egzamin Flashcards
Przedstaw budowę bakterii G+ i G-, omów zmiany barwy w trakcie barwienia różnicującego;
jakie substancje występują u bakterii pozbawionych ściany komórkowej (sterole); czym różni
się budowa błon u archeonów
Bakterie G+ i G- mają sztywną ścianę komórkową zbudowanej z mureiny zwanej inaczej paptydoglikagen Mureina to wielocukier zbudowany z jednostek NAG, które połączone są polipeptydami i dzięki czemu ściana jest zbudowana z mniej-więcej równolegle ułożonych polimerów.
1.Gram + - jednowarstwowa i posiada wiele warstw mureiny. Może również być otoczona ściśle ułożonymi cząsteczkami - warstwa S, lub też mogą być lżej ułożóne. Mimo grubej warstwy, cząsteczki mogą swobodnie przechodzić do środowiska. Mogą być wplecione tam rózne kwasy np. kwasy tejchojowe lub LTA.
2. Gram - -ściana jest dwuwarstwowa, a warstwa mureiny jest cienka. Dodatkowo jest okryta błoną zewnętrzną lipoprotein. Wykształcona peryplazma w której zawartwa jest mureina. Wewnęrzna wasrtwa błony składa się z fosfolipidów, a zewnętrzna z lipopolisacharydów LPS.
Barwienie grama - rozróżnienie bakterii gram + i -. fiolet krystaliczny wybarwia wszystkie bakterie, następnie płynem lugola, dzieki czemu w komórkach tworzy się kompleks fiolet-lugola. Odbarwianie alkoholem, u niektórych barwnik zostaje wymyty, u niektórych zostaje. Następnie barwienie kontrastowe fuksyną - różowo i sefraniną - czerwono. Bakterie które zatrzymują barwę fioletową, czyli pierwotną to bakterie gram +, natomiast gram - to takie które zatrzymały barwienie kontrastowe. Dzieje się to tak, gdyż u gram + bakterie mają grubszą ścianę i kompleks fiolet-jodyna wnika do cytoplazmy i tam zostaje, gdyż w wyniku odbarwiania alkoholem, ściana ta się uszczelnia.
sterole - substancje występujące u bakterii pozbawione ścian komórkowych. Np. cholesterol i hopanoidy. Mają znaczenie stabilizujące i nie występują u większości bakterii. Mają je natomiast mykoplazm - bakterie które pobierają m.in. cholesterol z środowiska
Ściana archeoów skłąda się z innych lipidów i wielocukrw, np. mają polimer podobny do mureiny. Posiadają wasrtwę S. Błona komórkowa jest zbudowana z L-glicerolu, a nie jak u innych org. z D-glicerolu.
Przedstaw schematycznie i opisz trzy procesy prowadzące do wymiany materiału
genetycznego pomiędzy bakteriami (transformacja, koniugacja, transdukcja)
Transformacja - bakteria pobiera ze środowiska fragmenty DNA, które pochodzą od biorcy. Może być naturalna lub sztuczna.
Naturalna - podwójna helisa DNA zostaje rozcięta, jedna nić zostaje strawiona, a druga przechodzi do wnętrza bakterii za pomocą kompleksu białkowego. Tam może być zniszona lub włączona do genomu bakterii.
Sztuczna - w wyniku szoku chemicznego lub prądu elektrycznego nić DNA zostaje przepchnięta przed błonę do cytoplazmy, gdzie bierze udział z homologicznej rekombinacji lub plazmidu.
Koniungacja - przenoszenie plazmidów, części lub całości chromosomów włączonym do plazmidu między gatunkami. Przeniesienie odbywa się za pomocą nośników, plazmidów lub transpozonów.
Dochodzi do połączenia dwóch bakterii, gdzie dawca posiada plazmid konigacyjny. Dodatkowo dawca posiada białka które nacinają origin konugacyjny oriT. Pojedyncza nić DNa zostaje przekazana biorcowi, a u niego polimeraca DNA replikuje brakującą nić.
Transdukcja - przeniesienie małych fragmentow DNA za pomocą bakteriofaga do bakterii. Bakueriofag może wprowadzić DNA do środka i mogą zajść dwa procesy:
A. cykl lityczny - fag może namnożyć się w bkaterii i doprowadzić do jej lizy
B. lizgoeniczny - fagowe DNA może włączyć się do bakteryjnego chromosomu. Transdukacja ogólna - fag moze przenosić DNA z bakterii do baterii doprowadzając do ich lizy. Proces lizy DNA oraz jego składania jest bardzo szybki, w miedzy czasie kwałąek DNA bakterii może wejść w DNA bakteriofagu
1. Bakteriofag wprowadza swój DNA do infekowanej przez niego bakterii.
2. Fag zaczyna namnażać się w cyklu litycznym replikuje swój DNA w bakterii i tnie
bateryjny DNA na małe kawałki, co może spowodować zabicie bakterii w wyniku jej lizy.
3. Podczas wzrostu litycznego fag czasami pakuje segment dwuniciowego bakteryjnego
DNA do kapsydu (główek fagowych), a następnie przenosi ten segment do innej bakterii,
którą zakaża.
4. Bakteria w której doszło do namnożenia lizuje i uwalnia nowe cząsteczki faga (infekcja
lityczna).
5. Cząsteczka faga wstrzykuje bakteryjny DNA do nowej komórki bakteryjnej.
6. Wstrzyknięty DNA może być włączony do bakteryjnego chromosomu (genom biorcy),
albo zniknąć w trakcie następujących po sobie rund replikacyjnych.
Opisz sposoby poruszania się bakterii oraz wymień czynniki wpływające na ruch; w jaki
sposób dochodzi do komunikacji pomiędzy bakteriami; które czynniki mogą mieć znaczenie
przy leczeniu chorób np. nowotworowych (sygnalizacja)
chemotaksja - Normalnie bakterie poruszają się ruchem przypadkowym i bada środowisko pod względem zawartości w nim związków organicznych, ale niekótre z nich jeżeli wyczują wyższy poziom określonego związku odżywczego to zaczynają płynąć w kierunku
zwiększającego się stężenia tego związku. Na podobnej zasadzie bakterie mogą też się
odsuwać od nieatrakcyjnego składnika. Białka związane z motorem rzęsek wiążą te składniki i zmieniają czas ukierunkowanego ruchu i koziołkowania
Rzęski - zbudowane są z flagelliny i może ich być jedna lub wiele.
Zamocowana jest w komórce za pomocą kompleksu białek zwanego ciałkiem podstawowym. Ciałko wprawia rzęski w ruch rotacyjny.
Wici - organellum zbudowane z mikrotubul osadzonych na ciałku podstawowym. Dwa wewnętrzne i dziewięc odwodowych.
Krętki - komórki śróbowato skręcone między błoną komórkową a błoną zewnętrzną. Powodują skurcz komórki i dzięki temu się porusza, środowisko lepkie tj. mucyna.
Ruch ślizgowy - bez udziału rzęsek. Mogą pomagać wypustki zwane fimbriami, przyczepiają się one do środowiska a następnie bakteria porusza się ruchem drgającym. Fimbrie występują głównie u gram - bakterii i możemy je rozróżnić również na fimbrie płciowe, które służą do koningacji.
Ruch wewnątrz komórek ssaków - gdy np. bakteria wejdzie do jakiejś komórki, na jednym biegunie gromadzi włóknaaktyny, które popychają bakterię przez wnętrze komórki. Dzieje się tak, gdyż bakterie mają możlwiość do modyfikowania cytoszkieletu
Adhezja - nie jest to stricte ruch, bakterie przyczepiają się za pomocą fimbrii
Bktaeryjne systemy sekrecyjne - są to systemy, które produkują substancję np. obecne w błonie komórkowej bakterii. Ponadto jeżeli są to bakterie chorobowtwórcze, mogą one wydzielać substancje tzw. czynniki wirulencji. Różnią się one mięzy bakteriami gram + i -. Wydzielanie może zachodzić na dwóch procesach: jednoetapowy - białka z cytoplazmy są bezpośrednio transportowane przez błonę do komórki, oraz dwuetapowy - najpierw substancje są transportowane przez błonę wewn. magazynowane w przestrzeni peryplazmatycznej a na koniec przechodzą przez błonę zewn.
Do leczenia nowotworów używa się zmodyfikowane genetycznie bakterie (niechorobotwórcze) gdyż mają zdol ność do dzielenia się w guzach i hamowania ich wzrostu. Mogą również wydzielać toksyny
Przedstaw i opisz wzrost wykładniczy i czas generacji u bakterii, w jakich skalach go
przedstawiamy; przedstaw krzywa wzrostu hodowli bakteryjnej i omów poszczególne fazy;
na czym polega wzrost synchroniczny (jak go można wywołać).
Bkaterie szybko się rozmnażają, tempo to jest stałe wynikające ze stałych warunków środowiska w szalkach, dlatego możemy przedstawić te dane za pomocą logarytmicznej krzywej wzrostku bkaterii.
1. faza zastoju - jest to faza początkowa, zanim bakterie się jeszcze nie przystosowały do nowych warunków środowiska.
2. faza wykładnicza - po zaadaptowaniu się bakterie zaczynają gwałtownie się dzielić, gdzięki czemu ich liczba mocno się zwiększa, wzrost wykładniczy
3. faza stacjonarna - gdy składniki pokarmowe się wyczerpują dochodzi do zastoju. Komókri przestają się dzielić, powodując tworzenie produktów przemiany materii i do zrównania się komóek tworzących się i obumierających
4. faza śmierci - po czasie głodzenia komórki ulegają lizie i wtedy liczba bakterii już tylko się zmniejsza
N=N0^2n
Wzrost synchroniczny - logarytmiczna część krzywej obrazującej skokowy wzrost komórek, gdzie zachodzi podwojenie się liczny komórek.
przedstaw schematycznie tworzenie endospor; u jakich organizmów występują.
endospory to przetrwalniki o bardzo dużej przeżywalności, powstają w wyniku niesmetrycznego podziału komórki. U bkaterii charakteryzują się znacznym stopniem odwodnienia zawartej w niej cytoplaźmie, oraz grubymi i wielowarstwowymi osłonkami. Dodatkowo występują u grzybów - są to egzospory.
Sporulacja - proces tworzenia endospory.
1.Po replikacji chromosomu i rozdzieleniu chromosomów potomnych błona cytoplazmatyczna zagłębia się do komórki i zaczyna tworzyć się septa (wokół jedego chromosomu). 2. Następnie septa jest otaczana błoną cytoplazmatyczną.
3. Mureina odkłada sie w postacji grubej warstwy wokół spory i rozpoczyna się degradacja bakteryjnego DNA.
4. Tworzy się płaszcz białkowy wokół mureiny
5. bakteria ulega lizie i spora się uwalnia
Wymień sposoby oceny liczebności bakterii przedstawiając je schematycznie, omów zalety
i wady.
METODY BEZPOŚREDNIE
1. Komora Petroff-Haussera: liczy żywe i martwe komórki (pod mikroskopem). Przy użyciu mikroskopu liczymy komórki które są zawieszone w specjalnej komorze, której objętość jest nam znana
2. Komora Coultera: komórki w roztworze soli fizjologicznej przepływają przez aparaturę urządzenia – prąd elektryczny zostaje przerwany przy przejściu bakterii
METODY POŚREDNIE
1. ważenie suchej masy po odwirowaniu
2. filtrowanie i suszenie
3. chemiczna analiza składników komórkowych np. azot czy siarka
4. ogólna zawartość węgla: rozpuszczając próbę w silnie utleniającym odczynniku, jak
dwuchromian potasu w kwasie siarkowym, ilość węgla jest proporcjonalna do ilości
zredukowanego dwuchromianu.
W jaki sposób bakterie chronią się przed szkodliwym działaniem tlenu — przedstaw
schematycznie i porównaj grupy bakterii.
Organizmy tlenowe mają enzymy ochronne (oksydazę, dysmutazę, katalazę) ochraniające je
przed toksycznymi formami tlenu (wolnymi rodnikami).
Bezwzględne beztlenowce nie tolerują tlenu, np. tężec.
Względne beztlenowce- rozwijają się w obecności tlenu jak i w atmosferze beztlenowej, np.
bakterie powodujące biegunkę i kiłę.
Porównaj termofile i hipertermofile, jakie organizmy dominują te grupy, czym się różnią
Hipertermofile są traktowane jako podgrupa termofili, ale nie jest to do końca uzgonione i można
się spotkać z różnymi definicjami.
TERMOFILE – to ekstremofile charakteryzujące się przystosowaniem do życia w relatywnie
wysokich temperaturach (opamum między 50°C – 70°C). Należą do nich przede wszystkim
bakterie i archeany, istnieją pojedyncze eukariotyczne organizmy zdolne do przetrwania i
reprodukcji na dole tego przedziału.
HIPERTERMOFILE swoje optimum mają wyższe niż 70°C w tej grupie zaczynają wyraźnie
dominować archeany i nie pojawiają się już żadne eukarionty. Współcześnie dobrze poznane są archeany z rodzaju Sulfolobus, które nazywa się thermoacidophiles”. Utleniają one siarkę do
kwasu siarkowego, i żyją w bardzo niskim pH.
Ekstremalne termofile to prawie wyłączna cecha Archaea, a wśród bakterii występują tylko dwa rodzaje Thermotoga i Aquifex o optymalnej temp. około 80 st. C
Z czym wiąże się fakt ograniczonego rozwoju bakterii na miodzie?
Miód jest substancją higroskopijną, kwaśną, hiperosmotyczną oraz pełną nadtlanków, za to
mikroorganizmy preferują środowisko niehigroskopijne, obojętne oraz izoosmotyczne.
Najliczniejszą grupą związków w miodzie są węglowodany, przy czym w największych
ilościach są to monosacharydy (glukoza i fruktoza), dzięki czemu miód zawdzięcza bardzo
intensywnie słodki smak. Wysokie stężenie cukrów może się przyczyniać do właściwości
bakteriobójczych miodu przez wystąpienie efektów osmotycznych. W miodzie również wysoka jest ilość kwasu przez procesy enzymatyczne, które zachodzą w
trakcie jego powstawania, a w efekcie nieskie pH też wpływa bakteriobójczo, a też ważne jest to, że waz z dojrzewaniem miodu ilość kwasów wzrasta. JEdną z substancji chemicznych wydzielanych przez gruczoły gardzielowe pszczłowy, któa powoduje antybiotyczne działanie miodu jest nadtlenek wodoru.
Promieniowce, jak rozpoznać, przedstaw schematycznie; znaczenie w przyrodzie
są to bakterie gram +, do tej grupy również należą patogey, mogą wywoływać choroby u ludzi, zwierząt i roślin. Mogą żyć w symbiozie z roślinami wyższymi wiążąc azot atmosferyczny. Głównie występują w glebie, ale też w morzach i oceanach. Może je znależć w piasku pustynnym, liściach itd. co świadczy o dużym przystosowniu adaptacyjnym do warunków środowiska. Mają nieregularną budowę, tendencje do rozgałęziania się, co przypomina strzępki grzybów. Budują pseudogrzybnie, a promieniowace rozmnażają się przez jej fragmentację. Większośc z nich jest tlenowa i kwasooporna. Mają duże znaczenie w produkcji antybiotyków, gdyż są producentami substancji bioaktywnych o działaniu przeciwgrzybowym, przeciwbakteryjnym itd.
Przedstaw schematycznie izolacje bakterii beztlenowych z jeziora
- Najpierw należy pobrać muł z brzegu danego jeziora.
- 1 gram pobranego mułu umieścić w szklanym naczyniu (butli) z medium zawierającym NH4,
K, Mg, Na, Cl, węglan sodu i glicerol – w stałym pH7. - Tak przygotowany materiał zostaje pozostawiony w miejscu ze stałym dostępem do promieni
słonecznych w celu zapewnienia źródła energii. - Po 2 do 3 tygodni w stałych warunkach należy dodać 9 ml medium zawierającym agar
rozpuszczony, ekstrakt drożdży, Na2CO3 i Na2SO4, który reaguje z O2 dzięki czemu jest
usuwany; dalej zachowane jest pH7. - Po zajściu reakcji hodowla bakterii zmienia zabarwienie z brązowego na fioletowy, ponieważ
przeżywają jedynie bakterie beztlenowe, czyli bakterie purpurowe nadające
charakterystyczny kolor. - Następnie z hodowli po zmianie koloru można pobrać z niej 1 ml i umieścić w probówce w
celu wykonania seryjnego rozcieńczenia. - Po wykonaniu seryjnego rozcieńczenia (przykładowo przy użyciu 5 probówek), każda z
probówek z zawiesiną bakterii zostaje umieszczona w miejscu z dostepem do światła. - Kiedy w każdej z probówek pojawi się na wierzchu zawiesiny piana można usunąć uzyskane
bakterie, które utworzyły kolonie na ściankach naczynia. - Pozyskane kolonie można posiać na szalkach Petriego, aby uzyskać czyste kolonie
pożądanych bakterii beztlenowych (wykonać w warunkach beztlenowych)
Metoda seryjnego rozcieńczenia jest wykorzystana do uzyskania czystych kultur bakterii, więc
należy zawiesinę bakterii rozcieńczyć tak, żeby po wysianiu ostatniego rozcieńczenia móc uzyskać
na płytkach Petriego pojedyncze kolonie bakteryjne.
Dlaczego Deinococcus radiodurans jest oporny na UV, promieniowanie gamma
Ma zdolność do naprawy DNA, za co odpowiada gen uvrA, obecność karotenoidów w ścianie komórkowej które mają działanie antyoksydacyjne i zwiększa oproność na promieniowanie jonizujące oraz temp. Dodatkowo posiada wiele kopii DNa. W cytoplazmie ma wiele metali np. mangan czy srebro, które mogą niwelować skutki stresu oksydacyjnego. Dodatkowow z cytoplazmie wyst. enzymy odpowiedzialne za naprawę DNA
Przedstaw schematycznie mechanizmy działania antybiotyków i oporności na nie u bakterii
Oporność bakterii na antybiotyki przejawia się tym iż, np. bkaterie gram - mają błonę zewn. przez którą antybiotyk nie może przejść, abo oporność nabyta - mtuacja genu chromosalnego. Mechanizmami obronnymi może być np. mechanizm transport antybiotyku z cytoplazmy na zewnątrz komórki, brak miejsca uchwytu, bądź jego zamiana, zmiana metabolizmu, dezaktywacja metabolizmu, blokada tranpsortu antybiotyku do komórki.
MEchanizmy oporności na antybiotyki kodowane prze3z geny plazmidowe:
1. beta laktamowe
2. chloramfenikol
3. aminoglikozydy
Na czym polega unikalny charakter bakterii i archeonów
- asymilacja azotu atmosferycznego
- synteza witaminy b12
- zdolność do korzystania z energii związków nieorganicznych tj. Nh4, H2S, H2, Fe2+
- fotosyteza bez użycia chlorofilu, tylko innych barwnikównp bakteriochlorofil czy karotenoidy
- wykorzystanie związków nieorganicznych jako akceptor elektronów zamiast O2 (CO2, NO3-, SO4) np bakteriorodopsyna
- zdolność intensywnego wzrostu w warunkach beztlenowych
- możliwość wzorstyu w temp 80+
Jakie organizmy mają zdolność asymilacji azotu atmosferycznego, wymień kilka
przykładów, omów symbiozy korzeni związane z tym procesem.
np. bakterie nitryfikacyjne oraz archea. Np. Clostridium, Chromatium, Azobacter. Bkaterie nitryfikacyjne uczestniczą w cyklu azotowym utleniając amoniak z wody deszczowej, kurzu itd.
Bakterie nitryfikacyjne zwiększają stosunek jonów azotanowych do jonu amonowego w glebie,
wpływa to korzystnie na wzrost roślin, gdyż jony azotanowe są łatwiej pobierane przez rośliny.
Produkowane kwasy przyspieszają rozpuszczanie minerałów glebowych. Negatywnym skutkiem
są straty azotu spowodowane wymywaniem jonów azotanowych z gleby - nie są one w
przeciwieństwie do jonu amonowego sorbowane przez kompleks sorpcyjny. Rhizobium to grupa bakterii Gram-ujemnych współżyjących z roślinami motylkowymi. Powodują one powstanie brodawek na korzeniach tych roślin. Do komórek korzenia bakterie dostają się przez specjalną strukturę - nić infekcyjną. Po infekcji dzielą się intensywnie, pobudzając komórki gospodarza do szybkiego wzrostu, który prowadzi do powstania brodawek. Różowe zabarwienie świadczy o procesie wiązania azotu
Dlaczego wirusy stanowią przedmiot burzliwych dyskusji, co zmieniło się w naszych
poglądach odnośnie ich powszechności
Wirusy nie spełniają podstawowej definicji życia która zakłada że organizmy żywe odżywiają się,
rosną, prowadzą metabolizm i rozmnażają się. Wirusy nie są zdolne do samodzielnego życia i
replikacji ponieważ potrzebują komórek gospodarza. Wykazują polifiletyczność, ruchomość genów
oraz zdolność do horyzontalnego transferu genów. Bardzo ciekawe jest też to że posiadają niektóre
geny od innych organizmów. Wywołują także wiele niebezpiecznych chorób jak HIV czy chorobę
COVID-19 wywołaną wirusem SARS CoV-2.
Wirusy występują w dużej ilości w środowisku i jak się okazało ilościowo stanowią do 15 razy więcej
niż bakterie. Jednak udział w biomasie jest 25 razy większy u Protista niż u Prokaryota. Wirusy
występują w wodzie słodkich i słonych oraz w ich osadach. Ich obecność stwierdzono także w lodach
morskich czy też w glebie. Obecnie prowadzone są badania nad wykorzystaniem bakteriofagów w
terapiach fagowych oraz wykorzystanie wirusów owadzich które mogłyby służyć do pozbycia się
szkodliwych owadów z upraw
Przedstaw schematycznie różnice pomiędzy cyklem litycznym i lizogenicznym; jakie znasz
zmiany/skutki związane z konwersją lizogenną
Cykl lizogeniczny nie powoduje śmierci komórki. Bakteriofag wprowadza własne DNA do
komórki i DNA faga włącza się chromosomu i staje się profagiem. Chromosom z profagiem
namnaża się. W wyniku np. promieniowania UV może dojść do przeobrażenia profaga do
aktywnej formy wirusa i wtedy wchodzi w cykl lityczny który prowadzi do śmierci komórki.
2) W cyklu litycznym dochodzi do niszczenia komórki gospodarza . Bakteriofag wprowadza DNA
do wnętrza komórki. Dochodzi do replikacji typu toczącego się koła . Nasępuje rozpad DNA
gospodarza i utworzenie DNA nowych fagów. Dochodzi do transkrypcji i translacji fagowego
DNA. Następuje produkcja enzymów powodujących lizę komórki
Podstawowa różnica to że w litycznym dochodzi do śmierci gospodarza w wyniku uwalniania
nowych fagów, jest też rozpad DNA gospodarza a w cyklu lizogenicznym nie dochodzi do
śmierci gospodarza
Zmiany/skutki związane z konwersją lizogenną w cyklu lizogenicznym jest to że wirus jest
uśpiony, ale pod wpływem czynników jak tj. promieniowanie może zostać uaktywniony i
wtedy wchodzi w cykl lityczny
przedstaw schemat ataku bakterii przez wirusa M13
Adsorpcja (przyczepianie się): Bakteriofag M13 ma białka na swojej powierzchni, które są zdolne do rozpoznawania i przyczepiania się do specyficznych receptorów na powierzchni bakterii E. coli. To jest pierwszym krokiem w procesie infekcji.
Iniekcja nukleotydów: Po przyczepieniu się do bakterii, bakteriofag M13 wstrzykuje swoje nukleotydy (cząsteczkę jednoniciową DNA) do wnętrza bakterii. Bakteriofag M13 nie niszczy bakterii podczas tego procesu, a jedynie wstrzykuje swoją material genetyczny.
Replikacja: Po wstrzyknięciu swojego materiału genetycznego, DNA bakteriofaga M13 zaczyna być replikowane wewnątrz bakterii. Jednak ważne jest zaznaczenie, że bakteriofag M13 nie zabija swojej bakterii gospodarza, a jedynie korzysta z jej machinerii replikacyjnej.
Ekspresja i asamblacja białek: W wyniku procesu replikacji, komórka bakteryjna zaczyna produkować białka wirusowe. Te białka wirusowe są następnie składane w kompleksy wirusowe.
Wydzielanie nowych wirusów: W końcowym etapie, bakteriofag M13 korzysta z mechanizmów bakteryjnej komórki do uwolnienia nowych, zmontowanych wirionów na zewnątrz komórki bakteryjnej. Proces ten nie zawsze prowadzi do zniszczenia bakterii, ponieważ bakteriofag M13 może powielać się wewnątrz komórki, pozostawiając ją względnie nietkniętą.
Jakie organizmy powodują zakwity i gdzie
Zakwit wody jest efektem masowego rozwoju fitoplanktonu(okrzemki, zielenice, sinice,
wiciowce, glony, eugleny i inne) w zbiornikach wodnych jakim jest np. jezioro. Największy
udział w zakwitach wód mają przeważnie kolonijne, nitkowate sinice czy zielenice. Zakwity
mogą powodować także organizmy jednokomórkowe. Bardzo dobrze widziana zielona barwa
w niektórych zbiornikach wodnych związana jest z jednokomórkowymi euglenami. Woda w
zbiornikach oprócz zielonego koloru jest dosyć mocno zmętniona. Mniejsza ilość promienni
słonecznych dociera do głębszych rejonów zbiornika. Doprowadza to także do zmniejszenia
dostępności tlenu w głębszych warstwach wody. Do zakwitu niezbędna jest odpowiednia
temperatura i wilgotność. W przypadku heterotrofów ważny jest dostęp bazy pokarmowej a w przypadku autotrofów dostęp do światła i soli mineralnych. Zakwity są częstym zjawiskiemw okresach letnich i spowodowane są coraz to częściej wzrastającą żyznością wód która
spowodowana jest nawozami czy ściekami komunalnymi.
Zakwity w Morzu Bałtyckim spowodowane są między innymi glonami i sinicami które są bardzo toksyczne dla organizmów i mogą doprowadzić nawet do śmierci. Spotykane są także zakwity na lądzie ale jest to znacznie rzadsze niż w zbiornikach wodnych. Na lądzie lepiej radzą sobie autotrofy. Zakwity na lądzie powoduje np. pierwotek który występuje na pniach drzew w postaci zielonego nalotu. Pałeczka krwawa która jest heterotrofem i najlepiej rozwija się w wilgotnych i chłodnych miejscach.
Opisz związki grzybów z innymi organizmami
Związki grzybów z innymi organizmami mogą być pozytywne lub negatywne. Jednym z
przykładów pozytywnych może być mikoryza która jest korzystna zarówno do roślin i wybranych
grzybów symbiotycznych. Grzyby kontaktują się korzeniami roślin i korzystają z związków
organicznych a rośliny pobierają składniki mineralne. Mikoryza szeroko jest rozpowszechniona w
świecie roślin i grzybów ze względu na to że zapewnia odpowiednie warunki do wzrostu i
rozwoju. Obecna jest wtedy większa dostępność do substancji odżywczych znajdujących się w
glebie. Obserwuje się również zwiększoną tolerancję na deficyt wody czy zbyt kwaśne lub zasadowe podłoże. Wyróżnia się 3 typy mikoryz. Pierwszym z nich jest ektomikoryza dominująca
u roślin drzewiastych które współżyją z grzybami(workowcami i podstawczakami).Kolejna jest endomikoryza czy też typ erikoidalny. Grzyby są reducentami i spełniają ważną rolę w rozgadaniu
substancji organicznych które mogą być potem wykorzystywane przez rośliny. Żyją także w
symbiozie z glonami tworząc porosty które przyczynią się do tworzenia podłoża i tym samym dorozwoju roślin. Ludzie wykorzystują grzyby do produkcji antybiotyków( penicyliny) a drożdże
wykorzystuje się do produkcji alkoholu czy wyrobów piekarniczych. Coraz częściej
wykorzystywane są do walki biologicznej z insektami. Negatywne odziaływanie grzybów na ludzi i
zwierzęta to między innym zatrucia czy różnego rodzaju grzybice. Mogą także doprowadzić do
niszczenia upraw
Cyjanobakterie przedstaw ich związki z organizmami eukariotycznymi
Cyjanobakterie inaczej nazwane sinicami. Sinice współżyją z roślinami w postaci epifitów czy endofitów. Związek cyjanobakteri jest także obecny z zwierzętami. Endosymbiotyczne sinice
czyli cyjanelle. W tym przypadku gospodarzem dla sinicy są grzyby czy też rośliny. Cyjanella dostarcza gospodarzowi substancji odżywczych wytwarzanych podczas fotosyntezy lub związków azotu a sinica pobiera składniki mineralne których sama nie jest w stanie wytworzyć. Sinice mogą być bardzo toksyczne dla organizmów kiedy dochodzi do zakwitów
w zbiorniach wodnych. Człowiek może wzbogacać nimi gleby dostarczają wraz z nimi związki azotowe które będą pobierały rośliny(będą lepiej się rozwijały).
Cyjanobakteriemają swoje miejsce w teorii endosymbiozy, gdzie to pochłonięte przez org. jednokomókowe miały doprowadzić do wytworzenia chloroplastów, z faktu, że same przeprowadzają fotosyntezę. Dodatkowo spekuluje się, że są to jedne z pierwszych organizmów, które przyczyniły się do powstania tlenu na Ziemi.
Przedstaw schematycznie proces kolonizacji komórki przez wirusa Herpes simplex
1) Uśpiony wirus opryszczki( wirus DNA) lokalizuje się w komórce nerwowej (okres latencji)
2) Czynniki tj. Stres, choroba, osłabienie organizmu, zimno mogą spowodować aktywację wirusa
i przemieszczenie go do komórek skóry
3) Wirus z kolcami glikoproteinowe na powierzchni błony łączy się z błoną komórki gospodarza
4) Po fuzji z błoną uwalniane jest dsDNA (zawarte w kapsydzie) do cytoplazmy a następnie
transportowane do jądra (nie występuje integracja DNA wirusa z DNA gospdarza)
5) Następuje replikacja genomu wirusa i wczesna transkrypcja białek transportowanych do
cytoplazmy
6) W cytoplazmie następuje synteza białek potrzebnych do spakowania wirusa (do kapsydów i
białek kolca potrzebne)
7) Wirusa zostaje spakowany i zostaje uwolniony z komórki gospodarza (takie komórki
gospodarza ulegają zniszczeniu)
8) Uwolnione wirusy infekują kolejne zdrowe komórki
retrowirusy, opisz schematycznie
1) Retrowirusy (Retroviridae) to rodzina wirusów RNA, które przeprowadzają proces odwrotnej
transkrypcji
2) Retrowirusy wywołują wiele chorób, w tym AIDS i niektóre nowotwory. Genom retrowirusa
zawiera dwie identyczne kopie jednoniciowego RNA i koduje odwrotną transkryptazę inaczej
nazwaną rewertazą, która ma zdolność przepisywania informacji z RNA na DNA
3) Najdokładniej poznanym retrowirusem jest wirus HIV
4) Zbudowane są z dwuwarstwowej błony lipidowej na której obecne są glikoproteiny
5) Niżej położone są dwie warstwy białek i białkowy kapsyd
6) Wewnątrz kapsydu znajduje się RNA i enzymy tj. Integraza, odwrotna transkryptaza i
proteaza
Budowa Ściany komórkowej u bakterii G+
Ściana komórkowa zbudowana z mureiny, leży po zewnętrznej stronie błony komórkowej
o Mureina - Jest to polimer składający się z łańcuchów polisacharydowych połączonych
łańcuchami peptydowymi. Ściana komórkowa bakterii pełni funkcję ochronną i odpowiada za
kształt komórki.
o Ściana komórkowa bakterii G+ jest jednowarstwowa, grubsza niż u bakterii gram-ujemnych,
sztywna i ma prostą budowę
o W przeciwieństwie do bakterii G- pozbawiona jest błony zewnętrznej
o W ścianie komórkowej bakterii G+ znajduje się charakterystyczny dla nich kwas tejchojowy –
cząsteczki glicerolu lub rybitolu połączone mostkami fosfoestrowymi
o Różnice w budowie ściany komórkowej bakterii wykorzystywane są do ich identyfikacji
metodą Grama. Bakterie Gram‐dodatnie barwią się metodą Grama na kolor fioletowy.
czym różni się działanie lizozymów od penicyliny
- Lizozym wywiera działanie przeciwbakteryjne poprzez destrukcyjny wpływ na ścianę
komórkową bakterii. Działanie lizozymu polega na rozrywaniu wiązań glikozydowych pomiędzy cząsteczkami kwasu NAM i NAG.
Penicylina: Antybiotyki z grupy penicilin i cefalosporyn produkowane przez grzyby hamują
biosyntezę peptydoglikanu. Bakterie w rezultacie produkują uszkodzoną scianę i ulegają lizie. Penicilina powoduje uszkodzenia tylko komórek, które są w fazie wzrostu. Przyłącza się do
transpeptydazy w aktywnych miejscach i blokuje syntezę ściany
o Lizozymy i antybiotyki wykazują działąnie przeciwbakteryjne, skierowane na ścianę
bakteryjną bakterii. Lizozym- enzym rozkładający peptydoglikan (odporność nieswoista). W wyniku jego działania tworzą się kuliste protoplasty, które w środowisku hipotonicznym
pękają. Natomiast Antybiotyki blokują atywność biorących udział w ostatnim etapie syntezy peptydoglikanu ściany kom. Bakterii. Uszkadza bakterie w fazie wzrostu
Na podstawie seminariów i wykładu opisz działanie mikroorganizmów na skały
Oddziałują na skały enzymatycznie i nieenzymatycznie.
- Oddziaływania enzymatyczne obejmują procesy oksydacyjno-redukcyjne i zjawiska
przyswajania kompleksów
- Oddziaływania nieenzymatyczne dotyczą wpływu produktów metabolizmu
bakteryjnego na procesy przekształcania minerałów.
- Warstwy utlenionego żelaza w skałach powstałych w wyniku cyklu życiowego
cyjanobakterii, czyli fotosyntezy przeprowadzonej przez te bakterie. Żelazo zostało
użyte przez te bakterie jako donor elektronów do dalszych przemian metabolicznych
w celu wytworzenia ATP. Mogły się do tego przyczynić również inne bakterie
utleniające żelazo, które także potrzebowały go jako donora elektronów
o Stromatolity- przypominają wyglądem skały, to kolonie bakterii. Zbudowane z
kilkumilimetrowych warstw tzw. lamin, sinic (cyjanobakterii) i osadów, “sklejonych”
ze sobą za pomocą węglanu wapnia, który wytrącił się z morskiej wody.
o Maty z alg są jednym z wielu typów plików mata mikrobiologiczna który tworzy się na
powierzchni wody lub skał. Zazwyczaj składają się z niebiesko-zielonego
cyjanobakteria i osady. Tworzenie się następuje, gdy naprzemienne warstwy
niebiesko-zielonych bakterii i osadów osadzają się lub rosną w miejscu, tworząc
ciemne laminowane warstwy. Stromatolity są najlepszymi przykładami mat z alg.
Maty algowe odegrały ważną rolę w Wielkie wydarzenie utleniania na Ziemi około 2,3
miliarda lat temu. Maty z alg mogą stać się poważnym problemem ekologicznym, jeśli
maty rosną tak ekspansywnie lub grubo, że zakłócają pracę innych pod wodą życie
morskie blokując światło słoneczne lub produkuje toksyczne chemikalia
Jak określić skład komórki i jej frakcji
określenie składu komórki i jej frakcji polega na poddaniu komórek lizie:
→ metodami chemicznymi (poprzez enzymy, detergenty)
→ Metodami fizycznymi (poprzez ultradźwięki - sonifikację),
o frakcjonujemy składniki komórkowe, a następnie poddajemy analizie pod względem
biochemicznego składu. Wyróżniamy kilka sposobów frakcjonowania, np. poprzez wirowanie
różnicujące, w gradiencie gęstości czy stężeń.
o Wirowanie różnicujące (15,000 x g przez 10 min, sprawdzenie stopnia czystości używając
mikroskop elektronowy, analiza biochemiczna
o Obserwacja rybosomów – TEM
→ jednostki Svedberga (S), które oznaczają sedymentację nie są powiązane z masą cząsteczki
lecz ich gęstością (w trakcie wirowania)
Komora Winogradskiego - schemat
kolumna Winogradzkiego to technika, która umożliwia obserwację mikroorganizmów
tlenowych i beztlenowych (strefy zasiedlone przez organizmy o zróżnicowanej tolerancji na
obecność tlenu i siarkowodoru)
➢ ¼ mułu z węglanem wapnia, siarczanem wapnia z dodatkiem skrobi i celulozy reszta – muł
+woda.
➢ Inkubowanie kolumny Winogrodzkiego pod światłem słonecznym lub sztucznym światłem
przez kilka tygodni lub miesięcy, w wyniku czego tworzą się gradienty tlenu i siarczków.
➢ Powoduje to powstanie ustrukturyzowanego ekosystemu mikrobiologicznego z szeroką gamą
mikrosiedlisk.
➢ Górna część kolumny- najlepszy kontakt z powietrzem jest najbogatsza w tlen, który dyfunduje
w dół; wraz ze zwiększaniem się odległości od powierzchni ilość tlenu maleje, na samym dole
kolumny jest warstwa beztlenowa, która nie ma dostępu do tlenu. Produkty wytwarzane w
dolnej części kolumny (degradacja celulozy i siarkowodor), będą dyfundować pionowo w górę.
➢ W zależności od tego dostępu do tlenu można wyróżnić bakterie tlenowe (aerobowe), które
zyja na powierzchni gleby albo blisko niej oraz bakterie anaerobowe (beztlenowe), które nie
tolerują tlenu cząsteczkowego w otoczeniu i żyją w głębszych warstwach gleby.
➢ Na samym dole kolumny są obecne bakterie redukujące siarczany -ciemne obszary u podstawy
kolumny. Nad nimi są pasma z gatunkami wykorzystującymi siarkowodór wytwarzany w
dolnym paśmie (głownie obecne beztlenowe bakterie fotosyntetyczne; zawiera zielone
bakterie siarkowe -Chlorobium przez co widzimy odcienie zielonego). Następny zespół jest
zdominowany przez purpurowe bakterie siarki- kolor fioletowo-purpurowy. W pobliżu tych
pasm pojawiają się bakterie, które redukują żelazo. Na samej górze obecne są cyjanobakterie
– odcienie jasnego zielonego.
Na podstawie seminariów i wiadomości z wykładu opisz zjawisko ekspansji grzybów do
wnętrza organizmu ludzkiego (podaj przykład)
candida albicans jest to grzyb występujący naturalnie w org. człowieka w strukturach dróg oddechowych czy w pochwie. Natomiast powoduje skutki chorobowe w momencie, gdy jego rozrost wyjdzie poza kontrolę. Doprowadza do infekcji skórnych, błon śluzowych, oraz do osłabienia odporności. Prowadzi do chorób tzw. kandydoza. Czynnikami ryzyka jest np. alkoholizm, niedobory witaminowe, nadmineralizacja skóry wynikająca z nadmiernego pocenia się, zaburzenia hormonalne, otyłość. Leczy się ją za pomocą dużych dawek witaminy B oraz za pomocą barwników
budowa rybosomów
Jest to kompleks białkowy który służy do translacji. Składa się z dwóch podjednostek, małe i dużej, które skłądają się z białek i rRNA, a łąćzą się tylko podczas procesu translacji. Są miejscem tworzenia łańcuchów polipeptydowych na bazie łańcucha mRNA. Rybosomy prokaryota i eukaryota różnią się sedymentacją. PRokaryota - 70S (50 i 30S) a aukaryota to 80S (60 i 40S). Produkowane są one w jąderku z rRNA, a w dojrzewaniu uczestniczą ciałka Cajala. Mogą być w stadium wolnym, bądź związane z błoną ER.
ryzosfera
Ryzosfera jest częścią gleby, która podlega wpływowi korzeni. Charakteryzuje się wzmożoną
aktywnością mikroorganizmów. Ryzosfera różni się od innych części gleby składem
pierwiastkowym, a także składem mikroorganizmów. W ryzosferze zachodzi wydzielanie
substancji przez korzeń (ryzodepozycja), które przyciągają mikroorganizmy takie jak: związki
cukrowe, fenole, aminokwasy. Proces ten jest związany z kolonizacją tkanek przez bakterie.
Niektóre z stymulują wzrost rośliny przez produkcje fitohormonów. W ryzosferze obecne są
strzępki grzybów, które wchodzą w symbiozę z korzeniami roślin (mikoryza). Stanowi
środowisko dla bakterii azotowych i korzeni roślin motylkowych.
Oporność a odporność
Odporność - wiąże się z systemem immunologicznym, zdolność organizmu do czynnej
ochrony organizmu przed patogenami
➢ Oporność - niewrażliwość bakterii na antybiotyki lub substancje toksyczne
→ Wyróżniamy oporność wewnętrzną, tolerancje (antybiotyk nie wnika do G- co jest
spowodowane obecnością błony zewnętrznej, dostosowanie organizmu do niewrażliwości na
substancję)
➢ Rodzaje oporności
o Wewnętrzna, tolerancja
Np. brak wnikania antybiotyku do G- z powodu obecności błony zewnętrznej, organizm jest
już dostosowany do niewrażliwości na substancję
o Nabyta
Mutacja genu chromosomalnego, pozyskanie plazmidu; organizm dopiero nabywa
niewrażliwość na substancję - częsta oporność wśród bakterii wiąże się z nieracjonalną
antybiotykoterapią oraz zbyt dużym zużyciem tych leków w przemyśle spożywczym.
o Oporność mikrobiologiczna — posiadanie jakiegokolwiek mechanizmu przeciwstawiającego
się działaniu leku, który pozwala mikroorganizmowi przeżyć w wyższych stężeniach leku niż w
przypadku tych samych lub pokrewnych mikroorganizmów pozbawionych tego mechanizmu.
o Oporność farmakologiczna — zdolność mikroorganizmu do przeżycia w stężeniach leku 14
wyższych niż osiągalne w organizmie pacjenta podczas leczenia.
o Oporność kliniczna — brak skuteczności leczniczej danego leku pomimo braku oporności
farmakologicznej (a nawet mikrobiologicznej) u danego mikroorganizmu. Może ona wynikać
np. z osobniczej zdolności pacjenta do rozkładu leku w większym stopniu niż przeciętna w
populacji, stosowania innych leków, które niekorzystnie wpływają na działanie antybiotyku
itd
jaki sposób uwidaczniamy bakterie
Bakterie mają małą zdolność załamywania promieni świetlnych więc są słabo widoczne w
zwykłym mikroskopie świetlnym. Ich obserwacja jest możliwa dopiero po wybarwieniu.
Przed rozpoczęciem barwienia należy przygotować i utrwalić preparat. Preparat wykonuje się
poprzez rozprowadzenie zawiesiny bakterii na szkiełku podstawowym, które następnie suszy
się na powietrzu. Utrwalenia materiału dokonuje się za pomocą czynników fizycznych
(ogrzewanie szkiełka z suchym preparatem w płomieniu palnika gazowego lub umieszczenie
w temp. 60oC na 10 min.) lub chemicznych (alkohol etylowy, metylowy, formalina, pary
kwasu osmowego). Utrwalenie zabija mikroorganizmy ułatwiając wnikanie barwnika do komórki, powoduje też denaturację enzymów bakteryjnych zapobiegając autolizie i zwiększa przyczepność komórek do szkiełka podstawowego. Większość barwników używanych w mikrobiologii to aniliny, pochodne benzenu, w cząsteczkach tych związków wyróżniamy
grupę chromoforową- barwną i auksochromową zdolną do tworzenia soli z barwionym
substratem, jeżeli chromofor jest jonem dodatnim barwnik nazywamy zasadowym, w
barwnikach kwaśnych chromofor jest jonem ujemnym.
W podstawowym podziale wyróżniamy barwienie:
·Proste- preparat barwi się za pomocą jednego barwnika i wszystkie bakterie są zabarwione
podobnie.
·Złożone- używa się wielu barwników i bakterie reagują na różne barwniki w inny sposób.
➢ Przykładem barwienia złożonego jest barwienie według metody Grama, metody ZiehlNeelsena, metody Schaeffera-Fultona.
Technika każdego barwienia polega na pokrywaniu szkiełka podstawowego (z naniesionym i
utrwalonym preparatem) barwnikiem na określony czas, a następnie spłukiwaniu
poszczególnych barwników wodą przed nalaniem następnych. Czasami w zależności od
przepisu stosuje się także takie substancje jak alkohol, czy płyn Lugola, a także podgrzewanie
preparatu nad palnikiem. Preparat po wysuszeniu obserwuje się pod imersją.
Dodatkowo wyróżniamy barwienie pozytywne - polegające na barwieniu w preparacie
komórek drobnoustrojów i negatywne, które opiera się na uwidacznianiu tła dzięki zjawisku
odpychania się jonów ujemnych barwnika i bakterii, metoda ta nie wymaga mocnego
utrwalania preparatu. Dodatkowo wspomnieć należy, że barwniki zasadowe barwią
negatywnie naładowane ściany komórkowe, a barwniki kwaśne dodatnio naładowane
składniki komórki, np. białka. Jedna z modyfikacji mikroskopu optycznego użyteczna do
obserwacji bakterii jest mikroskop ciemnego pola, który pozwala nam na obserwację
preparatu bez uprzedniego barwienia. Innym sposobem obserwacji bakterii nie
wymagającym również barwienia może być wykorzystanie mikroskopii elektronowej.
Barwienie Grama - barwienie złożone różnicujące, które w praktyce pozwala na identyfikację
i klasyfikację bakterii na Gram+ i Gram-. Używa się do niego: fioletu krystalicznego, płynu
Lugola, alkoholu etylowego i barwnika kontrastowego np. safraniny. Bakterie, które
zatrzymują barwnik podstawowy [fiolet krystaliczny] to bakterie Gram dodatnie. Bakterie
Gram ujemne to takie, które ulegają odbarwieniu i po zabarwieniu przyjmują barwę barwnika
kontrastowego
fotosynteza u archea
Do archeonów należą wszystkie znane obecnie mikroorganizmy żyjące w ekstremalnie
wysokich temperaturach (np. w gorących źródłach). Te z nich, które
przeprowadzają fotosyntezę, w odróżnieniu od bakterii nie mają chlorofilu. Wszystkie
używają jako składników pokarmowych prostych związków organicznych i nieorganicznych, a
nie potrafią rozkładać bardziej skomplikowanych.
Uzyskują energię użyteczną biologicznie w procesie fotochemicznym odmiennym od klasycznej fotosytezy, Jest to możliwe dzięki obecnym w puprurowej błonie cytoplazmatycznej bakteriorodopsynie i halorodopsynie. Bakteriorodopsyna pod wpływem światła zieloego zachowuje się jak pompa protonowa przenosząc pronoty z cytoplazmy poza komórkę i tym samym dostarczając komórce energii w postaci ATP. Halorodopsyna pod wpływem światła zielonego zachowuje się jak pompa chlorkowa, a po wpływem światla niebieskiego pełni funkcję pompy protonowej
Pozyskiwanie energii u Thiobacillus ferroxidans
jest to bakteria żelazista, chemolitotroficzna, tzw. że wykorzystuje związek nieorganiczny jako donor wodoru w oddychaniu beztlenowym. Asymilują węgiel z dwutlenku węgla. Utlenia również żelazo, ale ilość z tego procesu energii jest mała, konieczne jest utlenianie dużych ilości żelaza do wzrostu. Wiele tych gatunków utlenia też siarkę. Fe2+ jest stabilne tylko w niskim pH lub w warunkach betlenowych
przewody pokarmowe zwierząt i zasiedlające je organizmy
bogaty mikrobom jamy ustnej (ok. 750 gatunków bakterii), oraz w jelitach, gdzie to głównie występują bakterie beztlenowe, gram - i gram +. Dodatkowo sytępują tma iwrusy, co ma duży wpływ na homeostazę gospodarza, warunkują one odporność jelit. Największa aktywność i zróżnicowanie mikrobiontu jest w jelicie grubym. Za pobudzanie czynnika martwicy nowotworu TNF są odpowiedzialne bakterie jelitowe. ODpowiadają też za fermentowanie niestrawionych węglowodanów, kwasów żółciowych, produkcję homronó itd. U organizmów roślinożernych bakterie rozkłądają celulozę, a u ptaków występują również grzyby i pierwotniaki. Bakterie metanowe występują u ludzi i przeprowadzają fermentację w warunkach tlenowych
mikroorganizmy w środowisku glebowym na podstawie wykładów i seminariów
Mikroorganizmy glebowe są odpowiedzialne za obieg materii organicznej,
napowietrzenie i poprawę struktury gleb
* Poprawiają i kształtując strukturę gleby – odnawiając związki humusowe;
zapobiegają erozji; chronią glebę przez przesuszeniem; biorą udział w rozkładzie
pestycydów, antybiotyków, węglowodorów; ograniczają liczebność patogenów
konkurując z nimi o pokarm
* Bakterie brodawkowe (np. Rhizobium) żyjąc w symbiozie z roślinami motylkowymi
dostarczają im przyswajalne związki azotu – dzięki temu rośliny dają plony z wysoką
zawartością azotu
* Bakterie azotowe – zdolne do przyswajania azotu cząsteczkowego występującego w
atmosferze, mogą żyć wolno lub w symbiozie z roślinami i grzybami
* Promieniowce – biorą udział w rozkładzie resztek roślinnych, zwierzęcych; rozkładzie
polisacharydów, związków trudno rozkładalnych (np. celuloza, chityna), wytwarzają
antybiotyki (np. Streptomyces - streptomycynę), biorą udział w syntezie pestydydów i
związków o działaniu przeciwwirusowym, produkują geosminę (odpowiada za zapach
zaoranej gleby), mają istotny udział w użyźnianiu i mineralizacji gleb,
* Celuloza może być fermentowana w glebie przez Clostridium (beztlenowo), grzyby
działają głównie w kwaśnych glebach.
Omów grupy bakterii purpurowych i podaj przykłady oraz ich siedliska życia
Protobakterie czyli bakterie purpurowe są jedno, wielokomórkowe lub komórczakowe. Mogą być
ruchliwe lub nie, podlegać podziałom lub pączkować. Mogą przeprowadzać fotosyntezę lub nie,
posiadać barwniki karotenoidowe i bakterichlorfil. Można wyróżnić 2 grupy: bakterie siarkowe(
Chromatiaceae) i bezisarkowe (Rhodospirillacea) i grupy alfa, beta i gamma. Bakterie purpurowe
występują w gorących źródłach, gejzerach podwodnych, wodach słonych, słodkich a nawet w
osadach dennych i bagnach. Bakterie purpurowe bezsiarkowe jako zródło elektronów
wykorzystują H2 lub zredukowane związki organiczne. Produktem utlenianym jest związek
organiczny a źródłem węgla jest CO2 lub związek organiczny. Heterotrofia jest częsta.Bakterie
siarkowe ułatwiają zachodzenie różnego rodzaju przemian i zapewniają obieg siarki w przyrodzie
więc bakterie purpurowe siarkowe jako źródło energii wykorzystują np. H2S a produktem
utlenianym jest SO4^-2. Źródłem węgla jest CO2 a heterotrofia jest ograniczona
Przedstaw schematycznie test Amesa
Test Amesa służy do wykrywania siły mutagenu.
Pozwala określić czy dany czynnik powoduje mutację.
1) Do przeprowadzenia testu Amesa będą 2 porbówki z Salmonellą z mutacją His,która jest nie
zdolna do wzrostu na pożywkach pozbawionych histydyny
2) Do 1 z probówek dodajemy substanicji testowanej (karcynogennej)
3) Do 2 probówki nie dodajemy tej substancji - będzie to kontrola
4) Zawartość 1 probówki( z substancją testowaną) przekładamy na pożywkę glukozową bez
histydyny
5) Zawartość 2 probówki (kontrolnej, bez substancji karynogennej) przekładamy na szalkę z
pożywką bez histydyny
6) Inkubujemy w 37 stopniach C przez 2 dni obie szalki
7) Po inkubacji należy zliczyć kolonie na szalkach
8) Na szalce kontrolnej mogą pojawiać się kolonie His+ ponieważ mogło dochodzić do mutacji
9) Na 2 pożywce (testowanej) jeżeli obecne są liczne kolonie wskazuje to na działanie
mutagenne( zdolność do wzrostu na pożywce pozbawionej histydyny)
10) Jeżeli na pożywce (z substancją testowaną) obecna jest podobna liczba kolonii jak na
pożywce kontrolnej wskazuje to brak mutgeniczności
Budowa ściany komórkowej u bakterii
Ściana komórkowa utrzymuje kształt, chroni komórkę i zabezpiecza przed
rozerwaniem w środowisku hipotonicznym
* Peptydoglikan (liniowy polimer zmodyfikowanych reszt cukrowych usieciowanych
przez krótkie peptydy, mureina) – główny składnik ściany komórkowej
* Bakterie Gram+ gruba ściana komórkowa z peptydoglikanu, zatrzymuje fiolet
krystaliczny w cytoplazmie (przemywanie alkoholem nie wypłukuje barwnika)
* Bakterie Gram- cieńsza warstwa peptydoglikanu, znajdująca się pomiędzy błoną
komórkowa, a błoną zewnętrzną, fiolet krystaliczny łatwo jest wypłukiwany z
cytoplazmy
* Czasami ściana komórkowa otoczona jest lepką warstwą polisacharydu lub białka
(otoczka, warstwa śluzu)
* Fimbrie – włosowate wyrostki białkowe, służą bakteriom do przyczepiania się do
podłoża lub do siebie nawzajem; są krótsze od pili (wypustki , które przyciągają dwie
komórki do siebie przed przeniesieniem DNA z jednej do drugiej)
* W niekorzystnych warunkach możliwość wytworzenia form przetrwalnikowych:
endospory – komórka kopiuje chromosom i z niewielka ilością cytoplazmy otaczana
jest przez wytrzymała, grubą ścianą komórkową
Czynniki sterylizacji i mechanizmy działania
Sterylizacja – proces polegający na zniszczeniu wszystkich form mikroorganizmów
(wegetatywnych, przetrwalnikowych, zarodnikowych)
* Wyżarzanie – działanie palnikiem na metalowe przedmioty w celu spalenia komórek
drobnoustrojów, np. sterylizacja ez wykorzystywanych do posiewów
mikrobiologicznych
* Spalanie – wykorzystywane do całkowitego zniszczenia materiałów np. odpadów
szpitalnych
* UHT – krótkie intensywne podgrzewanie (do temp. 135-150oC) i szybkim schłodzeniu
do temperatury pokojowej, np. wyjaławianie mleka
* Sterylizacja para wodną w podciśnieniu – para wodna w krótkim czasie niszczy
drobnoustroje koagulując białka, nie jest toksyczna dla środowiska, np. w
autoklawach
* Sterylizacja bieżącą parą wodną (tyndalizacja) – trzykrotna sterylizacja parą wodną
w 24-godzinnych odstępach, para wodna niszczy formy wegetatywne (formyprzetrwalnikowe przechodzą w formy wegetatywne w temp pokojowej) np.
wyjaławianie płynów, podłoży do hodowli drobnoustrojów
* Sterylizacja suchym gorącym powietrzem – utlenianie – inaktywacja i degradacja
składników komórkowych drobnoustrojów
Sączenie – usuwanie drognoustrojów z roztworów/gazów za pomocą jałowego
sączka, np. sterylizacja roztworów z substancjami biologicznymi (które nie mogą być
poddane sterylizacji termicznej), filtry HEPA
* Sterylizacja promieniowaniem UV
Sterylizacja radiacyjna (jonizująca) – promieniowanie uszkadza błony komórkowe,
zakłóca replikację drobnoustrojów – pękanie nici DNA, np. sterylizacja sprzętu
medycznego, materiałów implatancyjnych
* Sterylizacja tlenkiem etylenu
Z czym związane było powstawanie warstw żelaza utlenionego w skałach
Powstawanie warstw utlenionego żelaza w skałach było związane z cyjanobakteriami.
Przeprowadzając proces fotosyntezy (barwnik – chlorofil a), wykorzystywały żelazo (na 2
stopniu utlenienia) jako donor elektronów (potrzebny do dalszych przemian prowadzących
do powstania ATP). Mogło to być także związane z innymi bakteriami, które też
wykorzystywały żelazo jako donor elektronów. Bakterie purpurowe mogły przyczynić się do
powstania żelaza na 3 stopniu utlenienia – utlenianie Fe2+ do Fe(OH)3.
Żelazo (na drugim stopniu utleniania), znajdujące się w oceanach wczesnego ordowiku (z
procesów hydrotermalnych) mogło być wykorzystywane do pierwotnej anaerobowej
fotosyntezy (jako reduktor). Związki zredukowane żelaza przez długi czas wchodziły w reakcje
z tlenem, przez co w strefie upwellingu zostały odłożone (największe w historii Ziemi) ilości
rud żelazistych.
Wirusy, opisz budowę i przedstaw schematycznie wnikanie do komórek i namnażanie
Wirusy są bardzo proste struktury, zbudowane z kwasu nukleinowego (DNA lub RNA) otoczonego białkową osłonką zwana kapsydem. Niektóre wirusy posiadają dodatkową otoczkę lipidową, pochodzącą z błony komórkowej gospodarza. Oto ogólny opis budowy wirusa:
Kwas nukleinowy: Wirusy zawierają albo DNA, albo RNA jako ich materiał genetyczny. Może to być jedno- lub dwuniciowe DNA lub RNA.
Kapsyd: To białkowa osłonka otaczająca kwas nukleinowy. Kapsyd jest zbudowany z kapsomerów, które są strukturami białkowymi.
Otoczka lipidowa (u niektórych wirusów): Niektóre wirusy posiadają dodatkową otoczkę lipidową, pochodzącą z błony komórkowej gospodarza.
Schematyczne wnikanie do komórek i namnażanie:
Adsorpcja (przyczepianie się): Wirus przyczepia się do specyficznych receptorów na powierzchni komórki gospodarza za pomocą białek na swojej osłonce.
Wnikanie: Istnieją dwa główne sposoby wnikania wirusa do komórki:
Endocytoza: Komórka wchłania wirusa, otaczając go błoną komórkową.
Fuzja błon: Otoczka wirusa łączy się z błoną komórkową, co prowadzi do uwolnienia materiału genetycznego wirusa do wnętrza komórki.
Uwalnianie materiału genetycznego: Kapsyd zostaje rozkładany, a materiał genetyczny (DNA lub RNA) uwalniany jest do wnętrza komórki.
Replikacja: Materiał genetyczny wirusa wykorzystuje enzymy komórkowe do rozpoczęcia replikacji, czyli tworzenia kopii swojego materiału genetycznego.
Transkrypcja i translacja: Komórka gospodarza rozpoznaje materiał genetyczny wirusa i zaczyna produkować wirusowe białka, które są potrzebne do zbudowania nowych wirusów.
Asamblacja: Nowe wirusy są składane z wirusowych białek i materiału genetycznego wewnątrz komórki gospodarza.
Uwalnianie nowych wirusów: Nowe wirusy są uwalniane z komórki gospodarza, często niszcząc ją w procesie, gotowe do zainfekowania kolejnych komórek.
To ogólne schematyczne przedstawienie może różnić się w zależności od rodzaju wirusa, ale pokazuje ogólne kroki wnikania do komórki i procesu namnażania.
Znaczenie żelaza i konkurencja organizmów o ten pierwiastek
Funkcje żelaza:
Transport tlenu: Żelazo jest składnikiem hemu, który jest niezbędny do transportu tlenu przez czerwone krwinki. Hem zawarty w hemoglobinie i mioglobinie wiąże się z tlenem w płucach i przenosi go do tkanek.
Udział w procesie oddychania komórkowego: Enzymy zawierające żelazo, takie jak cytochromy, uczestniczą w procesie oddychania komórkowego, umożliwiając komórkom uzyskiwanie energii z substancji odżywczych.
Funkcje enzymatyczne: Żelazo jest istotne dla aktywności wielu enzymów, w tym tych związanych z syntezą DNA, naprawą DNA, i produkcją energii.
Fotosynteza: W przypadku roślin, żelazo jest kluczowym składnikiem wielu enzymów zaangażowanych w proces fotosyntezy, który umożliwia roślinom przekształcanie światła słonecznego w energię chemiczną.
Konkurencja o żelazo:
Organizmy pasożytnicze i patogeny: Niektóre mikroorganizmy, takie jak bakterie, grzyby i pasożyty, konkurują o dostęp do żelaza w organizmach gospodarza. Gospodarz często reaguje na obecność patogenów poprzez ograniczanie dostępu do żelaza, co jest jednym z mechanizmów obronnych organizmu.
Rośliny: Rośliny również konkurują o dostęp do żelaza w glebie. Niektóre rośliny wykształcają specjalne mechanizmy, takie jak wydzielanie substancji chelatujących żelazo, aby zwiększyć jego dostępność w korzeniach.
Mikroorganizmy morskie: W środowisku morskim, niektóre bakterie i glony wydzielają substancje chelatujące, które mogą zwiększać dostępność żelaza. Jest to szczególnie ważne w obszarach o ograniczonej dostępności tego pierwiastka, takich jak obszary oceaniczne.
Strategie obronne organizmów gospodarza: Organizmy gospodarza rozwijają różne strategie obronne, takie jak produkcja białek wiążących żelazo, aby utrudnić dostęp patogenom.
W skrócie, żelazo jest niezbędne do wielu procesów życiowych, a konkurencja o ten pierwiastek występuje na różnych poziomach organizacji biologicznej, od mikroorganizmów do roślin i zwierząt. Regulacja dostępności żelaza ma istotne znaczenie dla zdrowia i funkcjonowania organizmów.
Na czym polega pasteryzacja, tyndalizacja, sterylizacja, opisz metody i podaj przykłady
Pasteryzacja – technika konserwacji (produktów spożywczych) za pomocą odpowiedniego
podgrzewania. Niszczy formy wegetatywne mikroorganizmów, ale nie niszczy form
przetrwalnikowych ani większości wirusów. Np. pasteryzacja mleka przy temperaturze
poniżej 100 stopni, pasteryzacja wody, wina, piwa, przetworów warzywnych i owocowych,
mięsa, wędlin
▪ Najnowsza metoda – mikrofalowe ogrzewanie wolumetryczne – wykorzystanie
mikrofal do podgrzewania płynów, zawiesin, substancji półstałych w ciągłym
przepływie
▪ Metoda, w której stosuje się niską temperaturę w krótkim czasie (Low Temperature,
Short Time – LTST) to technologia polegająca na rozpylaniu kropelek w komorze
grzewczej, ale poniżej zwykłych temperatur pasteryzacji.
yndalizacja – szczególna forma pasteryzacji; czyli 2-3 krotnie przeprowadzona pasteryzacja z
przerwami w 1-3 dni. Polega to na tym że po zabiciu form wegetatywnych jedną pasteryzacją
czeka się aż wyrosną nowe wegetatywne formy z przetrwalników – i ponownie przeprowadza
się pasteryzację. Więc ta metoda jest bardziej skuteczna. Przykłady – tyndalizacja mięsa,
wyjaławianie płynów, podłoży do hodowli drobnoustrojów, produkcja konserw mięsnych.
Mechanizm działania
▪ podczas pierwszej pasteryzacji przede wszystkim zabiciu ulegają formy
wegetatywne, natomiast nie ulegają zniszczeniu formy przetrwalnikowe;
▪ po upływie doby formy przetrwalnikowe w fazie temperatury pokojowej przechodzą
w formy wegetatywne. Są one następnie niszczone podczas drugiej pasteryzacji;
▪ podczas trzeciej pasteryzacji zabiciu ulegają ewentualne opóźnione bakterie
Sterylizacja – zniszczenie wszystkich życiowych form mikroorganizmów – wegetatywnych,
przetrwalnikowych, zarodnikowych oraz wirusów. Wyróżnia się różne metody sterylizacji:
termiczna, promieniowaniem, chemiczna, gazami, przez sączenie, roztworami środków
chemicznychitd. Przykład – sterylizacja termiczna mleka, czyli UHT polega na bardzo szybkim
podgrzaniu do temp. 135-150 °C i tak samo szybkim ochłodzeniu mleka do temperatury
pokojowej
▪ Wyżarzanie np. sterylizacja ez wykorzystywanych do posiewów mikrobiologicznych
▪ Spalanie np. odpady szpitalne
▪ Wyjaławianie suchym powietrzem – w sterylizatorach powietrznych
▪ Sterylizacja parą wodną pod ciśnieniem – hydroliza, denaturacja i koagulacja
enzymów i struktur komórkowych np. w autoklawie
.
W jaki sposób można udowodnić transfer materiału genetycznego u bakterii
- Hybrydyzacja DNA:
Wykorzystuje sondy DNA oznaczone fluorescencyjnie lub radioaktywnie, które są komplementarne do konkretnego fragmentu DNA. DNA pochodzące od bakterii dawcy i bakterii odbiorczej jest ekstrahowane i hybrydyzowane z sondą DNA. Obecność hibrydyzacji wskazuje na transfer fragmentu DNA pomiędzy bakteriami. - Koniugacja – proces przezywania genów – bezpośredni fizyczny kontakt komórek (z
wykorzystanie pili albo mostków cytoplazmatycznych). Dowodem może być szybkie
rozprzestrzenianie się bakterie opornych na leki (gronkowiec oporny na penicylinę, Shigella
oporna na różne antybiotyki). Po wymianie materiału genetycznego organizmy rozłączają się i
dzielą - Eksperymenty z markerami plazmidów - wykorzystuje bakterie zawierające plazmid z unikalnymi genami, takie jak geny oporności na antybiotyki. Bakterie odbiorcze są inkubowane z bakteriami dawcami, które zawierają plazmid.
Po transferze plazmidu bakterie odbiorcze stają się oporne na antybiotyk, co jest dowodem na transfer genów.
Endofity roślin i zwierząt oraz grzyby mikoryzowe — opisz na podstawie wykładów i
seminariów
Endofity – mikroorganizmy żyjące wewnątrz innych organizmów. Są to organizmy
kolonizujące tkanki gospodarza nie wywołując objawów chorobowych. Szczególne znaczenie
endofity mają w układzie pokarmowym człowieka – są niezbędne do jego prawidłowego
działania.
Endofity mogą oddziaływać na rośliny pozytywnie, negatywnie i neutralnie. Pozytywne
odziaływanie na rośliny związane jest z produkcją metabolitów – odrywają role w ochronie
gospodarza, kompetycji z patogenami, interakcjach roślina-endofit.
Rośliny współżyjące z bakteryjnymi endofitami mogą występować na terenach ubogich w
azot – endofity mają zdolność wiązania wolnego azotu w formy przyswajalne dla roślin.
Dzięki dostarczaniu azotu roślinom endofity zyskują substancje odżywcze i ochronę przed
nadmiernym stężeniem tlenu, które wpływa negatywnie na wiązanie azotu.
Obecność endofitów u roślin wpływa na zwiększoną infekcję grzybami mikoryzowymi – dzięki
temu wzrasta dostępność fosforu dla gospodarza. Endofity wytwarzając biopolimery
(przyczyniające się do lignifikacji ścian komórkowych) wzmacniają bariery ochronne.
Mają też duże znaczenie w fitorekultywacji – usuwaniu ze środowiska ksenobiotyków i
wpływają na wzrost tolerancji roślin na metale ciężkie. * Bakterie brodawkowe w korzeniach roślin – symbiotyczne. leghemoglobina - hem
produkowany przez bakterie a białko globina przez roślinę.
* Enterobakterie - Erwinia – patogeny roślin, saprobionty lub epifity.
* Bakterie metanowe żyją w przewodach pokarmowych zwierząt (także u człowieka) – dzięki
nim proces fermentacji przebiega w warunkach bardziej tlenowych.
* Archea metanowe – w przewodach pokarmowych zwierząt
* Escherichia coli - mikroorganizmy normalnie rozwijające się w przewodzie pokarmowych
zwierząt stałocieplnych
* Salmonella – pasożyt przewodu pokarmowego człowieka
Mikoryza (mykoryza) – współżycie korzeni/nasion roślin naczyniowych z grzybami, w
większości są to relacje mutualistyczne.
Mikoryza umożliwia grzybom zaopatrzenie w związki organiczne pochodzące z fotosyntezy
przeprowadzanej przez rośliny, a rośliny otrzymują związki mineralne pobierane przez
strzępki grzyba. Grzyby mykoryzowe wytwarzają także hormony
roślinne: auksyny, gibereliny i cytokininy, które po wniknięciu do organizmu rośliny regulują
jego wzrost i rozwój. Grzyby wydzielają też substancje zmniejszające prawdopodobieństwo
zakażenia roślin patogenami. Rośliny mykorytyczne posiadają wyższą odporność na warunki
stresowe – niskie temperatury, substancje toksyczne w środowisku, niekorzystne pH.
Grzyby tworzą z drzewami mikoryzę ektodermalną – ich grzybnia otacza korzenie mufka, nie
wnikając do wnętrza komórek, jedynie do przestrzeni międzykomórkowych. Inne grzyby
tworzą mikoryzę endodermalną – grzybnia wnika do komórek korzenia.
Przykłady mikoryzy: sosna zwyczajna i maślak zwyczajny, sosna i mleczaj rydz, borowik i
sosna/buk/dąb
bakterie nitryfikujące przykłady i opis
Bakterie nitryfikacyjne to grupa mikroorganizmów, które odgrywają kluczową rolę w cyklu azotowym, przekształcając azot z jednej formy w inną. Proces ten jest istotny dla dostarczania roślinom azotu w formie dostępnej do absorpcji. Główne bakterie nitryfikacyjne to Nitrosomonas i Nitrobacter. Oto krótki opis obu rodzajów bakterii:
Nitrosomonas:
Charakterystyka: Nitrosomonas to bakterie amonifikacyjne, które przekształcają amoniak (NH₃) w azotyn (NO₂⁻) w procesie znanym jako amonifikacja.
Proces: Nitrosomonas zamienia amoniak na azotyn przez utlenianie, co jest pierwszym etapem w procesie nitryfikacji.
Warunki:* Są to bakterie autotroficzne, co oznacza, że mogą syntetyzować swoje własne związki organiczne. Wymagają obecności amoniaku jako źródła energii.
Nitrobacter:
Charakterystyka: Nitrobacter to bakterie nitryfikacyjne, które przekształcają azotyn (NO₂⁻) w azotan (NO₃⁻) w procesie nitryfikacji.
Proces: Nitrobacter utlenia azotyn, tworząc azotan, co jest drugim etapem w procesie nitryfikacji.
Warunki: Nitrobacter także są bakteriami autotroficznymi, a do przeprowadzenia procesu wymagają obecności tlenu.
Proces nitryfikacji:
Amonifikacja: Bakterie Nitrosomonas przekształcają amoniak w azotyn (NO₂⁻).
NH₃ → NO₂⁻
Nitryfikacja: Bakterie Nitrobacter przekształcają azotyn w azotan (NO₃⁻).
NO₂⁻ → NO₃⁻
Proces ten ma duże znaczenie dla naturalnych cykli azotu i rolnictwa, ponieważ umożliwia przekształcanie azotu w formy, które są dostępne dla roślin. Rośliny mogą pobierać azot w postaci azotanów, co jest niezbędne do syntezy białek i innych związków organicznych.
W naturalnych ekosystemach i systemach rolniczych, bakterie nitryfikacyjne współdziałają z bakteriami denitryfikacyjnymi, które przekształcają związki azotu z powrotem do atmosfery w postaci gazowej, zamykając tym samym cykl azotowy.
retrowirusy
Retrowirusy to rodzina wirusów, które charakteryzują się zdolnością do przekształcania swojego RNA w DNA, za pomocą odwrotnej transkryptazy. To unikalna cecha, ponieważ większość organizmów, w tym ludzi, wykorzystuje proces transkrypcji DNA do RNA, a nie odwrotnego.
Podstawowe cechy retrowirusów:
RNA jako nośnik informacji genetycznej: Retrowirusy przenoszą swoją informację genetyczną w postaci RNA. Ta cząsteczka RNA jest transportowana do komórki gospodarza.
Odwrotna transkryptaza: Retrowirusy posiadają enzym zwany odwrotną transkryptazą, który umożliwia przepisanie informacji genetycznej z RNA na DNA. Ten proces jest odwróceniem normalnej ścieżki transkrypcji.
Integracja do genomu gospodarza: Po przekształceniu informacji genetycznej do postaci DNA za pomocą odwrotnej transkryptazy, retrowirusy integrują swoje DNA do genomu komórki gospodarza. To zintegrowane DNA jest nazywane provirusem.
Replikacja: W czasie replikacji komórki gospodarza, provirus może być kopiowany wraz z genomem komórkowym. W rezultacie retrowirusy są w stanie przetrwać i rozmnażać się w komórkach gospodarza przez długi czas.
Przejście od RNA do DNA: Proces, w którym RNA jest przekształcane w DNA, jest nazywany odwrotną transkrypcją. Jest to jedna z kluczowych cech retrowirusów, a także podstawowy krok w ich cyklu życiowym.
Przykładem retrowirusów jest ludzki wirus niedoboru odporności (HIV), który powoduje zespół nabytego niedoboru odporności (AIDS). HIV jest retrowirusem z rodziny Lentiviridae. Innymi przykładami retrowirusów są wirusy HTLV (wirus ludzkiego T-limfotropowego) i wirusy mniej związane z ludźmi, takie jak wirusy grypy koni czy wirusy u ssaków.
Retrowirusy stanowią interesujący obszar badań ze względu na ich zdolność do integracji z genomem gospodarza, co może prowadzić do długotrwałych zakażeń i trudności w zwalczaniu infekcji. Badania nad retrowirusami są także ważne z punktu widzenia terapii genowej, gdzie wykorzystuje się ich zdolność do integrowania się w genomie w celu wprowadzania pożądanych genów do komórek pacjenta.
przykłady symbioz eukariotycznych mikroorganizmów
- bakteria Vibrio fischeri i hawajska kałamarnica Euprymna scolopes, która
wykorzystuje świecenie bakterii w komunikacji z innymi osobnikami gatunku oraz w
celach obronnych - Bakterie brodawkowe w korzeniach roślin
- Symbiontami piewików mogą być zarówno bakterie (Bakterie Sulcia, Zinderia,
Sodalis), jak i grzyby z grupy Ascomycota - Bakterie i archeony w przewodzie pokarmowych zwierząt (ludzi); trawienie celulozy
przez bakterie w organizmach roślinożerców - Rośliny motylkowe (łac. Papilionaceae) a glebowe bakterie brodawkowe (Rhizobium).
Podobnie cyanobakterie z rodzaju Nostoc lub Anabaena występują w tkankach
korzeni roślin z rodzaju Cycas. - Wodne paprotki Azolla żyją w dziedzicznej symbiozie z cyanobakteriami Anabaena
- Mszyce i bakteria Buchnera aphidicola
- Riftia pachyptila (z grupy Pogonophora) i bakterie chemosyntetyzujące.
- Koralowce z jednokomórkowymi glonami-tobołkami, które pobierając do fotosyntezy
CO2 ulatwiaja koralowców tworzenie węglanowych szkieletów - Termity i żyjące w ich jelitach wiciowce, dodatkowo w jelitach bakterie dostarczające
tlen
Na podstawie seminariów i wiadomości z wykładu omów sposoby ochrony
mikroorganizmów (grzybów i bakterii) w warunkach stresu
Stres biologiczny, środowiskowy – reakcja organizmu na niekorzystne warunki środowiskowe,
może mięc podłoże biotyczne (działalność innych organizmów) albo abiotyczne (zmiany
fizycznych czynników środowiska). Odpowiedź organizmu – zmiany fizjologiczne i biochemiczne,
wzmacniające odporność i łagodzące skutki działania stresorów. Organizm może wytwarzać
mechanizmy redukujące lub eliminujące stres albo syntetyzować białka stresowe regulujące
przemiany polegające na przystosowaniu organizmu na zmienione warunki
BAKTERIE:
* Ochrona przed wirusami/plazmidami: CRISPR/Cas (obecność powtórzeń określonych
sekwencji bakteryjnego DNA)
* Ochrona przed antybiotykami: oporność naturalna (zwana także pierwotną) to oporność
determinowana przez zaprogramowaną genetycznie strukturę bakterii. Może być onawiązana z brakiem receptora dla antybiotyku, ze zbyt niskiego powinowactwa, ze względu
na nieprzepuszczalną ścianę komórkową czy z powodu wytwarzaniu enzymów. Wiele
szczepów gronkowca wytwarza penicylinazy i jest to niezależne od stosowanych
antybiotyków; oporność istniała przed wprowadzeniem penicyliny.
* Utrata plazmidów w warunkach stresowych
* Ochrona przed niekorzystnymi warunkami (środowisko): wytwarzanie endospor (rodzaj
przetrwalników), wydzielanie toksyn, barwniki np. melanina (chroni przed stresem
osmotycznym, melanina wbudowana w ścianę endospor chroni przed promieniowaniem UV),
konidia - tworzą się na skutek fragmentacji nitki u promieniowców (Actinomycetales), są
mało wrażliwe na suszę, jednak mniej ciepłooporne niż endospory; mikrocysty –
charakterystyczne dla bakterii śluzowych (Myxobacteriales), kuliste lub pałeczkowate twory
połączone śluzem.
GRZYBY:
* Trehaloza – uczestniczy w regulacji ekspresji części genów związanych z odpowiedzią na
stres.
* Wytwarzanie form przetrwalnikowych – sklerocja, funkcję przetrwalnikową pełni też
grzybnia przetrwalnikowa o zgrubiałych ścianach
* Synteza różnych pigmetów – karoteonidy chronią przed fotoutlenianiem, melaniny przed
stresem środowiska (świetlnym)
Co to jest izolat aseptyczny i w jaki sposób go uzyskujemy
izolat aseptyczny – to czysty izolat, pozbawiony mikroorganizmów.
Metody uzyskiwania izolatu aseptycznego: sterylizacja medium (autoklawowanie za pomocą
temp. i/lub ciśnienia), posiew (wymaz), zalewanie agarem.
Sterylizacja podłoża proces zabijania lub usuwania żywych organizmów autoklawowanie –
temp i ciśnienie. Dawniej waciane korki, dziś metalowe nakładki lub plastik.
septic – obecność mikroorganizmów (sépein gnić)
Na czym polegają reakcje redox i czemu służą
Reakcja utleniania-redukcji (reakcja redox, oksydacyjno-redukcyjne)to reakcja polegająca na
przenoszeniu elektronów pomiędzy cząstkami chemicznymi (atomy, jony lub cząsteczki biorące udział w reakcji), co z kolei prowadzi do zmiany stopnia utlenienia niektórych atomów lub jonów biorących udział w reakcji przykłady reakcji: spalanie paliw, korozja metali, procesy fotosyntezy i oddychania komórkowego wymagają utleniania i redukcji.
Podczas reakcji redoks zachodzą dwa uzupełniające się procesy – redukcja, czyli pobieranie
elektronów (obniżenie stopnia utlenienia) oraz utlenienie, czyli oddawanie elektronów
(podwyższenie stopnia utlenienia). Każdej reakcji utlenienia towarzyszy reakcja redukcji i odwrotnie.
Oddychanie tlenowe - utlenianie biologiczne - jest to proces rozkładu złożonych substancji
organicznych na prostsze związki z uwalnianiem energii w formie użytkowej
C6H12O6 + 6 H2O 6 CO2 + 6 H2O + energia
* Chemosynteza jest to zdolność do przyswajania dwutlenku węgla kosztem energii
chemicznej. Dla organizmów chemosyntetyzujących źródłem energii są reakcje utleniania
substancji mineralnych, np. amoniaku, siarkowodoru, soli żelazawych
W jaki sposób można konserwować żywność
- obróbka cieplna
powoduje zabicie mikroorganizmów, z wyjątkiem tych tworzących przetrwalniki, jednak po
ochłodzeniu może nastąpić ponowna infekcja - suszenie
Brak wody uniemożliwia drobnoustrojom rozwój w pożywieniu, jednak nie zabija ich. Mogą
one przetrwać okres suszy i rozwinąć się po dostarczeniu wilgoci. - chłodzenie lub mrożenie
czynności życiowe bakterii są zahamowane w temperaturach bliskich zeru stopni Celsjusza.
Chłodzenie (od 10 do 0 °C) zabija tylko niewielką liczbę drobnoustrojów, te które przeżyją
mogą rozwijać się w konserwowanej tym sposobem żywności po jej ogrzaniu. Mrożenie (od 0
do −30 °C) powoduje śmierć większej liczby komórek drobnoustrojów, wskutek wzrostu
kryształów lodu, a także zwolnienie przebiegu reakcji chemicznych (gł. utlenianie). Znane sąównież drobnoustroje zimnolubne (np. Listeria monocytogenes), które żyją i rozmnażają się
w niskich temperaturach - liofilizacja
Usuwanie wody z zamrożonego produktu poprzez sublimację. Proces ten przebiega pod
ciśnieniem 40–130 Pa i w temperaturze od −35 do −25 °C. Tak obrobiony produkt może być
bardzo długo przechowywany w wysokiej temperaturze, pod warunkiem szczelnego
opakowania - peklowanie w temperaturze 4–6 °C
Mięso zostaje poddane działaniu mieszaniny peklującej (NaCl i NaNO2), w efekcie czego
przedłuża się czas przydatności do spożycia wyrobu, dodatkowo następuje poprawa smaku, a
mięso zmienia barwę na różowoczerwoną w wyniku powstawania nitrozylomioglobiny. - zakwaszanie
Np. marynowanie w occie – w kwaśnym środowisku bakterie produkujące toksyny (np.
Clostridium botulinum wytwarzająca jad kiełbasiany) nie mogą się rozwijać - zwiększanie ciśnienia osmotycznego konserwowanego materiału prowadzi do wypływania
wody z komórek mikroorganizmów, ich plazm olizy i śmierci; jakkolwiek metoda ta jest
skuteczna dla wielu gatunków drobnoustrojów, znane są mikroorganizmy sololubne
(halofilne), które dobrze czują się w środowisku o wysokim ciśnieniu osmotycznym i mogą w
nim żyć oraz rozmnażać się.
o solenie – dodanie dużej ilości soli (18%); w celu konserwacji soli się głównie mięso
oraz ryby.
o cukrzenie – działa podobnie jak sól, z tym że ludzki organizm lepiej radzi sobie z
dużymi ilościami cukru niż soli; najczęściej cukrzy się owoce i ich przetwory; metoda
popularna na Dalekim Wschodzie; typowa potrawa – rafute - zalanie odpowiednio rozcieńczonym spirytusem lub fermentacja alkoholowa – etanol o
stężeniu powyżej kilkunastu procent zapobiega rozwojowi mikroorganizmów - Kiszenie
Przykładem żywności konserwowanej w ten sposób jest kapusta kiszona lub ogórki kiszone - dodanie oleju
- pasteryzacja
▫ zabija formy wegetatywne drobnoustrojów, nie niszcząc przetrwalników - tyndalizacja
▫ jest to trzykrotna pasteryzacja w odstępach 24-godzinnych. Zabija formy wegetatywne oraz
te przetrwalniki, które zdążyły wykiełkować w ciągu poprzednich 24 godzin przez pobudzenie
impulsem cieplnym - sterylizacja parą wodną
▫ prowadzona w autoklawach, zabija formy wegetatywne oraz przetrwalniki bakteryjne - sterylizacja radiacyjna
▫ zabija większość bakterii i prawie nie obniża wartości odżywczych (w typowym procesie);
przy większych dawkach promieniowania strata wartości odżywczych jest porównywalna z tą,
jaka ma miejsce np. podczas gotowania czy mrożenia - wędzenie
▫ substancje chemiczne zawarte w dymie są zabójcze dla bakterii - hermetyczne zamknięcie
▫ jeśli w żywności nie ma mikroorganizmów, wystarczy ją zamknąć w sposób, który
uniemożliwi mikroorganizmom z zewnątrz dostanie się do środka; zwykle następuje po
pasteryzacj
Na czym polega większa zdolność adaptacyjna bakterii niż organizmów eukariotycznych
Większa zdolność adaptacyjna u bakterii polega na możliwości transferu genów bakteryjnych.
-wertykalny - normalne dziedziczenie chromosomowe
-boczny - w obrębie danego gatunku od szczepu do szczepu, dotyczy genów
niehomologicznych.
-horyzontalny - od rodzaju do rodzaju lub od gatunku do gatunku
* Odporność na warunki ekstremalne (dostęp tlenu, temperatura, pH środowiska)
* Mniejszy genom
* Brak intronów (oprócz Archea)
* Szybkie podziały komórkowe
* Szybsza wymiana genów (wymiana plazmidów
Podaj przykłady substratów i produktów w procesie fermentacji
Proces fermentacji to reakcja chemiczna, w której mikroorganizmy, takie jak bakterie, drożdże czy grzyby, przekształcają substancje organiczne w inne związki chemiczne, często z wydzielaniem energii. Poniżej znajdują się przykłady substratów i produktów w kilku rodzajach fermentacji:
Fermentacja alkoholowa:
Substrat: Cukry, na przykład glukoza lub sacharoza.
Produkty: Etanol (alkohol) i dwutlenek węgla.
C6H12O6 (glukoza) -> 2 C2H5OH (etanol) + 2 CO2 (dwutlenek węgla)
Fermentacja mlekowa:
Substrat: Laktoza (cukier mleczny).
Produkty: Kwas mlekowy.
C6H12O6 (laktoza) -> 2 C3H6O3 (kwas mlekowy)
Fermentacja kwasu octowego (octowa):
Substrat: Alkohol etylowy (etanol).
Produkt: Kwas octowy.
C2H5OH (etanol) -> CH3COOH (kwas octowy)
Fermentacja masłowa:
Substrat: Cukry.
Produkty: Masło i kwas masłowy.
C6H12O6 (cukry) -> masło + CH3CH2COOH (kwas masłowy)
Fermentacja octanowa (octan):
Substrat: Organiczne związki chemiczne.
Produkty: Octany, dwutlenek węgla, woda.
CH3COOH (kwas octowy) -> CH3COO- (octany) + H+
Fermentacja propionianowa:
Substrat: Kwas mlekowy.
Produkty: Propionian, dwutlenek węgla, woda.
C3H6O3 (kwas mlekowy) -> C2H5COOH (propionian) + CO2 (dwutlenek węgla)
W procesie fermentacji mikroorganizmy używają substratów, takich jak cukry, aby wyprodukować energię i różne produkty chemiczne. Wybór konkretnej drogi fermentacji i produktów zależy od rodzaju mikroorganizmu oraz dostępności i rodzaju substratów. Fermentacja jest szeroko wykorzystywana w produkcji żywności, napojów (jak wino czy piwo) oraz w przemyśle chemicznym.
Wirus Herpes simplex — przedstaw schematycznie
Wirus Herpes simplex posiada dsDNA w kapsydzie, otoczony jest kolcami glikoproteinowymi.
Podczas inwazji następuje:
Fuzja z błoną gospodarza, kolce glikoproteinowe pozostają na powierzchni błony, kapsyd jest
uwalniany do cytoplazmy gospodarza.
Uwolnienie DNA i przetransportowanie do jądra.
Transkrypcja
Synteza białek w cytoplazmie.
Replikacja genomu wirusa (typ koła)
Synteza białek potrzebnych do spakowania wirusa.
Spakowanie materiału genetycznego w kapsyd.
Wytworzenie osłony z kolcami glikoproteinowymi.
Uwolnienie wirusa.
DNA wirusa nie integruje się z DNA gospodarza.
