06 Wykonywanie badań mikrobiologicznychid 6440

MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Sylwia Rajca
Wykonywanie badań mikrobiologicznych
311[02].Z2.02
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr Barbara Przedlacka
mgr Zbigniew Piotr Rawluk
Opracowanie redakcyjne:
mgr Jolanta Aagan
Konsultacja:
mgr in\. Gabriela Poloczek
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczn ą programu jednostki modułowej 311[02].Z2.02,
Wykonywanie badań mikrobiologicznych , zawartego w modułowym programie nauczania
dla zawodu technik analityk.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Technika pracy w laboratorium mikrobiologicznym 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzające 11
4.1.3. Ćwiczenia 11
4.1.4. Sprawdzian postępów 12
4.2. Morfologia i fizjologia drobnoustrojów 13
4.2.1. Materiał nauczania 13
4.2.2. Pytania sprawdzające 20
4.2.3. Ćwiczenia 20
4.2.4. Sprawdzian postępów 22
4.3. Metody badania drobnoustrojów 23
4.3.1. Materiał nauczania 23
4.3.2. Pytania sprawdzające 27
4.3.3. Ćwiczenia 28
4.3.4. Sprawdzian postępów 30
4.4. Wpływ środowiska na wzrost i rozwój drobnoustrojów 31
4.4.1. Materiał nauczania 31
4.4.2. Pytania sprawdzające 33
4.4.3. Ćwiczenia 34
4.4.4. Sprawdzian postępów 35
4.5. Rola drobnoustrojów w przyrodzie, gospodarce i \yciu człowieka 36
4.5.1. Materiał nauczania 36
4.5.2. Pytania sprawdzające 46
4.5.3. Ćwiczenia 47
4.5.4. Sprawdzian postępów 49
5. Sprawdzian osiągnięć 50
6. Literatura 55
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o budowie, czynnościach
\yciowych i roli drobnoustrojów oraz w nabywaniu umiejętności praktycznych z zakresu
badań mikrobiologicznych.
W poradniku zamieszczono:
- wymagania wstępne, czyli wykaz wiadomości i umiejętności, jakie powinieneś posiadać
przed przystąpieniem do nauki,
- cele kształcenia, jakie powinieneś osiągnąć w czasie zajęć edukacyjnych tej jednostki
modułowej,
- materiał nauczania, który zawiera niezbędne wiadomości teoretyczne, umo\liwiające
przygotowanie się do wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianu,
- zestaw pytań, które pomogą Ci sprawdzić, w jakim stopniu opanowałeś treści
przedstawione w materiale nauczania,
- ćwiczenia, które pomogą Ci nabyć umiejętności praktyczne,
- sprawdzian postępów, przy pomocy którego będziesz mógł ocenić stopień opanowania
materiału teoretycznego i umiejętności praktycznych,
- zestaw pytań sprawdzających Twoje opanowanie wiedzy i umiejętności z zakresu całej
jednostki modułowej,
- literaturę.
Korzystając z materiału nauczania zamieszczonego w poradniku, będziesz mógł
zapoznać się z podstawowymi zagadnieniami dotyczącymi budowy i czynności \yciowych
drobnoustrojów bakterii, wirusów i grzybów. Poznasz wpływ czynników chemicznych
i fizycznych na \ycie mikroorganizmów, ich rolę w przyrodzie oraz wykorzystanie przez
człowieka w ró\nych gałęziach przemysłu i biotechnologii.
Materiał nauczania zawiera równie\ opis technik badań mikrobiologicznych i zasad pracy
laboratoryjnej w pracowni mikrobiologicznej. Wymaga ona u\ycia specyficznego sprzętu
laboratoryjnego, odczynników i po\ywek hodowlanych, a wszystkie czynności muszą być
wykonywane z zachowaniem jałowości.
Wykonując ćwiczenia zamieszczone w poradniku opanujesz podstawowe techniki badań
mikrobiologicznych, takie jak badania mikroskopowe, badania ilościowe i jakościowe
mikroorganizmów.
Poziom swoich postępów mo\esz sprawdzić odpowiadając na pytania sprawdzające po
wykonaniu ćwiczeń z kolejnych rozdziałów jednostki modułowej. Stopień opanowania
materiału nauczania z całej jednostki modułowej pomo\e Ci ocenić sprawdzian osiągnięć,
zamieszczony w końcowej części poradnika.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
311[02].Z2
Podstawy badań bioanalitycznych
311[02].Z2.01
Wykonywanie badań biochemicznych
311[02].Z2.02
Wykonywanie badań mikrobiologicznych
Schemat układu jednostek modułowych
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WSTPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- korzystać z ró\nych zródeł informacji,
- rozró\niać składniki chemiczne komórki,
- określać budowę i funkcje składników chemicznych komórki,
- posługiwać się nomenklaturą związków nieorganicznych i organicznych,
- określać strukturę i funkcje komórki roślinnej i zwierzęcej,
- określać właściwości, budowę i mechanizm działania enzymów,
- określać znaczenie i zastosowanie enzymów w biotechnologii i przemyśle spo\ywczym,
- charakteryzować oddychanie tlenowe i beztlenowe,
- rozró\niać produkty oddychania tlenowego i beztlenowego,
- charakteryzować proces fotosyntezy, jej fazy i czynniki wpływające na przebieg procesu,
- charakteryzować proces chemosyntezy,
- sporządzać roztwory o określonym stę\eniu,
- przestrzegać przepisów bezpiecznej i higienicznej pracy, ochrony przeciwpo\arowej oraz
ochrony środowiska.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAACENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy obowiązujące w laboratorium
mikrobiologicznym,
posłu\yć się sprzętem laboratoryjnym do analiz mikrobiologicznych, dobrać sprzęt
i przyrządy do badań,
zastosować techniki pracy laboratoryjnej obowiązujące w laboratorium
mikrobiologicznym,
scharakteryzować oraz przygotować ró\ne rodzaje podło\y mikrobiologicznych,
scharakteryzować metody barwienia bakterii oraz przygotować preparat mikroskopowy,
zastosować normy mikrobiologiczne,
scharakteryzować morfologię i fizjologię określonych bakterii, grzybów i wirusów,
określić wpływ fizycznych i chemicznych czynników środowiska na wzrost i rozwój
drobnoustrojów,
dobrać metody badań drobnoustrojów,
przeprowadzić badania drobnoustrojów ró\nymi metodami,
określić miano coli oraz zinterpretować wyniki obserwacji i badań,
określić znaczenie drobnoustrojów w przyrodzie,
określić udział mikroorganizmów w obiegu podstawowych pierwiastków na podstawie
schematów,
określić udział drobnoustrojów w syntezie i rozkładzie związków organicznych
warunkujących \yzność gleb,
scharakteryzować sposób wykorzystania drobnoustrojów w biotechnologii oraz określić
mo\liwość ich zastosowania,
scharakteryzować udział drobnoustrojów w określonych procesach spo\ywczych oraz
określić mo\liwość ich zastosowania,
scharakteryzować negatywne działanie bakterii na produkty spo\ywcze, ustalić sposoby
przeciwdziałania,
określić znaczenie drobnoustrojów w produkcji \ywności i medycynie oraz mo\liwości
ich zastosowania,
scharakteryzować rodzaje zatruć pokarmowych wywołanych przez drobnoustroje oraz
określić sposoby przeciwdziałania zatruciom.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA NAUCZANIA
4.1. Technika pracy w laboratorium mikrobiologicznym
4.1.1. Materiał nauczania
Zasady pracy w pracowni mikrobiologicznej
Podstawowym wymaganiem badań analitycznych stosowanych w mikrobiologii jest
zachowanie jałowości, polegającej na zabezpieczeniu badanego materiału przez dostaniem się
do niego mikroorganizmów ze środowiska, które mogłyby się rozwinąć i zmienić wyniki
badań.
Niektóre grupy bakterii, z którymi pracuje się w laboratorium mikrobiologicznym, jest
dla człowieka szkodliwa i mogą wywołać choroby. Dlatego prowadząc hodowle i badania
analityczne z \ywymi drobnoustrojami nale\y ściśle przestrzegać pewnych zasad,
określonych w regulaminie pracowni.
Najwa\niejsze zasady pracy w pracowni mikrobiologicznej to:
- szkiełka przedmiotowe z rozmazem kultur bakteryjnych i u\ywane szkiełka nakrywkowe
nale\y przechowywać w zamkniętym naczyniu wypełnionym środkiem dezynfekującym
(np. lizolem, sterinolem lub alkoholem),
- pipety pasteurowskie u\ywa się jednorazowo, a po wykorzystaniu pipety umieszcza się ją
w naczyniu ze środkiem dezynfekującym,
- płytki lub probówki z hodowlami drobnoustrojów nale\y zawsze trzymać zamknięte,
a odkrywać tylko na czas niezbędny do pobrania materiału do badań,
- probówki z hodowlami na podło\u płynnym trzeba ustawiać pionowo w statywach, aby
zapobiec wyciekowi i zaka\eniu miejsca pracy,
- metalowy sprzęt laboratoryjny, u\ywany do badań (np. ezy, igły, skalpele, pipety) nale\y
wyjaławiać przed u\yciem oraz po ich u\yciu,
- hodowle bakteryjne, po wykonaniu badań, przed myciem nale\y zniszczyć przez
wyjałowienie w autoklawie, a następnie (po usunięciu zawartości) przez gotowanie szkła
w roztworze węglanu sodu,
- w pracowni nale\y stosować ubranie ochronne, po zakończeniu pracy nale\y starannie
umyć ręce i zdjąć ubranie robocze, w pracowni nie wolno spo\ywać posiłków ani pić
napojów.
Wyposa\enie pracowni mikrobiologicznej:
a) aparatura:
- autoklaw oraz aparat Kocha do wyjaławiania po\ywek i niszczenia drobnoustrojów,
- sterylizator na suche gorące powietrze,
- suszarka do suszenia szkła laboratoryjnego,
- cieplarka do hodowli drobnoustrojów,
- chłodziarka do przechowywania szczepów i po\ywek,
- mikroskop z obiektywem imersyjnym,
- lupy,
- waga techniczna i analityczna,
- pehametr,
b) sprzęt laboratoryjny:
- oprawione druciki proste i ezy, pincety, skalpele, szczypce Corneta, no\yczki,
- palniki, siatki laboratoryjne, trójnogi,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
- statywy do probówek, puszki metalowe do pipet i płytek,
- termometry,
c) szkło laboratoryjne:
- probówki bakteriologiczne du\e i małe słu\ą do przechowywania po\ywek,
płynów do rozcieńczeń i do hodowli bakterii; zamyka się je korkami z waty w celu
ochrony zawartości probówek przed zaka\eniem z zewnątrz, jednocześnie
umo\liwiając wymianę gazową,
- płytki Petriego są naczyniami do hodowli na po\ywkach stałych, składają się
z dwóch nakładających się na siebie płaskodennych szklanych miseczek; zapewniają
dostęp powietrza do hodowli, a jednocześnie chronią po\ywkę przed zaka\eniem
zewnętrznym,
- pipety bakteriologiczne z podziałką (pojemność 1 cm3, 2 cm3 i 10 cm3) słu\ą do
odmierzania cieczy oraz do posiewów, czyli przenoszenia badanego materiału
zawierającego drobnoustroje,
- kolby i butelki do po\ywek i odczynników zamyka się je korkami z waty,
- cylindry miarowe,
- szkiełka przedmiotowe i nakrywkowe do preparatów mikroskopowych,
- bagietki szklane, ły\eczki porcelanowe.
Przygotowanie sprzętu i szkła laboratoryjnego do prac mikrobiologicznych:
- szkło laboratoryjne musi być dobrze umyte z u\yciem detergentów, a następnie
wypłukane i wysuszone,
- szkło u\ywane do badań mikrobiologicznych musi być wyjałowione,
- butelki, kolby i probówki zamyka się korkami z waty,
- pipety i płytki umieszcza się w futerałach lub owija w papier bądz folię aluminiową,
- szkło sterylizuje się w suszarce lub w sterylizatorze na suche gorące powietrze,
- sprzęt laboratoryjny posiadający metalowe nakrętki, podkładki gumowe itp., oraz
po\ywki muszą być wyjaławiane w aparacie Kocha (w parze bie\ącej) lub w autoklawie
(w parze pod ciśnieniem).
Budowa mikroskopu. Rodzaje preparatów mikroskopowych i sposób ich wykonania
Mikroskop świetlny stanowi podstawowy przyrząd do badania drobnoustrojów. Przy jego
pomocy mo\na w preparacie mikroskopowym określić obecność i liczbę drobnoustrojów,
cechy morfologiczne obserwowanych komórek, sposób rozmna\ania, zdolność ruchu,
obecność zarodników lub kształt zarodni u grzybów.
Mikroskop świetlny składa się z dwóch zasadniczych układów: mechanicznego
i optycznego.
a) części mechaniczne to:
- statyw przymocowany jest do niego stolik i tubus,
- tubus posiada w górnej części okular, a w dolnej urządzenie rewolwerowe
z obiektywami,
- śruba makrometryczna i mikrometryczna słu\ą do podnoszenia i opuszczania
tubusa, co umo\liwia ustawienie ostrości obrazu,
b) części optyczne to:
- obiektywy składają się z zespołu soczewek powiększających, umo\liwiają tworzenie
obrazu,
- okular powiększa wytworzony obraz, całkowite powiększenie, uzyskane
w mikroskopie, oblicza się mno\ąc powiększenie obiektywu przez powiększenie
okularu,
- kondensor jest zespołem soczewek, skupia światło,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
- przesłona umo\liwia regulację dopływu światła,
- lusterko kieruje światło do aparatu; mo\e być zastąpione światłem elektrycznym
umieszczonym w podstawie statywu.
Przy powiększeniach do 60x preparat ogląda się w tzw. systemie suchym, czyli
przestrzeń między preparatem a soczewką obiektywu jest pusta. Przy powiększeniu 100x
stosuje się system imersyjny, w którym na preparat nanosi się kroplę olejku imersyjnego
(zwykle olejek cedrowy), w którym zanurza się obiektyw. Poprawia to jasność obrazu na
skutek nierozpraszania promieni.
Rodzaje preparatów mikroskopowych:
a) preparaty prze\yciowe do obserwacji \ywych drobnoustrojów:
- preparat w kropli spłaszczonej przygotowuje się go na szkiełku przedmiotowym;
jeśli materiał badany jest płynny, przenosi się kroplę na szkiełko i przykrywa
szkiełkiem nakrywkowym; jeśli badany materiał jest stały, najpierw nale\y nanieść
na szkiełko przedmiotowe kroplę płynu (wody destylowanej lub soli fizjologicznej),
a następnie wprowadza się badany materiał i miesza go z wodą,
- preparat w tzw. kropli wiszącej słu\y do obserwacji ruchu drobnoustrojów;
preparat wykonuje się na szkiełku przedmiotowym z zagłębieniem: kroplę badanej
hodowli umieszcza się na szkiełku nakrywkowym, następnie szkiełko to umieszcza
się na szkiełku przedmiotowym tak, aby kropla swobodnie wisiała nad zagłębieniem,
Rys. 1. Schemat wykonania kropli wiszącej : a) szkiełko podstawowe z wgłębieniem otoczonym wazeliną,
b) szkiełko nakrywkowe z kropelką badanego materiału, c) schematyczny przekrój przez kroplę wiszącą ;
1 krą\ek wazeliny, 2 szkiełko podstawowe, z wgłębieniem nakładane na szkiełko nakrywkowe
z kropelką badanego materiału [2, s. 27]
b) preparaty utrwalone i barwione słu\ą do obserwacji drobnoustrojów martwych, ale
umo\liwiają dokładniejszą obserwację komórek; w przygotowaniu takiego preparatu
wyró\nia się etapy:
- przygotowanie preparatu mazanego lub odciskowego; preparat mazany przygotowuje
się przez równomierne rozprowadzenie na części szkiełka przedmiotowego kropli
hodowli płynnej; preparat odciskowy sporządza się w ten sposób, \e badany materiał
przyciska się do szkiełka przedmiotowego,
- suszenie i utrwalenie wykonanego preparatu przez przesuwanie nad płomieniem
palnika,
- barwienie preparatu umo\liwia wykrycie cech biochemicznych komórek;
w barwieniu prostym stosuje się jeden barwnik (błękit metylenowy lub fuksynę
zasadową), w barwieniu zło\onym stosuje się co najmniej dwa barwniki
(np. barwienie metodą Grama).
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
Zasady wykonania posiewów drobnoustrojów na po\ywki hodowlane
Wszystkie czynności mikrobiologiczne nale\y wykonywać w sposób jałowy. W technice
mikrobiologicznej stosujemy:
- posiew wprowadzenie badanego materiału do odpowiedniej po\ywki,
- przesiew przenoszenie drobnoustrojów z jednej po\ywki na drugą.
Do posiewów i przesiewów stosujemy ezy i pipety pasteurowskie (do posiewów
z po\ywki płynnej do płynnej lub z płynnej na stałą), igły preparacyjne (do posiewów w głąb
po\ywki stałej). Na rysunku przedstawiono kolejne czynności podczas jałowego pobierania
hodowli.
Rys. 2. Pobieranie hodowli do badań mikroskopowych: A) wyjaławianie ezy w płomieniu,
B) otwarcie probówki, C) opalanie brzegu probówki, D) pobieranie materiału (przez dotknięcie
ezą wzrostu drobnoustrojów), E) ponowne opalanie brzegu probówki, F) zamknięcie probówki
pod osłoną płomienia, G) przeniesienie materiału do kropli wody na szkiełku przedmiotowym
(lub do innej probówki), H) wyjaławianie ezy w płomieniu po zakończeniu manipulacji [2, s. 33]
Przy posiewie do po\ywki płynnej nale\y zanurzyć w niej ezę. Przy posiewie do po\ywki
stałej wykonuje się:
a) posiew rysowy w przypadku po\ywki w postaci skosu,
b) posiew kłuty w przypadku po\ywki w postaci słupka,
c) posiewając badany materiał na powierzchnię po\ywki w płytce Petriego wykonuje się ezą
rysę w sposób pokazany na rysunku.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
Rys. 3. Przykłady posiewu rysowego [2, s. 34]
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Dlaczego wa\ne jest zachowanie jałowości w trakcie pracy w pracowni
mikrobiologicznej?
2. Jakie są podstawowe zasady pracy w pracowni mikrobiologicznej umo\liwiające
zachowanie jałowości?
3. Z jakich części składa się mikroskop świetlny?
4. Jak obliczyć powiększenie całkowite mikroskopu?
5. W jaki sposób przygotowuje się sprzęt i szkło laboratoryjne do prac mikrobiologicznych?
6. W jakim celu wykonuje się mikroskopowe preparaty prze\yciowe?
7. Jakie są etapy wykonania preparatu utrwalonego barwionego?
8. Co to jest posiew?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj obserwacji mikroskopowej ziaren skrobi w mią\szu bulwy ziemniaka. Wykonaj
rysunek obrazu mikroskopowego z opisem.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) ściąć mo\liwie najcieńszy skrawek mią\szu bulwy ziemniaka i uło\yć go na szkiełku
przedmiotowym,
2) dodać kroplę płynu Lugola do preparatu, nakryć szkiełkiem nakrywkowym,
3) przygotować mikroskop do obserwacji włączyć elektryczne zródło światła lub
manipulując lusterkiem oświetlić równomiernie pole widzenia,
4) umieścić preparat mikroskopowy na stoliku przedmiotowym,
5) obserwować obraz preparatu (zabarwione ziarna skrobi), zaczynając od najmniejszego
powiększenia, a potem stosować coraz większe,
6) wykonać rysunki obserwowanych obrazów mikroskopowych wraz z opisem.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- mikroskop,
- szkiełka przedmiotowe i nakrywkowe,
- ziemniak,
- płyn Lugola,
- skalpel.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
Ćwiczenie 2
Dokonaj obserwacji mikroskopowej preparatu bakteryjnego pod imersją.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przygotować mikroskop do obserwacji włączyć elektryczne zródło światła lub
manipulując lusterkiem oświetlić równomiernie pole widzenia,
2) umieścić preparat mikroskopowy na stoliku przedmiotowym,
3) ustawić obiektyw o najmniejszym powiększeniu nad preparatem mikroskopowym,
4) ustawić ostrość obserwowanego obrazu (patrząc jednocześnie przez okular) przy pomocy
śruby makrometrycznej, a następnie śruby mikrometrycznej,
5) oglądać preparat w kilku polach widzenia,
6) przestawić obiektyw o silniejszym powiększeniu i powtórzyć czynności,
7) obejrzeć preparat z u\yciem obiektywu o powiększeniu 100x:
- po wyszukaniu interesującego szczegółu w preparacie pod słabszym powiększeniem
podnieść tubus do góry i ustawić obiektyw 100x,
- na preparat nanieść kroplę olejku immersyjnego,
- obserwując z zewnątrz opuścić tubus a\ do zetknięcia się soczewki obiektywu
z olejkiem,
- patrząc przez okular obni\yć tubus a\ uka\e się obraz w polu widzenia,
- ustawić ostrość obrazu i dokonać obserwacji preparatu,
8) podnieść obiektyw i zdjąć preparat po zakończeniu obserwacji,
9) wyczyścić obiektyw imersyjny szmatką zwil\oną w benzynie, a potem szmatką
zanurzoną w alkoholu etylowym,
10) ustawić w osi optycznej mikroskopu obiektyw o najmniejszym powiększeniu i wyłączyć
zródło światła.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- mikroskop z obiektywem imersyjnym,
- gotowy preparat bakteryjny,
- olejek imersyjny,
- benzyna,
- alkohol etylowy,
- szmatka.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wymienić zasady pracy w pracowni mikrobiologicznej?
1 1
2) rozró\nić szkło laboratoryjne i sprzęt u\ywany w pracowni
mikrobiologicznej? 1 1
3) przygotować sprzęt i szkło do pracy laboratoryjnej?
1 1
4) rozró\nić w mikroskopie świetlnym jego części mechaniczne
i optyczne? 1 1
5) wykonać mikroskopowy preparat prze\yciowy?
1 1
6) wykonać mikroskopowy preparat utrwalony barwiony?
1 1
7) wykonać posiew na powierzchnię po\ywki w płytce Petriego?
1 1
8) dokonać obserwacji mikroskopowej bakterii pod obiektywem
imersyjnym? 1 1
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
4.2. Morfologia i fizjologia drobnoustrojów
4.2.1. Materiał nauczania
Budowa i cykle rozwojowe wirusów
Wirusy to twory organiczne składające się z jednego rodzaju kwasu nukleinowego
(DNA lub RNA) oraz białka. Nie wykazują budowy komórkowej i nie przeprowadzają
samodzielnie \adnych procesów metabolicznych, a poza \ywymi komórkami nie wykazują
\adnych funkcji \yciowych.
Klasyfikacje wirusów:
a) rodzaj wirusa:
- wirusy roślinne zawierają RNA (wielkość 30 3000 nm),
- wirusy zwierzęce zawierają DNA lub RNA (wielkość 10 275 nm),
- bakteriofagi zawierają DNA (wielkość 40 100 nm),
b) forma wirusa:
- wirusy bryłowe (wielościenne),
- wirusy spiralne,
- bakteriofagi.
Budowa wirusów.
wirion = kapsyd + kwas nukleinowy
wirion to cząsteczka wirusa
kapsyd to otoczka białkowa zbudowana z podjednostek zwanych kapsomerami.
U niektórych wirusów kapsyd mo\e być dodatkowo okryty białkowo-lipidową otoczką
(osłonką), która jest utworzona z elementów błony komórkowej gospodarza z dodatkiem
glikoprotein wirusa. U wielu wirusów, w trakcie namna\ania w komórkach gospodarza,
dochodzi do powstawania drobnych zmian m.in. w budowie kapsydu, czego skutkiem jest
du\a zmienność tych form wirusów i trudności w ich zwalczaniu.
Rys. 4. Schemat budowy wirionu: a) glikoproteina, b) osłonka, c) materiał genetyczny, d) kapsyd. [1, s. 43]
Namna\anie się wirusów
Wirusy posiadają informację genetyczną, ale z powodu braku układów enzymatycznych
nie mają mo\liwości samodzielnie z niej korzystać. Aby przekazać informację genetyczną
kolejnym pokoleniom wirusów i syntetyzować białka muszą korzystać z \ywych komórek
(zarówno Procaryota jak i Eucaryota). Po wniknięciu do komórki gospodarza narzucają jej
własną informację genetyczną i przestawiają metabolizm na syntezę nowych cząstek
wirusowych.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
Przebieg infekcji wirusowej:
a) wniknięcie wirusa do komórki (lub wprowadzenie samego kwasu nukleinowego),
b) wytwarzanie przez zainfekowaną komórkę białek kapsydowych oraz powielanie kwasu
nukleinowego wirusa,
c) łączenie kapsydów z kwasami nukleinowymi w kompletne cząsteczki wirionów,
d) uwolnienie potomnych wirionów.
Namna\anie wirusa kończy się zniszczeniem komórki gospodarza (liza komórki), dlatego
cykl ten nazywamy litycznym.
Niekiedy wirusowy DNA po wniknięciu do komórki gospodarza zostaje przyłączony do
jego DNA, powiela się razem z nim i jest przekazywany w czasie podziałów komórkom
potomnym. Nie następuje liza komórki. Taka forma powielania się wirusa nazywana jest
cyklem lizogenicznym.
Prowirus to komórka gospodarza z przyłączonym materiałem genetycznym wirusa.
Budowa i czynności \yciowe bakterii
Bakterie są najmniejszymi, jednokomórkowymi istotami \ywymi. Nale\ą do grupy
organizmów Procaryota, czyli bezjądrowych.
Rys. 5. Kształty bakterii: a) ziarniak, b) dwoinka, c) czwórniak, d) paciorkowiec, e) pakietowiec,
f) gronkowiec, g) pałeczka, h) laseczka, i) przecinkowiec, k) śrubowiec, l) krętek. [2, s. 42]
Najczęściej występujące formy morfologiczne komórek bakteryjnych to:
- bakterie kuliste ziarenkowce,
- bakterie cylindryczne pałeczki i laseczki,
- bakterie spiralne przecinkowce, śrubowce i krętki.
Bakterie kuliste mogą tworzyć układy komórek:
- dwoinki połączone po dwie,
- czwórniaki połączone po cztery,
- paciorkowce uło\one w łańcuszki,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
- gronkowce uło\one w formie gron,
- pakietowce w postaci pakietów.
W budowie wewnętrznej wszystkich komórek bakteryjnych mo\emy wyró\nić:
- ścianę komórkową jest sztywna i elastyczna, głównym składnikiem szkieletowym jest
mureina (mukopeptyd). Chroni komórkę przed szkodliwymi wpływami środowiska oraz
nadaje jej określony kształt. U bakterii gram (-) jest dość cienka, a u gram (+) znacznie
grubsza, co powoduje ró\nice we właściwościach fizjologicznych tych grup bakterii,
- błonę komórkową ma budowę białkowo-fosfolipidową, jest półprzepuszczalna,
uczestniczy więc w transporcie substancji do wnętrza i na zewnątrz komórki, zawiera
enzymy oddechowe,
- nukleoid to długa nić DNA, zamknięta w kolisty twór, zawiera geny bakterii,
- cytoplazmę to galaretowata substancja, wypełniająca wnętrze komórki,
- rybosomy odgrywają zasadniczą rolę w biosyntezie białka,
- mezosomy to błoniaste twory, powstające przez wpuklenie błony cytoplazmatycznej,
odpowiedzialne są za oddychanie i produkcję ATP,
- ciała zapasowe zawierają glikogen, tłuszcze, białka, wolutynę.
Rys. 6. Schemat budowy komórki bakteryjnej: 1 rzęska, 2 ciałko podstawowe rzęski,
3 błona komórkowa, 4 fimbrie, 5 mezosom, 6 otoczka, 7 ściana komórkowa,
8 przestrzeń między ścianą a błoną komórkową, 9 wgłębienie błony komórkowej,
10 nukleoid, 11 skupiska cytoplazmy, 12 i 12 materiały zapasowe, 13 rybosomy,
14 skupisko rybosomów, 15 plazmid, 16 przetrwalnik,
17 zgrupowanie błon wewnątrz cytoplazmy. [2, s. 43]
Niektóre bakterie posiadają dodatkowe organelle komórkowe takie jak:
- otoczka śluzowa pokrywa ścianę komórkową, chroni przed wysychaniem
i szkodliwymi czynnikami środowiska,
- rzęski to organ ruchu,
- plazmidy to dodatkowe, koliste cząsteczki DNA, zawierające informacje genetyczne
o cechach przystosowawczych komórek bakteryjnych takich jak: oporność na działanie
czynników chemicznych, zdolność produkowania toksyn, a tak\e cechy wyznaczające
płeć bakterii. Nie są niezbędne do \ycia komórki,
- ciała chromatoforowe występują u bakterii autotroficznych, zawierają bakteriochlorofil,
są centrami procesów fotosyntezy,
- fimbrie to wypustki cytoplazmatyczne, ułatwiają przyczepianie się komórek
bakteryjnych do podło\a,
- fimbrie płciowe to wypustki cytoplazmatyczne słu\ące do łączenia dwóch komórek
bakteryjnych podczas procesu koniugacji,
- endospory to twory umo\liwiające przetrwanie szkodliwych czynników środowiska,
składają się z nukleoidu otoczonego grubą ścianą komórkową.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Czynności \yciowe bakterii.
od\ywianie
autotroficzne heterotroficzne
" fotosyntetyzujące " saprofity
" chemosyntetyzujące " paso\yty
" symbionty
Rys. 7. Sposoby od\ywiania bakterii
Bakterie autotroficzne wytwarzają związki organiczne ze związków nieorganicznych
(CO2 i H2O) przy udziale energii pochodzącej z ró\nych zródeł:
a) fotoautotrofy przy udziale energii świetlnej (bakterie purpurowe i zielone),
b) chemoautotrofy przy udziale energii uzyskanej z utleniania związków nieorganicznych:
- bakterie nitryfikacyjne utleniają NH3 do NO2- (np. Nitrosomonas, Nitrosospira),
oraz NO2- do NO3- (np. Nitrobacter),
- bakterie siarkowe utleniają siarkowodór, siarkę pierwiastkową, tiosiarczany
(np. Thiobacillus),
- bakterie wodorowe utleniają wodór (np. Hydrogenomonas),
- bakterie \elazowe utleniają sole \elaza (np. Thiobacillus ferrooxidans).
Bakterie heterotroficzne syntetyzują własne związki organiczne z gotowych substancji
organicznych pobranych ze środowiska:
a) saprofity rozkładają i od\ywiają się martwą materią organiczną, odgrywają bardzo
wa\ną rolę w procesach mineralizacji,
b) paso\yty czerpią substancje organiczne z \ywych organizmów, nale\ą tu wszystkie
bakterie chorobotwórcze,
c) symbionty \yją z określonymi organizmami w symbiozie, dzięki której obie strony
uzyskują korzyści pokarmowe.
Niektóre bakterie posiadają szczególną zdolność do asymilacji wolnego azotu
z atmosfery i redukowania go do NH3. Proces ten wymaga du\ych nakładów energetycznych
oraz zło\onego aparatu enzymatycznego. Asymilację N2 przeprowadzają bakterie z rodzaju
Rhizobium (\yją w symbiozie z korzeniami roślin motylkowych), Azotobakter chroococcum,
Clostridium pasteurianum (bakterie glebowe).
Oddychanie to procesy biochemiczne, w wyniku których następuje rozkład zło\onych
substancji organicznych na proste, z wydzieleniem energii w formie u\ytkowej (ATP).
Większość bakterii wykorzystuje w oddychaniu tlen atmosferyczny są to bakterie
tlenowe (aeroby). Bakterie, które utleniają związki organiczne bez udziału tlenu to bakterie
beztlenowe (anaeroby).
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
Tabela 1. Porównanie procesu oddychania tlenowego i beztlenowego bakterii
Porównywana cecha Oddychanie tlenowe Oddychanie beztlenowe
substrat oddechowy glukoza glukoza
stopień utlenienia substratu całkowity częściowy
kwas mlekowy, kwas octowy, kwas
produkty końcowe CO2 , H2O
masłowy, etanol
związek organiczny lub utleniony
akceptor elektronów tlen atmosferyczny
związek nieorganiczny
zysk energetyczny z 1 cząsteczki glukozy 32 36 ATP 2 ATP
przykład bakterii Azotobacter Clostridium, Lactobacillus
Rozmna\anie się bakterii
Bakterie rozmna\ają się bezpłciowo przez podział komórki. U niektórych bakterii
występuje proces płciowy, tzw. koniugacja. Polega on na czasowym połączeniu się dwóch
komórek bakteryjnych przy pomocy fimbrii płciowych i wymianie między nimi fragmentu
DNA, najczęściej plazmidowego. W wyniku koniugacji powstają komórki zrekombinowane.
Systematyka bakterii (wybrane jednostki taksonomiczne).
Tabela 2. Bakterie bytujące w środowiskach naturalnych i \ywności (podział bakterii wg Bergey a 1984 r.)
[2, s. 36]
Grupa Rodzina Rodzaj Gatunek
Pseudomonadaceae Pseudomonas Pseudomonas fluorescens
Gram-ujemne
Acetobacter curvum
tlenowe, pałeczki i
Acetobacteriaceae Acetobacter Acetobacter orleanense
ziarniaki
Acetobacter xylinum
Escherichia Escherichia coli
Względnie Shigella Shigella dysenteriae
beztlenowe, Gram- Enterobacteriaceae Salmonella Salmonella typhi
ujemne, pałeczki
Serratia Serratia marcescens
Proteus Proteusz vulgaris
Micrococcus Micrococcus caseolyticus
Staphylococcus Staphylococcus aureus
Streptococcus puogenes
Gram-dodatnie
Micrococcaceae
Streptococcus faecalis
ziarniaki Streptococcus
Streptococcus lactis
Streptococcus cremoris
Leuconostoc Leuconostoc citrovorum
Bacillus subtilis
Bacillus Bacillus cereus
Gram-dodatnie
Bacillus anthracis
pałeczki
Clostridium butyricum
wytwarzające
Clostridium botulinum
przetrwalniki Clostridium
Clostridium tetani
Clostridium perfringens
Gram-dodatnie
regularne pałeczki, Lactobacillus plantarum
nie wytwarzające Lactobacillus Lactobacillus lactis
przetrwalników i Lactobacillus helveticus
ziarniaki
Gram-dodatnie, Microbacterium
nieregularne
pałeczki, nie
Propionibacterium Propionibacterium shermanii
wytwarzające
przetrwalników
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
Budowa i czynności \yciowe grzybów
Do drobnoustrojów zaliczamy grzyby mikroskopowe, czyli dro\d\e i pleśnie.
Dro\d\e (rodzina Saccharomycetaceae) to jednokomórkowe grzyby. Komórki dro\d\y
mają kształty kuliste, elipsoidalne, mniej lub bardziej wydłu\one, dodatkowo mogą się one
zmieniać w zale\ności od wieku i warunków hodowli.
Rys. 8. Ró\ne kształty komórek dro\d\y:
a) Saccharomyces cerevisiae, b) Candida
mycoderma, c) Pichia membranaefaciens,
d) Hansenula anomala [2, s. 47]
Komórka dro\d\y zawiera:
- ścianę komórkową zawiera chitynę, mannan i glukan, otoczona jest warstwą śluzu,
- błonę cytoplazmatyczną,
- cytoplazmę,
- jądro zawiera materiał genetyczny komórki (DNA),
- retikulum endoplazmatyczne,
- mitochondria słu\ą do oddychania,
- rybosomy,
- wodniczki,
- substancje zapasowe wolutyna, glikogen, tłuszcze.
Rys. 9. Schemat budowy komórki dro\d\y: 1 ściana komórkowa,
2 błona cytoplazmatyczna, 3 cytoplazma, 4 rybosomy, 5
jąderko, 6 jadro, 7 mitochondria, 8 retikulum
endoplazmatyczne, 9 wodniczki, 10 krople lipidów [2, s. 48]
Pleśnie są grzybami jedno- lub wielokomórkowymi. Pleśń tworzy grzybnię, składającą
się z nitkowatych tworów, zwanych strzępkami. Strzępki mogą być komórczakami
pojedynczymi komórkami o wielu jądrach, lub posiadają poprzeczne przegrody, dzielące
strzępkę na wiele komórek.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
Rys. 10. Fragment grzybni pleśni : 1 wielokomórkowej, 2 jednokomórkowej [2, s. 49]
Wszystkie grzyby są heterotrofami:
- saprofity większość dro\d\y i pleśni rozwija się kosztem martwej materii organicznej,
- paso\yty \ywią się kosztem \ywych organizmów.
Sposób oddychania zale\y od wyposa\enia enzymatycznego komórek, tak więc dro\d\e
oddychają tlenowo i beztlenowo, a pleśnie są organizmami tlenowymi.
Sposoby rozmna\ania się grzybów:
a) dro\d\e:
- pączkowanie polega na tworzeniu przez komórkę macierzystą uwypuklenia, które
stopniowo się powiększa. Jednocześnie następuje podział jądra komórkowego i jego
część przechodzi do tworzącej się komórki potomnej. Mo\e ona oddzielić się od
komórki macierzystej lub pozostać z nią połączona, w wyniku czego powstają
charakterystyczne łańcuszki komórek dro\d\y,
- rozmna\anie płciowe polega na łączeniu się dwóch komórek i powstaniu zygoty,
wewnątrz której tworzą się zarodniki (zwykle 4 lub 8). Zarodniki mają charakter
przetrwalnikowy, wykazują większą odporność na niekorzystne czynniki zewnętrzne
ni\ komórki wegetatywne dro\d\y,
Rys. 11. Kolejne stadia pączkowania komórki dro\d\y;
j jądro komórkowe [2, s. 61]
b) pleśnie:
- zarodniki u pleśni z rodzaju pleśniaka (Mucor) tworzą się wewnątrz zarodni
(endospory); dojrzałe zarodniki wysypują się na zewnątrz zarodni i trafiając na
odpowiednie podło\e kiełkują,
- zarodniki konidialne występują u pleśni z rodzaju pędzlak (Penicillium) i kropidlak
(Aspergillus); są to zarodniki zewnętrzne (egzospory), które tworzą się przez
odcięcie końcowych fragmentów strzępek grzybni,
- rozmna\anie płciowe najczęściej ma postać gametangiogamii, czyli zlania się
gametangiów dwóch osobników i wytworzenia w ten sposób tzw. zygospory.
Rys.12. Pleśń z rodzaju Mucor: a) grzybnia z zarodnikami, b) przekrój przez zarodnię,
c) kolejne stadia tworzenia się zygospory, d) kiełkująca zygospora [2, s. 63]
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jaka jest budowa wirusów?
2. Czym ró\ni się cykl lityczny namna\ania wirusa od cyklu lizogenicznego?
3. Jakie są formy morfologiczne i układy komórek bakteryjnych?
4. Jakie elementy komórkowe występują w ka\dej komórce bakteryjnej i jakie są ich
funkcje?
5. Jaka jest rola endospor wytwarzanych przez niektóre bakterie?
6. Na czym polegają autotroficzne i heterotroficzne sposoby od\ywiania się bakterii?
7. Czym ró\ni się proces oddychania tlenowego od oddychania beztlenowego?
8. Na czym polega proces koniugacji bakterii?
9. Z jakich organelli zbudowana jest komórka dro\d\y?
10. Jak od\ywiają się grzyby?
11. Na czym polega proces pączkowania dro\d\y?
12. Jakie rodzaje zarodników wytwarzają pleśnie?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Scharakteryzuj formy morfologiczne i układy komórek bakteryjnych w gotowych
preparatach mikroskopowych. Wykonaj rysunki oglądanych obrazów mikroskopowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przygotować mikroskop do obserwacji preparatów,
2) obejrzeć pod obiektywem imersyjnym gotowe barwione preparaty bakterii,
3) porównać formy morfologiczne i układy komórek bakteryjnych w oglądanych obrazach
mikroskopowych,
4) nazwać obserwowane formy morfologiczne i układy komórek bakteryjnych,
5) wykonać rysunki obserwowanych obrazów mikroskopowych.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- mikroskopy z obiektywami imersyjnymi,
- trwałe barwione preparaty bakterii o ró\nych formach morfologicznych i układach
komórek,
- olejek imersyjny,
- szmatki, benzyna, alkohol etylowy.
Ćwiczenie 2
Sporządz preparat z hodowli dro\d\y i przeprowadz obserwację mikroskopową. Wykonaj
rysunek oglądanego obrazu mikroskopowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przygotować hodowlę dro\d\y piekarskich:
- do zlewki wlać 100 cm3 przegotowanej wody,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
- dodać ły\eczkę cukru (glukoza lub sacharoza),
- dodać około 10 20 g dro\d\y piekarskich, wszystko zamieszać,
- pozostawić hodowlę w temperaturze 20 25�C na około 20 minut,
2) przygotować mikroskop do obserwacji preparatu,
3) nanieść pipetą kroplę hodowli dro\d\y na szkiełko przedmiotowe,
4) nakryć przygotowany materiał szkiełkiem nakrywkowym,
5) umieścić gotowy preparat na stoliku przedmiotowym mikroskopu,
6) obserwować obraz preparatu, zaczynając od najmniejszego powiększenia, a potem
stosować coraz większe,
7) wykonać rysunki obserwowanych obrazów mikroskopowych spod ró\nych powiększeń.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- dro\d\e piekarskie,
- zlewka,
- cukier (glukoza lub sacharoza),
- woda przegotowana,
- mikroskop,
- szkiełka przedmiotowe i nakrywkowe,
- bagietka, pipeta.
Ćwiczenie 3
Sporządz preparat pleśni i przeprowadz obserwację mikroskopową. Wykonaj rysunek
oglądanego obrazu mikroskopowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) przygotować mikroskop do obserwacji preparatu,
2) nanieść kroplę wody destylowanej na czyste szkiełko przedmiotowe,
3) pobrać igłą preparacyjną odrobinę pleśni z powierzchni spleśniałego chleba,
4) rozprowadzić pobraną pleśń w kropli wody,
5) nakryć przygotowany materiał szkiełkiem nakrywkowym,
6) umieścić gotowy preparat na stoliku przedmiotowym mikroskopu,
7) obserwować obraz preparatu, zaczynając od najmniejszego powiększenia, a potem
stosować coraz większe,
8) narysować obserwowany obraz fragment grzybni i kształt zarodni pleśni.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- spleśniały chleb,
- woda destylowana,
- mikroskop,
- szkiełka przedmiotowe i nakrywkowe,
- igła preparacyjna, pipeta.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) opisać budowę wirusów?
1 1
2) omówić etapy litycznego cyklu namna\ania wirusów?
1 1
3) rozpoznać formy morfologiczne komórek bakteryjnych?
1 1
4) wymienić elementy budowy komórki bakteryjnej?
1 1
5) porównać oddychanie tlenowe z beztlenowym?
1 1
6) zdefiniować sposoby od\ywiania się bakterii?
1 1
7) opisać budowę grzybów?
1 1
8) wymienić sposoby rozmna\ania się grzybów?
1 1
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
4.3. Metody badania drobnoustrojów
4.3.1. Materiał nauczania
Metody hodowli mikroorganizmów
W celu dokładnej identyfikacji badanych drobnoustrojów, poza badaniami
mikroskopowymi, stosuje się metody hodowli drobnoustrojów na specjalnych podło\ach,
czyli po\ywkach, naśladujących naturalne warunki \yciowe organizmów. Mo\emy w ten
sposób rozpoznać procesy fizjologiczne badanych drobnoustrojów, co ułatwia dokonanie ich
klasyfikacji taksonomicznej.
Rodzaje hodowli bakterii:
a) okresowe drobnoustroje wysiane na po\ywkę rozwijają się do momentu wyczerpania
się składników od\ywczych i zatrucia się produktami przemiany materii,
b) ciągłe dzięki dostarczaniu składników od\ywczych i odprowadzaniu produktów
metabolizmu z podło\a, zapewniony jest ciągły rozwój organizmów.
W hodowli okresowej mo\na wyró\nić charakterystyczne fazy wzrostu hodowli (czyli
przyrostu ilości komórek bakteryjnych), tworzących tzw. krzywą wzrostu populacji
bakteryjnej.
Rys. 13. Krzywa wzrostu populacji bakteryjnej [7, s. 254]
- faza przygotowawcza (I) ilość bakterii nie wzrasta, organizmy przystosowują się do
nowego środowiska,
- faza logarytmicznego wzrostu (II i III) to okres głównego wzrostu hodowli bakterii,
- faza równowagi (IV) następuje równowaga między przyrostem komórek a ich
zamieraniem, liczba \ywych komórek pozostaje na stałym poziomie,
- faza zamierania (V i VI) podziały komórek stają się bardzo rzadkie i ustają zupełnie,
w rezultacie liczba \ywych komórek maleje.
Posiewy mikroorganizmów wykonuje się na po\ywki płynne lub stałe. W zale\ności od
rodzaju podło\a obserwuje się:
a) na po\ywce płynnej zmiany po\ywki typu: zmętnienie, tworzenie się osadu, zmiana
zapachu, wytwarzanie gazów,
b) na po\ywce stałej określa się cechy wyglądu kolonii bakterii:
- wielkość średnica kolonii podana w mm,
- kształt okrągły, nieregularny, rozgałęziony, nitkowaty,
- stopień wzniesienia płaski, wypukły, soczewkowaty niski, soczewkowaty wysoki,
pępkowaty,
- powierzchnię gładka i pomarszczona, mo\e być lśniąca lub matowa,
- strukturę zwarta, drobnoziarnista, gruboziarnista, luzna,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
- brzegi gładki, falisty regularny lub nieregularny, płatowaty regularny lub
nieregularny, ząbkowany regularny lub nieregularny, nitkowaty,
- barwę kolonii i jej przejrzystość przezroczysta, mętna, opalizująca,
nieprzezroczysta oraz zabarwione, niezabarwione.
Rys. 14. Charakter wzrostu drobnoustrojów na po\ywkach stałych: a-g) wzniesienia kolonii
(a płaska, b wzniesiona, c lekko soczewkowata, d wypukła, e wzniesiona ze
ściętym wierzchołkiem, f z wzniesionym środkiem, g brodawkowata); h-o) brzegi kolonii
(h równy, i falisty, j płatowaty, k karbowany, l ząbkowany, m promienisty
z brzegiem płatowatym, n rozgałęziony, o korzonkowaty); p-s) wzrost na agarze skośnym
(p nitkowaty, q lekko rozprzestrzeniający się z brzegiem falistym, r -rozprzestrzeniający się
z brzegiem ząbkowanym, s - rozprzestrzeniający się); t-y) wzrost na \elatynie kłutej (t bez upłynnienia,
u kraterowe upłynnienie, v workowate, w lejkowate, x walcowate, y kielichowate) [2, s. 126]
Podło\a (po\ywki) mikrobiologiczne i ich zastosowanie
Po\ywki stosowane do hodowli drobnoustrojów muszą spełniać następujące warunki:
a) posiadać w podło\u określoną ilość wody, co najmniej 30%,
b) zawierać łatwo dostępne zródło węgla i azotu:
- zródło węgla związki organiczne dla heterotrofów, CO2 dla autotrofów,
- zródło azotu związki organiczne dla heterotrofów, sole amonowe i azotany,
c) zawierać sole nieorganiczne będące zródłem pierwiastków takich jak.: fosfor, siarka,
magnez, potas, \elazo,
d) wykazywać odpowiedni odczyn (pH) i odpowiednią wielkość ciśnienia osmotycznego,
e) muszą być sterylne i mo\liwie klarowne.
Po\ywki ze względu na ich kład chemiczny dzielimy na:
- po\ywki naturalne zawierają składniki pochodzenia naturalnego: ziemniaki, mleko
odtłuszczone, jaja, surowicę krwi, wyciąg z mięsa (bulion),
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
- po\ywki syntetyczne posiadają znany i ściśle określony skład chemiczny, zale\ny od
wymagań od\ywczych i fizjologicznych badanych grup organizmów. Podło\a te mają
szerokie zastosowanie przy badaniu właściwości biochemicznych drobnoustrojów.
W zale\ności od funkcji, jakie podło\a mają spełnić w prowadzonych hodowlach,
dzielimy je na:
- podło\a zwykłe podstawowe pozwalają na wzrost większości badanych
mikroorganizmów, o małych wymaganiach pokarmowych,
- podło\a wzbogacone uzyskujemy przez dodanie do po\ywki podstawowej
odpowiednich składników stymulujących wzrost organizmów o określonych
wymaganiach od\ywczych,
- podło\a ró\nicujące (identyfikacyjne) słu\ą do wykrywania cech biochemicznych
badanych mikroorganizmów; zawierają poza składnikami od\ywczymi substrat
diagnostyczny, który mo\e być enzymatycznie rozło\ony tylko przez niektóre gatunki
bakterii.
Tabela 3. Przykłady po\ywek stosowanych w mikrobiologii, ich skład i zastosowanie
Po\ywka Skład Zastosowanie
wyciąg mięsny (1 dm3), pepton (10 g),
bulion od\ywczy zastosowanie ogólne
chlorek sodu (5 g)
agar (15 g), zastosowanie ogólne, identyfikacja
agar od\ywczy
bulion od\ywczy (1000 cm3) bakterii gatunku Escherichia coli
bulion agarowy (100 cm3), laktoza
po\ywka Endo (1,0 g), fuksyna zasadowa roztwór 3% (1 cm3), identyfikacja bakterii grupy coli
Na2SO3 roztwór 10% (2 cm3)
po\ywka z laktozą, pepton (10,0 g), laktoza (10,0 g), \ółć wołowa
\ółcią i zielenią sucha (20,0 g), zieleń brylantowa (0,0133 g), identyfikacja bakterii grupy coli
brylantową woda destylowana (1000,0 cm3)
pepton (10,0g), NaCl chlorek sodu (5,0g),
laktoza (5,0g), 1% roztwór błękitu
podło\e Eijkmana identyfikacja bakterii grupy coli
bromotymolowego (1cm3), woda destylowana
(1000,0cm3)
pepton (5,0 g), glukoza (5,0 g), K2HPO4 identyfikacja bakterii gatunku
po\ywka Clarka wodorofosforan (V) potasu (0,5 g), woda Escherichia coli (wykrywanie typu
destylowana (1000 cm3) fermentacji)
NaCl (5,0 g), NH4H2PO4 (1,0 g), identyfikacja bakterii gatunku
siedmiowodny siarczan (VI) magnezu (0,2 g), Escherichia coli (wykorzystanie
po\ywka Simonsa
cytrynian sodu (5,0 g), woda destylowana cytrynianów jako jedynego zródła
(1000 cm3), agar (20,0 g) węgla)
wyciąg mięsny (3,0 g), agar (25,0 g), cytrynian
bizmutowoamonowy (6,0 g), siarczan (VI)
po\ywka Wilson- sodu (15,0 g), wodorofosforan (V) sodu (10,0),
do hodowli bakterii beztlenowych
Blaira glukoza (10,0), cytrynian \elazowy (0,5 g),
wodny 1% roztwór zieleni brylantowej (12,0
g), woda destylowana (1270 cm3)
agar (15,0 g), suchy wyciąg wołowy (3,0 g),
pepton (5,0 g), NaCl (75,0 g), mannitol (10,0
po\ywka Chapmanna g), czerwień fenolowa (12,5 cm3), woda wykrywanie gronkowców
destylowana
(950,0 cm3)
ekstrakt mięsny (0,6 g), woda wodociągowa
bulion zwykły z saletrą oznaczanie bakterii
(1000 cm3),
potasową denitryfikujących
pepton (2,0 g), KNO3 (1,0 g)
pepton (10,0 g), glukoza (40,0 g),
po\ywka Sabourauda agar (15,0 g), woda destylowana hodowla dro\d\aków
(1000 cm3),
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
W podło\ach stosuje się:
- pepton otrzymuje się z częściowej hydrolizy enzymatycznej białek, zawiera du\ą ilość
wolnych aminokwasów i krótkich łańcuchów peptydowych, łatwo przyswajalnych przez
większość bakterii,
- \elatynę jest produktem białkowym pochodzenia zwierzęcego otrzymanym z chrząstek,
rozpuszcza się w wodzie w temperaturze około 40�C, krzepnie w temperaturze 20 23�C,
jako substrat białkowy jest łatwo hydrolizowana przez liczne bakterie,
- agar jest polisacharydem występującym w krasnorostach morskich, składa się z agarozy
(90%) i agaropektyny (10%); rozpuszcza się w temperaturze 100�C, a krzepnie po
ostudzeniu do 42 50�C; słu\y do zestalania podło\y, a nie jest składnikiem
pokarmowym.
Hodowanie bakterii beztlenowych wymaga stworzenia specjalnych warunków. W celu
usunięcia tlenu ze środowiska stosuje się:
- dodawanie do po\ywek substancji pochłaniających tlen,
- dodawanie do po\ywek substancji redukujących (np. kwas askorbinowy),
- zabezpieczenie po\ywek przed dostaniem się do nich tlenu przez pokrycie ich
powierzchni warstwą jałowego oleju parafinowego,
- prowadzenie hodowli z bakteriami tlenowymi (posiewa się je na połowie płytki),
- hodowanie w specjalnych aparatach anaerostatach.
Metody oznaczania ogólnej liczby drobnoustrojów
Powszechnie stosowane metody oznaczania ilości drobnoustrojów dzielą się na:
a) metody bezpośrednie opierają się na obserwacjach mikroskopowych badanego
materiału, słu\ą do oznaczania sumy \ywych i martwych komórek,
b) metody pośrednie (hodowlane) opierają się na obserwacji wzrostu \ywych komórek.
W przypadku oznaczenia liczby drobnoustrojów metodami pośrednimi w pierwszej
kolejności wykonuje się posiew ilościowy, z zastosowaniem metody kolejnych rozcieńczeń.
W tym celu nale\y odwa\yć lub odmierzyć określoną ilość produktu (1 lub 10 cm3/g), po
ewentualnym rozdrobnieniu umieścić w naczyniu i zalać 9 lub 90 cm3 roztworu
rozcieńczalnika. Po dokładnym wymieszaniu uzyskuje się rozcieńczenie wyjściowe 10-1
(1:10). Kolejne rozcieńczenie 10-2 (1:100) sporządza się przenosząc 1 cm3 zawiesiny do
kolejnej probówki z 9 cm3 rozcieńczalnika. Sposób wykonania kolejnych rozcieńczeń jest
identyczny, a ich liczba zale\y od rodzaju badanego materiału.
Rys. 15. Wykonanie serii rozcieńczeń [12]
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
Do oznaczania ogólnej liczby drobnoustrojów powszechnie stosowana jest metoda
płytkowa Kocha. W metodzie tej zakłada się, \e z ka\dej pojedynczej komórki bakterii
przeniesionej na stałe podło\e wyrasta kolonia. Polega ona na posiewie do płytek Petriego
określonych ilości badanego materiału (po 1 cm3 z kolejnych rozcieńczeń) i zalaniu
odpowiednią po\ywką (posiew wgłębny, zalewowy). Po zestaleniu podło\a całość się
inkubuje, po czym liczy się wyrosłe kolonie. Mo\na równie\ stosować posiew
powierzchniowy, czyli rozprowadzić głaszczką badany materiał na powierzchni zestalonego
ju\ podło\a.
Liczbę organizmów oblicza się wg wzoru:
Z = A x stopień rozcieńczenia;
gdzie: A = liczba kolonii na płytce, Z = liczba organizmów.
Wynik podaje się w postaci potęgi dla liczb zawartych między 1,0 a 9,9 pomno\onych
przez 10x gdzie x jest odpowiednią potęgą. Np. w posiewie 1 cm3 z rozcieńczenia 10-3
(1:1000) stwierdzono, \e ilość wyrosłych koloni wynosi 240, co w przeliczeniu na 1 cm3
badanej próbki wynosi 240 x 1000 = 240 000. Wynik w postaci potęgi wynosi 2,4 x 105.
Barwienie preparatów mikroskopowych
Poniewa\ preparaty mikroskopowe oglądane są w mikroskopach świetlnych, a większość
bakterii jest bezbarwna i promienie świetlne przenikają przez ich komórki, dlatego najczęściej
przed obserwacją mikroskopową barwimy bakterie w celu ich lepszego uwidocznienia.
Wyró\nia się dwie główne metody barwienia:
a) barwienie proste polega na barwieniu preparatu tylko jednym barwnikiem; wykorzystuje
się głównie barwniki zasadowe: błękit metylenowy, fuksynę zasadową, fiolet
krystaliczny,
b) barwienie zło\one u\ywa się w nim kilku barwników; najczęściej stosowaną
w badaniach bakteriologicznych metodą barwienia zło\onego jest metoda Grama.
W metodzie Grama wykorzystuje się zjawisko powstawania w komórkach niektórych
bakterii pod wpływem roztworu fioletu krystalicznego i płynu Lugola trwałych związków
o barwie fioletowej, nierozpuszczalnych w alkoholu. Bakterie takie określamy jako Gram
dodatnie (Gram+). Inne bakterie pod wpływem alkoholu tracą zabarwienie, a następnie
barwią się na czerwono pod wpływem fuksyny. Są to bakterie Gram-ujemne (Gram-).
Barwienie drobnoustrojów metodą Grama ma zastosowanie przy ich rozpoznawaniu, jako
metoda pomocnicza.
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. W jakim celu hoduje się drobnoustroje na po\ywkach?
2. Jakie cechy wyglądu koloni bakteryjnych obserwuje się na podło\u stałym, a jakie na
płynnym?
3. Jakie wyró\niamy fazy wzrostu populacji bakterii w trakcie hodowli okresowej?
4. Jakie składniki od\ywcze muszą zawierać po\ywki stosowane do hodowli bakteryjnych?
5. W jakim celu stosuje się podło\a ró\nicujące?
6. W jakim celu stosuje się agar przy sporządzaniu podło\y?
7. W jaki sposób wykonuje się posiew ilościowy metodą rozcieńczeń?
8. Na czym polega barwienie bakterii metodą Grama?
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wykorzystując metodę hodowlaną oblicz ogólną liczbę drobnoustrojów w 1 cm3 gleby
oraz dokonaj obserwacji cech morfologicznych uzyskanych kolonii bakteryjnych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) odwa\yć 1 g gleby i wytrząsać go w 9 cm3 roztworu soli fizjologicznej,
2) wykonać serię rozcieńczeń:
- pobrać jałową pipetą 1 cm3 uzyskanego roztworu i przenieść go do probówki z 9 cm3
soli fizjologicznej, nie zanurzając pipety w roztworze,
- wykonać tą samą metodą kolejne rozcieńczenia do uzyskania rozcieńczenia 10-4,
3) nanieść pipetą 0,1 cm3 badanego materiału z rozcieńczenia na powierzchnię po\ywki,
4) wyjałowić głaszczkę przez kilkakrotne zanurzenie jej w alkoholu i opalenie w płomieniu
palnika,
5) rozprowadzić delikatnie głaszczką naniesiony materiał po całej powierzchni po\ywki,
6) zamknąć płytkę i odwrócić do góry dnem, umieścić w termostacie o temperaturze 20
27�C na czas 96 godzin,
7) policzyć wyrosłe kolonie po upływie czasu inkubacji; policzone kolonie zaznaczać
dermatografem na zewnętrznej stronie płytki,
8) obliczyć ilość bakterii w 1 cm3 badanego materiału według wzoru:
Z = A x stopień rozcieńczenia;
gdzie: A = liczba kolonii na płytce, Z = liczba organizmów,
(otrzymaną wartość nale\y pomno\yć przez 10, poniewa\ oblicza się ilość bakterii w 1 cm3
badanego materiału, a do posiewu na podło\e stałe pobiera się 0,1 cm3 materiału),
9) przeprowadzić obserwację cech morfologicznych uzyskanych kolonii, uzupełniając
tabelę:
cechy
kolonia 1 kolonia 2 kolonia 3 ............
morfologiczne
wielkość w mm
kształt
powierzchnia
stopień wzniesienia
brzegi
barwa i
przejrzystość
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- gleba,
- waga techniczna lub analityczna,
- roztwór soli fizjologicznej,
- pipety 1 cm3 lub 2 cm3,
- głaszczki,
- probówki,
- płytki Petriego z po\ywką (bulion agarowy),
- alkohol etylowy,
- palniki,
- karta pracy z tabelą.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
Ćwiczenie 2
Dokonaj obserwacji mikroskopowej preparatu barwionego metodą Grama.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) odtłuścić szkiełko przedmiotowe,
2) pobrać kroplę soli fizjologicznej wy\arzoną w płomieniu palnika ezą i umieścić ją na
szkiełku przedmiotowym,
3) pobrać za pomocą wypra\onej ezy próbkę materiału z wyrosłej na podło\u agarowym
kolonii i rozprowadzić ją po powierzchni szkiełka przedmiotowego (mo\e być u\yty
materiał z ćwiczenia 1),
4) utrwalić preparat w płomieniu palnika, przeprowadzając szkiełko 2 3 razy przez płomień
palnika,
5) umieścić szkiełko z preparatem na prętach wanienki do barwienia i preparat zalać
fioletem krystalicznym na 2 minuty, po czym spłukać wodą,
6) zalać preparat płynem Lugola na 2 minuty, spłukać wodą,
7) odbarwić alkoholem, po 30 sekundach spłukać wodą, osuszyć bibułą,
8) barwić preparat fuksyną przez 1 minutę, spłukać wodą,
9) wysuszyć preparat bibułą,
10) nanieść na preparat kroplę olejku cedrowego i oglądać w mikroskopie pod obiektywem
imersyjnym,
11) określić zabarwienie bakterii oglądanych pod mikroskopem.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- kolonie bakterii wyrosłe na podło\u agarowym,
- roztwór soli fizjologicznej,
- eza,
- szczypce Corneta,
- wanienka do barwienia,
- szkiełko przedmiotowe
- alkohol etylowy,
- fiolet krystaliczny,
- płyn Lugola,
- roztwór fuksyny,
- bibuła,
- palniki,
- olejek cedrowy,
- mikroskopy z obiektywem imersyjnym.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) przeprowadzić obserwację cech morfologicznych kolonii
bakteryjnych wyhodowanych na ró\nych podło\ach ? 1 1
2) opisać fazy wzrostu hodowli bakteryjnej?
1 1
3) wymienić podstawowe składniki po\ywek stosowanych w hodowlach
drobnoustrojów? 1 1
4) rozró\nić po\ywki w zale\ności od funkcji jaką mają pełnić
w prowadzonych hodowlach? 1 1
5) wykonać dziesiętne rozcieńczenia badanego materiału?
1 1
6) oznaczyć ogólną liczbę drobnoustrojów metodą płytkową?
1 1
7) wykonać barwienie preparatu mikroskopowego metodą Grama?
1 1
8) oznaczyć miano coli w badanym materiale?
1 1
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
4.4. Wpływ środowiska na wzrost i rozwój drobnoustrojów
4.4.1. Materiał nauczania
Działalność \yciowa drobnoustrojów w naturalnych warunkach uzale\niona jest od
szeregu czynników środowiskowych. Ka\dy z tych czynników, w pewnym zakresie natę\enia
swego działania, umo\liwia normalny rozwój bakterii. Przekroczenie granic natę\enia
działania któregokolwiek czynnika zewnętrznego spowoduje ograniczenie lub wstrzymanie
wzrostu i rozwoju drobnoustrojów.
Podstawowe czynniki, mające wpływ na rozwój mikroorganizmów, dzielimy na:
a) fizyczne:
- ciśnienie osmotyczne i zawartość wody,
- temperatura,
- ciśnienie hydrostatyczne (mechaniczne),
- promieniowanie,
- ultradzwięki,
b) chemiczne:
- zawartość tlenu w podło\u,
- odczyn środowiska (pH),
- obecność metabolitów własnych i obcych,
- antybiotyki,
- antyseptyki,
c) biologiczne:
- wpływ jednych drobnoustrojów na drugie,
- obecność wirusów (fagów).
Wpływ wybranych czynników fizycznych i chemicznych na drobnoustroje
1) Woda i ciśnienie osmotyczne.
Rola wody w komórkach bakteryjnych:
- jest rozpuszczalnikiem związków chemicznych,
- tworzy środowisko reakcji chemicznych,
- umo\liwia pobieranie w formie roztworów składników od\ywczych,
- umo\liwia wydalanie szkodliwych produktów przemiany materii,
- nadaje komórce turgor (jędrność, prę\ność).
Odpowiednia ilość wody w po\ywce jest niezbędnym czynnikiem rozwoju
mikroorganizmów. Minimalna ilość wody w podło\u do wzrostu bakterii wynosi ok. 30%,
a dla pleśni około 15%.
Obecność wody decyduje o ciśnieniu osmotycznym w środowisku. Wewnątrz komórki
panuje stosunkowo wysokie ciśnienie osmotyczne. Zmieniające się ciśnienie osmotyczne
w środowisku, mo\e wywołać negatywne skutki dla komórki:
- zwiększenie ciśnienia osmotycznego w środowisku (czyli umieszczenie komórki
w roztworze hipertonicznym) wywołuje zjawisko plazmolizy odciągania wody
z komórki, prowadzące do jej śmierci,
- zmniejszenie ciśnienia osmotycznego w środowisku (czyli umieszczenie komórki
w roztworze hipotonicznym) powoduje plazmoptyzę czyli gwałtowne przenikanie
wody do wnętrza komórki, prowadzące do jej pęcznienia i rozerwania błony
komórkowej.
Istnieją bakterie, które mogą \yć w środowisku o wysokim ciśnieniu osmotycznym są
to halofile, \yjące w środowisku o wysokim stę\eniu soli. Du\ą odporność na brak wody
wykazują przetrwalniki, zarodniki pleśni i dro\d\y oraz bakterie z otoczkami śluzowymi.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
2) Temperatura.
Temperatura ma wpływ na szybkość reakcji chemicznych (a więc metabolizm
komórkowy) oraz strukturę cząsteczek białkowych i nukleinowych. Dlatego działalność
\yciowa mikroorganizmów mo\e zachodzić tylko w pewnych określonych granicach, ró\nych
dla ró\nych gatunków.
Dla ka\dego drobnoustroju mo\emy wyró\nić trzy poziomy temperatury:
- minimalną poni\ej której rozwój jest hamowany,
- optymalną w której mikroorganizm rośnie najszybciej,
- maksymalną powy\ej której rozwój jest tak\e hamowany.
Ze względu na ró\nice w optimum, minimum i maksimum wzrostu, bakterie dzielimy na
grupy:
- bakterie psychrofilne zimnolubne,
- bakterie mezofile rosnące w średnich temperaturach,
- bakterie termofilne ciepłolubne.
Charakterystyczne temperatury wzrostu dla poszczególnych grup bakterii, przykłady
mikroorganizmów i miejsce ich występowania przedstawia tabela 4.
Tabela 4. Charakterystyczne temperatury wzrostu dla bakterii
Temperatura w �C
Bakterie Przykłady Występowanie
minimalna optymalna maksymalna
Pseudomonas,
zimne zródła, głębokie
Psychrofile -7 10 20 25 30 Alcaligenes,
jeziora, morza
Flavobacterium
krętki blade, większość saprofitów,
Mezofile 15 25 40 ok. 45
gonokoki bakterie paso\ytnicze
Pyrodictium, gorące zródła, nawóz,
Pyrococcus, gleba, fermentujące
Termofile 25 45 45 60 70 80
Thermus, Bacillus resztki roślinne, jelita
caldolyticus niektórych zwierząt
Odporność mikroorganizmów na niską temperaturę jest znacznie wy\sza ni\ na działanie
wysokiej temperatury. Temperatura niska działa hamująco na rozwój bakterii, nie powodując
zwykle ich wyginięcia jest to działanie bakteriostatyczne.
Wysoką temperaturę wykorzystuje się do niszczenia drobnoustrojów (działanie
bakteriobójcze). Powszechnie stosuje się jedną z metod:
- pasteryzację zabieg ten polega na stosowaniu temperatury poni\ej 100�C, zwykle
w granicach od 70 do 90�C; zale\nie od zastosowanej temperatury zabieg nale\y
prowadzić przez dłu\szy lub krótszy czas; proces pasteryzacji daje częściowe
wyjałowienia środowiska, niszcząc większość wegetatywnych form drobnoustrojów,
- sterylizację polega na ogrzewaniu produktu w parze w temperaturze 117�C lub 121�C;
uzyskuje się pełną jałowość produktu.
3) Ciśnienia hydrostatyczne (mechaniczne).
Bakterie są niewra\liwe na znaczne nawet podwy\szenie ciśnienia mechanicznego.
Wzrost większości bakterii ustaje dopiero przy ciśnieniu większym ni\ 600 atmosfer (bakterie
morskie barofile wytrzymują znacznie wy\sze wartości ciśnienia).
4) Promieniowanie.
Dla mikroorganizmów szczególnie szkodliwe jest promieniowanie ultrafioletowe,
zwłaszcza w zakresie długości fal 260-268 nm. Promieniowanie ma silne działanie
mutagenne, prowadzące do śmierci komórek. Przy zastosowaniu odpowiednio dobranego
czasu i natę\enia promieniowania dochodzi do całkowitego wyjałowienia naświetlanego
środowiska, co wykorzystuje się praktycznie do wyjaławiania ró\nych pomieszczeń. Silnie
bakteriobójczo działają równie\ promienie X (Roentgena).
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
5) Odczyn środowiska (pH).
Drobnoustroje są wra\liwe na odczyn środowiska i poszczególne gatunki zwykle
rozwijają się w ściśle określonych granicach pH. Wyró\nia się wartości pH minimalne,
optymalne i maksymalne. Większość bakterii najlepiej rozwija się przy obojętnym lub słabo
zasadowym odczynie środowiska. Dro\d\e i inne grzyby wykazują lepszy wzrost przy
kwaśnym odczynie podło\a (od 4 do 6). Bakterie fermentacji octowej i mlekowej, niektóre
laseczki, prawie wszystkie gatunki rodzaju Thiobacillus oraz Sulfolobus, rozwijają się
w silnie kwaśnym środowisku (pH 0,8). Środowisko alkaliczne jest natomiast optymalne dla
rozwoju przecinkowca cholery i paciorkowca zapalenia płuc.
Tabela 5. Minimalne, optymalne i maksymalne pH dla bakterii [7, s. 374]
Gatunek Minimum Optimum Maksimum
Mycobacterium tuberculosis 4,0 4,5 7,3 7,9 7,9 8,6
Thiobacillus thiixidans 0,0 2,0 2,8 4,0 4,6
Lactobacillus bifidus 3,8 4,4 5,4 6,4 7,2
Escherichia coli 4,4 6,0 7,0 9,0
Vibrio cholerae 5,6 6,2 8,0 9,6
Streptococcus pneumoniae 7,2 7,8 8,2
6) Związki chemiczne.
Związki chemiczne działają na drobnoustroje bakteriobójczo (niszczą nieodwracalnie
komórki drobnoustrojów) lub bakteriostatycznie (hamują procesy \yciowe komórek).
Do substancji bakteriobójczych nale\ą:
a) środki dezynfekcyjne:
- kwasy, np. kwas siarkowy (VI), fluorokrzemowy, salicylowy,
- wodorotlenki, zwłaszcza wodorotlenek sodu,
- środki utleniające woda utleniona, manganian /VII/potasu,
- chlor i jego sole chloramina, chloran (I) sodu lub wapnia,
- alkohol etylowy, alkohol amylowy,
- formalina,
- fenol, lizol,
- sole metali cię\kich, np. sole miedzi, srebra,
b) środki czyszczące i myjące mydła i detergenty.
Do substancji bakteriostatycznych nale\ą: sulfanilamidy, sulfony.
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie czynniki fizyczne i chemiczne mają wpływ na wzrost mikroorganizmów?
2. Jaka jest rola wody w \ywych komórkach?
3. Na czym polega zjawisko plazmolizy i plazmoptyzy?
4. W jaki sposób temperatura wpływa na funkcjonowanie \ywych komórek?
5. Jaka jest zale\ność wzrostu i rozwoju bakterii od temperatury?
6. W jakich środowiskach naturalnych występują bakterie psychrofilne, mezofile
i termofilne?
7. Jak na mikroorganizmy działa promieniowanie ultrafioletowe?
8. Jaka jest ró\nica w działaniu między środkami bakteriobójczymi a bakteriostatycznymi?
9. Jakie związki chemiczne stosuje się do dezynfekcji?
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przeprowadz obserwację wzrostu drobnoustrojów w ró\nych temperaturach.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wykonać 3 posiewy z mleka ukwaszonego (po 1 ml) na płytki Petriego i zalać po\ywką
agarową,
2) hodować płytki z posiewami w ró\nych temperaturach: w cieplarce w temp. 30�C,
w lodówce w temp. 3 5�C, w temp. pokojowej 18 20�C,
3) prowadzić hodowlę przez 72 godziny,
4) przeprowadzić obserwację wzrostu drobnoustrojów na poszczególnych płytkach,
5) zestawić w tabeli wyniki obserwacji i wyciągnąć wnioski dotyczące wpływu temperatury
na szybkość wzrostu bakterii.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- mleko ukwaszone,
- po\ywka agarowa,
- płytki Petriego,
- pipety 1 lub 2 cm3,
- cieplarka, lodówka.
Ćwiczenie 2
Przeprowadz obserwację wpływu środków chemicznych na wzrost mikroorganizmów.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) nasączyć krą\ki bibuły środkami dezynfekcyjnymi: 70% etanolem, sterinolem i chloran
(I) sodu oraz wodą destylowaną (próba kontrolna),
2) nało\yć (w równych odstępach) za pomocą pincety nasączone krą\ki bibuły na
powierzchnię podło\a z hodowlą bakterii,
3) umieścić hodowlę w cieplarce w temp. 37�C na 24 godziny,
4) określić w mm średnicę strefy zahamowania wzrostu bakterii wokół krą\ków bibuły po
zakończonej inkubacji,
5) zanotować wyniki obserwacji w tabeli:
Strefy zahamowania
Rodzaj środka dezynfekcyjnego
wzrostu (� w mm)
1. 70% etanol
2. sterinol
3. chloran (I) sodu
4. woda destylowana
6) wyciągnąć wnioski z obserwacji.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- hodowle bakterii na płytkach Petriego,
- krą\ki bibuły,
- środki dezynfekcyjne: 70% etanol, sterinol, chloran (I) sodu,
- woda destylowana,
- pinceta,
- cieplarka.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) wymienić czynniki środowiska wpływające na wzrost
mikroorganizmów? 1 1
2) opisać rolę wody w \ywych komórkach?
1 1
3) scharakteryzować działanie czynników fizycznych na wzrost i rozwój
mikroorganizmów? 1 1
4) opisać wpływ temperatury na wzrost drobnoustrojów?
1 1
5) wyró\nić grupy bakterii w zale\ności od optimum temperatury,
w jakiej się rozwijają? 1 1
6) podać przykłady bakterii rozwijających się w środowiskach
naturalnych o ró\nych wartościach pH? 1 1
7) wymienić środki chemiczne stosowane do dezynfekcji?
1 1
8) rozró\nić środki bakteriobójcze od bakteriostatycznych?
1 1
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
4.5. Rola drobnoustrojów w przyrodzie, gospodarce i \yciu
człowieka
4.5.1. Materiał nauczania
Rola bakterii w kształtowaniu biosfery
Biosferą nazywamy powierzchniowe warstwy skorupy ziemskiej, łącznie z wodami
i okrywającą je atmosferą. Bakterie występują niemal wszędzie, zamieszkują ró\ne
środowiska i warunki ekologiczne. Ka\de środowisko zamieszkałe jest przez właściwe sobie
drobnoustroje, tworzące specyficzną dla niego mikroflorę, choć niektóre formy bakterii
występować mogą w kilku ró\nych środowiskach.
Bakterie pełnią w przyrodzie bardzo istotne funkcje:
- powodują rozkład i gnicie martwej materii organicznej (są saprobiontami, reducentami),
- włączają w obieg materii niektóre pierwiastki, np. C, S, N, P,
- odgrywają istotną rolę w procesach glebotwórczych,
- mineralizują glebę,
- jako organizmy symbiotyczne umo\liwiają prze\uwaczom trawienie celulozy lub
u innych zwierząt są zródłem witamin B i K.
Gleba jest miejscem występowania największej ilości mikroorganizmów (bakterii
i grzybów). Ich ilość w glebie zale\y od struktury, wilgotności i zawartości substancji
organicznej w glebie (od kilku mln do kilku mld mikroorganizmów na 1 gram suchej masy).
Najwięcej bakterii znajduje się w warstwie gleby uprawnej.
Wśród bakterii glebowych mo\na wyró\nić dwa typy:
a) mikroflorę autochtoniczną to bakterie zawsze występujące w glebie, nawet
nieuprawianej; obejmuje przede wszystkim liczne gramdodatnie, nieprzetrwalnikujące
pałeczki (Arthobacter, Corynebacterium, Mycobacterium), część promieniowców,
bakterie autotroficzne, bakterie śluzowe,
b) mikroflorę zymogenną nale\ą do niej bakterie rozwijające się w glebie po
wprowadzeniu do niej substancji organicznej; nale\ą tu liczne gatunki Pseudomonas,
gramujemne pałeczki, przetrwalnikujące laseczki tlenowe i beztlenowe.
Drobnoustroje, przeprowadzając procesy mineralizacji i humifikacji, odpowiedzialne są
za przemiany związków organicznych w glebie. Mineralizacja polega na całkowitym
rozkładzie związków organicznych. Proces ten przebiega stopniowo. Rozpoczyna się od
hydrolizy i rozkładu białek, amonifikacji, rozkładu węglowodanów, a prowadzi do całkowitej
mineralizacji związków organicznych. Równocześnie z mineralizacją przebiega humifikacja.
Jest to proces syntezy związków organicznych w wyniku czego tworzy się humus
(próchnica), czyli bezpostaciowa substancja organiczna o bardzo zmiennym składzie. Tworzą
ją odporne na rozkład resztki tkanek roślin i zwierząt, ciał mikroorganizmów i produktów ich
działalności. Próchnica jest powa\nym zródłem azotu dla roślin, dlatego zapasy humusu są
bardzo wa\ne dla zachowania struktury i \yzności gleby.
Krą\enie pierwiastków w przyrodzie
Podstawą funkcjonowania świata przyrody jest przepływ energii i obieg materii. Obieg
materii dotyczy naturalnego krą\enia pierwiastków chemicznych między środowiskiem
o\ywionym i nieo\ywionym, a głównym zródłem energii umo\liwiającym te przemiany, jest
promieniowanie słoneczne. W regulowaniu intensywności obiegu materii bardzo istotną rolę
odgrywają drobnoustroje, zwłaszcza bakterie.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
Krą\enie węgla w przyrodzie
Węgiel to podstawowy pierwiastek budulcowy, wchodzący w skład związków
organicznych \ywych organizmów. Głównym rezerwuarem węgla w przyrodzie jest CO2. Jest
on włączany do obiegu dzięki asymilacji prowadzonej przez organizmy fotosyntetyzujące
(rośliny zielone, bakterie autotroficzne), które wbudowują go we własne związki organiczne.
Dzięki istniejącym w przyrodzie łańcuchom pokarmowym węgiel przechodzi od autotrofów,
przez roślino\erców konsumentów I rzędu, do zwierząt mięso\ernych konsumentów II
rzędu. Węgiel wraca do atmosfery jako CO2 powstający w procesie oddychania wszystkich
organizmów. Rośliny i zwierzęta, które obumarły, są zródłem węgla dla reducentów, głównie
bakterii i grzybów saprofitycznych. Od\ywiając się martwą materią organiczną reducenci
wbudowują w swoje ciała węgiel, ale jednocześnie powodują rozkład materii organicznej do
nieorganicznej i uzupełniają tym samym zapas CO2 w środowisku. Do bakterii
rozkładających martwą materię organiczną w glebie nale\ą m.in.: Achromobacter, Bacillus,
Pseudomonas, Flavobacterium, Micrococcus, Streptomyces.
Rys. 16. Obieg węgla w przyrodzie [9, s. 58]
Krą\enie azotu w przyrodzie
Azot jest pierwiastkiem wchodzącym w skład białek i kwasów nukleinowych.
Pierwotnymi zródłami azotu dla organizmów są sole mineralne (azotany i sole amonowe)
oraz azot atmosferyczny.
Przyswajanie azotu atmosferycznego mo\liwe jest dzięki działalności bakterii
symbiotycznych i glebowych. Bakterie brodawkowe z rodzaju Rhizobium, które mają
zdolność wiązania azotu cząsteczkowego i redukowania go do NH3, \yją w symbiozie
z korzeniami roślin motylkowych (np. łubin, koniczyna, wyka) i dostarczają roślinom gotowe
związki azotowe. Podobną właściwość mają bakterie glebowe wolno\yjące Azotobacter
i Clostridium.
Rośliny czerpią azot z gleby i wody, głównie w postaci jonów amonowych (NH4+) lub
jonów azotanowych (V) NO3-. Azotany pochodzą głównie z procesu nitryfikacji,
prowadzonego przez bakterie nitryfikacyjne. Składa się on z dwóch etapów:
- utleniania amoniaku do azotanów (III) proces ten przeprowadzają bakterie
Nitrosomonas,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
- utleniania azotanów (III) do azotanów (V) przeprowadzanego przez bakterie
Nitrobacter.
Procesem zuba\ającym glebę w związki azotowe jest proces denitryfikacji, czyli redukcja
azotanów (III) lub azotanów (V) do azotu cząsteczkowego, który uwalniany jest do atmosfery
(Pseudomonas fluorescens).
Rys. 17. Obieg azotu w przyrodzie [9, s. 60]
Zastosowanie mikroorganizmów w procesach spo\ywczych i produkcji \ywności
W niektórych gałęziach przemysłu spo\ywczego wykorzystuje się działalność \yciową
mikroorganizmów bakterii i grzybów (dro\d\y i pleśni) do otrzymywania niektórych
produktów spo\ywczych. Najszersze zastosowanie mają prowadzone przez mikroorganizmy
procesy fermentacyjne.
Bakterie wykorzystywane w przemyśle mo\emy podzielić na:
bakterie fermentacji mlekowej,
bakterie fermentacji octowej,
bakterie fermentacji propionowej,
bakterie fermentacji masłowej.
Tabela 6. Charakterystyczne cechy poszczególnych grup bakterii fermentacyjnych
Bakterie Bakterie Bakterie Bakterie
Cecha
fermentacji fermentacji fermentacji fermentacji
charakterystyczna
mlekowej octowej propionowej masłowej
kwas propionowy,
kwas masłowy,
produkty fermentacji kwas mlekowy kwas octowy kwas octowy, CO2,
CO2, H2O
H2O
typ morfologiczny ziarniaki, pałeczki pałeczki pałeczki laseczki
barwienie Grama Gram-dodatnie Gram-ujemne Gram-dodatnie Gram-dodatnie
optymalna mezofile lub
mezofile mezofile mezofile
temperatura wzrostu termofile
tworzenie

+
przetrwalników
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
Bakterie fermentacji mlekowej
Bakterie właściwej fermentacji mlekowej dzielimy na:
- bakterie homofermentatywne fermentując wytwarzają głównie kwas mlekowy oraz
śladowe ilości produktów ubocznych (Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris,
Lactobacillus),
- bakterie heterofermentatywne oprócz kwasu mlekowego wytwarzają z cukrów
produkty uboczne, takie jak: kwas octowy, CO2 i inne (Leuconostoc, Lactobacillus).
Fermentację mlekową mo\emy podzielić na:
- właściwą fermentację mlekową jest wywoływana przez bakterie homofermentatywne
i jest praktycznie wykorzystywana w przemyśle. Jej przebieg mo\na przedstawić za
pomocą równania sumarycznego:
C6H12O6 2 CH3 � CHOH � COOH + 94 kJ (22,5 kcal)
- fermentację niewłaściwą (pseudomlekową) wywołana jest przez ró\ne rodzaje
bakterii, np. Escherichia, Micrococcus, Microbacterium, prowadzi do wytworzenia kwasu
mlekowego, kwasu octowego, alkoholu etylowego, CO2 i innych produktów końcowych.
Ten rodzaj fermentacji jest niepo\ądany w przemyśle, gdy\ powoduje obni\enie wartości
końcowej produktu.
Bakterie mlekowe wykorzystuje się m.in.:
a) w przemyśle mleczarskim do produkcji napojów mlecznych fermentowanych, takich
jak: mleko ukwaszone, kefir, jogurt, mleko jogurtowe, mleko acidofilne, do ukwaszania
śmietanki spo\ywczej, do ukwaszania śmietanki przeznaczonej od produkcji masła, do
dojrzewania serów podpuszczkowych, do ukwaszania mleka do produkcji serów
twarogowych,
b) w przetwórstwie warzywnym do kwaszenia kapusty, ogórków i innych warzyw;
kwaszenie warzyw przy wykorzystaniu fermentacji mlekowej umo\liwia przetworzenie
produktów roślinnych, a jednocześnie ich zakonserwowanie,
c) w przemyśle mięsnym bakterie mlekowe biorą udział w przemianach
mikrobiologicznych zachodzących w wędlinach surowych (metka, salami) podczas ich
produkcji i przechowywania, mają wpływ na barwę, konsystencję, smak i zapach wędlin
surowych,
d) w przemyśle piekarskim bakterie mlekowe wchodzą w skład zakwasów chlebowych
(zakwaszają ciasto \ytnie).
Bakterie fermentacji octowej
Bakterie octowe nale\ą do rodzaju Acetobacter. W przemyśle wykorzystuje się ich
zdolność do utleniania alkoholu etylowego do kwasu octowego (przy udziale tlenu
atmosferycznego). Chemizm tej fermentacji mo\na przedstawić za pomocą równania
sumarycznego:
CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2O + 490 kJ (118 kcal)
Oprócz kwasu octowego w czasie fermentacji powstają jako produkty uboczne ró\ne
substancje aromatyczne, których ilość i rodzaj zale\ą od gatunku bakterii i rodzaju u\ytego
surowca.
Fermentacja octowa jest wykorzystywana na skalę przemysłową do produkcji octu, czyli
wodnego roztworu kwasu octowego.
Bakterie fermentacji propionowej
Bakterie propionowe nale\ą do rodzaju Propionibacterium, przeprowadzają proces
beztlenowego rozkładu kwasu mlekowego (lub cukru) na kwas propionowy i kwas octowy
z wydzieleniem dwutlenku węgla i wody. Przebieg tej fermentacji mo\na przedstawić za
pomocą równania sumarycznego:
3 CH3CHOH � COOH 2 CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O + wolna energia
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
Bakterie propionowe są wykorzystywane w przemyśle mleczarskim do dojrzewania
serów podpuszczkowych (zwłaszcza twardych), a tak\e towarzyszą bateriom mlekowym
w zakwasach chlebowych i niekiedy w kiszonkach.
Bakterie fermentacji masłowej
Bakterie masłowe nale\ą do rodzaju Clostridium. Mają zdolność beztlenowego rozkładu
cukrów na kwas masłowy, dwutlenek węgla i wodę zgodnie z sumarycznym równaniem:
C6H12O6 CH3CH2CH2COOH + 2 CO2 + 2 H2 + wolna energia.
Oprócz kwasu masłowego powstają liczne produkty uboczne, np. kwas octowy, alkohol
metylowy, metan, aceton, alkohol butylowy. Przebieg fermentacji zale\y od gatunku bakterii
i odczynu środowiska. W środowisku obojętnym głównym produktem tej fermentacji jest
kwas masłowy, produktów ubocznych jest niewiele. Natomiast w środowisku kwaśnym
bakterie wywołują fermentację acetobutanolową, w której powstają du\e ilości alkoholu
butylowego i acetonu.
Bakterie masłowe wykorzystuje się w procesie moczenia łodyg lnu i konopi, gdy\
fermentując błonnik, umo\liwiają oddzielenie włókien przędnych od tkanki korowej
i zdrewniałej.
Fermentacja alkoholowa dro\d\y szlachetnych
Dro\d\e szlachetne nale\ą do rodzaju Saccharomyces i dzieli się je na: piekarskie,
piwowarskie, winiarskie i gorzelnicze. Przeprowadzana przez nie fermentacja alkoholowa
polega na beztlenowym rozkładzie cukrów prostych na alkohol etylowy i dwutlenek węgla,
co mo\na przedstawić równaniem sumarycznym:
C6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 117 kJ (28 kcal)
W procesie tym powstają tak\e produkty uboczne (nieuwzględnione w zapisie).
Cechy charakterystyczne dro\d\y szlachetnych:
- fermentują cukry proste z wytworzeniem do 12% alkoholu,
- optymalne stę\enie cukrów w po\ywce wynosi do 20%,
- optymalna temperatura fermentacji wynosi 28 32�C,
- optymalne pH podło\a w granicach od 3 do 6.
Dro\d\e szlachetne dzieli się na dwie grupy:
- dro\d\e fermentacji dolnej po zakończonej fermentacji opadają na dno kadzi
fermentacyjnej,
- dro\d\e fermentacji górnej po zakończonym procesie zbierają się na powierzchni
płynu.
Dro\d\e szlachetne wykorzystywane są w przemyśle:
a) piekarskim do rośnięcia ciasta pszennego oraz w zakwasach chlebowych; spulchnianie
ciasta następuje dzięki wydzielaniu się CO2 podczas fermentacji alkoholowej w cieście,
b) piwowarskim do produkcji piwa; proces ten przebiega w dwóch etapach:
- fermentacja główna następuje tu przemiana cukrów brzeczki (wyciąg ze słodu
jęczmiennego) na alkohol etylowy i CO2, powstaje tzw. młode piwo,
- fermentacja le\akowa następuje powolne dofermentowanie pozostałych cukrów,
w wyniku czego otrzymuje się gotowe piwo,
c) winiarskim do produkcji wina; u\ywa się dro\d\y fermentacji dolnej, a proces
fermentacji ma trzy fazy:
- zafermentowanie przygotowany moszcz (sok owocowy) zaszczepia się
odpowiednią kulturą dro\d\y, które rozmna\ają się w obecności tlenu; fermentacja
prowadzi do wytworzenia dwutlenku węgla, który zbierając się nad moszczem
tworzy warstwę izolującą od dostępu powietrza,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
- fermentacja główna dro\d\e intensywnie przerabiają cukier na alkohol i CO2,
- w trakcie wzrastania stę\enia alkoholu dro\d\e zaczynają stopniowo opadać, a młode
wino ściągnięte znad dro\d\y poddaje się le\akowaniu (dojrzewaniu),
d) gorzelniczym do produkcji spirytusu; surowcami do produkcji spirytusu mogą być
ziemniaki, melasa, \yto lub owoce,
e) mleczarskim do produkcji kefiru, który jest napojem otrzymywanym w wyniku
fermentacji mlekowej i alkoholowej.
Pleśnie wykorzystywane są w przemyśle spo\ywczym do:
a) produkcji kwasu cytrynowego uzyskuje się go w procesie fermentacji cytrynowej przy
wykorzystaniu czystych kultur pleśni Aspergillus niger (kropidlak czarny),
b) otrzymywania preparatów enzymatycznych:
- preparaty pektynolityczne stosowane są w przetwórstwie owocowo-warzywnym do
hydrolizy związków pektynowych,
- preparaty amylolityczne rozkładają skrobię, stosowane w przemyśle
ziemniaczanym, piekarskim, gorzelniczym, paszowym,
- preparaty proteolityczne hydrolizują białka, znajdują zastosowanie w przemyśle
mięsnym i rybnym, piwowarskim, paszowym i w dojrzewaniu serów,
c) dojrzewania serów pleśniowych wykorzystuje się ró\ne gatunki pleśni: Penicillium
candidum i Penicillium camembert (brie, camembert), Penicillium roqueforti (rokpol).
Negatywna rola bakterii w przemyśle spo\ywczym
Ujemna rola bakterii polega na tym, \e niektóre gatunki powodują psucie się
niezabezpieczonych odpowiednio surowców i gotowych produktów. Bakterie mogą te\
zakłócać prawidłowy przebieg procesów fermentacyjnych.
Do szkodliwych bakterii nale\ą:
a) bakterie mlekowe niektóre gatunki wywołują wady mleka, masła i serów (zmieniają
smak i zapach produktów), hamują działalność dro\d\y w trakcie fermentacji
alkoholowej (powodują mętnienie, kwaśnienie piwa), powodują psucie podrobów
mięsnych, marynat owocowych, przetworów warzywnych,
b) bakterie pseudomlekowe wytwarzają w trakcie fermentacji mlekowej nie tylko kwas
mlekowy, ale tak\e kwas octowy, alkohol etylowy, dwutlenek węgla, powodując tym
samym wady mleka i jego przetworów,
c) bakterie masłowe powodują psucie się serów podpuszczkowych, konserw warzywnych
i owocowych oraz kiszonych pasz,
d) bakterie octowe są szkodliwe w przemyśle fermentacyjnym (gorzelnictwo,
piwowarstwo, winiarstwo) oraz powodują psucie się marynat owocowych i warzywnych,
e) bakterie gnilne wywołują wady wielu artykułów \ywnościowych, zwłaszcza mięsa
i jego przetworów.
Sposoby przeciwdziałania negatywnemu wpływowi bakterii na produkty spo\ywcze
Surowce, półprodukty i gotowe wyroby przemysłu spo\ywczego są bardzo dobrą
po\ywką dla wielu szkodliwych mikroorganizmów i mogą być przez nie tak zmienione, \e
nie nadają się do wykorzystania w celach spo\ywczych. Nale\y więc podejmować działania
zapobiegające rozwojowi szkodliwej mikroflory bakteryjnej oraz ochraniać gotowe produkty
przed zepsuciem poprzez ich odpowiednią konserwację.
Najwa\niejsze metody konserwowania \ywności to:
- chłodzenie lub zamra\anie produktów spo\ywczych,
- produkowanie konserw (mięsnych, warzywnych, owocowych, rybnych),
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
- suszenie (grzyby, owoce, warzywa),
- solenie (ryby, tłuszcze),
- marynowanie (śledzie, grzyby, warzywa),
- dodawanie cukrów (owoce, d\emy),
- wędzenie (mięsa, ryby),
- kwaszenie (kapusta, ogórki),
- dodawanie chemicznych środków konserwujących.
Wykorzystanie mikroorganizmów w przemyśle farmaceutycznym
Przemysł farmaceutyczny wykorzystuje procesy mikrobiologiczne do otrzymywania
prawie wszystkich stosowanych dziś antybiotyków. Są one produktami metabolizmu
promieniowców (głównie z rodzaju Streptomyces), grzybów (Aspergillus, Penicillium,
Cephalosporium) i bakterii właściwych (głównie z rodzaju Bacillus). Substancje te znalazły
szerokie zastosowanie w medycynie, poniewa\ działają wybiórczo, w niskich stę\eniach,
bakteriobójczo lub bakteriostatycznie na drobnoustroje chorobotwórcze. Antybiotyki znalazły
równie\ zastosowanie w biochemii i biotechnologii, w przemyśle spo\ywczym do
konserwowania \ywności, są aktywatorami wzrostu zwierząt hodowlanych.
Stosowane w medycynie antybiotyki stanowią niewielki odsetek substancji
antybiotycznych wytwarzanych przez drobnoustroje, muszą one być nietoksyczne lub mało
toksyczne dla organizmu ludzkiego. Działają na bakterie hamując wybrane funkcje
metaboliczne ich komórek.
Najszersze zastosowanie w lecznictwie znalazły antybiotyki wytwarzane przez
promieniowce, głównie przez rodzaj Streptomyces:
- streptomycyna wytwarzana jest przez Streptomyces griseus, działa głównie na bakterie
Gram-ujemne i prątki gruzlicy; hamuje syntezę białek,
- chloramfenikol działa na wiele bakterii Gram-dodatnich, Gram-ujemnych i riketsje,
hamuje biosyntezę białek i lipidów w komórkach bakteryjnych, wytwarzana przez
Streptomyces venezuelae,
- tetracykliny to grupa antybiotyków o szerokim zastosowaniu na bakterie Gram-
dodatnie, Gram-ujemne i riketsje; ich działanie polega na hamowaniu biosyntezy białka
i procesów energetycznych (przyłączania fosforu) w komórkach bakteryjnych; do grupy
tej nale\y: chlorotetracyklina (wytwarzana przez Streptomyces aureofaciens),
oksytetracyklina (produkowana przez Streptomycesrimosus), tetracyklina (wytwarzana
przez kilka gatunków Streptomyces),
- erytromycyna, oleandomycyna, karbomycyna to grupa antybiotyków makrolidowych
(zawierają pierścień laktonowy), hamują syntezę białek w komórkach bakterii Gram-
dodatnich i Gram-ujemnych; erytromycyna wytwarzana jest przez Streptomyces
erythraeus,
- neomycyna stosowana głównie na bakterie Gram-ujemne, hamuje syntezę białek
w komórkach bakteryjnych, wytwarzana przez bakterie Streptomyces fradiae.
Największe znaczenie wśród antybiotyków pochodzenia grzybowego ma penicylina,
wytwarzana przez grzyby z rodzaju Penicillium (głównie Penicillium chrysogenum). Działa
na bakterie Gram-dodatnie i niektóre Gram-ujemne. Penicylina jest pojęciem zbiorowym dla
kilku związków o podobnej budowie chemicznej i sposobie działania hamują one
biosyntezę ściany komórki bakteryjnej, co prowadzi do jej rozpadu.
Wykorzystanie mikroorganizmów w biotechnologii
Biotechnologia to dyscyplina naukowa, która stosuje ró\norodne zabiegi w celu
uzyskania u\ytecznych, \ywych organizmów lub pochodzących z nich produktów.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
W biotechnologii praktyczne zastosowanie mają osiągnięcia biologii molekularnej i in\ynierii
genetycznej, cytologii i embriologii. Najwa\niejszymi dziedzinami zastosowań współczesnej
biotechnologii są rolnictwo i medycyna, a stosowane przez nią procesy biologiczne
wykorzystuje się są na skalę przemysłową.
Przykłady wykorzystania drobnoustrojów w biotechnologii:
a) produkcja preparatów enzymatycznych:
- amylazy to enzymy rozkładające skrobię, produkowane przez grzyby Aspergillus
oryzae, Aspergillus niger i bakterie Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus
polymyxa; wykorzystywane są w przemyśle spo\ywczym (gorzelnictwo,
piwowarstwo, piekarnictwo, przemysł ziemniaczany, przetwórstwo warzyw
i owoców), przemyśle kosmetycznym,
- proteazy hydrolizują wiązania peptydowe w białkach, produkowane przez Bacillus
licheniformis, Bacillus firmus, Bacillus pumilis, Bacillus subtilis, Pseudomonas
aeruginosa, Streptomyces griseus, Streptomyces lactis, Aspergillus niger; stosowane
są w przemyśle kosmetycznym (kremy, proszki do prania), farmaceutycznym,
skórzanym, spo\ywczym (mleczarstwo, produkcja koncentratów spo\ywczych),
- pektynazy rozkładają pektyny, wytwarzane przez Aspergillus niger, Aspergillus
flavus, Aspergillus oryzae, Sclerotina; u\ywane są do klarowania soków i win,
w produkcji wódek i likierów, kawy i koncentratów kawowych,
b) wytwarzanie białek człowieka przez bakterie bakterie z wprowadzonymi ludzkimi
genami syntetyzują białka człowieka które mo\na wykorzystać w celach
terapeutycznych, np.:
- insulinę hormon regulujący poziom cukru we krwi, stosowany w leczeniu cukrzycy,
- czynnik VIII białko uczestniczące w krzepnięciu krwi, stosowane w leczeniu
hemofilii,
- hormon wzrostu człowieka białko stosowane w leczeniu zaburzeń rozwoju,
- erytropoetynę białko stymulujące dojrzewanie erytrocytów, stosowane w leczeniu
anemii,
- aktywator plazminogenu białko wspomagające rozpuszczanie zakrzepów, stosowane
w leczeniu chorób serca i układu krą\enia,
c) wytwarzanie szczepionek bakterie produkują białka wirusowe, wykorzystywane
w produkcji szczepionek (m.in. na wirusowe zapalenie wątroby typu B),
d) stosowanie genów bakteryjnych w biotechnologii roślin przykładem jest kukurydza BT
zawierająca gen pochodzący z bakterii Baccillus thuringiensis odpowiedzialny za
produkcję białka, które jest toksyczne dla szkodników; rolnicy uprawiający kukurydzę
BT nie muszą w związku z tym stosować w uprawie środków owadobójczych.
Rodzaje zatruć pokarmowych i sposoby przeciwdziałania im
Drobnoustroje chorobotwórcze, zaliczane do paso\ytów, wywołują choroby, a nawet
śmierć swojego \ywiciela. Miarą zjadliwości drobnoustroju jest wytwarzanie przez niego
toksyn oraz zdolność umiejscowienia i namna\ania się w organizmie. Toksyny bakteryjne
mogą być wydzielane na zewnątrz komórki (egzotoksyny) lub tworzą się wewnątrz bakterii
(endotoksyny). Zaka\enie następuje po wtargnięciu drobnoustroju do wnętrza organizmu
człowieka (roślin, zwierząt) i pokonaniu mechanizmów obronnych. Choroby zakazne szerzą
się ró\nymi drogami: przez bezpośredni kontakt z chorym osobnikiem, drogą kropelkowo-
powietrzną, drogą wodno-pokarmową, przez ziemię, produkty spo\ywcze, przedmioty
codziennego u\ytku, mogą być przenoszone przez owady lub gryzonie.
Zatrucia pokarmowe to ostre schorzenia przewodu pokarmowego, występujące na skutek
spo\ycia produktów zawierających chorobotwórcze bakterie lub ich toksyny.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
Tabela 7. Charakterystyka najczęstszych zatruć pokarmowych człowieka
Jednostka
Bakterie yródło zaka\enia i przebieg kliniczny
chorobowa
- spo\ycie zaka\onej wody lub pokarmu,
- okres wylęgania choroby trwa zwykle 10-14 dni,
dur brzuszny Salmonella typki - wzrost temperatury ciała (do 39-40�C), ból brzucha
(tyfus) (pałeczka durowa)
i głowy, brak apetytu, kaszel, nie\yt oskrzeli, na skórze brzucha
i dolnej części klatki piersiowej pojawia się wysypka, język
suchy pokryty brunatnym nalotem, mo\e wystąpić biegunka
- spo\ycie zaka\onej wody lub pokarmu,
Salmonella
dur rzekomy - objawy podobne jak w durze brzusznym, ale przebieg choroby
paratyphi
łagodniejszy
Salmonella - spo\ycie zaka\onego pokarmu,
zakazne zatrucia typhomurium, - okres wylęgania choroby trwa zwykle od 2 do 48 h,
pokarmowe S. enteritidis, - nagłe objawy: bóle brzucha, nudności, biegunka, wymioty, bóle
S. dublin i zwroty głowy, gorączka, osłabienie i odwodnienie organizmu,
- spo\ycie zaka\onej wody lub pokarmu,
- okres wylęgania choroby trwa zwykle 2 5 dni,
czerwonka Shigella (pałeczki
- dreszcze, wysoka gorączka, ból brzucha, biegunka, stolce
bakteryjna czerwonkowe)
z domieszka krwi, odwodnienie, apatia, senność, bóle
mięśniowe
- spo\ycie zaka\onego pokarmu: wędliny, mięso, sałatki, ciasta,
zatrucia Staphylococcus lody,
gronkowcowe aureus - objawy chorobowe pojawiają się po około 2 godz.
- wymioty, biegunka, spadek ciśnienia krwi, zapaść
- spo\ycie zaka\onego pokarmu: konserwy mięsne, rybne
i warzywne, surowe wędliny, ryby solone lub wędzone,
Clostridium
botulizm (zatrucie - okres wylęgania choroby trwa od kilku do 48 h,
botulinum
jadem - toksyna botulinowa działa na układ nerwowy: podwójne
(laseczka jadu
kiełbasianym) widzenie, trudności w mówieniu i połykaniu, zawroty głowy,
kiełbasianego)
osłabienie, suchość w jamie ustnej, wzdęcie brzucha i zaparcia,
utrudnione oddychanie (śmiertelność du\a około 65%)
- spo\ycie zaka\onego pokarmu i wody,
Vibrio cholerae - okres wylęgania choroby od kilku godzin do 5 dni,
cholera (pałeczka podobna - biegunka, wymioty, osłabienie, utrata łaknienia, bóle
do przecinka) mięśniowe, silne odwodnienie, suchość błon śluzowych i skóry,
mo\e doprowadzić do bezmoczu, zapaści i śmierci.
Zapobieganie zatruciom pokarmowym polega na:
- kontroli weterynaryjnej zwierząt rzeznych i mięsa,
- stałej kontroli nosicielstwa wśród pracowników zatrudnionych w zakładach przemysłu
spo\ywczego,
- przestrzeganiu odpowiednich warunków sanitarno-higienicznych produkcji
i magazynowania produktów spo\ywczych,
- przestrzeganiu obowiązujących parametrów obróbki termicznej przy produkcji artykułów
spo\ywczych,
- u\ywaniu wody zdatnej do picia,
- zwalczaniu gryzoni i much.
Normy mikrobiologiczne
Mo\liwość zaka\enia ludzi przez bakterie chorobotwórcze znajdujące się w wodzie,
glebie lub powietrzu zmusza do prowadzenia stałej kontroli higieniczno-sanitarnej tych
środowisk:
a) Ocena sanitarna wody
Ocena sanitarna wody polega na pośrednim wnioskowaniu o obecności form
patogennych, opartym na tzw. bakteriach wskaznikowych, które stale \yją jako saprofity
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
w przewodzie pokarmowym człowieka i zwierząt wy\szych. Ich obecność w wodzie
świadczy o jej zanieczyszczeniu kałowym, a zatem równie\ o niebezpieczeństwie zaka\enia
wody mikroorganizmami chorobotwórczymi. Kontroli sanitarnej podlega woda pitna, wody
w basenach kąpielowych i zbiornikach wód powierzchniowych. Mikroflora saprofityczna
jelita grubego człowieka o znaczeniu wskaznikowym obejmuje bakterie: Escherichia coli,
Streptococcus faecalis i Clostridium perfringens. Praktycznie uniwersalnym wskaznikiem
zanieczyszczenia wody odchodami ludzkimi i zwierzęcymi stały się pałeczki grupy coli.
Na stopień zaka\enia wskazuje tzw. miano coli jest to najmniejsza objętość badanej wody,
w której stwierdza się obecność bakterii grupy coli. Index (wskaznik) coli jest to liczba
pałeczek okrę\nicy stwierdzona w 100 cm3 wody.
b) Ocena sanitarna gleby
Gleba jest systematycznie zanieczyszczana ró\nymi substancjami powstającymi
w wyniku działalności gospodarczej człowieka. Mikroorganizmy chorobotwórcze dostają się
do gleby z powietrza i wód powierzchniowych lub są wprowadzane przez człowieka wraz ze
ściekami bytowo-gospodarczymi i odchodami ludzkimi i zwierzęcymi (z szamba lub
gnojówki). Wśród bakterii patogennych wykrywanych w powierzchniowych warstwach gleby
najbardziej niebezpieczne dla człowieka są: Clostridium tetani (laseczki tę\ca), Clostridium
botulinum, Bacillus anthracis (laseczki wąglika), Mycobakterium tuberculosis (prątki
gruzlicy), Salmonella (pałeczki duru brzusznego), Shigella (pałeczki czerwonki).
Sanitarno-mikrobiologiczna analiza gleby obejmuje kilka wskazników, najwa\niejsze to:
miano coli (bakterii grupy coli), miano Escherichia coli (jako wskaznik świe\ego
zanieczyszczenia fekalnego), miano Clostridium perfringens (jako wskaznik odległego
w czasie ska\enia gleb fekaliami) oraz ogólna liczba bakterii wegetatywnych
i przetrwalnikujących (stosunek ogólnej liczby bakterii do bakterii prztrwalnikujących
świadczy o stopniu rozkładu w glebie związków organicznych; w końcowych etapach
mineralizacji wzrasta ilość przetrwalników bakteryjnych).
Tabela 8. Ocena sanitarno-bakteriologiczna gleby (wg Gorbowej W.A.) [8, s. 224]
Oznaczenia
Stan gleby Liczba bakterii saprofitycznych Miano bakterii Clostridium
Miano coli
w 1g gleby perfringens
Czysta 1 2,5 x 106 1,0 0,1
Umiarkowanie
1 2,5 x 106 1,0 0,01 0,1 0,001
zanieczyszczona
Zanieczyszczona >2,5 x 106 0,01 0,001 0,001 0,0001
Silnie
>10 x 106 0,001 0,0001
zanieczyszczona
c) Ocena sanitarna powietrza
Powietrze jest drogą przenoszenia mikroorganizmów, bakterie i zarodniki grzybów
w nim występujące powiązane są z cząsteczkami stałymi lub kroplami cieczy w postaci
aerozolu lub pyłu bakteryjnego. Na liczebność mikroorganizmów w powietrzu mają wpływ:
opady atmosferyczne, nasłonecznienie, temperatura, pora roku i dnia, ruch powietrza,
wilgotność, ciśnienie atmosferyczne oraz ilość zanieczyszczeń.
Wśród mikroflory powietrza spotykane są organizmy saprofityczne i chorobotwórcze,
przewa\ają bakterie Gram-dodatnie (gronkowce, pakietowce i paciorkowce), z grzybów
najczęściej obecne są rodzaje Aspergillus, Penicillium, Mucor, Cladosporium
i Saccharomyces. W pomieszczeniach u\ytkowych człowiek mo\e być zródłem
zanieczyszczenia mikrobiologicznego, zwłaszcza bakteriami chorobotwórczymi.
Mikroorganizmy wskaznikowe, stosowane w badaniach powietrza, nie są
chorobotwórcze, ale świadczą o mo\liwości występowania bakterii chorobotwórczych. Do
bakterii wskaznikowych nale\ą m.in.: Streptococcus salivarius, Streptococcus viridans.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
Tabela 9. Dopuszczalny stopień mikrobiologicznego zanieczyszczenia powietrza pomieszczeń u\ytkowych
(wg B. Krzysztofika) [8, s. 228]
Dopuszczalna liczba mikroorganizmów
w 1m3 powietrza
Rodzaj pomieszczenia Liczebność Liczebność
L.p. Liczebność mikroorg.
u\ytkowego mikroorg. grzybów na
na agarze
hemolizujących na podło\u
od\ywczym
agarze z krwią Sabourauda
Powietrze zewnętrzne
I 3000 100 1000
atmosferyczne
II Pomieszczenia słu\by zdrowia
1 Sala operacyjna 100 0 0
2 Sala opatrunkowa 150 0 50
3 Sala z chorymi 1000 50 200
Pomieszczenia domów
III
mieszkalnych
1 Kuchnia i jadalnia 2000 100 300
2 Pokój salon 1500 50 200
3 Sypialnia 1000 50 100
IV Pomieszczenia szkolne
1 Sale wykładowe 1500 50 200
2 Sale do ćwiczeń 2000 100 200
3 Sale gimnastyczne 3000 150 300
V Pomieszczenia produkcyjne
1 Przemysł spo\ywczy 600 0 0
2 Przemysł mięsny 500 0 50
3 Przemysł fermentacyjny 600 50 0
4.5.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie funkcje pełnią mikroorganizmy w przyrodzie?
2. Na czym polegają procesy mineralizacji i humifikacji?
3. Jaka jest rola mikroorganizmów w obiegu węgla w przyrodzie?
4. Jaka jest rola bakterii w obiegu azotu w przyrodzie?
5. Jakie rodzaje mikroorganizmów wykorzystujemy w przemyśle spo\ywczym?
6. Czym ró\ni się fermentacja mlekowa od pseudomlekowej?
7. W jakich gałęziach przemysłu spo\ywczego wykorzystujemy procesy fermentacyjne
bakterii i dro\d\y?
8. Jakie jest zastosowanie pleśni w przemyśle spo\ywczym?
9. Na czym polega ujemna rola bakterii przemyśle spo\ywczym?
10. Jakie są sposoby konserwowania produktów spo\ywczych?
11. W jaki sposób działają antybiotyki i jakie jest ich zastosowanie?
12. Jak wykorzystuje się bakterie w biotechnologii?
13. Jakie są rodzaje zatruć pokarmowych?
14. Co oznacza wskaznik miano coli i jakie jest jego zastosowanie w kontroli sanitarnej
wody i gleby?
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wykryj obecność bakterii denitryfikacyjnych w glebie.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) rozcieńczyć badaną próbkę gleby w roztworze soli fizjologicznej od 10-1 do 10-9,
2) posiać 1cm3 z ka\dego rozcieńczenia do probówek z po\ywką ciekłą,
3) prowadzić hodowlę przez 7 dni w temperaturze 27�C,
4) sprawdzić obecność związków azotowych w probówkach zmętnianych po okresie
hodowlanym:
- nanieść po 1 cm3 hodowli do wgłębień na płytce porcelanowej, dodać około 0,5 cm3
roztworu kwasu sulfanilowego i około 0,5 cm3 roztworu ą-naftyloaminy czerwone
zabarwienie próbki świadczyć będzie o obecności azotynów (NO2-),
- nanieść po 0,5cm3 hodowli do wgłębień na płytce porcelanowej i około 0,2 cm3
dwufenyloaminy niebieskie zabarwienie próbki świadczyć będzie o obecności
azotanów (NO3-),
- nanieść po 0,2 cm3 odczynnika Nesslera do wgłębień na płytce, a następnie dodać
około 2 cm3 badanej hodowli intensywnie \ółte zabarwienie próbki świadczyć
będzie o obecności azotu amonowego (NH4+),
5) zestawić wyniki obserwacji w tabeli:
Dodany odczynnik Wynik (zabarwienie) Wykryty związek
kwas sulfanilowy,
ą-naftyloamina
dwufenyloamina
odczynnik Nesslera
6) wyciągnąć wnioski z przeprowadzonych obserwacji.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- gleba,
- probówki z po\ywką (bulion zwykły z saletrą potasową),
- pipety na 1,0 lub 2,0 cm3,
- płytki porcelanowe białe z 12 wgłębieniami,
- odczynniki: kwas sulfanilowy, ą-naftyloamina, dwufenyloamina, odczynnik Nesslera,
- sól fizjologiczna,
- cieplarka.
Ćwiczenie 2
Oznacz miano bakterii grupy coli metodą fermentacyjną probówkową.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wykonać szereg rozcieńczeń próbki wody powierzchniowej (od 10-1 do 10-6),
2) posiać 1 cm3 próbki z rozcieńczeń na płynne podło\e Eijkmana z błękitem
bromotymolowym w probówkach D�rhama,
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
3) inkubować posiewy w temperaturze 37�C przez 24 godziny,
4) oczytać wyniki: za wynik dodatni uznaje się zmianę barwy podło\a z zielonej na \ółtą,
obecność gazu w rurkach D�rhama oraz zmętnienie po\ywki (zmiany takie świadczą
o wzroście w po\ywce bakterii fermentujących laktozę z wytworzeniem kwasu i gazu),
5) wykonać badania potwierdzające: z dodatnich próbek posiać przy pomocy jałowej ezy
niewielką ilość materiału na płytki z podło\em Endo,
6) inkubować posiewy w temperaturze 37�C przez 24 godziny,
7) odczytać wyniki: za wynik dodatni przyjmuje się wzrost kolonii gładkich,
ciemnoczerwonych z metalicznym połyskiem,
8) ustalić miano coli, czyli podać najmniejsze rozcieńczenie próby, w której wykryto
bakterie coli (np. jeśli bakterie coli zostały wykryte w rozcieńczeniu 10-5,
a w rozcieńczeniu 10-6 ju\ nie wykryto ich obecności, to miano coli wynosi 10-5).
Rysunek do ćwiczenia 2. Probówki z po\ywką i probówkami D�rhama:
a) probówka D�rhama wypełniona po\ywką (bez gazu), b) probówka D�rhama
wypełniona gazem. [2, s.123]
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- woda ze zbiornika powierzchniowego,
- probówki D�rhama z po\ywką (płynne podło\e Eijkmana z błękitem bromotymolowym),
- płytki Petriego z podło\em Endo,
- pipety na 1,0 lub 2,0 cm3,
- eza,
- sól fizjologiczna,
- cieplarka.
Ćwiczenie 3
Oznacz ilość drobnoustrojów w 10 m3 powietrza metodą sedymentacyjną.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) otworzyć 2 płytki Petriego z po\ywką w badanym pomieszczeniu na okres 15 minut (lub
10 minut),
2) zamknąć płytki po upływie czasu sedymentacji, odwrócić do góry dnem i wstawić do
termostatu,
3) inkubować płytki w temperaturze 27�C przez 7 dni,
4) policzyć wyrosłe kolonie po zakończonej inkubacji,
5) przeliczyć ilość kolonii na 10 dm3 powietrza wg wzoru:
a �"100
x =
b �" k
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
gdzie: a średnia arytmetyczna z liczby kolonii wyrosłych na dwóch płytkach,
b powierzchnia płytki w cm2 (dla płytki o średnicy 10 cm powierzchnia wynosi
78,5 cm2),
k współczynnik czasu otwarcia płytki (dla 5 minut k=1, dla 10 minut k=2 itd.),
100 przeliczenie powierzchni płytki na 100 cm2,
6) określić na podstawie otrzymanego wyniku stopień czystości powietrza wykorzystując
dane z tabeli 9.
Wyposa\enie stanowiska pracy:
- płytki Petriego z bulionem agarowym,
- cieplarka.
4.5.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) opisać rolę drobnoustrojów w przyrodzie?
1 1
2) opisać rolę mikroorganizmów w obiegu pierwiastków w przyrodzie?
1 1
3) podać przykłady wykorzystania mikroorganizmów w przemyśle
spo\ywczym? 1 1
4) scharakteryzować negatywny wpływ bakterii na produkty
spo\ywcze? 1 1
5) wymienić sposoby konserwacji produktów spo\ywczych?
1 1
6) opisać sposoby wykorzystania bakterii w przemyśle
farmaceutycznym i biotechnologii? 1 1
7) scharakteryzować rodzaje zatruć pokarmowych człowieka?
1 1
8) oznaczyć miano coli?
1 1
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49
5. SPRAWDZIAN OSIGNIĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uwa\nie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, wstawiając w odpowiedniej
rubryce znak X. W przypadku pomyłki nale\y błędną odpowiedz zaznaczyć kółkiem
a następnie zaznaczyć odpowiedz prawidłową.
5. Test zawiera 25 zadań. Do ka\dego zadania dołączone są 4 mo\liwe odpowiedzi. Tylko
jedna jest prawdziwa.
6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielanie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłó\ jego rozwiązanie
na pózniej i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.
8. Na rozwiązanie testu masz 45 min.
Powodzenia
ZESTAW ZADAC TESTOWYCH
1. Do posiewu drobnoustrojów na powierzchnię po\ywki stałej w płytce Petriego u\ywa się
a) ezy.
b) bagietki szklanej.
c) pipety pasteurowskiej.
d) igły preparacyjnej.
2. Powiększenie okularu wynosi 10x, powiększeni obiektywu 40x. Całkowite
powiększenie uzyskane w mikroskopie wynosi
a) 50x.
b) 500x.
c) 40x.
d) 400x.
3. Pod względem chemicznym wirusy zbudowane są z
a) DNA i RNA.
b) DNA i RNA oraz białek.
c) DNA lub RNA oraz białek.
d) DNA i RNA oraz lipidów.
4. W lizogenicznym cyklu rozwoju wirusa następuje
a) powielenie cząstek wirusa i rozpad komórki gospodarza.
b) powielenie cząstek wirusa i uwolnienie ich przez błonę komórki gospodarza.
c) przyłączenie DNA wirusowego do DNA materiału genetycznego komórki
gospodarza.
d) przyłączenie RNA wirusa do DNA komórki gospodarza i jej rozpad.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50
5. Przedstawione na rysunkach układy komórek bakteryjnych to
a) A dwoinki, B pakietowce, C gronkowce.
b) A paciorkowce, B pakietowce, C gronkowce.
c) A czwórniaki, B dwoinki, C gronkowce.
d) A paciorkowce, B czwórniaki, C gronkowce.
6. Ka\da komórka bakteryjna posiada
a) błonę komórkową, cytoplazmę, plazmidy.
b) ścianę komórkową, rzęski, ciała chromatoforowe.
c) mezosomy, nukleoid, ścianę komórkową.
d) otoczkę śluzową, ciała zapasowe, fimbrie.
7. Mezosomy to struktury komórki bakteryjnej odpowiedzialne za
a) oddychanie komórkowe.
b) biosyntezę białek.
c) trawienie wewnątrzkomórkowe.
d) rozmna\anie płciowe.
8. Bakterie chemoautotroficzne uzyskują energię potrzebną do wytwarzania związków
organicznych z
a) utleniania węglowodanów.
b) utleniania związków mineralnych.
c) redukcji związków mineralnych.
d) energii słonecznej.
9. Asymilację azotu atmosferycznego przeprowadzają bakterie
a) Rhizobium, Lactobacillus.
b) Rhizobium. Azotobacter chroococcum.
c) Clostridium pasteurianum, Acetobacter.
d) Escherichia coli, Azotobakter.
10. Ściana komórkowa dro\d\y zawiera w swoim składzie
a) celulozę.
b) fosfolipidy.
c) białka.
d) chitynę.
11. Zarodniki konidialne pędzlaka i kropidlaka tworzą się
a) na drodze mejozy.
b) w kulistych zarodniach.
c) w workach po 8 zarodników.
d) przez odcięcie komórki na końcu strzępki.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
51
12. Faza równowagi, występująca w trakcie hodowli okresowej bakterii, świadczy o tym, \e
a) więcej bakterii dzieli się ni\ wymiera.
b) więcej bakterii wymiera, ni\ powstaje z podziałów.
c) tyle samo bakterii powstaje w wyniku podziałów co wymiera.
d) ilość bakterii nie zmienia się, gdy\ nie obserwuje się podziałów komórkowych.
13. Bulion od\ywczy jest przykładem podło\a
a) podstawowego.
b) wzbogaconego.
c) identyfikacyjnego.
d) ró\nicującego.
14. Do oznaczania bakterii grupy coli metodą fermentacyjną probówkową stosuje się
a) podło\e Eijkmana w probówkach D�rhama.
b) po\ywkę Chapmana.
c) bulion zwykły z saletrą potasową.
d) po\ywkę Sabourauda.
15. Do czynników fizycznych wpływających na rozwój mikroorganizmów zalicza się
a) ciśnienie osmotyczne, temperaturę, pH.
b) temperaturę, promieniowanie, ciśnienie osmotyczne.
c) antybiotyki, temperaturę, obecność fagów.
d) ciśnienie hydrostatyczne, ultradzwięki, pH.
16. Zjawisko plazmolizy zachodzi po umieszczeniu komórki w roztworze
a) hipotonicznym.
b) hipertonicznym.
c) izotonicznym.
d) o ni\szym ciśnieniu osmotycznym ni\ ciśnienie w komórce.
17. Chorobotwórcze bakterie paso\ytnicze nale\ą do grupy bakterii
a) psychrofilnych.
b) termofilnych.
c) mezofilnych.
d) stenotermofilnych.
18. Niska temperatura działa na większość bakterii
a) bakteriobójczo, niszcząc komórki bakteryjne.
b) bakteriobójczo niszcząc przetrwalniki bakteryjne.
c) bakteriostatycznie, niszcząc ścianę komórkową bakterii.
d) bakteriostatycznie, hamując procesy \yciowe bakterii.
19. W glebie występują liczne bakterie zaliczane do grupy reducentów. Ich rola w obiegu
materii w przyrodzie polega na
a) syntezie związków organicznych z nieorganicznych.
b) rozkładzie martwej materii organicznej.
c) wytwarzaniu związków organicznych w procesie fotosyntezy.
d) wytwarzaniu związków organicznych w procesie chemosyntezy.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
52
20. W cyklu obiegu azotu w przyrodzie uczestniczą ró\ne grupy bakterii. Utlenianie
amoniaku do azotanów (III) przeprowadzają bakterie
a) Nitrosomonas.
b) Nitrobacter.
c) Azotobacter.
d) Rhizobium.
21. Rola bakterii denitryfikacyjnych w przyrodzie jest
a) pozytywna, gdy\ wzbogacają glebę w związki azotowe.
b) negatywna, gdy\ zwiększają zawartość N2 w glebie.
c) negatywna, gdy\ zmniejszają zawartość związków azotowych w glebie.
d) pozytywna, gdy\ wią\ą azot atmosferyczny.
22. Mikroorganizmy, dzięki swoim właściwościom fermentacyjnym, wykorzystywane są
w przemyśle spo\ywczym. Do wytwarzania kefiru nale\y u\yć
a) bakterii fermentacji octowej.
b) bakterii fermentacji mlekowej.
c) bakterii fermentacji mlekowej i dro\d\y szlachetnych.
d) bakterii fermentacji propionowej.
23. Antybiotyki hamują wybrane funkcje metaboliczne bakterii. Streptomycyna powoduje
a) zahamowanie syntezy białek komórkowych.
b) rozpad ściany komórkowej bakterii.
c) uszkodzenie DNA komórki bakteryjnej.
d) zahamowanie syntezy lipidów komórkowych.
24. Bakterie chorobotwórcze mogą wywołać ró\ne dolegliwości. Grozne dla \ycia człowieka
działanie na układ nerwowy wykazuje
a) pałeczka czerwonki.
b) laseczka jadu kiełbasianego.
c) pałeczka durowa.
d) pałeczka cholery.
25. Do oceny stanu sanitarnego wód słu\y wskaznik
a) kwasowość wody.
b) zasadowość wody.
c) miano coli.
d) miano Streptococcus salivarius.
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
53
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko..........................................................................................
Wykonywanie badań mikrobiologicznych
Zakreśl poprawną odpowiedz.
Nr
Odpowiedz Punkty
zadania
1.
a b c d
2.
a b c d
3.
a b c d
4.
a b c d
5.
a b c d
6.
a b c d
7.
a b c d
8.
a b c d
9.
a b c d
10.
a b c d
11.
a b c d
12.
a b c d
13.
a b c d
14.
a b c d
15.
a b c d
16.
a b c d
17.
a b c d
18.
a b c d
19.
a b c d
20.
a b c d
21.
a b c d
22.
a b c d
23.
a b c d
24.
a b c d
25.
a b c d
Razem:
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
54
6. LITERATURA
1. Balerstet J., Lewiński W.: Biologia 1. Zakres rozszerzony. Podręcznik dla liceum
ogólnokształcącego. Wydawnictwo Pedagogiczne OPERON, Rumia 2002
2. Długoński J.(red.): Biotechnologia mikrobiologiczna. Ćwiczenia i pracownie
specjalistyczne. Wydawnictwo Uniwersytetu Aódzkiego, Aódz 1997
3. Drewniak E., Drewniak T.: Mikrobiologia \ywności. WSiP, Warszawa 1999
4. Jawetz E..: Przegląd mikrobiologii lekarskiej. PZWL, Warszawa 1974
5. Kędzia W.: Diagnostyka mikrobiologiczna w medycynie. PZWL, Warszawa 1990
6. Kosewska L.: Analiza mikrobiologiczna w przemyśle spo\ywczym. WSiP, Warszawa
1986
7. Kowalczyk R.: Mikroskop, budowa i u\ytkowanie. WNT, Warszawa 1966
8. Kunicki-Goldfinger W.: śycie bakterii. PWN, Warszawa 1994
9. Mrozowska J. (red): Laboratorium z mikrobiologii ogólnej i środowiskowej.
Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1999
10. Pyłka-Gutowska E.: Ekologia z ochroną środowiska. Wydawnictwo Oświata, Warszawa
2004
11. Salyers A., Whitt D.: Mikrobiologia. Ró\norodność, chorobotwórczość i środowisko.
PWN, Warszawa 2003
12. Villee C.A.: Biologia. PWRiL, Warszawa 1990
13. www.kbpr.wm.tu.koszalin.pl/czerwewa.htm
Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
55

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
06 Wykonywanie badań mikrobiologicznych
06 Wykonywanie prac z zakresu obróbki mechanicznej metali
06 Wykonywanie ręcznej obróbki drewna
06 Wykonywanie dzianin na maszynach dziewiarskich
06 Wykonywanie prostych prac z zakresu obróbki ręcznejidd43
06 Wykonywanie ćwiczeń słuchowo głosowych
06 Wykonywanie prac przygotowawczo zakończeniowych
713[08] Z3 06 Wykonywanie izolacji zimnochronnych rurociągów i komór chłodniczych
01 Wykonywanie badań i pomiarów obwodów prądu stałegoid013
06 Wykonywanie podstawowych robót ślusarskich
06 Wykonywanie rysunków odręcznych
1 Metodyka badań mikrobiologicznych 2
Wykonywanie badań geofizycznych
712[02] Z1 06 Wykonywanie i demontaż rusztowań drewnianych
05 Wykonywanie badań biochemicznych
35 Wykonywanie mikrobiologicznych badań żywności

więcej podobnych podstron