Wykład I
Mikrobiologia (łac.micros - mały, bios życie, logos nauka) zajmuje się morfologią,
budową komórek, fizjologią wewnątrzkomórkową, przemianami życiowymi, warunkami
rozwoju.
Grzyby kapeluszowate też zaliczamy do mikroorganizmów.
Nie wszystkie mikroskopijne organizmy są mikroorganizmami.
Jak działają mikroorganizmy na środowisko?
Są to organizmy jednokomórkowe, ale przemiany maja podobne do organizmów wyższych.
MIEJSCE DROBNOUSTROJÓW W PRZYRODZIE
Różnice między grupami organizmów:
Zwierzęta Rośliny drobnoustroje
Odżywianie Heterotrofy Autotrofy + -
Ściana
- + + -
komórkowa
Aktywny ruch + - + -
PODZIAA ORGANIZMÓW (HACKEL, 1866r.)
1. VIRIALES (wirusy) niepełne cechy organizmów żywych, nie trawią, nie mogą się
same odżywiać ani rozmnażać, nie wykazują życia, brak metabolizmu, element pośredni
pomiędzy materią ożywioną a nieożywioną.
2. PROCARIOTA (CARION jądro) organizmy jednokomórkowe nie posiadające
jądra komórkowego, podwójna nić kwasu nukleinowego bezpośrednio w cytoplazmie.
Należą tu: bakterie, sinice, rykestje.
3. EUCARYOTA (EU prawdziwy) organizmy zawierają wykształcone jądro
komórkowe, zawieszone w cytoplazmie. Należą tu: rośliny, zwierzęta, człowiek, drożdże,
pleśnie, grzyby.
INFORMACJA O WYSTPOWANIU CHORÓB I INNYCH ZJAWISK
Negatywne i pozytywne skutki działania mikroorganizmów:
" Chiny 4000 lat temu ospa
" Babilonia, kodeks Eszmana wścieklizna
" Grecja, Hipokrates malaria i gruzlica
" Egipt 2000 lat p.n.e. piwo
" Egipt 200 lat p.n.e. wino
Mało jest chemicznych przyczyn psucia się żywności, głównie przez mikroorganizmy.
Obserwowano:
" Psucie się żywności, pasz
" Choroby zwierząt (wąglik)
" Odradzająca się żyzność gleby (regeneracja po upływie czasu).
Rozwój optyki
" 1235 Roger Bacon - okulary
" 1590 Jan i Zachariasz Jensen - mikroskop
" 1635 1703 Robert Hooke zobaczył komórki roślinne (dość duże)
" 1632 1723 Antoni van Leeuwenhock (ojciec mikrobiologii) w 1686 drobnoustroje
" 70 lata XIX w Abbe i Zeiss mikroskop optyczny o zdolności rozdzielczej 0,2m
" 30 lata XX w Rusk mikroskop elektrodowy, duże powiększenie i duża rozdzielczość
0,0001m
JEDNOSTKI MIARY W MIKROBIOLOGII
STARE NOWE obowiązujące
1 (mikron) 10-6m 1
m (mikrometr)
1nm (nanometr)
1m (milimikron) 10-9m
wirusy
1 (ANGSTREM) 10-10m 10-1nm
TWÓRCY MIKROBIOLOGII:
LUDWIG PASTEUR (1822 1895) Francuz, chemik z wykształcenia (wykrył izomerię
kwasów organicznych). Stworzył metodykę badań mikrobiologii. Opracował: metodę:
- wyjaławiania (pasteryzacja),
- czystych kultur (zbiór komórek jednego gatunku),
- zwalczania wąglika i szczepionkę przeciw wściekliznie.
Wprowadził: sterylizację szkła w suszarkach i sterylizację pod ciśnieniem, nowe pożywki
(podłoże do hodowli mikroorganizmów). Wykrył przyczynę ginięcia jedwabnika oraz
zaprzeczył teorii samorództwa.
ROBERT KOCH (1843 1910) wykrył prątki gruzlicy oraz wyizolował przecinkowca
cholery. Zastosował żelatynę i agarową pożywkę. W 1905 otrzymał nagrodę Nobla.
JÓZEF LISTER (1827 1912) odkażanie. Udowodnił, że należy odkażać rany.
DYMITR IWANOWSKI (1864 1920) 1892 wirusy, wykrył wirusa.
FERDYNAND COHN wykrył przetrwalniki, uczeń Pasteura.
JOHN TYNDALL (1820 1893) tyndalizacja, czyli wyjaławianie podłoża.
GRAM barwienie (ściany komórkowe bakterii barwi).
SERGIUSZ WINOGRADSKI (1856 1955)
ILIA MIECZNIKOW (1845 1916) wpływ drobnoustrojów na organizm człowieka.
ALEKSANDER FLEMING - 13.02.1929 Wykład w Medicine Research Club, wykrył
antybiotyki penicylina. Zjawisko antybiozy czyli przeciwdziałania między różnymi
mikroorganizmami.
Lata 50 XX wieku to odkrycie DNA i RNA
POLACY:
LEON CIECKOWSKI (1822 - 1887) cukrownictwo, gęstnienie syropów, psucie się.
ADAM PRAŻMOWSKI (1853 1920) bakterie brodawkowe w glebie.
Inni:
SYNIEWSKI fermentacja
CHRZSZCZ gorzelnictwo
JOSZT enzymy w przemyśle spożywczym
WACAAW DBROWSKI SGGW twórca katedry mikrobiologii na akademii rolniczej.
Jego uczniem był EUGENIUSZ PIJANOWSKI.
MAJCHRZAK
PODZIAA MIKROBIOLOGII:
" PRAKTYCZNY:
1. Ogólna
2. Gleby
3. Przemysłowa (techniczna) zastosowanie:
" W procesach fermentacyjnych (wytwarzanie różnych związków np.
aminokwasów)
" Żywności (zapobieganie drobnoustrojów psujących żywność).
4. Lekarstwa
5. Weterynaryjna
6. Sanitarna (związana z higieną życia np. oczyszczanie ścieków).
7. Hydromikrobiologia
" ZE WZGLDU NA ORGANIZMY:
1. Wirusologia
2. Bakteriologia
3. Mikologia nauka o grzybach
4. Protozoologia pierwotniaki
5. Algologia algi
WIELKOŚĆ KOMÓREK (śr nie widoczne w mikroskopie świetlnym 10 50nm):
WIRUSY 10 50nm
BAKTERIE KULISTE "0.5-1.0m
PAAECZKI "0.5-1.0m, dł. 1 - 4m
BAKTERIE SIARKOWE dł. do 100m
DROŻDŻE 1 - 10m
CIŻAR KOMÓRKI BAKTERII 5x10-13 5x10-12 g
CIŻAR KOMÓRKI DROŻDŻY 2x10-11 5x10-11 g
Populacje drobnoustrojów:
1g gleby 500x106 komórek 0.5 miliarda
1g obornika 200x106 komórek
1g sera 500x106 komórek
1g masła 60x106 komórek
1cm3 mleka zsiadłego 1000x106 komórek miliard
1cm3 zalewy kiszonych ogórków 5000x106 komórek
1cm3 zacieru gorzelniczego 350x106 komórek
Stosunek powierzchni do objętości komórek drobnoustrojów:
Objętość komórki o średnicy =1m
4/3Ąr3 = 4/3 x 3.141592 x 0.53 = 0.52m3
Objętość 1 MLD komórek 0.00052cm3
W jednym litrze mleka zsiadłego 1000mld komórek = 0.52cm3
Powierzchnia komórki o średnicy =1m
4Ąr2 = 4 x 3.14 x 0.52 = 3.14m2
Powierzchnia 1mld komórek 31.4cm2
W jednym litrze mleka zsiadłego 1000mld komórek = 31400cm2
Gleba 1ha (do głębokości 30cm) zawiera 3t drobnoustrojów o całkowitej powierzchni
1800ha.
Duży stosunek powierzchni do objętości dlatego duża efektywność działania.
INTENSYWNOŚĆ ODDYCHANIA ORGANIZMU
Ilość wydzielonego CO2.
Mg/1g żywej masy/24 godz.
Korzeń jęczmienia 70
Korzeń pszenicy 240
Azotobacter 1270
Bacillus subtilis 13000 (największy stosunek powierzchni do objętości)
ROZMNAŻANIE:
Czas podziału (generacji):
" Bakterie 20 min
" Drożdże 2 4 godz.
" Pleśnie 72 godz.
1) Drobnoustroje rozmnażają się w tempie 2n (po podziale 2x więcej). Możliwość
nagromadzenia biomasy (białka) w szybkim tempie.
2) Jednokomórkowość łatwość adaptacji do warunków środowiska, łatwo adoptują się do
różnych zródeł energii np. glukoza, mleko (laktoza), gdyż wytwarzają enzymy pozwalające
się przystosować musi to być zapisane w kodzie genetycznym.
3) możliwość przyswajania różnych form węgla
- zwierzęta węgiel organiczny (białka, węglowodany)
- rośliny węgiel nieorganiczny
Drobnoustroje CO2 drobnoustroje barwne, węgiel organiczny
C z węglowodorów (aromatyczne i alifatyczne)
Azot w postaci N2 nieprzyswajalny przez rośliny i zwierzęta, musi być sprowadzony do
formy amonowej.
4) stosunek do temperatury nie giną w temperaturze zera bezwzględnego (-2730C),
niektóre rozmnażają się w temperaturze 1000C, niektóre przeżywają 1200C, żółtaczka
odkażanie - 1350C.
Zdolność do wytwarzania przetrwalników, które pozwalają przetrwać w ekstremalnych
warunkach.
- niektóre rozmnażają się przy pH =0,2
- niektóre żyją przy pH=10
5) zdolność do mineralizacji substancji organicznych w nieorganiczne, najważniejsza
przyrodnicza cecha mikroorganizmów.
6) wszechobecność mikroorganizmów w różnych środowiskach. W zdrowych tkankach nie
powinno być mikroorganizmów. Drobnoustroi nie ma u nowo narodzonych zwierząt i ludzi
jeżeli matka była zdrowa.
GNOTOBIOLOGIA nauka o życiu bez wpływu innych organizmów na ten badany
organizm.
1cm3 śliny 150mln drobnoustrojów
Drobnoustroje w jelicie grubym i cienkim 2-3 mld 1cm3
Nie ma w pęcherzu i moczu (najbardziej jałowy płyn u zdrowego człowieka).
7) łatwość przenoszenia się.
Mikroorganizmy mogą zużywać gaz, ropę naftową jako zródła węgla aromatycznego.
W środowisku występują bakterie brodawkowe, które syntetyzują związki azotowe.
Odporność na pH bakterie siarkowe pH = 0.2 nie giną i są w stanie się rozmnażać.
Również pH = 10 inne bakterie tolerują. Ale bakterie zdecydowanie wolą pH kwasowe.
Wytwarzają formy przetrwalne przetrwalniki odporne na kwasowe pH, temp.
WPAYW DROBNOUSTROJÓW NA OTOCZENIE:
Stosunek powierzchni (2) do objętości (3) różnych komórek:
Bakteriofagi 66
Bakterie postaci L 19
Ziarniaki 6
Komórka wątroby 0,125
Czynniki wpływające na wzrost drobnoustrojów:
FIZYCZNE:
" Temperatura
" Ciśnienie mechaniczne
" Ciśnienie osmotyczne
" Promieniowanie
" Ultradzwięki
BIOLOGICZNE:
" Wpływ jednych drobnoustrojów na drugie
" Obecność wirusów (fagów)
CHEMICZNE:
" Zawartość tlenu w podłożu
" Kwasowość (pH) podłoża
" Obecność metabolitów własnych i obcych
" Antybiotyki
" Antyseptyki
" Fitoncydy
Temperatura
Temperatura działa na mikroorganizmy skutecznie i natychmiast. Reguła van Hoffa mówi, że
zmiana temperatury o 10 zmniejsza lub zwiększa reakcje chemiczne 2 3 krotnie.
Katalizatory w organizmach żywych to enzymy.
W niskiej temperaturze kiedy woda zmienia stan skupienia reakcje w organizmach żywych
przestają zachodzić. W wysokiej temperaturze następuje denaturacja białka ~ 400.
Temperatury kardynalne wzrostu drobnoustrojów (00C) :
" minimalna nie giną i nie mogą się rozmnażać.
" optymalna najbardziej odpowiednia do rozmnażania i wzrostu. Dla różnych
funkcji życiowych jest różna temperatura np. najszybszy wzrost 30.
" maksymalna powyżej tej temperatury zostaje zahamowany wzrost
drobnoustrojów.
Temperatury kardynalne wzrostu drobnoustrojów (
C)
Minimalna Optymalna Maksymalna
Psychrofile(zimnolubne) 0 10 15 30
Mezofile 15 25 25 37 40 55
Termofile 28 30 50 60 70 75
Drobnoustroje:
" stenotermiczne mają bardzo wąski zakres tolerancji optymalnej temperatury.
Drobnoustroje chorobotwórcze.
" eurytermiczne maja szeroki zakres optymalnej temperatury wzrostu.
Psychotrofy są mikroorganizmami, które bez względu na optymalną temperaturę wzrostu
wykazują wzrost w niskich temperaturach.
Najniższa temperatura rozmnażania 34C (drożdże).
Bakterie - 20C.
Minimalna temperatura wzrostu:
Gronkowce od 6-7C
Laseczka jadu kiełbasianego 3-4C.
LIOFILIZACJA mrożenie, odparowywanie, aby zachować komórki w stanie jak najmniej
zmienionym. Dla drobnoustrojów powolne zamrażanie jest niekorzystne, niszczy ich
strukturę, korzystniejsze jest gwałtowne.
" PSYCHROFILE
Są to organizmy, które w temperaturze od 0C do 7C dają kolonie w ciągu 7 dni. Lubią
zimno. Rozwijają się głównie na mięsie, rybach.
Szczepy psychrofilne w rodzajach:
" Pseudomonas
" Flarobacterium
" Alcaligenes
" Micrococcus
MEZOFILE większość mikroorganizmów, które nas otaczają. Wszystkie chorobotwórcze to
mezofile.
TERMOFILE gorące zródła, w fermentujących kompostach, w zagrzewającym się
oborniku. Termofile rozmnażają się bardzo szybko, czasem następuje samowyjałowienie, gdy
wykorzystają pożywienie .
Szczepy termofilne w rodzajach:
" Bacillus
" Clostridium
" Actinomyces
" Lactobacillus
Drobnoustroje ciepłooporne są szczególnie odporne na ciepło (nieskuteczna
pasteryzacja). Robertson, Eckfort 1927 definicja. Optymalna temperatura 27C 30C, 90%
przeżywa w 63C przez 30 minut.
STERYLIZACJA (wyjałowienie) pozbawienie materiału lub sprzętów wszystkich
(wegetatywnych lub przetrwalników) form drobnoustrojów.
Podatność drobnoustrojów na temperaturę:
TDP thermal death point dla drożdży 10min 57,5C
TDT thermal death time
D decimal reduction time
Np. TDT Neisseria gonorrhoeae w różnych temperaturach (rzeżączka)
50C - kilka minut (ginie)
42C - 5 godzin
41C - 11 godzin
40C - >30 godzin
PODAOŻE:
- Zawartość wody w podłożu (im więcej wody tym łatwiej o wyjałowienie).
Frost Mc Campbell:
" a + 50% H2O 56C
" a + 25% H2O 74C - 80C
" a + 18% H2O 60C - 90C
" a + 6% H2O 145C
" a + 0% H2O 160C - 170C
a albumina
- inne składniki np. kurz (im więcej tłuszczu tym trudniej wyjałowić).
TDP E. coli (10 min) temp wyjałowienia:
" śmietanka 73C
" mleko pełne 68C
" mleko chude 65C
" serwatka 63C
" bulion 61C
Im większa zawartość cukru tym działanie temperatury jest dłuższe. Zagęszczone substancje
są bardziej odporne na drobnoustroje i trudniej wyjałowić.
Im więcej drobnoustrojów w organizmie tym odporniejsze są na temperaturę.
FITONCYDY substancje zawarte w roślinach, czosnek, cebula, hamujące rozwój
drobnoustrojów. Opózniają działanie temperatury.
Wpływ liczby przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM na TPT w 100
C
Liczba przetrwalników TPT min.
72x109 240
1.64x109 125
32x106 110
65x104 85
16.4x103 50
328 40
Drobnoustroje najszybciej giną gdy kultura jest młoda, szybko się mnoży.
Wiek organizmu nie jest bez znaczenia. Mikroorganizmy wytwarzają otoczki śluzowe, które
maja działanie ochronne np. przed temperaturą.
Im bardziej kwaśne tym łatwiej się wyjaławia.
Im wyższa temperatura tym łatwiej się wyjaławia, łatwiej zniszczyć.
Im bardziej uwodniona komórka tym łatwiej zniszczyć.
Wpływ wysokości temperatur na TDT przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM
(60x109 przetrwalników., pH 7)
Temperatura w TPT, min
C
100 360
105 120
110 36
115 12
120 5
Wpływ ma także kwasowość środowiska.
Wpływ pH na D przetrwalników CLOSTRIDIUM BOTULINUM przy 120
C
pH D
4.0 0.128
5.0 0.260
7.0 0.515
WYJAAAWIANIE:
" Wielkość opakowania wpływa na wyjaławianie drobnoustrojów.
" Konsystencja zawartości.
" Materiał opakowania.
" pH.
" temperatura
" ruch puszek konserwowych
" kształt puszki (płaski by ciepło szybko się rozchodziło).
WYJAAAWIANIE TERMICZNE:
" na mokro
sterylizacja
pasteryzacja
tyndalizacja
" na sucho
suszarki
opalanie
wyżarzanie
Nasycona para przy skraplaniu wydziela ciepło kondensacji, nawilża podwyższając
skuteczność.
Kurek odpowietrzający aby cała atmosfera wypełniona parą, bez worków powietrznych
będących dobrymi izolatorami ciepła.
Zależność temperatury pary nasyconej od ciśnienia:
Temperatura pary Ciśnienie atmosferyczne
C Atmosfery Kilopaskale
0 0.006 0.631
80 0.48 48.6
100 1.03 104.6
110 1.46 147.9
120 2.02 204.6
130 2.75 278.6
Para musi być nasycona (nie para sucha!), nie może być przegrzana. Temperatura spada, gdy
para się skupia.
" Pasteryzacja wyjaławianie poniżej 100C. (żelatyna).
Rodzaje pasteryzacji:
- niska długotrwała (LTLT) 63C - 65C/30min.
- krótkotrwała (HTST) 71C - 72C/15sek.
- wysoka 80C - 95C/15 20sek. do kilku minut
- uperyzacja 130C - 150C/ułamki sekund, momentalna.
-
" Tyndalizacja frakcjonowana pasteryzacja. Przy tyndalizacji pomiędzy pasteryzacjami
przechowuje się surowiec w temperaturze optymalnej dla rozwoju mikroorganizmów.
Stosujemy: podłoże, materiał który w warunkach sterylizacji straciłby swoje właściwości np.
wrażliwe witaminy. Podłoże żelatynowe, bo traci w wysokiej temperaturze właściwości
żelujące.
" Opalanie
Jałowość handlowa nie zawsze konieczna aby produkt całkowicie wyjałowiony był trwały.
Niektóre drobnoustroje w określonych warunkach tego produktu się nie rozwijają.
Ogórki czy kompot kwaśne więc bakterie gnilne tam się nie rozwijają.
Bakterie tlenowe w warunkach beztlenowych.0
Ciśnienie osmotyczne:
Każda substancja rozpuszczalna w H2O wywołuje ciśnienie osmotyczne, zależy ono od liczby
cząsteczek. Jednomolowe substancje dają to samo ciśnienie osmotyczne.
Roztwór:
" hipotoniczny (plazmoptyza pękanie pod wpływem napływu rozpuszczalnika)
Komórka środowisko zewn.
A H2O
a b
a > b
np. 3 atm 0 atm
" izotoniczny
H2O
a b
a = b
" hipertoniczny (plazmoliza)
H2O
a b
a < b
np. 3 atm 20 atm
Zdolność do wytwarzania ciśnienia molowego:
" 1 molowy roztwór (0C) - 22.4 atm
" 1% roztwór sacharozy (342) - 0.7 atm
" 1% roztwór glukozy (180) - 1.2 amt
" 1% roztwór NaCl (58.5) - 6.1 atm
342 / 58.5 = 5.84 6.1 atm / 0.7 atm = 8.7
Ciśnienie osmotyczne `" masa cząsteczkowa.
Sól hydrolizuje na jony w wodzie i dlatego daje podwyższone ciśnienie osmotyczne.
Drobnoustroje osmofilne lubią wysokie stężenia cukrów.
Osmofile Saccharomyces rouxii, znoszą, rozmnażają się w wysokich temperaturach.
Cukrooporne nie giną przy wysokim stężeniu cukru i ujawniają się po rozcieńczeniu.
Halofile roztwory solne, odporne na wysokie stężenie NaCl. Przykłady:
Bacillus subtilis 15% NaCl,
bakterie z ryb morskich 25% NaCl,
Penicillium glaucum 19% NaCl,
Oospora nikitinskii nasycony roztwór NaCl 34%.
Rozpuszczalność soli mniejsza od cukru ale daje większe ciśnienie osmotyczne.
Solooporne nie rozmnażają się w dużych stężeniach soli ale czekają na sprzyjające
warunki.
pH nie wpływa na działanie cisnienia osmotycznego.
Ciśnienie mechaniczne drobnoustroje bardzo odporne na wysokie ciśnienie mechaniczne
do 600atm, przypadki do 6000atm (ziarniaki Salmonella). Występują na dużych
głębokościach w rowach oceanicznych.
Wysokie ciśnienie mechaniczne można stosować do utrwalania żywności. Żywność tak a nie
traci swoich właściwości. Taka żywność jest bardzo droga. Jest to metoda ciśnieniowa w
naczyniach elastycznych.
Dzwięki i ultradzwięki
Za pomocą ultradzwięków można niszczyć drobnoustroje. Przy pomocy ultradzwięków
rozrywa się komórki ścianę komórkową bez naruszenia struktur wewnętrznych.
Wewnątrz komórki mikroorganizmów rozpuszczone gazy, które pod wpływem
ultradzwięków łączą się w bąbelki, podwyższają ciśnienie (kawitacja!!!).
Fale mają bardzo szeroki zakres.
PROMIENIOWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE
" promieniowanie kosmiczne 0,0001nm
" promieniowanie ł 0,001 0,14nm
" promieniowanie X 0,006 400nm
" promienie ultrafioletowe 13,6 390nm
" światło słoneczne 0,14 105nm
" promieniowanie widzialne 390 800nm
" promieniowane podczerwone 800 4x105nm
" fale radiowe 0,1cm 10,5km
" mikrofale - miedzy podczerwonymi i radiowymi
Promieniowanie stosujemy do wyjaławiania pomieszczeń, płynów (bonaqua).
Adsorpcja zmiany w kwasie nukleinowym i niszczenie białka, promieniowanie na
komórkach co może niszczyć komórki, część może przeżyć ale ze zmienioną formą kwasu
nukleinowego (zmienione właściwości) mutant.
Detergenty substancje powierzchniowo czynne, zdolność do napięcia powierzchniowego
wody i woda wnika we wszystkie szczeliny. Właściwości bakteriobójcze uszkodzenie błony
cytoplazmatycznej, odpowiedzialne za wyminę substancji odżywczych i denaturację białek
wewnątrz komórki.
Detergenty kwarcowe, zasadowe lub obojętne.
Wysuszanie prądek gruzlicy odporny na wysuszanie. Azotobacter żyje w glebie.
Czynniki fizyczne:
Metoda liofilizacji wysuszanie ze stanu zamrożenia, gwałtownie do -80C (aby nie
narastały duże kryształy lodu, lecz małe nie niszczące struktury komórki), następnie
wyparowanie (pod próżnią).
Produkt liofilny lubiący rozpuszczalniki, chłonie tyle wody ile mu odebrano.
Wpływ czynników chemicznych na proces utrwalania żywności:
- kwasowość środowiska (pH) zmienia przepuszczalność błony cytoplazmatycznej
- zmiana dyspersji rozproszenia substancji w cytoplazmie
- właściwości buforujące jak zakwaszamy środowisko to drobnoustroje mogą
wydzielać substancje alkaliczne
- stosujemy minimalne pH wzrostu do utrwalania żywności.
MINIMALNE pH WZROSTU
1. Bakterie gnilne (wrażliwe) 6,0 6,5
2. Bakterie gnilne (mniej wrażliwe) 5,0
3. Bacillus Subtilis 5,5
4. Bakterie masłowe 4,2
5. Bakterie mlekowe 3,5
6. Drożdże 2,5
7. Pleśnie <2,5
pH może wpływać na zmiany metabolizmu komórki w organizmie.
WPAYW pH NA METABOLIZM:
Drożdże z cukru tworzą w środowisku kwaśnym alkohol etylowy, a w środowisku
alkalicznym glicerynę.
Bakterie masłowe (nie występują w maśle, wytwarzają kwas masłowy z cukrów) w
środowisku kwaśnym tworzą aceton, butanol, a w środowisku alkalicznym kwas masłowy.
POTENCJAL OKSYDOREDUKCYJNY (stopień utlenienia środowiska) zdolność
przyjmowania lub oddawania elektronów przez układ, wyrażane w woltach lub miliwoltach
Potencjał oksydoredukcyjny Eh (V).
-0,2 +0,2 +0,4
Względne beztlenowce,
Bezwzględne
anaeroby fakultatywne np.
beztlenowce, anaeroby Tlenowce aeroby np.
drożdże, bakterie mlekowe,
obligatoryjne np. Bacillus subtilis, pleśnie
gronkowce
Clostridum butylicum
(Staphylococcus aureus)
Wpływ elektrolitów (rożnych soli) na drobnoustroje:
Szereg wzrastającej biologicznej aktywności jonów od najmniej szkodliwych:
" KATIONY: Na+, K+, NH4+, Ca2+, Fe2+, Zn2+, Fe3+, Al3+., Pb2+, Cu2+, Au+, Ag+
" ANIONY: SO42-, winiany, octany, Cl-, NO3-, cytryniany, J-, salicylany, JO3-
Oligodynamiczne działanie metali niewielkie ilości metalu mogą ulec rozpuszczeniu i
niszczyć mikroorganizmy.
ALKOHOLE
" Środek dezynfekujący (alkohol etylowy).
" Wywołują denaturację białka, im dłuższy łańcuch tym skuteczniejszy.
" Jeżeli alkohol nierozpuszczalny w H2O niestosowany jest do dezynfekcji.
" Dostępność i taniość alkoholu.
" Metanol mniej skuteczny, propanol drogi.
" Im wyższe stężenie tym większa skuteczność, ale najskuteczniejszy o Cp=70%, o
wyższym stężeniu powoduje odwadnianie komórki i utrudnienie denaturacji. Nawet
70% nie działa na przetrwalniki bakterii.
" Z kwasem i jodem potęguje się działanie alkoholu jodyna (roztwór jodu w alkoholu)
działa na przetrwalniki, zapobiega tężcowi, zgorzela gazowa.
" Niektóre substancje osłabiają działanie alkoholi: formalina, fenol.
BARWNIKI:
- niszczenie mikroorganizmów ale raczej do diagnostyki np. jako indykatory
kwasów.
- Przypadkiem odkryto mikroorganizmy niewidzialne bez barwienia.
- Czynniki selektywne hamują rozwój jednych niehamując innych. Dominująca
obecność bakterii G(-) przeszkadza w badaniu innych.
- Wpływ zależy od budowy barwnika, na kwasy nukleinowe, budowę ściany
komórkowej
- Środki odkażające działaja na komórkę niszcząc lub hamując wzrost. Aktywność
określa się wspólczynnikiem aktywności:
Współczynnik aktywności środka odkażającego (dezynfekcja):
K = 1/t * log b/bk
t czas działania
b początkowa liczba bakterii
bt liczba bakterii po czasie t działania środka
Na skuteczność środków odkażających ma wpływ:
" pH środowiska najbardziej efektywny środek odkażający w pH, gdzie związek
występuje w postaci niezdysocjowanej, gdyż przechodzą przez błonę łatwiej niż jony.
" skład chemiczny środowiska surowica krwi osłabia działanie fenolu.
" antybiotyki substancje wytwarzane przez jeden mikroorganizm działające w różny
sposób: zahamowanie wzrostu, syntezy DNA, wzrostu ściany komórkowej. Antybiotyki
do utrwalania żywności np. ryb, ślimaków, tuszek drobiu ale nie antybiotyki lecznicze,
odchodzi się od antybiotyków.
" Bakteriocyny działają hamująco na wzrost mikroorganizmów.
" fitoncyny związki pochodzenia roślinnego hamujące wzrost mikroorganizmów
(czosnek, cebula, chrzan, gorczyca). Właściwości bakteriobójcze lub bakteriostatyczne.
" witaminy pobudzają wzrost organizmów, niezbędne do właściwego rozwoju
organizmów zwierzęcych i mikroorganizmów, niektóre mikroorganizmy wytwarzają
witaminy, a niektóre muszą otrzymać je z zewnątrz i są bardzo wrażliwe na jej niedobór.
Wpływ metabolitów:
Obce i własne metabolity:
" obce np. mikroorganizm wydziela kwas mlekowy, który hamuje wzrost innego gatunku
mikroorganizmów
" własne przy pewnym stężeniu alkoholu następuje zahamowanie wzrostu drożdży,
zatrucie własnymi metabolitami <18%. Kwas mlekowy < 3% bakterie kwasu mlekowego.
Kwas mlekowy hamuje rozwój także bakterii gnilnych dlatego kiszenie (zakwaszanie)
owoców (fermentacja do wina) i warzyw.
Czynniki biologiczne:
LIZOZYN w śluzach, w ślinie, białku jajka, śluzówce, łzach, działanie bakteriostatyczne.
Autoliza rozpad komórki pod wpływem własnych enzymów. Obumieranie komórki i
wydostawanie się szkodliwych substancji na zewnątrz.
Wzajemnie oddziaływania na siebie mikroorganizmów:
1. NEUTREALIZM brak oddziaływania. Organizmy nie wpływają na siebie wzajemnie.
Gdy osobniki występują w danym środowisku mają różne wymagania, różne zródła pokarmu.
Gdy zasoby pokarmowe są bardzo obfite i wystarczy ich dla wszystkich brak jest wtedy
konkurencji lub w środowisku jest niewiele osobników.
2. KOMENSALIZM (WSPÓABIESIADNICTWO) METABIOZA dwóch partnerów
obok siebie, jeden z partnerów czerpie korzyści z działalności drugiego, nie szkodząc mu,
np. korzysta ze zbędnych substancji metabolicznych.
Metabioza następstwo pokoleń, po jednych bakteriach drugie.
3. PROTOKOOPERACJA proste współżycie, dwa organizmy żyją ze sobą pomagając
sobie, nie musza jednak żyć razem. Np. 2 szczepy Rhisobium oddzielnie są bezbarwne,
razem są barwne. Silniej ukwaszają jak są razem, synergizm oddziaływania.
4. SYMBIOZA (MUTUALIZM) 2 organizmy nie mogą bez siebie żyć np.
- porosty: glony + grzyby
- glony asymilują CO2 z powietrza
- grzyby rozkładanie podłoża dostarczając soli nieorganicznych dla całego układu,
korzystają z cukrów tworzonych prze glony.
" między mikroorganizmami (glony + grzyby)
" mikroorganizmy (mikrosymbiont) ! rośliny wyższe (makrosymbiont)
" mikoryza grzyby + drzewa
" mikroorganizmy ! zwierzęta
endosymbioza człowiek, drobnoustroje w przewodzie pokarmowym trawią
to co niestrawione, wytwarzają witaminy których symbionty nie wytwarzają i
zajmują miejsce drobnoustrojów chorobotwórczych dla których są
konkurencją.
Zwierzęta przeżuwające kultury mikroorganizmów w żołądku trawiące
pokarm.
egzosymbioza organizm zwierzęcy w symbiozie z mikroorganizmem
żyjącym na zewnątrz. Np. mrówki z rodzaju ATTA w symbiozie z grzybami
tną liście tworząc stertę kompostową zaszczepioną grzybami, rosnące grzyby
są pokarmem. Mrówki przenoszą zarodniki do nowego gniazda.
5. WSPÓAZAWODNICTWO (KONKURENCJA)
" Międzygatunkowe Escherichia coli z przewodu pokarmowego hamuje rozwój
bakterii chorobotwórczych.
" wewnątrzgatunkowe (mutanty) o wodę, pożywienie, światło, przestrzeń. W
środowisku antybiotyk niszczący populację, to nieliczne będą odporne i wyprą
pozostałe.
6. AMENSALIZM (TOKSYNY)
" Nieorganiczne: H2O2, NH3, NO2, CO2, O2,, H2S
" Organiczne
- słabe: kwasy tłuszczowe, alkohole (muszą być duże stężenia aby działały).
- silne: antybiotyki, bakteriocyny (wytwarzane przez szczepy bakterii ale w
odróżnieniu od antybiotyków oddziaływają na blisko spokrewnione z producentem
szczepem bakterii nawet tego samego gatunku).
Drożdże killerowe niszczą inne drożdże z innych szczepów.
7. PASOŻYTNICTWO pasożyt żywi się komórkami, tkankami, płynami ustrojowymi
żywiciela.
" Fakultatywne może ale nie musi być pasożytem np. Salmonella.
" Obligatoryjne musi mieć żywiciela aby przeżyć - wirusy np. prątki trądu, gruzlicy.
" Nadpasożytnictwo pasożyt żyje na pasożycie np. bakterie pasożytnicze na
pasożytach wirusa. Może być nawet 4-etapowe pasożytnictwo.
Roślina<-grzyby<-bakterie<-wirusy, Bdallovibro
8. DRAPIEŻNICTWO DRAPIEŻCA + OFIARA
Np. grzyby pożerają nicienie.
ODZIAAYWANIE DROBNOUSTROJÓW NA OTOCZENIE:
Promieniowanie:
" LUMINESCENCJA świecenie mikroorganizmów, utlenianie lucyferyny przez enzym
lucyferaza, śluzowacenie produktu.
" Promieniowanie mitogenetyczne długość UV związana z przemianami na poziomie
komórkowym, trudne do wykrycia, wskazujące na aktywność organizmów.
" Wydzielanie ciepła, podgrzewanie otoczenia w wyniku reakcji oddychania (tylko część
zużywana), transport przemiany.
Oddychanie tlenowe - 1/3 energii jest rozproszona. Gdy układ nieizolowany to ciepło jest
rozproszone, gdy układ jest izolowany to temperatura się podnosi, np. zbiornik sterta obornika
(powolne przenikanie ciepła), fermentująca brzeczka winiarska (gdy temperatura wzrośnie za
bardzo to następuje zahamowanie reakcji, chłodzenie droższe niż ogrzewanie!!!).
" Termogeneza samozagrzewanie się, zazwyczaj zjawisko niekorzystne.
" Obniżenie potencjału oksydoredukcyjnego w warunkach tlenowych spadek niewielki.
W zamkniętych układach (np. na dnie rzek, jezior) duży spadek potencjału w wyniku
pobierania tlenu przez drobnoustroje.
" Zdolność do zmiany pH podwyższenie pH gdy podczas rozmrażania ............ NH3.
obniżenie w wyniku rozkładu substancji ....... (cukrów), powstają kwasy głównie
mlekowy i propionowy (kiszonki). Obniżenie pH przez wydzielenie CO2. zakwaszanie
przez utlenianie związków nieorganicznych i wytworzenie np. kwasu azotowego i
siarkowego.
" Rozkład minerałów bakterie siarkowe utleniając H2S doprowadzają do wytworzenia
H2SO4, który zakwasza glebę i rozpuszcza minerały, kruszenie skał, pomników.
POWSTAWANIE POKAADÓW SIARKI
CaSO4 H2S
Redukcja + Desulfovibrio
H2S S0
Utlenianie + nad strzalką- Thiobacillus thiopaus, Beggiatoa
Dzięki bakteriom powstały złoża saletry sodowej w Chile w wyniku mineralizacji odchodów
ptasich.
" Zdolność do tworzenia struktury gleby, rozkład substancji organicznych dostarczanych
przez człowieka w postaci ..............................roślin, martwych zwierząt.
Powstanie humusu wytwórcze działanie drobnoustrojów.
Wytwarzanie gruzełkowatości gleby porowatość między gruzełakami i gleba się
napowietrza.
W glebie promieniowce wytwarzają śluz zapobiegający zbijaniu się gleby w jednolita masę.
Im lepiej gleba jest napowietrzona tym lepiej dla roślin.
" Powstawanie pokładów węgla 300 000 000 lat temu lasy tropikalne odkładane w postaci
stert fosforowych, mikroorganizmy usuwały N, powstawał metan i różne substancje
konserwujące, powstawał węgiel.
Torf właściwości konserwujące dzięki związkom fenolowym. Sprasowany wielokrotnie to
węgiel.
Ropa naftowa utworzona przez mikroorganizmy.
" Udział w cyklicznym obiegu C i N w przyrodzie
Główny pierwiastek organizmów żywych to węgiel C <" 50%
Krążenie C:
" W skorupie ziemskiej 1016 t C
" W atmosferze 0,03% tj. 6x1011 t CO2
" W wodach 1,6x1013 t CO2
" Rośliny lądowe zużywają 2x1010 t CO2 / rok
" Rośliny morskie 1,5x1011 t CO2 / rok
6*1011
" Roślinom lądowym wystarczy CO2 na = 30lat
2 *1010
1,6 *1013
" Roślinom morskim wystarczy CO2 na = 100lat
1,5*1011
" Krążenie N:
" W atmosferze <" 78% N tj. 3,9x1015 t N2
4,0x109 t NO2
" W oceanach 2,2x1013 t N2
9,2x1011 t związków N
" Szybkość przemiany 108 t N / rok
" Azotu wystarczy 3,9x1015 / 105 = 39mln lat
Azot w wolnej postaci nie może być wykorzystywany przez człowieka, zwierzęta, rośliny.
Musi być przekształcony w stan związków chemicznych.
BAKTERIE NIESYMBIOTYCZNE: (WIŻCE AZOT)
Beztlenowce:
Clostridium pasteurianus
Clostridium saccharobutyricum
Clostridium felsineum
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Mikrobiologia wykładymikrobiologia wykladyMikrobiologia wykłady notatki z UM Łódźmikrobiologia wyklad2mikrobiologia wykladyMikrobiologia wykładyMikrobiologia wykładyMikrobiologia wszystkie wykładyMIKROBIOLOGIA JAMY USTNEJ, WYKŁAD 3, 28 03 2013MIKROBIOLOGIA JAMY USTNEJ WYKŁAD 1 WYKŁAD 2MIKROBIOLOGIA JAMY USTNEJ, WYKŁAD 7, 23 05 2013więcej podobnych podstron