakterie: Pseudomonas, Bacillus, Proteus oraz grzyby: Apergillus, Microsporium. 142. Przedstawić udział różnych czynników i organizmów w wiązaniu azotu atmosferycznegoMikroorganizmy posiadające zdolność wiązania wolnego azotu: •heterotrofy tlenowe - Azotobacter, Aotomonas, Areobacter, Pseudomonas, Derxia•heterotrofy beztlenowe - Clostridium•bakterie fotosyntetyzujące - Rhodospirillum, Chlorobium, Chromatium•sinice - Anabaena, NostocDo najaktywniejszych asymilatorów zalicza się dwa rodzaje: Azotobacter i Clostridium. Azotobacter jako bezwzględny tlenowiec jest bardzo wrażliwy na natlenienie środowiska, innym czynnikiem mającym duże znaczenie dla jego wzrostu jest zakwaszenie podłoża, graniczne wartości pH dla tej bakterii wynoszą od 5 do 8. Poza tym wymaga on obecności licznych związków organicznych np. cukrów, alkoholi a także fosforu. W glebie, w warunkach naturalnych wzrost azotobaktera uzależniony jest od pracy całego zespołu mikroorganizmów, które wytwarzają swoisty mikroklimat potrzebny azotobakterowi. Clostridium jest to bakteria beztlenowa, wytwarzająca przetrwalniki, mogąca żyć jako mikroareofil w warunkach ograniczonego dostępu tlenu. Od azotobaktera różni się tym że nie przyswaja kwasów organicznych, natomiast asymiluje pentozy (odwrotnie jak azotobakter). Wykazuje szeroką tolerancję na odczyn środowiska i rośnie w szerokich pH, rozwija się dobrze w nie przewietrzanych glebach podmokłych. Do rozwoju na pożywce wymaga obecności drożdży lub peptonu. 143. Wyjaśnić, na czym polega zagrzewanie a na czym zaparzanie sianaW sianie znajdują się bakterie z rodzaju: Microccocus, Pseudomonas, Bacillus, Clostridium, spotykane są także pleśnie; Panicillum, Aspergillus. Wszystkie te rodzaje z wyjątkiem Clostridium są tlenowcami, które przy dostatecznej wilgotności dostępie powietrza szybko się rozrastają i prowadzą intensywne procesy metaboliczne. Wydzielają się przy tym duże ilości ciepła i następuje zagrzewanie się siana, które w skrajnych przypadkach może ulec samozapaleniu. Częściej jednak dochodzi do zaparzenia siana w temperaturze sięgającej 60-70 C. aktywny rozwój pleśni sprzyja nie tylko podnoszeniu się temperatur, ale także zawilgoceniu siana. 144. Wymienić i przedstawić bakterię biorące udział w denitryfikacji oraz wyjaśnić znaczenie tego procesu patrz pytanie 104 Do denitryfikatorów zdolnych do przeprowadzenia denitryfikacji właściwej są: Pseudomonas, Bacillus, Microccocus i Spirillum Thiobacillus denitrificans, Arthrobacte nie stwierdzono takiej zdolności u grzybów i promieniowców. W warunkach względnie beztlenowych prowadzą one denitryfikację częściową natomiast w warunkach bezwzględnie beztlenowych właściwą. Azot azotanowy (wartościowość +5) zostaje zredukowany do formy amonowej (wartościowość -3) bądź do azotu cząsteczkowego. 145. Przedstawić gatunki z rodzajów Rihzobium i Bradyrhizobium: występowanie i wymagania patrz pytanie 132 146. Omówić mikrobiologiczne przemiany fosforu w glebieW glebie fosfor występuje postaci nieorganicznej (minerały, połączenie fosforu z wapniem-gleby zasadowi o obojętne, z glinem i żelazem -gleby kwaśne) i organicznej (związki pochodzące z obumarłych zwierząt, roślin i drobnoustrojów) Uruchomienie nieprzyswajalnych form fosforu nieorganicznego np. z minerałów skałotwórczych, przebiega to dzięki wydzielaniu przez liczne drobnoustroje kwasów nieorganicznych np. węglowy, siarkowym 6, azotowy 5, lub organicznych, które następnie reagują ze związkami fosforu. Uruchamianie fosforu może zachodzić również poprzez silne pobieranie wapnia z fosforanów w wyniku, czego powstają lepiej rozpuszczalne sole np. Penicillum. W warunkach beztlenowych i w obecności substancji organicznej zachodzi redukcja fosforanów z wytworzeniem fosforowodoru - gazu, który ulatnia się z gleby. Do organicznych związków fosforu zaliczamy: fityna 40-80%, kwasy nukleinowe do10%, lipidy 3%. Najtrudniej rozkładowi ulega fityna, w glebach o odczynie kwaśnym tworzy ona z żelazem i glinem nierozpuszczalne połączenia. Znacznie łatwiej do jej mineralizacji dochodzi w glebach o odczynie zasadowym. Np. Bacillus megatherium 147. Na czym polega „zmęczenie” glebyZmęczenie gleby -zjawisko polegające na zmniejszeniu się urodzajności gleby poprzez negatywne zmiany w jej stanie biologicznym i pogorszenie się jej właściwości. Powstaje jako efekt jednostronnego użytkowania, np. przy długotrwałych upraw jednego rodzaju rośliny. Głównym skutkiem zmęczenia gleby jest radykalne zmniejszanie się plonów, pomimo stosowania wysokich dawek nawozów czy intensywnych metod uprawy. Główną przyczyną zmęczenia gleby jest rozprzestrzenianie się patogenów i szkodników roślin uprawnych, także bakteriofagów niszczących takie pożyteczne mikroorganizmy symbiotyczne jak bakterie Rhizobium. Zmęczenie gleby łatwo zauważyć w przypadku ciągłej uprawy takich roślin motylkowatych jak: koniczyn (wykoniczynienie) czy łubinów (wyłubinienie), buraków (wyburaczenie), czy pszenicy. Aby przywrócić zmęczonym glebom produktywność stosuje się złożone zabiegi agrotechniczne i fitomelioracyjne. Często korzystny efekt daje przeoranie roślin wieloletnich, stosowanie właściwych płodozmianów, a także zaopatrzenie gleby w niektóre makro i mikroelementy wyczerpane w ciągu długiego okresu uprawiania tej samej rośliny. 148. Ilość i rodzaje drobnoustrojów występujących glebieMikroflorę gleby charakteryzuje ogromne bogactwo pod względem różnorodności form drobnoustrojów, jak też ich liczebności. Oprócz bakterii (patrz pytanie 124) składają się na nią liczne promieniowce, grzyby, glony i sinice oraz pierwotniaki. Liczebność bakterii i promieniowców waha się w różnych glebach od kilku tysięcy do kliku miliardów na 1 gram suchej masy gleby. Licznie występują także grzyby ich masa przekracza dwukrotnie masę bakterii. Skład gatunkowy grzybów glebowych: Mucor, Aspergillus, Penicillum, Trichoderma, a także drożdże i liczne grzyby nie zarodnikujące. Organizmy fotosyntezujące -sinice i glony, rozwijają się głównie na powierzchni gleby, gdzie zapewniony jest dostęp tlenu i świtała. Wyizolowano ich około 700 gatunków, w 1 gramie gleby może się znajdować od 100000 do 2-3 milionów komórek. 149. Scharakteryzować mikroorganizmy przeprowadzające proces nitryfikacji. Nitroso - są to bakterie właściwe, mają kształt drobnych pałeczek, niewiele się różnią morfologicznie między sobą. Nitro - są to typowe chematotrofy ( do asymilacji i redukcji C O 2 wykorzystują energię z utleniania form azotu). Obie grupy są wrażliwe na zakwaszone środowisko optymalne pH 6,8-9,0, zahamowanie wzrostu następuje przy pH 5,0 150. Na czym polega mikrobiologiczne unieruchomienie (zbiałczenie) fosforu nieorganicznego w glebieNastępuje w wyniku wprowadzenia do gleby dużej ilości materii organicznej, mikroorganizmy wymagają od 0,1 do 0,5% fosforu w stosunku do pobranej ilości węgla (stosunek węgla do fosforu = 100) i w przypadku zbyt małej ilości tego pierwiastka (C:P większy od 100), mikroorganizmy wykorzystują intensywnie zapasy fosforu z gleby. 141. Omówić proces mikrobilogicznej mineralizacji siarkiOrganiczne połączenia siarki, dostające się do gleby, są rozkładane przez żyjące tam mikroorganizmy zarówno w warunkach tlenowych jak i beztlenowych. W pierwszym przepadku produktami są merkaptany (tioalkohole), a następnie siarczyny, tiosiarczany i siarczany, w drugim-siarkowodór i merkaptany. Mineralizację siarki przeprowadzają bakterie: Pseudomonas, Bacillus, Proteus oraz grzyby: Apergillus, Microsporium. 142. Przedstawić udział różnych czynników i organizmów w wiązaniu azotu atmosferycznegoMikroorganizmy posiadające zdolność wiązania wolnego azotu: •heterotrofy tlenowe - Azotobacter, Aotomonas, Areobacter, Pseudomonas, Derxia•heterotrofy beztlenowe - Clostridium•bakterie fotosyntetyzujące - Rhodospirillum, Chlorobium, Chromatium•sinice - Anabaena, NostocDo najaktywniejszych asymilatorów zalicza się dwa rodzaje: Azotobacter i Clostridium. Azotobacter jako bezwzględny tlenowiec jest bardzo wrażliwy na natlenienie środowiska, innym czynnikiem mającym duże znaczenie dla jego wzrostu jest zakwaszenie podłoża, graniczne wartości pH dla tej bakterii wynoszą od 5 do 8. Poza tym wymaga on obecności licznych związków organicznych np. cukrów, alkoholi a także fosforu. W glebie, w warunkach naturalnych wzrost azotobaktera uzależniony jest od pracy całego zespołu mikroorganizmów, które wytwarzają swoisty mikroklimat potrzebny azotobakterowi. Clostridium jest to bakteria beztlenowa, wytwarzająca przetrwalniki, mogąca żyć jako mikroareofil w warunkach ograniczonego dostępu tlenu. Od azotobaktera różni się tym że nie przyswaja kwasów organicznych, natomiast asymiluje pentozy (odwrotnie jak azotobakter). Wykazuje szeroką tolerancję na odczyn środowiska i rośnie w szerokich pH, rozwija się dobrze w nie przewietrzanych glebach podmokłych. Do rozwoju na pożywce wymaga obecności drożdży lub peptonu. 143. Wyjaśnić, na czym polega zagrzewanie a na czym zaparzanie sianaW sianie znajdują się bakterie z rodzaju: Microccocus, Pseudomonas, Bacillus, Clostridium, spotykane są także pleśnie; Panicillum, Aspergillus. Wszystkie te rodzaje z wyjątkiem Clostridium są tlenowcami, które przy dostatecznej wilgotności dostępie powietrza szybko się rozrastają i prowadzą intensywne procesy metaboliczne. Wydzielają się przy tym duże ilości ciepła i następuje zagrzewanie się siana, które w skrajnych przypadkach może ulec samozapaleniu. Częściej jednak dochodzi do zaparzenia siana w temperaturze sięgającej 60-70 C. aktywny rozwój pleśni sprzyja nie tylko podnoszeniu się temperatur, ale także zawilgoceniu siana. 144. Wymienić i przedstawić bakterię biorące udział w denitryfikacji oraz wyjaśnić znaczenie tego procesu patrz pytanie 104 Do denitryfikatorów zdolnych do przeprowadzenia denitryfikacji właściwej są: Pseudomonas, Bacillus, Microccocus i Spirillum Thiobacillus denitrificans, Arthrobacte nie stwierdzono takiej zdolności u grzybów i promieniowców. W warunkach względnie beztlenowych prowadzą one denitryfikację częściową natomiast w warunkach bezwzględnie beztlenowych właściwą. Azot azotanowy (wartościowość +5) zostaje zredukowany do formy amonowej (wartościowość -3) bądź do azotu cząsteczkowego. 145. Przedstawić gatunki z rodzajów Rihzobium i Bradyrhizobium: występowanie i wymagania patrz pytanie 132 146. Omówić mikrobiologiczne przemiany fosforu w glebie W glebie fosfor występuje postaci nieorganicznej (minerały, połączenie fosforu z wapniem-gleby zasadowi o obojętne, z glinem i żelazem -gleby kwaśne) i organicznej (związki pochodzące z obumarłych zwierząt, roślin i drobnoustrojów)Uruchomienie nieprzyswajalnych form fosforu nieorganicznego np. z minerałów skałotwórczych, przebiega to dzięki wydzielaniu przez liczne drobnoustroje kwasów nieorganicznych np. węglowy, siarkowym 6, azotowy 5, lub organicznych, które następnie reagują ze związkami fosforu. Uruchamianie fosforu może zachodzić również poprzez silne pobieranie wapnia z fosforanów w wyniku, czego powstają lepiej rozpuszczalne sole np. Penicillum. W warunkach beztlenowych i w obecności substancji organicznej zachodzi redukcja fosforanów z wytworzeniem fosforowodoru - gazu, który ulatnia się z gleby. Do organicznych związków fosforu zaliczamy: fityna 40-80%, kwasy nukleinowe do10%, lipidy 3%. Najtrudniej rozkładowi ulega fityna, w glebach o odczynie kwaśnym tworzy ona z żelazem i glinem nierozpuszczalne połączenia. Znacznie łatwiej do jej mineralizacji dochodzi w glebach o odczynie zasadowym. Np. Bacillus megatherium 147. Na czym polega „zmęczenie” gleby Zmęczenie gleby -zjawisko polegające na zmniejszeniu się urodzajności gleby poprzez negatywne zmiany w jej stanie biologicznym i pogorszenie się jej właściwości. Powstaje jako efekt jednostronnego użytkowania, np. przy długotrwałych upraw jednego rodzaju rośliny. Głównym skutkiem zmęczenia gleby jest radykalne zmniejszanie się plonów, pomimo stosowania wysokich dawek nawozów czy intensywnych metod uprawy. Główną przyczyną zmęczenia gleby jest rozprzestrzenianie się patogenów i szkodników roślin uprawnych, także bakteriofagów niszczących takie pożyteczne mikroorganizmy symbiotyczne jak bakterie Rhizobium. Zmęczenie gleby łatwo zauważyć w przypadku ciągłej uprawy takich roślin motylkowatych jak: koniczyn (wykoniczynienie) czy łubinów (wyłubinienie), buraków (wyburaczenie), czy pszenicy. Aby przywrócić zmęczonym glebom produktywność stosuje się złożone zabiegi agrotechniczne i fitomelioracyjne. Często korzystny efekt daje przeoranie roślin wieloletnich, stosowanie właściwych płodozmianów, a także zaopatrzenie gleby w niektóre makro i mikroelementy wyczerpane w ciągu długiego okresu uprawiania tej samej rośliny. 148. Ilość i rodzaje drobnoustrojów występujących glebie Mikroflorę gleby charakteryzuje ogromne bogactwo pod względem różnorodności form drobnoustrojów, jak też ich liczebności. Oprócz bakterii (patrz pytanie 124) składają się na nią liczne promieniowce, grzyby, glony i sinice oraz pierwotniaki. Liczebność bakterii i promieniowców waha się w różnych glebach od kilku tysięcy do kliku miliardów na 1 gram suchej masy gleby. Licznie występują także grzyby ich masa przekracza dwukrotnie masę bakterii. Skład gatunkowy grzybów glebowych: Mucor, Aspergillus, Penicillum, Trichoderma, a także drożdże i liczne grzyby nie zarodnikujące. Organizmy fotosyntezujące -sinice i glony, rozwijają się głównie na powierzchni gleby, gdzie zapewniony jest dostęp tlenu i świtała. Wyizolowano ich około 700 gatunków, w 1 gramie gleby może się znajdować od 100000 do 2-3 milionów komórek. 149. Scharakteryzować mikroorganizmy przeprowadzające proces nitryfikacji. Nitroso - są to bakterie właściwe, mają kształt drobnych pałeczek, niewiele się różnią morfologicznie między sobą. Nitro - są to typowe chematotrofy ( do asymilacji i redukcji C O 2 wykorzystują energię z utleniania form azotu). Obie grupy są wrażliwe na zakwaszone środowisko optymalne pH 6,8-9,0, zahamowanie wzrostu następuje przy pH 5,0 150. Na czym polega mikrobiologiczne unieruchomienie (zbiałczenie) fosforu nieorganicznego w glebieNastępuje w wyniku wprowadzenia do gleby dużej ilości materii organicznej, mikroorganizmy wymagają od 0,1 do 0,5% fosforu w stosunku do pobranej ilości węgla (stosunek węgla do fosforu = 100) i w przypadku zbyt małej ilości tego pierwiastka (C:P większy od 100), mikroorganizmy wykorzystują intensywnie zapasy fosforu z gleby.

---