mm3 Flashcards
4 TIPA
POPULACIJSK
IH MODELA
kako bakterijska populacija raste?
eksponencijalno prema jednadžbi
rasta N(t)=N(0)e
rt
Eksponencijalna jednadžba izražava dva principa rasta
- Stopa promjene veličine populacije je direktno proporcionalna njenoj veličini
- Eksponencijalna stopa rasta (r) izražava porast (ili smanjenje) populacije na
individualnoj osnovi (razlika stopa reprodukcije i stope ugibanja)
Vrijeme udvostručenja
Vrijeme potrebno za udvostručenje populacije (eng. turnover)
* Odnos između stope rasta (r) i vremena udvostručenja (D)
se izvodi iz jednadžbe kontinuiranog eksponencijalnog rasta
D=ln(2)/r
Zašto su nam važni rast i proizvodnja bakterioplanktona?
Bakterijski rast regulira protok ugljika i nutrijenata te
uvjetuje protok energije u morskim ekosustavima
najveći proizvođači CO2 u oceanima
Heterotrofne bakterije, stvaraju suprotni učinak upijanja CO2 primarnom proizvodnjom
Prijenos organskog ugljika u dublje dijelove oceana a time i dugoročno
uklanjanje CO2
iz atmosfere usporeno je čime?
aktivnošću heterotrofnih
bakterija u procesima recikliranja nutrijenata i CO2 u sklopu
mikrobnog kruga
kada se postiže redfieldov omjer?
kada je
stopa rasta planktona u blizini
maksimuma i kada nutrijenti ne
ograničavaju (limitiraju) rast
omjer mikrobnog planktona
C:N:P
Za razumijevanje remineralizacije potrebno
proučavati
Procese koji kontroliraju rast bakterija (transport
tvari u otopini, održavanje stanice, rast i
reprodukcija, gensko upravljanje)
* Kontrolu bakterijske remineralizacije
remineralizacija
Respiratorne aktivnosti HB također vraćaju nutrijente u mineralni
oblik – zatvara se ciklus iz anorganske u organsku pa natrag u
anorgansku
Na generacijsko vrijeme utječu:
temperatura,
pH, dostupnost O2
, nutrijenti
Bakterioplankton i strategije rasta
Kopiotrofi
- rastu brzo pri većim količinama
nutrijenata
- površine organizama, morski snijeg,
ekskreti fitoplanktona
- egzoenzimi, stanice >1µm3
, pokretne,
kemotaksij
Oligotrofi
većina slobodnoživući
- male stanice, spor rast
- manje podložni prilagodbama i
fleksibilnosti regulacijskih sustava
- manji genom, manji broj specifičnih
transportera, manje ovise o
egzoenzimima
Prilagodbe rasta bakterija na oligotrofne uvjete
Bakterije prolaze promjene koje su genetski kontrolirane
- Smanjenje veličine stanice (0.3 µm promjer)
- Degradacija ribosoma i proteina (30 do 50 novih inducirano)
- Površina postaje hidrofobna – adhezija na površine
- Vezivanje u biofilmove
- Promjene udjela masnih kiselina u svrhu boljeg upijanja nutrijenata
- Stanična stijenka otpornija na autolizu
- Manji udio ATP-a, protonska pumpa i dalje aktivna
- Usporavanje diobe
VNBC stanje bakterija - viable but nonculturable
Većinom Gram (-) bakterije
* Čimbenici poput temperature, pH, osmotskog tlaka i
nedostatka nutrijenata potiču na prelaženje u VBNC
stanje
VBNC stanje se dijelom reducira dodatkom hranjiva
* Velika većina stanica ugiba uslijed stresa i
nemogućnosti detoksifikacije peroksida i ostalih
radikala
Bacterial Carbon Demand (BCD) =
Bacterial Production (BP) + Bacterial Respiration (BR)
Ukupna količina ugljika potrebnog za održavanje rasta uključuje
ugljik koji je iskorišten za sintezu biomase i ugljik koji je
metaboliziran
Bacterial growth efficiency (BGE)
BGE = BP/BCD
Količina nove
bakterijske biomase (ili ATP-a) proizvedene po jedinici
asimiliranog organskog C
BGE ili efikasnost rasta
jedan od važnih čimbenika koji određuje brzinu rasta bakterijske
populacije
Efikasnost kojom bakterije konzumiranu organsku tvar
ugrađuju u vlastitu biomasu, odnosno u populacijski rast
Metode mjerenja BGE
bakterijski unos i respiracija “modeliranih” DOM supstrata
(
14C-označeni DOC)
* procjena povećanja bakterijske biomase u odnosu na
relativno iskorištavanje dostupnog DOC-a
* mjerenje bakterijske proizvodnje zajedno s respiracijom
(promjene koncentracije O2
i/ili CO2
tijekom vremena)
Efikasnost rasta i protok ugljika
Niska efikasnost rasta - veći dio ugljika
se respirira nego ubacuje u biomasu
Visoka efikasnost rasta - više ugljika se
ugrađuje u biomasu u odnosu na ukupni
protok
Čimbenici koji utječu na efikasnost rasta
Primarna proizvodnja
* Sastav DOM-a (vrsta i stehiometrijski odnos organske
tvari)
* Temperatura (10°C – generacijsko vrijeme 7-9h, 25°C generacijsko
vrijeme 0.7-1.5h)
* Stopa rasta (µ)?? – nekoliko istraživanja sugerira da se
stopa rasta povećava na štetu efikasnosti rasta
Planktonske bakterije radije koriste
ugljik za održavanje
energetskih potreba (respiracija održavanja) nego na povećanje
biomase. Posljedica toga je manji BGE u oligotrofnim okolišima
METODE ZA ODREĐIVANJE BAKTERIJSKE PROIZVODNJE
Metoda FDC – frekvencija stanica u fazi dijeljenja
- Metoda asimilacije (35S)-SO4
- Metoda ugradnje 3H-adenina u DNK i RNK
- Metoda ugradnje 3H-Timidina u DNK
- Metoda procjene proizvodnje iz porasta broja stanica
- Metoda procjene porasta biomase temeljem mjerenja potrošnje DOC-a
- Metoda mjerenja sinteze proteina (3H-Leucin)
- Metoda mjerenja sinteze fosfolipida (H3
32PO4
)
Metoda ugradnje 3H-Timidina u DNK
Sinteza DNK je kod bakterija direktno proporcionalna sa stopom rasta bakterija
* Samo bakterije mogu koristiti timidin u niskim koncentracijama (timidin kinaza)
* Zbog aktivnog transportnog sustava, bakterije efikasnije i brže uzimaju organske
molekule u odnosu na druge skupine
* Radioaktivno se označava metilna skupina (-CH3
)
na Timidinu
* Timidin se brzo troši pa treba mjeriti ugradnju u
kratkom vremenskom rasponu
* Bakterije nisu jedini organizmi koji koriste
timidin u ovom obliku, ali su jedini koji to rade
efikasno u tijekom krakog eksperimentalnog
razdoblja!
* Anaerobne bakterije ga teže apsorbiraju uslijed
reduciranog transporta kroz membranu
BP se određuje na
scintilacijskom brojaču
Jesu li bakterije u morskom okolišu:
a) Žive,
b) Mrtve,
c) U fazi mirovanja?
c)
PROIZVODNJA BAKTERIJA
- Funkcija je specifične stope rasta i abundancije bakterija
- BP je stopa kojom se proizvodi BB
- Neto kretanje organske tvari iz anorganskog otopljenog
oblika ka organskoj tvari (BB) - Specifična stopa rasta ovisi o omjeru BP i BB
