1.Fotosynteza a autotrofy
Do fotosyntezy zdolne są sinice, u których fotosynteza przebiega tak samo jak u roślin (fotosynteza oksygeniczna) oraz bakterie zielone i purpurowe, przeprowadzające fotosyntezę anoksygeniczną w warunkach beztlenowych. Fotosynteza anoksygeniczna – (anabolioczny proces) zachodzi dzięki barwnikowi zawartemu w drobnoustrojach: bakteriochlorofil (absorbuje fale trochę dłuższe niż chlorofil). U bakterii purpurowych dodatkowo występuje karetonoid. Zamiast wody bakterie te wykorzystują inny zredukowany związek nieorganiczny, np. siarkowodór. Wtedy produktem ubocznym fotosyntezy jest u nich siarka. Przykładem bakterii purpurowej jest Rhodopseudomonas sphaeroides (niesiarkowa) oraz R. capsulatus. Fotosynteza anoksygeniczna ma dwa elementy: I system transportu elektrownów i II fotosystem (centrum reakcji). I powoduje, że protony są pompowane, co przyczynia się do powstania PMF (do syntezy ATP). Fotosynteza przekształca energie świetlną w chemiczną (u purpurowych system ten nosi nazwę kompleksem bc). II od fotosystemu zaczyna się fotosynteza. Bakteriochlorofil absorbuje falę o długości 870nm wzbudzając elektron do bardziej elektroujemnego. Przenoszony jest na ubichinony. Ubichinony są przenoszone do kompleksu bc. E0’ są przenoszone na cytochrom c i przenosi je do fotosystemu. Przepływ elektronów jest cykliczny i powstaje w nim PMF, z którego może powstać ATP. Donorem elektronów jest wzbudzony P870 a akceptorem niewzbudzony P870. Niektóre elektrony wychodzą z cyklu przenoszenia elektronów by powstało NADPH. U bakterii zielonych, proces zachodzi podobnie. E ujemny redukuje ferrodoksyne, białko redukujące NADP+ do NADPH bez wydawania energii. Gdy proces jest niecykliczny powstaje NADPH, by uzupełnić stratę elektronów pobiera się je z utleniania zw siarki lub zw organicznych. Fotosynteza oksygenowa –Nitrogeneza i Cykl Calvina, które pozwalają sinicom na samowystarczalność potrzebują dużo ATP. Źródłem elektronów w oksynogenezie jest woda. Fotosystem II (niecykliczny) służy do uzyskania energii poprzez wzbudzenie elektronu i powstania PMF w wyniku przeniesienia E na cytochrom. Plastocyjanina przenosi elektrony na kolejny fotosystem I (cykliczny). Dochodzi do redukcji ferrodoksyny i powstania NADPH i powstania PMF dzięki elektrony niebiorące udział w tym procesie. Nie musza wytwarzać PMF do powstania NADPH. Fotosynteza u autotrofów przebiega w błonie cytoplazmatycznej.
2. Endospory, endotoksyny (np. Bacillus Anthracis)
Sporulacja – proces tworzenia endospory, przebiega on według następującego schematu:
• I stadium – uwypuklenie błony cytoplazmatycznej do wnętrza komórki. Tworzy się przegroda
• II stadium – DNA dzieli się na genofor sporangium i genofor prespory
• III stadium – DNA prespory zostaje oddzielone i otoczone dwiema błonami cytoplazmatycznymi
• IV stadium – wewnętrzna błona tworzy ścianę komórkową przetrwalnika, a zewnętrzna daje do środka korteks
• V stadium – zakończenie formowania korteksu i osłon białkowych
• VI stadium – osłonki stają się nieprzepuszczalne i ciepłoodporne, ustanie metabolizmu i wejście stan anabiozy
• VII stadium – uwolnienie endospory spowodowane lizą sporangium
Mamy różnego rodzaju przetrwalników
1.Konidia promieniowców powstają przez przewężenie nitki promieniowca, przy czy często są wytwarzane na specjalnych nitkach sporonośnych mających tendencję do wyrastania ku górze, ponad podłoże. Nie są one tak wytrzymałe na temperaturę jak endospory, będąc tylko nieznacznie bardziej ciepłooporne niż formy wegetatywne. Znoszą jednak dobrze suszę i mogą przetrwać w tej postaci okresy niesprzyjające wzrostowi. Zarodniki konidialne powstają w wyniku odcinania się komórki lub komórek z trzonka konidialnego. W zależności od sposobu powstawania i morfologii.
2. Mikrospory to twory charakterystyczne dla Myxobacteriales, kuliste lub w kształcie krótkich pałeczek. Powstają przez skracanie komórek wegetatywnych i otoczenie się grubą błoną. Są oporne na wysuszenie, promieniowanie UV i względnie oporne na podwyższoną temperaturę.
3. Cysty Azotobacter- w nich procesy oddychania są znacznie spowolnione. Cysty są oporne na wysychanie, promieniowanie UV i jonizujące oraz urazy mechaniczne. W przeciwieństwie do endospor są one jednak mało oporne na podwyższoną temperaturę. Ponadto mogą szybko utleniać egzogenne źródła energii. Polega na wytworzeniu przez organizm grubej błony komórkowej dookoła nukleoidu, która skutecznie chroni go przed działaniem niekorzystnych warunków. Ich powstawanie jest stymulowane przez różnorakie związki, np. butanol.
4. Ankiety sinic to komórki o zgrubiałych ścianach, często charakteryzujące się intensywnym zabarwieniem. Chronią organizm w okresach braku światła, suszy lub niskich temperatur.
Tyndalizacja- po pierwszym zagotowaniu endospory kiełkują i zostają zabite w dalszej części procesu.
ENDOTOKSYNY - lipopolisacharydy i kwasy lipotejchojowe – Toksyny występujące w błonie zewnętrznej bakterii Gram-ujemnych. Lipopolisacharyd jest uwalniany tylko podczas lizy komórki. Endotoksyny powodują odpowiedź zapalną. Komórki, które przeżyją atak neutrofili posiadanie endotoksyn będzie korzystne gdyż, po lizie rozłożone tkanki staną się źródłem pokarmowym dla nich. ą stosunkowo trwałe chemicznie i odporne na ogrzewanie w temp. 60 °C przez kilka godzin. Np. zgorzel gazowa.
3. Staphylococcus charakterystyka - Są to bakterie o kształcie kulistym połączone w nieregularne skupienia. Niektóre gatunki wytwarzaj ciepło oporne toksyny wywołujące zatrucia choroby do takiego gatunku należy Gronkowiec Złocisty. Gatunki:
- Staphylococcus Aureus - toksyna tego gatunku wywołuje zatrucia pokarmowe, czyraki, schorzenia dróg oddechowych i ucha środkowego, zapalenie płuc i opon mózgowo-rdzeniowych. U krów Gronkowiec Złocisty powoduje zapalenie wymion. Zakażenie produktów spożywczych gronkowcami spowodowane jest przez nosicieli.
1. Chemosynteza a autotrofy –
Starszy ewolucyjnie od fotosyntezy i mniej od niej skomplikowany sposób samożywności. Przeprowadzają go organizmy nazywane chemoautotrofami, wyłącznie bakterie, których źródłem energii do asymilacji dwutlenku węgla, (CO2) są reakcje utlenienia prostszych związków nieorganicznych lub metanu (związków organicznych). Chemosyntezę można podzielić na dwa etapy: 1. Utlenienie związku organicznego lub związku mineralnego (do wytworzenia energii) 2. Asymilacja, CO2 i produkcja glukozy.
Przykłady chemosyntez
· Nitryfikacja i denitryfikacja Rhizobium – żyją z roślinami ułatwiając im przyjmowanie azotu
Nitryfikacja – utlenienie amoniaku, przez N2 do azotynów (NO2) i azotanów (NO3) przez: Nitrosomonas, Nitrobacter
Denitryfikacja – zredukowanie związków NO2 i NO3 do azotu gazowego w warunkach beztlenowych, przez: Paracoccus denitrificans, Pseudomonas
· Siarkowe bakterie - grupa mikroorganizmów autotroficznych (samożywność), które czerpią energię potrzebną do syntezy związków organicznych (asymilacji dwutlenku węgla) z utleniania różnych związków siarki.
2H2S + O2 = 2H2O + S2 + energia. Powstająca wolna siarka jest wydzielana na zewnątrz lub gromadzi się wewnątrz komórek. Np. sinica Beggiatoa
Bakterie z rodzaju Thiotrix (utleniają czystą siarkę do kwasu siarkowego): S2 + 3O2 + 2H2O = 2H2SO4 + energia.
· Wodorowe bakterie - bakterie utleniają wodór do wody: 2H2 + O2 → 2H2O + energia
· Żelazowe bakterie - bakterie utleniają sole żelaza(II) do soli żelaza(III):
2Fe(HCO3)2 + 1/2O2 + H2O → 2Fe(OH)3 + 4CO2 + energia
· Karboksybakterie - bakterie utleniające tlenek węgla (CO) do dwutlenku węgla (CO2):
2CO + O2 → 2CO2 + ENERGIA
Bakterie chemosyntezujące:
a. Nitryfikacja: amoniak → azotany (Nitrosomonas) → azotyny (Nitrobacter).
b. Sulfurikacja: siarkowodór → siarczany (Thiobacillus):
-także siarkowodór wulkaniczny (Sulfolobus).
c. Utlenianie żelaza: Fe2+ → Fe3+ (Thiobacillus):
-odrdzewianie rur oraz odzysk wtórny metali szlachetnych.
d. Utlenianie wodoru: H2 + O2 → H2O (Alcaligenes).
e. Utlenienie tlenku węgla:, CO + O2 → CO2.
1. Fermentacja acetylo - butanolowa - jest odmianą fermentacji masłowej, wywoływana przez niektóre Clostridium (C. Acetobutylicum, C. Butylicum) jest fermentacja acetonowo- butanolowa, podczas której powstaje częściowo zamiast kwasu masłowego- butanol, a zamiast octowego- aceton. Początkowo fermentacja ta ma przebieg identyczny z fermentacją masłową. Gdy wytworzone kwasy obniżą pH środowiska do 4,5, fermentacja zmienia przebieg i zamiast kwasów powstają związki obojętne- butanol i aceton.
2. Zarodniki - blastospory, aleurospory (sposób powstawania) Blastospory - powstają wskutek pączkowania komórki macierzystej i jej oddzielenia przegrodą od komórki nowo utworzonej. Blastospory są wytwarzane przez np. grzyby rzędów Taphrinales i Ustilaginales.
3. Morfologia bakterii na podłożu stałym
§ Kształt – kropkowy, okrągły, włóknisty, nieregularny, korzeniowy, wrzecionowaty,
§ Profil – płaski, uniesiony, wypukły, poduszkowaty, guzowaty,
§ Brzeg – pełny, pofalowany, płatkowy, ząbkowaty, włóknisty, kręty.
1. fimbrie, otoczka – Fimbrie występują u E.Coli, to krótkie, wystające włókna zbudowane są z jednego rodzaju białek. Umożliwiają one bakterii przyczepianie się do powierzchni np. do jelita. Zakończenie fimbrii jest zbudowane z podjednostek innego typu białka tak by łączyć się z odpowiednią cząsteczką na powierzchni komórki gospodarza. Łączą się do receptorów na powierzchni, do której się przyczepiają. Otoczka – mamy otoczkę: polisacharydową oraz białkową. Główną rolą otoczek jest ochrona bakterii przed fagocytozą. Np. N. meningitidis chroni się przed komórkami żernymi przez otoczkę. Białkowa – chroni przed fagocytozą np. Bacillus Anthracis. Polisacharydowa – chroni bakterie przed wiązaniem do receptorów neutrofilów. Unikają też fagocytozy gdyż otoczka ta uniemożliwia wiązanie składnika C3b dopełniacza. Np. H. Influenzae
3. Składniki komórki grzyba – Brak wśród nich fotosyntetyzujących przedstawicieli. Grzyby tworzą rozgałęzienia komórkowe tzw. strzępki (wielokomórkowe). Skupienie strzępek to grzybnia. Drożdże to też grzyby rosnące w pojedynczych komórkach rozmnażające się przez pączkowanie lub przez koniugacje. Drożdże i komórki grzybni mają sztywną ścianę komórkową zbudowaną z cukrów. W komórkach strzępek (w workach) bądź na nich (egzospory) wytwarzane są spory. Błona grzybów zawiera lipid zwany „ergosterolem”, odpowiednik cholesterolu. Np. Penicillum, Streptomyces, Aspergillus (toksyczne związki)
1. Oddychanie siarkowe - Bakterie redukujące siarczany (SO42–) nie utleniają cukrów, lecz korzystają z prostych związków organicznych będących produktami fermentacji. Mogą być to: kwas mlekowy, kwas propionowy, kwas masłowy, kwas octowy, etanol, indol, benzoesany, a także związki będące składnikami ropy naftowej. Używają siarki bądź siarczanów do utleniania związków organicznych bądź molekularnego wodoru. Nie wszystkie redukują związki organiczne, do CO2 i wody, ale czasem do acetatu, niektóre CHCOOH, do CO2 i H2S. Występuje głownie u archeobakterii.
2. Barwienie gramma – jest barwienie złożonym, używamy w nim kilku barwników. Służy do wykrycia bakterii gram + (bez zewnętrznej błony, grubsza ściana) i gram – (z ścianą błoną zewnętrzną). Najpierw stosujemy fiolet krystaliczny, 2min spłukujemy. Płyn Lugola, 2 min strzepujemy. Alkohol z acetonem 30s strzepujemy, fuksyna zasadowa 30s, spłukujemy H20. Komórki zabarwione na różowo są gram ujemne (pałeczki np.: Escherichia coli, Yersinia pestis Vibrio cholerae, Mycobacterium tuberculosis – prątek koha...
Petroc