Odpowiedź na pytanie nr 3

Charakterystyka poszczególnych grup drobnoustrojów.

Morfologia bakterii.

1. Formy komórek bakteryjnych

• kulista czyli ziarniaki: dwoinki, czworaczki, szescianki, paciorkowce, gronkowce

• cylindryczna: pałeczki, laseczki, maczugowce, wrzecionowce, prątki, bakterie nitkowate

• spiralna: przecinkowce, śrubowce, krętki

2. Elementy strukturalne komórki bakteryjnej

1. osłona komórkowa

Jest to gruba dość sztywna struktura znajdująca się na zewnątrz błony komórkowej, otacza prawie wszystkie komórki bakteryjnej. Do jej zadań należy:

• nadaje komórkom odpowiedni kształt

• zabezpiecza przed skutkami zmian ciśnienia osmotycznego w środowisku zewnętrznym

• zapewewnia utrzymanie stałego ciśnienia osmotycznego wewnątrz komórki bakteryjnej

• ogranicza wnikanie i przepływ wileu substancji z zewnątrz

• zapewnia wytrzymałość mechaniczną komórek

b) błona protoplazmatyczna

Wyjątkowo delikatna struktura zbudowana z dwóch ściśle przylegających do siebie warstw lipoproteidowych. Stanowi ona integralną część komórki bakteryjnej. Umożliwia ona tzw. transport aktywny (przenikanie do wnętrza komórki i wydalanie na zewnątrz ściśle określonych substancji chemicznych za pomocą specjalnych przenośników i w warunkach stałego dopływu energii).

Widoczne po wewnętrznej stronie błony charakterystyczne pofałdowania to mezosomy. Są one prymitywnymi narządami oddychania i zarazem centrami energetycznymi.

c) nukleoid

Jest to organ spełniający funkcję jądra, stanowi on wielokrotnie zwiniętą cząsteczkę dwuniciwego DNA. Położenie nukleoidu w komórce nie jest stałe, przytwierdzony jest on do błony za pomocą mezosomów. W nukleoidzie zawarty jest podstawowy materiał genetyczny.

d) rybosomy

Są to drobne cząstki zbudowane w 60% z RNA i 40% z białka. Łączą się one ze sobą w tzw.polisomy, w których kilkanaście pojedynczych rybosomów spiętych jest jedną nicią RNA. W rybosomach zachodzi synteza białka.

3. Dodatkowe zewnątrzkomórkowe elementy komórki bakteryjnej

1. otoczki

Warstwa śluzu chroniąca komórki bakteryjne przed wysychaniem. U bakterii chorobotwórczych otoczki mogą chronić przed tzw. fagocytozą czyli przed pochłanianiem i trawieniem ich przez np. leukocyty. Substancji śluzowe są polimerami zbudowanymi z cukrów prostych, aminocukrów lub kwasów uronowych.

2. pochewki

Są to długie rozgałęzione łancuchy komórek otoczone wspólną śluzowatą pochewką. Wytwarzają je bakterie wodne. Pochewki zbudowane są z kompleksu wielocukrów, lipidów i białek, na ich powierzchni mogą odkładać się uwodnione tlenki żelaza i manganu.

3. rzęski

Są to spiralnie nawinięte na siebie dwa lub trzy włókienka wyrastające z ciała bazalnego (ciało bazalne zlokalizowane jest na styku błony z osłoną komórkową). W zależności od liczby rzęsek i sposobu ich rozmieszczenia w komórce wyróżnia się bakterie jednorzęse, dwurzęse, czuborzęse i okołorzęse. Rzęski zbudowane sa z białek zwanych flagelinami. Dzięki temu iż mają one możliwość kurczenia się, bakterie posiadające rzęski mają możliwość szybkiego ruchu.

4. fimbrie i pile

Są to szczecinowate wypustki wytwarzane przez bakterie gram-.

Fimbrie - narząd przylegania np. do ziaren piasku w glebie, do komórek krwi do innych komórek bakteryjnych tworząc duże agregaty utrzymujące się na powierzchni podłoża płynnego.

Pile:

• stanowią narząd dzięki któremu możliwe jest przekazanie materiału genetycznego innej komórce na drodze koniugacji

• stanowią miejsce przyczepu dla bakteriofagów

1. plazmidy

Cząsteczki pozachromosomalnego DNA noszą nazwę plazmidów. Niektóre z nich zawierają informacje genetyczne dotyczące oporności bakterii na antybiotyki, inne są odpowiedzialne za wytwarzanie toksyn a jeszcze inne pośredniczą w syntezie różnego rodzaju dodtkowych metabolitów.

2. ciałka chromatoforowe

Intensywnie zabarwione kuliste lub jajowate organella. W swym wnętrzu zawierają chlorofil bakteryjny, karotenoidy i szereg białek enzymatycznych biorących udział w procesie fotosyntezy. Ich budowa jest lamelarna, czyli warstwowa, ich stuktura jest prostsza niż chloroplastów.

g) przetrwalniki

- endospory - formy przetrwalnikowe u laseczek z rodzaju Clostridium i Bacillus

- konidia - u promieniowców

- mikrocysty - u bakterii śluzowych

Formy przetrwalnikowe powstają z komórek wegetetywnych wskutek sporulacji. Z reguły w jednej komórce tworzy się jednen przetrwalnik zbudowany z rdzenia zawierającego nukleoid i dwuwarstwowej ściany. W zależności od gatunku przetrwalniki mogą przybierać różne kształty różną wielkość i różną loklizację w komórce. Formy przetrwalnikowe charakteryzują się dużą odpornością na wysoką temperaturę, wysychanie, działanie ultrafioletem czy innymi środkami dezynfekcyjnymi i sterylizacyjnymi. W dogodnych warunkach, kiedy na formy wegetatywne nie działają już żadne czynniki abiotyczne formy przetrwalnikowe przekształcają się w formy wegetatywne - jest to proces odwrotny do sorpulacji - germinacja (kiełkowanie)

Fizjologia bakteri.

Bakterie dzielimy na :

• fotolitotrofy i fotoorganotrofy - do swych procesów życiowych wykorzystują energię promieniowania słonecznego, a dawcami elektronów do przebiegu fotosyntezy są u fotolitotrofów różne związki nieorganiczne, zaś u fotoorganotrofów proste związki organiczne.

• chemolitotrofy - głównym źródłem energii jest energia uwalniana podczas utleniania prostych związków nieorganicznych (amoniak, siarkowodór), te same związki są również dawcami elektronów w porcesie chemosyntezy

• chemoorganotrofy - czerpią energię z rozkładu złożonych substancji organicznych i wykorzystują różne związki organiczne w charakterze dawców elektronów; chemoorganotrofy dzielimy na: 1) prototrofy - do wzrostu wymagają jednego prostego zwiazku org. i stanowi on źródło elektronów w procesie biosyntezy własnych składników komórkowych 2) uksotrofy - potrzebują większej liczby związków organicznych; chemoorganotrofy można także podzielić na: 1) bakterie saprofityczne - pożywieniem są martwe szczątki roślin i zwierząt 2) bakterie pasożytnicze - rozwijają się wewnątrz innych organizmów żywych i wykorzystują ich składniki pokarmowe

Typy oddechowe u bakterii:

• bezwzględne tlenowce (bezwzględne aeroby) - do wzrostu wymagają obecności tlenu jako końcowego akceptora elektronów, dysponują one pełnym zestawem enzymów oddechowych, głównym źródłem energii jest cykl Krebsa

• bezwzględne beztlenowce (bezwzględne anaeroby) - rozwijają się wylącznie w warunkach beztlenowych (tlen je zabija), energię do życia czerpią na drodze glikolizy , zaś końcowymi biorcami elektronów i atomów wodoru są związki nieorganiczne lub substancje organiczne

• względne beztlenowce - mogą żyć i namnażać się zarówno w wrunkach tlenowych jak i beztlenowych, posiadają komplet enzymów oddechowych jednak końcowym akceptorem elektronów nie jest tlen. Są one bardziej utożsamiane z bakteriami beztlenowymi, potrafią w zależności od warunków środowiska przestawić swój metabolizm.

Rozmnażanie bakterii

Większość bakterii rozmnaża się przez podział poprzeczny:

1. replikacja przytwierdzonej do mezosomu cząsteczki DNA, do obu nici zostaje dobudowywane po jednej nowej nici komplementarnej - z jednego nukleotydu powstają dwa o identycznej strukturze; w tym samym czasie powiększa się powierzchnia błony komórkowej i wzrasta objętość komórki

2. po zakończeniu replikacji rozpoczyna się segregacja - rozdzielenie ubu nukleotydów, jednocześnie w centrum komórki zaczyna się tworzyć poprzeczna błona protoplazmatyczna rozdzielająca komórkę na dwie, następnie wykształca się ściana komórkowa i komórki się rozdzielają

wiek osobniczy komórki- czas między dwoma podziałami

Inne rodzaje rozmnażania: fragmentacja nitek (promieniowce), pączkowanie (bakterie śluzowe)

Wzrost populacji bakteryjnej.

Zmiany w liczebności populacji ilustruje krzywa wzrostu, dzili się ona na fazy:

• faza zastoju - po wprowadzeniu do środowiska komórki się adaptują w nim i nie obserwuje się podziałów ( czas trwania ok. 2godz)

• faza przyspieszania (młodości fizjologicznej) - pod koniec fazy pierwszej komórki powiększają swe rozmiary i zaczynają się dzilić (początkowo rzadko i nieregularnie później szybciej i regularnie) - czas 30 do 60 min

• faza logarytmiczna - zachodzi dużo intensywnych i regularnych podziałów, komórki mają nieco mniejsze rozmiary i są bardziej podatne na działanie czynników zewnętrznych - czas 3 do 8 godz

• faza zwolnionego wzrostu - szybkość procesów metabolicznych w komórkach maleje, podziały stają się rzdasze a przyrost komórek jest nieznaczny - czas 1 do 2 godz

• faza równowagi - dalszy spadek intensywności podziałów, liczba komórek żywych utrzymuje się na stałym poziomie, wyczerpywanie się składników pokarmowych w podłożu

• faza wymierania - podziały komórkowe ustają , zmniejsza się biomasa bakterii, po krótkim czasie może dojść do śmierci prawie wszystkich komórek

W zależności od temperatury max min i optymalnej bakterie dzilimy na:

• psychrofile - rozmnażanie w zakresie -5°C do +30°C - optimum dla 15 - 20°C

• mezofile - namnażanie w temperaturze od +15°C do+45°C - optimum 37°C

• termofile - mogą żyć od +40°C do +80°C - optimum 55 - 65°C

---