21. Fizikai és biokémiai (táplálkozási) tényezők hatása a mikroorganizmusok szaporodására

Question 1

A környezet milyen lehet a mikroba számára?

Answer 1

• Elpusztító
• Indifferens
• Megtartó
• Mérsékelten támogató

Question 2

Ökológiai faktorok

Answer 2

A környezet faktorai, befolyásolják a mikroba szaporodását:

1. Abiotikus (pl.: hőmérséklet)
2. Biotikus (más élőlények és jelenléte és kölcsönhatásaik)

Az abiotikus tényezők lehetnek fizikai (fizikai kémiai) vagy biokémiai (táplálkozási) faktorok

Question 3

Abiotikus tényezők ábrázolása görbén

Answer 3

Adott abiotikus ökológiai faktor mennyiségi szintjének
függvényében a mikrobapopuláció fajlagos növekedési sebességét ábrázolva, egy szimmetrikus maximumos görbét kapunk

Jellemzők:
minimumpont, maximumpont, a kettő közötti szakasz a tűrési tartomány, amelynek kb. a közepénél van az optimumpont (ha szimmetrikus)

Question 4

Fizikai tényezők

Answer 4

1. pH
2. Hőmérséklet
3. Levegő (oxigén)
4. Nedvességtartalom
5. Ozmózisnyomás
6. Hidrosztatikai nyomás
7. Sugárzások

Question 5

Táplálkozási tényezők

Answer 5

1. C-forrás
2. N-forrás
3. S-forrás
4. P-forrás
5. Ásványi anyagok
6. Vitaminok

Question 6

pH

Answer 6

1. Acidofil –> optimum < 6 –> gombák, tejsavbaktériumok
2. Neutrofil –> 6 és 8 között az optimum –> baktériumok zöme
3. Alkalofil –> optimum > 8 –> néhány talajbaktérium

pH tűrési tartomány általában szűk: +- 1-2 pH, de vannak szélesebb tartományt toleráló baktériumok: acidotoleráns, alkalotoleráns

Question 7

Hőmérséklet

Answer 7

Aszimmetrikusan hat a szaporodási sebességre a hőmérséklet, nő a biokémiai reakciók sebessége a hőmérséklet növekedésével, ugyanakkor annak katalizátora egyre nagyobb méretékben denaturálódik (enzim (fehérje))

1. Pszikrofil –> 20 celsiusnál kisebb az optimum (pl.: flavobaktérium)
2. Mezofil –> 20-40 között az optimum (escherichia)
3. Termofil –> 40 feletti (Thermus)
4. Extrém termofil –> 60 felett (Thermococcus)

A tűrési tartomány szélessége általában 20-30°C, ennél szélesebb tartomány esetében általában pszikrotoleranciáról beszélhetünk

Question 8

Levegő (oxigén)

Answer 8

Lételem és sejtméreg is (szerves anyagokat gyökös reakciókban elroncsolja, szuperoxid és peroxid képződik (O2-, (O2)2- ) )

Ezekre védőenzimek:
szuperoxid diszmutáz (SOD, szuperoxid hatástalanítása), kataláz (peroxid hatástalanítása)

Fajták:

1. obligát anaerob
2. obligát aerob
3. fakultatív anaerob
4. aerotoleráns anaerob
5. mikroaerofil

Question 9

Obligát anaerob

Answer 9

O2-re nincs szüksége és azt nem is tűri (fermentatív anyagcsere, nincsenek védőenzimek)

Question 10

Obligát aerob

Answer 10

O2 kell neki légzési elektronakceptorként (aerob oxidatív anyagcsere, vannak védőenzimek)

Question 11

Fakultatív anaerob

Answer 11

Aerob körülmények között hasznosítja az oxigént
elektronakceptorként (vannak védőenzimek), anaerob körülmények között áttér anaerob anyagcserére (pl. nitrátlégzés, fermentáció)

Question 12

Aerotoleráns anaerob

Answer 12

Kizárólag fermentatív anyagcserével rendelkezik, de képes tolerálni az O2 jelenlétét (vannak védőenzimek)

Question 13

Mikroaerofil

Answer 13

Aerob oxidatív anyagcsere, de a védőenzimek nem elég hatékonyak → az O2-t nem viseli el a normál légköri koncentrációnál, csak csökkentett tenziónál

Question 14

Nedvességtartalom

Answer 14

A mikroorganizmusok vízkedvelőek (higrofilek) → vízaktivitás optimumuk a 0,9 - 0,95, szűk tűrésűek
–> xerotoleráns (xerofil) baktérium, a kiszáradt állapotot elviselik (kedvelik), legkisebb tolerálható vízaktivitás számukra is 0,6 - 0,7

Question 15

Ozmózisnyomás

Answer 15

1. A sóknak vízelvonó hatásuk van, ezért a mikrobák számára optimális közeg sótartalma alacsony
2. Ősbaktériumok között: néhány extrém halofil - sókedvelő (halotoleráns)
3. Plazmolízis:
   Ha a sejten kívül nagyobb a szerves anyag koncentráció, mint belül –> ozmózisnyomás a sejtre, a víz kipréselődik
   Plazmoptízis: Desztillált vízben a sejtek kipukkadnak, kívülről befelé víz áramlik
4. Ozmofil (ozmotoleráns) fajok: magas sótartalmú közegben is szaporodni képes mikroorganizmusok –> élesztő- és penészgombák egyes tagjai

Question 16

Hidrosztatikai nyomás

Answer 16

Legtöbb élőlény normál légköri nyomáson él, a nagyobbat nem viseli el

Barofil: mélytengeri baktériumok, nyomás kedvelő, sejtfaluk kibírja a nagy nyomást, enzimeik is csak nagy nyomáson működnek

Question 17

Sugárzások

Answer 17

A fototróf mikrobák igényelik a látható fényt klorofilljuk gerjesztéséhez. Az ultraibolya (UV), röntgen (X), és a γ-sugárzások viszont genetikai károsodásokat, mutációkat okoznak.

Question 18

Táplálkozási tényezők:
C-forrás

Answer 18

Élőlények valamennyi szerves anyagában van C

1. Autotrófok C-forrás: CO2
2. Heterotrófok: szénhidrátok, fehérjék, lipidek és/vagy kismolekulájú szerves anyagok, bizonyos baktériumok: szénhidrogéneket vagy egyes műanyagokat hasznosítanak

Question 19

N-forrás

Answer 19

fehérjék és a nukleinsavak tartalmaznak szerves nitrogént a sejtekben, ezt heterotróf táplálkozással fel lehet venni

Ezen kívül légköri N2 fixálására csak bizonyos baktériumok képesek (N2 + 3H2 → NH3, nitrogenáz enzim komplex által katalizálva)

• -> a fixálás történhet szabadon vagy növényi gyökerekkel szimbiózisban
• -> ammónia α-ketosavakkal reagálva aminosavakat eredményez
• -> nitrátok redukcióval ammóniává alakíthatók, és így hasznosulnak (asszimilatív nitrátredukció)

Question 20

S-forrás

Answer 20

szükséges a Met, Cys aminosavakhoz, Fe-S proteinekhez, AcCoA-hoz, stb.; sokféle szervetlen formában felvehető és hasznosítható

Question 21

P-forrás

Answer 21

szükséges a nukleinsavakhoz és a foszfolipidekhez; a szervetlen foszfátok felvehetőek és hasznosíthatóak

Question 22

Ásványi anyagok

Answer 22

K+, Na+, Cl-, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+, Zn2+, Co2+, Se2-, I- stb.; fiziológiás körülmények beállításához kellenek, enzimek mellett ko-faktorokként, szignál- és ingerületátvivőként szerepelhetnek, stb.

Question 23

Vitaminok

Answer 23

Kismolekulájú szerves anyagok, koenzimek vagy azok prekurzorai, amelyek az élőlény anyagcseréjéhez esszenciálisak, de nem tudja őket előállítani (fajfüggő!).

Question 24

Táplálkozási formák

Answer 24

1. Sejten belül: endoenzimekkel (vakuólumokban, fagotróf táplálkozás)
2. Sejten kívül: exoenzimekkel (kilotróf táplálkozás)

Az exoenzimek többnyire extracellulárisak, kivételt képeznek a Gram-negatív baktériumok periplazmás enzimei, amelyek a periplazmás térben emésztenek.

Question 25

Adaptáció

Answer 25

Ha romlanak a körülmények, a mikrobák ehhez megpróbálnak alkalmazkodni, melynek
fokozatai az alábbiak:
- enzimtermelésük mennyiségi fokozása,
- enzimtermelésük minőségi változtatása,
- szaporodási sebességük csökkentése.

Question 26

Fő pontok

Answer 26

1. Környezetnek milyen hatása lehet?
2. Ökológiai faktorok (biotikus, abiotikus: fizikai, biokémiai, szimmetrikus görbe)
3. Fizikai és biokémiai (táplálkozási) faktorok
4. Táplálkozási formák (sejten belül, sejten kívül emésztés)
5. Adaptáció