Technik_analityk_311[02]_Z2.02

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1.

Technika pracy w laboratorium mikrobiologicznym

4.1.1.

Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Morfologia i fizjologia drobnoustrojów

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Metody badania drobnoustrojów

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Wpływ środowiska na wzrost i rozwój drobnoustrojów

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

4.5. Rola drobnoustrojów w przyrodzie, gospodarce i Ŝyciu człowieka

4.5.1. Materiał nauczania

4.5.2. Pytania sprawdzające

4.5.3. Ćwiczenia

4.5.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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, umoŜliwiające
przygotowanie się do wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianu,

−

zestaw pytań, które pomogą Ci sprawdzić, w jakim stopniu opanowałeś treści
przedstawione w materiale nauczania,

−

wiczenia, 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  Ŝyciowych
drobnoustrojów  –  bakterii,  wirusów  i  grzybów.  Poznasz  wpływ  czynników  chemicznych
i  fizycznych  na  Ŝycie  mikroorganizmów,  ich  rolę  w  przyrodzie  oraz  wykorzystanie  przez
człowieka w róŜnych gałęziach przemysłu i biotechnologii.

Materiał nauczania zawiera równieŜ opis technik badań mikrobiologicznych i zasad pracy

laboratoryjnej  w  pracowni  mikrobiologicznej.  Wymaga  ona  uŜycia  specyficznego  sprzętu
laboratoryjnego,  odczynników  i  poŜywek  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 moŜesz sprawdzić odpowiadając na pytania sprawdzające po

wykonaniu  ćwiczeń  z  kolejnych  rozdziałów  jednostki  modułowej.  Stopień  opanowania
materiału  nauczania  z  całej  jednostki  modułowej  pomoŜe  Ci  ocenić  sprawdzian  osiągnięć,
zamieszczony w końcowej części poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

korzystać z róŜnych źródeł informacji,

−

rozróŜniać 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 spoŜywczym,

−

charakteryzować oddychanie tlenowe i beztlenowe,

−

rozróŜniać produkty oddychania tlenowego i beztlenowego,

−

charakteryzować proces fotosyntezy, jej fazy i czynniki wpływające na przebieg procesu,

−

charakteryzować proces chemosyntezy,

−

sporządzać roztwory o określonym stęŜeniu,

−

przestrzegać przepisów bezpiecznej i higienicznej pracy, ochrony przeciwpoŜarowej oraz
ochrony środowiska.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy obowiązujące w laboratorium
mikrobiologicznym,

–

posłuŜyć się sprzętem laboratoryjnym do analiz mikrobiologicznych, dobrać sprzęt
i przyrządy do badań,

–

zastosować

techniki

pracy

laboratoryjnej

obowiązujące

laboratorium

mikrobiologicznym,

–

scharakteryzować oraz przygotować róŜne rodzaje podłoŜy 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 róŜnymi 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 Ŝyzność gleb,

–

scharakteryzować sposób wykorzystania drobnoustrojów w biotechnologii oraz określić
moŜliwość ich zastosowania,

–

scharakteryzować udział drobnoustrojów w określonych procesach spoŜywczych oraz
określić moŜliwość ich zastosowania,

–

scharakteryzować negatywne działanie bakterii na produkty spoŜywcze, ustalić sposoby
przeciwdziałania,

–

określić znaczenie drobnoustrojów w produkcji Ŝywności i medycynie oraz moŜliwości
ich zastosowania,

–

scharakteryzować rodzaje zatruć pokarmowych wywołanych przez drobnoustroje oraz
określić sposoby przeciwdziałania zatruciom.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ 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  Ŝywymi  drobnoustrojami  naleŜy  ściśle  przestrzegać  pewnych  zasad,
określonych w  regulaminie pracowni.

NajwaŜniejsze zasady pracy w pracowni mikrobiologicznej to:

−

szkiełka przedmiotowe z rozmazem kultur bakteryjnych i uŜywane szkiełka nakrywkowe
naleŜy przechowywać w zamkniętym naczyniu wypełnionym środkiem dezynfekującym
(np. lizolem, sterinolem lub alkoholem),

−

pipety pasteurowskie uŜywa się jednorazowo, a po wykorzystaniu pipety umieszcza się ją
w naczyniu ze środkiem dezynfekującym,

−

płytki lub probówki z hodowlami drobnoustrojów naleŜy zawsze trzymać zamknięte,
a odkrywać tylko na czas niezbędny do pobrania materiału do badań,

−

probówki z hodowlami na podłoŜu płynnym trzeba ustawiać pionowo w statywach, aby
zapobiec wyciekowi i zakaŜeniu miejsca pracy,

−

metalowy sprzęt laboratoryjny, uŜywany do badań (np. ezy, igły, skalpele, pipety) naleŜy
wyjaławiać przed uŜyciem oraz po ich uŜyciu,

−

hodowle bakteryjne, po wykonaniu badań, przed myciem naleŜy zniszczyć przez
wyjałowienie w autoklawie, a następnie (po usunięciu zawartości) przez gotowanie szkła
w roztworze węglanu sodu,

−

w  pracowni  naleŜy  stosować  ubranie  ochronne,  po  zakończeniu  pracy  naleŜy  starannie
umyć  ręce  i  zdjąć  ubranie  robocze,  w  pracowni  nie  wolno  spoŜywać  posiłków  ani  pić
napojów.

WyposaŜenie pracowni mikrobiologicznej:

aparatura:

−

autoklaw oraz aparat Kocha do wyjaławiania poŜywek i niszczenia drobnoustrojów,

−

sterylizator na suche gorące powietrze,

−

suszarka do suszenia szkła laboratoryjnego,

−

cieplarka do hodowli drobnoustrojów,

−

chłodziarka do przechowywania szczepów i poŜywek,

−

mikroskop z obiektywem imersyjnym,

−

lupy,

−

waga techniczna i analityczna,

−

pehametr,

sprzęt laboratoryjny:

−

oprawione druciki proste i ezy, pincety, skalpele, szczypce Corneta, noŜyczki,

−

palniki, siatki laboratoryjne, trójnogi,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

statywy do probówek, puszki metalowe do pipet i płytek,

−

termometry,

szkło laboratoryjne:

−

probówki bakteriologiczne duŜe i małe – słuŜą do przechowywania poŜywek,
płynów do rozcieńczeń i do hodowli bakterii; zamyka się je korkami z waty w celu
ochrony zawartości probówek przed zakaŜeniem z zewnątrz, jednocześnie
umoŜliwiając wymianę gazową,

−

płytki Petriego – są naczyniami do hodowli na poŜywkach stałych, składają się
z dwóch nakładających się na siebie płaskodennych szklanych miseczek; zapewniają
dostęp powietrza do hodowli, a jednocześnie chronią poŜywkę przed zakaŜeniem
zewnętrznym,

−

pipety bakteriologiczne z podziałką (pojemność 1 cm

, 2 cm

i 10 cm

) – słuŜą do

odmierzania cieczy oraz do posiewów, czyli przenoszenia badanego materiału
zawierającego drobnoustroje,

−

kolby i butelki do poŜywek i odczynników – zamyka się je korkami z waty,

−

cylindry miarowe,

−

szkiełka przedmiotowe i nakrywkowe do preparatów mikroskopowych,

−

bagietki szklane, łyŜeczki porcelanowe.

Przygotowanie sprzętu i szkła laboratoryjnego do prac mikrobiologicznych:

−

szkło laboratoryjne musi być dobrze umyte z uŜyciem detergentów, a następnie
wypłukane i wysuszone,

−

szkło uŜywane 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 bądź folię aluminiową,

−

szkło sterylizuje się w suszarce lub w sterylizatorze na suche gorące powietrze,

−

sprzęt laboratoryjny posiadający metalowe nakrętki, podkładki gumowe itp., oraz
poŜywki muszą być wyjaławiane w aparacie Kocha (w parze bieŜącej) 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  moŜna  w  preparacie  mikroskopowym  określić  obecność  i  liczbę  drobnoustrojów,
cechy  morfologiczne  obserwowanych  komórek,  sposób  rozmnaŜania,  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,

−

ruba makrometryczna i mikrometryczna – słuŜą do podnoszenia i opuszczania

tubusa, co umoŜliwia ustawienie ostrości obrazu,

części optyczne to:

−

obiektywy – składają się z zespołu soczewek powiększających, umoŜliwiają tworzenie
obrazu,

−

okular – powiększa wytworzony obraz, całkowite powiększenie, uzyskane
w mikroskopie, oblicza się mnoŜąc powiększenie obiektywu przez powiększenie
okularu,

−

kondensor – jest zespołem soczewek, skupia światło,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

przesłona – umoŜliwia regulację dopływu światła,

−

lusterko – kieruje światło do aparatu; moŜe 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:

preparaty przeŜyciowe – do obserwacji Ŝywych 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  naleŜy  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  –  słuŜy  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 – krąŜek wazeliny, 2 – szkiełko podstawowe, z wgłębieniem nakładane na szkiełko nakrywkowe

z kropelką badanego materiału [2, s. 27]

preparaty utrwalone i barwione – słuŜą do obserwacji drobnoustrojów martwych, ale
umoŜliwiają dokładniejszą obserwację komórek; w przygotowaniu takiego preparatu
wyróŜnia 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, Ŝe badany materiał
przyciska się do szkiełka przedmiotowego,

−

suszenie i utrwalenie wykonanego preparatu przez przesuwanie nad płomieniem
palnika,

−

barwienie  preparatu  –  umoŜliwia  wykrycie  cech  biochemicznych  komórek;
w barwieniu  prostym  stosuje  się  jeden  barwnik  (błękit  metylenowy  lub  fuksynę
zasadową),  w  barwieniu  złoŜonym  stosuje  się  co  najmniej  dwa  barwniki
(np. barwienie metodą Grama).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zasady wykonania posiewów drobnoustrojów na poŜywki hodowlane

Wszystkie czynności mikrobiologiczne naleŜy wykonywać w sposób jałowy. W technice

mikrobiologicznej stosujemy:

−

posiew – wprowadzenie badanego materiału do odpowiedniej poŜywki,

−

przesiew – przenoszenie drobnoustrojów z jednej poŜywki na drugą.
Do posiewów i przesiewów stosujemy ezy i pipety pasteurowskie (do posiewów

z poŜywki płynnej do płynnej lub z płynnej na stałą), igły preparacyjne (do posiewów w głąb
poŜywki 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 poŜywki płynnej naleŜy zanurzyć w niej ezę. Przy posiewie do poŜywki

stałej wykonuje się:
a)

posiew rysowy – w przypadku poŜywki w postaci skosu,

posiew kłuty – w przypadku poŜywki w postaci słupka,

posiewając badany materiał na powierzchnię poŜywki w płytce Petriego wykonuje się ezą
rysę w sposób pokazany na rysunku.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 3. Przykłady posiewu rysowego [2, s. 34]

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Dlaczego waŜne jest zachowanie jałowości w trakcie pracy w pracowni
mikrobiologicznej?

Jakie są podstawowe zasady pracy w pracowni mikrobiologicznej umoŜliwiające
zachowanie jałowości?

Z jakich części składa się mikroskop świetlny?

Jak obliczyć powiększenie całkowite mikroskopu?

W jaki sposób przygotowuje się sprzęt i szkło laboratoryjne do prac mikrobiologicznych?

W jakim celu wykonuje się mikroskopowe preparaty przeŜyciowe?

Jakie są etapy wykonania preparatu utrwalonego barwionego?

Co to jest posiew?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj obserwacji mikroskopowej ziaren skrobi w miąŜszu bulwy ziemniaka. Wykonaj

rysunek obrazu mikroskopowego z opisem.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

ciąć moŜliwie najcieńszy skrawek miąŜszu bulwy ziemniaka i ułoŜyć go na szkiełku

przedmiotowym,

dodać kroplę płynu Lugola do preparatu, nakryć szkiełkiem nakrywkowym,

przygotować mikroskop do obserwacji – włączyć elektryczne źródło światła lub
manipulując lusterkiem oświetlić równomiernie pole widzenia,

umieścić preparat mikroskopowy na stoliku przedmiotowym,

obserwować obraz preparatu (zabarwione ziarna skrobi), zaczynając od najmniejszego
powiększenia, a potem stosować coraz większe,

wykonać rysunki obserwowanych obrazów mikroskopowych wraz z opisem.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

mikroskop,

−

szkiełka przedmiotowe i nakrywkowe,

−

ziemniak,

−

płyn Lugola,

−

skalpel.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Dokonaj obserwacji mikroskopowej preparatu bakteryjnego pod imersją.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować mikroskop do obserwacji – włączyć elektryczne źródło światła lub
manipulując lusterkiem oświetlić równomiernie pole widzenia,

umieścić preparat mikroskopowy na stoliku przedmiotowym,

ustawić obiektyw o najmniejszym powiększeniu nad preparatem mikroskopowym,

ustawić ostrość obserwowanego obrazu (patrząc jednocześnie przez okular) przy pomocy
ś

ruby makrometrycznej, a następnie śruby mikrometrycznej,

oglądać preparat w kilku polach widzenia,

przestawić obiektyw o silniejszym powiększeniu i powtórzyć czynności,

obejrzeć preparat z uŜyciem 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 aŜ do zetknięcia się soczewki obiektywu
z olejkiem,

−

patrząc przez okular obniŜyć tubus aŜ ukaŜe się obraz w polu widzenia,

−

ustawić ostrość obrazu i dokonać obserwacji preparatu,

podnieść obiektyw i zdjąć preparat po zakończeniu obserwacji,

wyczyścić obiektyw imersyjny szmatką zwilŜoną w benzynie, a potem szmatką
zanurzoną w alkoholu etylowym,

10)

ustawić w osi optycznej mikroskopu obiektyw o najmniejszym powiększeniu i wyłączyć
ź

ródło światła.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

mikroskop z obiektywem imersyjnym,

−

gotowy preparat bakteryjny,

−

olejek imersyjny,

−

benzyna,

−

alkohol etylowy,

−

szmatka.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wymienić zasady pracy w pracowni mikrobiologicznej?

rozróŜnić szkło laboratoryjne i sprzęt uŜywany w pracowni
mikrobiologicznej?

przygotować sprzęt i szkło do pracy laboratoryjnej?

rozróŜnić w mikroskopie świetlnym jego części mechaniczne
i optyczne?

wykonać mikroskopowy preparat przeŜyciowy?

wykonać mikroskopowy preparat utrwalony barwiony?

wykonać posiew na powierzchnię poŜywki w płytce Petriego?

dokonać obserwacji mikroskopowej bakterii pod obiektywem
imersyjnym?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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 Ŝadnych procesów metabolicznych, a poza Ŝywymi komórkami nie wykazują
Ŝ

adnych funkcji Ŝyciowych.

Klasyfikacje wirusów:

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),

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 moŜe być dodatkowo okryty białkowo-lipidową otoczką

(osłonką),  która  jest  utworzona  z  elementów  błony  komórkowej  gospodarza  z  dodatkiem
glikoprotein  wirusa.  U  wielu  wirusów,  w  trakcie  namnaŜania  w  komórkach  gospodarza,
dochodzi  do  powstawania  drobnych  zmian  m.in.  w  budowie  kapsydu,  czego  skutkiem  jest
duŜa 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]

NamnaŜanie się wirusów
Wirusy posiadają informację genetyczną, ale z powodu braku układów enzymatycznych

nie  mają  moŜliwości  samodzielnie  z  niej  korzystać.  Aby  przekazać  informację  genetyczną
kolejnym  pokoleniom  wirusów  i  syntetyzować  białka  muszą  korzystać  z  Ŝywych  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”

Przebieg infekcji wirusowej:

wniknięcie wirusa do komórki (lub wprowadzenie samego kwasu nukleinowego),

wytwarzanie przez zainfekowaną komórkę białek kapsydowych oraz powielanie kwasu
nukleinowego wirusa,

łączenie kapsydów z kwasami nukleinowymi w kompletne cząsteczki wirionów,

uwolnienie potomnych wirionów.

NamnaŜanie 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 Ŝyciowe bakterii

Bakterie są najmniejszymi, jednokomórkowymi istotami Ŝywymi. NaleŜą 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 – ułoŜone w łańcuszki,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

gronkowce — ułoŜone w formie gron,

−

pakietowce — w postaci pakietów.

W budowie wewnętrznej wszystkich komórek bakteryjnych moŜemy wyróŜnić:

−

cianę 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 róŜnice 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  takŜe  cechy  wyznaczające
płeć bakterii. Nie są niezbędne do Ŝycia komórki,

−

ciała chromatoforowe – występują u bakterii autotroficznych, zawierają bakteriochlorofil,
są centrami procesów fotosyntezy,

−

fimbrie – to wypustki cytoplazmatyczne, ułatwiają przyczepianie się komórek
bakteryjnych do podłoŜa,

−

fimbrie płciowe – to wypustki cytoplazmatyczne słuŜące do łączenia dwóch komórek
bakteryjnych podczas procesu koniugacji,

−

endospory – to twory umoŜliwiające przetrwanie szkodliwych czynników środowiska,
składają się z nukleoidu otoczonego grubą ścianą komórkową.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Czynności Ŝyciowe bakterii.

odŜywianie

autotroficzne

heterotroficzne

•

fotosyntetyzujące

•

saprofity

•

chemosyntetyzujące

•

pasoŜyty

•

symbionty

Rys. 7. Sposoby odŜywiania bakterii

Bakterie autotroficzne wytwarzają związki organiczne ze związków nieorganicznych

(CO

i H

O) przy udziale energii pochodzącej z róŜnych źródeł:

fotoautotrofy – przy udziale energii świetlnej (bakterie purpurowe i zielone),

chemoautotrofy – przy udziale energii uzyskanej z utleniania związków nieorganicznych:

−

bakterie nitryfikacyjne — utleniają NH

do NO

(np. Nitrosomonas, Nitrosospira),

oraz NO

do NO

(np. Nitrobacter),

−

bakterie siarkowe – utleniają siarkowodór, siarkę pierwiastkową, tiosiarczany
(np. Thiobacillus),

−

bakterie wodorowe – utleniają wodór (np. Hydrogenomonas),

−

bakterie Ŝelazowe – utleniają sole Ŝelaza (np. Thiobacillus ferrooxidans).

Bakterie heterotroficzne syntetyzują własne związki organiczne z gotowych substancji

organicznych pobranych ze środowiska:
a)

saprofity – rozkładają i odŜywiają się martwą materią organiczną, odgrywają bardzo
waŜną rolę w procesach mineralizacji,

pasoŜyty – czerpią substancje organiczne z Ŝywych organizmów, naleŜą tu wszystkie
bakterie chorobotwórcze,

symbionty – Ŝyją 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 NH

. Proces ten wymaga duŜych nakładów energetycznych

oraz złoŜonego aparatu enzymatycznego. Asymilację N

przeprowadzają bakterie z rodzaju

Rhizobium (Ŝyją w symbiozie z korzeniami roślin motylkowych), Azotobakter chroococcum,
Clostridium pasteurianum (bakterie glebowe).

Oddychanie – to procesy biochemiczne, w wyniku których następuje rozkład złoŜonych

substancji organicznych na proste, z wydzieleniem energii w formie uŜytkowej (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”

Tabela 1. Porównanie procesu oddychania tlenowego i beztlenowego bakterii

Porównywana cecha

Oddychanie tlenowe

Oddychanie beztlenowe

substrat oddechowy

glukoza

stopień utlenienia substratu

całkowity

częściowy

produkty końcowe

, H

kwas mlekowy, kwas octowy, kwas

masłowy, etanol

akceptor elektronów

tlen atmosferyczny

związek organiczny lub utleniony

związek nieorganiczny

zysk energetyczny z 1 cząsteczki glukozy

32 – 36 ATP

2 ATP

przykład bakterii

Azotobacter

Clostridium, Lactobacillus

RozmnaŜanie się bakterii

Bakterie rozmnaŜają 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 Ŝywności (podział bakterii wg Bergey’a 1984 r.)
[2, s. 36]

Grupa

Rodzina

Rodzaj

Gatunek

Pseudomonadaceae

Pseudomonas

Pseudomonas fluorescens

Gram-ujemne

tlenowe, pałeczki i
ziarniaki

Acetobacteriaceae

Acetobacter

Acetobacter curvum
Acetobacter orleanense
Acetobacter xylinum

Escherichia

Escherichia coli

Shigella

Shigella dysenteriae

Salmonella

Salmonella typhi

Serratia

Serratia marcescens

Względnie

beztlenowe, Gram-
ujemne, pałeczki

Enterobacteriaceae

Proteus

Proteusz vulgaris

Micrococcus

Micrococcus caseolyticus

Staphylococcus

Staphylococcus aureus

Streptococcus

Streptococcus puogenes
Streptococcus faecalis
Streptococcus lactis
Streptococcus cremoris

Gram-dodatnie

ziarniaki

Micrococcaceae

Leuconostoc

Leuconostoc citrovorum

Bacillus

Bacillus subtilis
Bacillus cereus
Bacillus anthracis

Gram-dodatnie

pałeczki
wytwarzające
przetrwalniki

Clostridium

Clostridium butyricum
Clostridium botulinum
Clostridium tetani
Clostridium perfringens

Gram-dodatnie

regularne pałeczki,
nie wytwarzające
przetrwalników i
ziarniaki

Lactobacillus

Lactobacillus plantarum
Lactobacillus lactis
Lactobacillus helveticus

Microbacterium

Gram-dodatnie,

nieregularne
pałeczki, nie
wytwarzające
przetrwalników

Propionibacterium

Propionibacterium shermanii

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Budowa i czynności Ŝyciowe grzybów

Do drobnoustrojów zaliczamy grzyby mikroskopowe, czyli droŜdŜe i pleśnie.
DroŜdŜe (rodzina Saccharomycetaceae) to jednokomórkowe grzyby. Komórki droŜdŜy

mają kształty kuliste, elipsoidalne, mniej lub bardziej wydłuŜone, dodatkowo mogą się one
zmieniać w zaleŜności od wieku i warunków hodowli.

Rys. 8. RóŜne kształty komórek droŜdŜy:
a) Saccharomyces cerevisiae, b) Candida
mycoderma, c) Pichia membranaefaciens,
d) Hansenula anomala [2, s. 47]

Komórka droŜdŜy zawiera:

−

cianę komórkową – zawiera chitynę, mannan i glukan, otoczona jest warstwą śluzu,

−

błonę cytoplazmatyczną,

−

cytoplazmę,

−

jądro – zawiera materiał genetyczny komórki (DNA),

−

retikulum endoplazmatyczne,

−

mitochondria – słuŜą do oddychania,

−

rybosomy,

−

wodniczki,

−

substancje zapasowe – wolutyna, glikogen, tłuszcze.

Rys.  9.  Schemat  budowy  komórki  droŜdŜy:  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”

Rys. 10. Fragment grzybni pleśni : 1 – wielokomórkowej, 2 – jednokomórkowej [2, s. 49]

Wszystkie grzyby są heterotrofami:

−

saprofity – większość droŜdŜy i pleśni rozwija się kosztem martwej materii organicznej,

−

pasoŜyty – Ŝywią się kosztem Ŝywych organizmów.
Sposób oddychania zaleŜy od wyposaŜenia enzymatycznego komórek, tak więc droŜdŜe

oddychają tlenowo i beztlenowo, a pleśnie są organizmami tlenowymi.

Sposoby rozmnaŜania się grzybów:

droŜdŜe:

−

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. MoŜe ona oddzielić się od
komórki macierzystej lub pozostać z nią połączona, w wyniku czego powstają
charakterystyczne łańcuszki komórek droŜdŜy,

−

rozmnaŜanie 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
niŜ komórki wegetatywne droŜdŜy,

Rys. 11. Kolejne stadia pączkowania komórki droŜdŜy;
j – jądro komórkowe [2, s. 61]

pleśnie:

−

zarodniki – u pleśni z rodzaju pleśniaka (Mucor) tworzą się wewnątrz zarodni
(endospory); dojrzałe zarodniki wysypują się na zewnątrz zarodni i trafiając na
odpowiednie podłoŜe 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,

−

rozmnaŜanie 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”

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jaka jest budowa wirusów?

Czym róŜni się cykl lityczny namnaŜania wirusa od cyklu lizogenicznego?

Jakie są formy morfologiczne i układy komórek bakteryjnych?

Jakie elementy komórkowe występują w kaŜdej komórce bakteryjnej i jakie są ich
funkcje?

Jaka jest rola endospor wytwarzanych przez niektóre bakterie?

Na czym polegają autotroficzne i heterotroficzne sposoby odŜywiania się bakterii?

Czym róŜni się proces oddychania tlenowego od oddychania beztlenowego?

Na czym polega proces koniugacji bakterii?

Z jakich organelli zbudowana jest komórka droŜdŜy?

10.

Jak odŜywiają się grzyby?

11.

Na czym polega proces pączkowania droŜdŜy?

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:

przygotować mikroskop do obserwacji preparatów,

obejrzeć pod obiektywem imersyjnym gotowe barwione preparaty bakterii,

porównać formy morfologiczne i układy komórek bakteryjnych w oglądanych obrazach
mikroskopowych,

nazwać obserwowane formy morfologiczne i układy komórek bakteryjnych,

wykonać rysunki obserwowanych obrazów mikroskopowych.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

mikroskopy z obiektywami imersyjnymi,

−

trwałe barwione preparaty bakterii o róŜnych formach morfologicznych i układach
komórek,

−

olejek imersyjny,

−

szmatki, benzyna, alkohol etylowy.

Ćwiczenie 2

Sporządź preparat z hodowli droŜdŜy i przeprowadź obserwację mikroskopową. Wykonaj

rysunek oglądanego obrazu mikroskopowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować hodowlę droŜdŜy piekarskich:

−

do zlewki wlać 100 cm

przegotowanej wody,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

dodać łyŜeczkę cukru (glukoza lub sacharoza),

−

dodać około 10–20 g droŜdŜy piekarskich, wszystko zamieszać,

−

pozostawić hodowlę w temperaturze 20–25°C na około 20 minut,

przygotować mikroskop do obserwacji preparatu,

nanieść pipetą kroplę hodowli droŜdŜy na szkiełko przedmiotowe,

nakryć przygotowany materiał szkiełkiem nakrywkowym,

umieścić gotowy preparat na stoliku przedmiotowym mikroskopu,

obserwować obraz preparatu, zaczynając od najmniejszego powiększenia, a potem
stosować coraz większe,

wykonać rysunki obserwowanych obrazów mikroskopowych spod róŜnych powiększeń.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

droŜdŜe piekarskie,

−

zlewka,

−

cukier (glukoza lub sacharoza),

−

woda przegotowana,

−

mikroskop,

−

szkiełka przedmiotowe i nakrywkowe,

−

bagietka, pipeta.

Ćwiczenie 3

Sporządź preparat pleśni i przeprowadź obserwację mikroskopową. Wykonaj rysunek

oglądanego obrazu mikroskopowego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

przygotować mikroskop do obserwacji preparatu,

nanieść kroplę wody destylowanej na czyste szkiełko przedmiotowe,

pobrać igłą preparacyjną odrobinę pleśni z powierzchni spleśniałego chleba,

rozprowadzić pobraną pleśń w kropli wody,

nakryć przygotowany materiał szkiełkiem nakrywkowym,

umieścić gotowy preparat na stoliku przedmiotowym mikroskopu,

obserwować obraz preparatu, zaczynając od najmniejszego powiększenia, a potem
stosować coraz większe,

narysować obserwowany obraz – fragment grzybni i kształt zarodni pleśni.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

spleśniały chleb,

−

woda destylowana,

−

mikroskop,

−

szkiełka przedmiotowe i nakrywkowe,

−

igła preparacyjna, pipeta.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

opisać budowę wirusów?

omówić etapy litycznego cyklu namnaŜania wirusów?

rozpoznać formy morfologiczne komórek bakteryjnych?

wymienić elementy budowy komórki bakteryjnej?

porównać oddychanie tlenowe z beztlenowym?

zdefiniować sposoby odŜywiania się bakterii?

opisać budowę grzybów?

wymienić sposoby rozmnaŜania się grzybów?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

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  podłoŜach,
czyli  poŜywkach,  naśladujących  naturalne  warunki  Ŝyciowe  organizmów.  MoŜemy  w  ten
sposób rozpoznać procesy fizjologiczne badanych drobnoustrojów, co ułatwia dokonanie ich
klasyfikacji taksonomicznej.

Rodzaje hodowli bakterii:

okresowe – drobnoustroje wysiane na poŜywkę rozwijają się do momentu wyczerpania
się składników odŜywczych i zatrucia się produktami przemiany materii,

ciągłe – dzięki dostarczaniu składników odŜywczych i odprowadzaniu produktów
metabolizmu z podłoŜa, zapewniony jest ciągły rozwój organizmów.
W hodowli okresowej moŜna wyróŜnić 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 Ŝywych komórek pozostaje na stałym poziomie,

−

faza zamierania (V i VI) – podziały komórek stają się bardzo rzadkie i ustają zupełnie,
w rezultacie liczba Ŝywych komórek maleje.
Posiewy mikroorganizmów wykonuje się na poŜywki płynne lub stałe. W zaleŜności od

rodzaju podłoŜa obserwuje się:
a)

na poŜywce płynnej – zmiany poŜywki typu: zmętnienie, tworzenie się osadu, zmiana
zapachu, wytwarzanie gazów,

na poŜywce 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, moŜe być lśniąca lub matowa,

−

strukturę – zwarta, drobnoziarnista, gruboziarnista, luźna,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

brzegi – gładki, falisty regularny lub nieregularny, płatowaty regularny lub
nieregularny, ząbkowany regularny lub nieregularny, nitkowaty,

−

barwę kolonii i jej przejrzystość – przeźroczysta, mętna, opalizująca,
nieprzeźroczysta oraz zabarwione, niezabarwione.

Rys. 14. Charakter wzrostu drobnoustrojów na poŜywkach stałych: a-g) wzniesienia kolonii

(a – płaska, b – wzniesiona, c – lekko soczewkowata, d – wypukła, e – wzniesiona ze

ciętym 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 Ŝelatynie kłutej (t – bez upłynnienia,

u – kraterowe upłynnienie, v – workowate, w – lejkowate, x – walcowate, y – kielichowate) [2, s. 126]

PodłoŜa (poŜywki) mikrobiologiczne i ich zastosowanie

PoŜywki stosowane do hodowli drobnoustrojów muszą spełniać następujące warunki:

posiadać w podłoŜu określoną ilość wody, co najmniej 30%,

zawierać łatwo dostępne źródło węgla i azotu:

−

ródło węgla – związki organiczne dla heterotrofów, CO

dla autotrofów,

−

ródło azotu – związki organiczne dla heterotrofów, sole amonowe i azotany,

zawierać sole nieorganiczne będące źródłem pierwiastków takich jak.: fosfor, siarka,
magnez, potas, Ŝelazo,

wykazywać odpowiedni odczyn (pH) i odpowiednią wielkość ciśnienia osmotycznego,

muszą być sterylne i moŜliwie klarowne.
PoŜywki ze względu na ich kład chemiczny dzielimy na:

−

poŜywki naturalne – zawierają składniki pochodzenia naturalnego: ziemniaki, mleko
odtłuszczone, jaja, surowicę krwi, wyciąg z mięsa (bulion),

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

poŜywki  syntetyczne  –  posiadają  znany  i  ściśle  określony  skład  chemiczny,  zaleŜny  od
wymagań  odŜywczych  i  fizjologicznych  badanych  grup  organizmów.  PodłoŜa  te  mają
szerokie zastosowanie przy badaniu właściwości biochemicznych drobnoustrojów.
W  zaleŜności  od  funkcji,  jakie  podłoŜa  mają  spełnić  w  prowadzonych  hodowlach,

dzielimy je na:

−

podłoŜa zwykłe podstawowe – pozwalają na wzrost większości badanych
mikroorganizmów, o małych wymaganiach pokarmowych,

−

podłoŜa wzbogacone – uzyskujemy przez dodanie do poŜywki podstawowej
odpowiednich składników stymulujących wzrost organizmów o określonych
wymaganiach odŜywczych,

−

podłoŜa  róŜnicujące  –  (identyfikacyjne)  słuŜą  do  wykrywania  cech  biochemicznych
badanych  mikroorganizmów;  zawierają  poza  składnikami  odŜywczymi  substrat
diagnostyczny,  który  moŜe  być  enzymatycznie  rozłoŜony  tylko  przez  niektóre  gatunki
bakterii.

Tabela 3. Przykłady poŜywek stosowanych w mikrobiologii, ich skład i zastosowanie

PoŜywka

Skład

Zastosowanie

bulion odŜywczy

wyciąg mięsny (1 dm

), pepton (10 g),

chlorek sodu (5 g)

zastosowanie ogólne

agar odŜywczy

agar (15 g),
bulion odŜywczy (1000 cm

)

zastosowanie ogólne, identyfikacja

bakterii gatunku Escherichia coli

poŜywka Endo

bulion agarowy (100 cm

), laktoza

(1,0 g), fuksyna zasadowa roztwór 3% (1 cm

roztwór 10% (2 cm

)

identyfikacja bakterii grupy coli

poŜywka z laktozą,
Ŝ

ółcią i zielenią

brylantową

pepton (10,0 g), laktoza (10,0 g), Ŝółć wołowa
sucha (20,0 g), zieleń brylantowa (0,0133 g),
woda destylowana (1000,0 cm

)

identyfikacja bakterii grupy coli

podłoŜe Eijkmana

pepton (10,0g), NaCl – chlorek sodu (5,0g),
laktoza (5,0g), 1% roztwór błękitu
bromotymolowego (1cm

), woda destylowana

(1000,0cm

)

identyfikacja bakterii grupy coli

poŜywka Clarka

pepton (5,0 g), glukoza (5,0 g), K

HPO

–

wodorofosforan (V) potasu (0,5 g), woda
destylowana (1000 cm

)

identyfikacja bakterii gatunku

Escherichia coli (wykrywanie typu

fermentacji)

poŜywka Simonsa

NaCl (5,0 g), NH

(1,0 g),

siedmiowodny siarczan (VI) magnezu (0,2 g),
cytrynian sodu (5,0 g), woda destylowana
(1000 cm

), agar (20,0 g)

identyfikacja bakterii gatunku

Escherichia coli (wykorzystanie

cytrynianów jako jedynego źródła

węgla)

poŜywka Wilson-
Blaira

wyciąg mięsny (3,0 g), agar (25,0 g), cytrynian
bizmutowoamonowy (6,0 g), siarczan (VI)
sodu (15,0 g), wodorofosforan (V) sodu (10,0),
glukoza (10,0), cytrynian Ŝelazowy (0,5 g),
wodny 1% roztwór zieleni brylantowej (12,0
g), woda destylowana (1270 cm

)

do hodowli bakterii beztlenowych

poŜywka Chapmanna

agar (15,0 g), suchy wyciąg wołowy (3,0 g),
pepton (5,0 g), NaCl (75,0 g), mannitol (10,0
g), czerwień fenolowa (12,5 cm

), woda

destylowana
(950,0 cm

)

wykrywanie gronkowców

bulion zwykły z saletrą
potasową

ekstrakt mięsny (0,6 g), woda wodociągowa
(1000 cm

pepton (2,0 g), KNO

(1,0 g)

oznaczanie bakterii

denitryfikujących

poŜywka Sabourauda

pepton (10,0 g), glukoza (40,0 g),
agar (15,0 g), woda destylowana
(1000 cm

hodowla droŜdŜaków

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W podłoŜach stosuje się:

−

pepton – otrzymuje się z częściowej hydrolizy enzymatycznej białek, zawiera duŜą 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;  słuŜy  do  zestalania  podłoŜy,  a  nie  jest  składnikiem
pokarmowym.
Hodowanie  bakterii  beztlenowych  wymaga  stworzenia  specjalnych  warunków.  W  celu

usunięcia tlenu ze środowiska stosuje się:

−

dodawanie do poŜywek substancji pochłaniających tlen,

−

dodawanie do poŜywek substancji redukujących (np. kwas askorbinowy),

−

zabezpieczenie poŜywek 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:

metody bezpośrednie – opierają się na obserwacjach mikroskopowych badanego
materiału, słuŜą do oznaczania sumy Ŝywych i martwych komórek,

metody pośrednie (hodowlane) – opierają się na obserwacji wzrostu Ŝywych komórek.
W przypadku oznaczenia liczby drobnoustrojów metodami pośrednimi w pierwszej

kolejności wykonuje się posiew ilościowy, z zastosowaniem metody kolejnych rozcieńczeń.
W tym celu naleŜy odwaŜyć lub odmierzyć określoną ilość produktu (1 lub 10 cm

/g), po

ewentualnym rozdrobnieniu umieścić w naczyniu i zalać 9 lub 90 cm

roztworu

rozcieńczalnika. Po dokładnym wymieszaniu uzyskuje się rozcieńczenie wyjściowe 10

-1

(1:10). Kolejne rozcieńczenie 10

-2

(1:100) sporządza się przenosząc 1 cm

zawiesiny do

kolejnej probówki z 9 cm

rozcieńczalnika. Sposób wykonania kolejnych rozcieńczeń jest

identyczny, a ich liczba zaleŜy od rodzaju badanego materiału.

Rys. 15. Wykonanie serii rozcieńczeń [12]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Do oznaczania ogólnej liczby drobnoustrojów powszechnie stosowana jest metoda

płytkowa  Kocha.  W  metodzie  tej  zakłada  się,  Ŝe  z  kaŜdej  pojedynczej  komórki  bakterii
przeniesionej  na  stałe  podłoŜe  wyrasta  kolonia.  Polega  ona  na  posiewie  do  płytek  Petriego
określonych  ilości  badanego  materiału  (po  1  cm

z kolejnych rozcieńczeń) i zalaniu

odpowiednią poŜywką (posiew wgłębny, zalewowy).

Po zestaleniu podłoŜa całość się

inkubuje, po czym liczy się wyrosłe kolonie. MoŜna równieŜ stosować posiew
powierzchniowy, czyli rozprowadzić głaszczką badany materiał na powierzchni zestalonego
juŜ podłoŜa.

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 pomnoŜonych

przez 10

– gdzie x jest odpowiednią potęgą. Np. w posiewie 1 cm

z rozcieńczenia 10

-3

(1:1000) stwierdzono, Ŝe ilość wyrosłych koloni wynosi 240, co w przeliczeniu na 1 cm

badanej próbki wynosi 240 x 1000 = 240 000. Wynik w postaci potęgi wynosi 2,4 x 10

Barwienie preparatów mikroskopowych

PoniewaŜ 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.

WyróŜnia się dwie główne metody barwienia:

barwienie proste – polega na barwieniu preparatu tylko jednym barwnikiem; wykorzystuje
się głównie barwniki zasadowe: błękit metylenowy, fuksynę zasadową, fiolet
krystaliczny,

barwienie złoŜone – uŜywa się w nim kilku barwników; najczęściej stosowaną
w badaniach bakteriologicznych metodą barwienia złoŜonego 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.

W jakim celu hoduje się drobnoustroje na poŜywkach?

Jakie cechy wyglądu koloni bakteryjnych obserwuje się na podłoŜu stałym, a jakie na
płynnym?

Jakie wyróŜniamy fazy wzrostu populacji bakterii w trakcie hodowli okresowej?

Jakie składniki odŜywcze muszą zawierać poŜywki stosowane do hodowli bakteryjnych?

W jakim celu stosuje się podłoŜa róŜnicujące?

W jakim celu stosuje się agar przy sporządzaniu podłoŜy?

W jaki sposób wykonuje się posiew ilościowy metodą rozcieńczeń?

Na czym polega barwienie bakterii metodą Grama?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykorzystując metodę hodowlaną oblicz ogólną liczbę drobnoustrojów w 1 cm

gleby

oraz dokonaj obserwacji cech morfologicznych uzyskanych kolonii bakteryjnych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odwaŜyć 1 g gleby i wytrząsać go w 9 cm

roztworu soli fizjologicznej,

wykonać serię rozcieńczeń:

−

pobrać jałową pipetą 1 cm

uzyskanego roztworu i przenieść go do probówki z 9 cm

soli fizjologicznej, nie zanurzając pipety w roztworze,

−

wykonać tą samą metodą kolejne rozcieńczenia do uzyskania rozcieńczenia 10

-4

nanieść pipetą 0,1 cm

badanego materiału z rozcieńczenia na powierzchnię poŜywki,

wyjałowić głaszczkę przez kilkakrotne zanurzenie jej w alkoholu i opalenie w płomieniu

palnika,

rozprowadzić delikatnie głaszczką naniesiony materiał po całej powierzchni poŜywki,

zamknąć płytkę i odwrócić do góry dnem, umieścić w termostacie o temperaturze 20–

27°C na czas 96 godzin,

policzyć wyrosłe kolonie po upływie czasu inkubacji; policzone kolonie zaznaczać

dermatografem na zewnętrznej stronie płytki,

obliczyć ilość bakterii w 1 cm

badanego materiału według wzoru:

Z = A x stopień rozcieńczenia;

gdzie: A = liczba kolonii na płytce, Z = liczba organizmów,

(otrzymaną wartość naleŜy pomnoŜyć przez 10, poniewaŜ oblicza się ilość bakterii w 1 cm

badanego

materiału, a do posiewu na podłoŜe stałe pobiera się 0,1 cm

materiału),

przeprowadzić obserwację cech morfologicznych uzyskanych kolonii, uzupełniając

tabelę:

cechy

morfologiczne

kolonia 1

kolonia 2

kolonia 3

............

wielkość w mm

kształt

powierzchnia

stopień wzniesienia

brzegi

barwa i
przejrzystość

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

gleba,

−

waga techniczna lub analityczna,

−

roztwór soli fizjologicznej,

−

pipety 1 cm

lub 2 cm

−

głaszczki,

−

probówki,

−

płytki Petriego z poŜywką (bulion agarowy),

−

alkohol etylowy,

−

palniki,

−

karta pracy z tabelą.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Dokonaj obserwacji mikroskopowej preparatu barwionego metodą Grama.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

odtłuścić szkiełko przedmiotowe,

pobrać kroplę soli fizjologicznej wyŜarzoną w płomieniu palnika ezą i umieścić ją na
szkiełku przedmiotowym,

pobrać za pomocą wypraŜonej ezy próbkę materiału z wyrosłej na podłoŜu agarowym
kolonii i rozprowadzić ją po powierzchni szkiełka przedmiotowego (moŜe być uŜyty
materiał z ćwiczenia 1),

utrwalić preparat w płomieniu palnika, przeprowadzając szkiełko 2–3 razy przez płomień
palnika,

umieścić szkiełko z preparatem na prętach wanienki do barwienia i preparat zalać
fioletem krystalicznym na 2 minuty, po czym spłukać wodą,

zalać preparat płynem Lugola na 2 minuty, spłukać wodą,

odbarwić alkoholem, po 30 sekundach spłukać wodą, osuszyć bibułą,

barwić preparat fuksyną przez 1 minutę, spłukać wodą,

wysuszyć preparat bibułą,

10)

nanieść na preparat kroplę olejku cedrowego i oglądać w mikroskopie pod obiektywem
imersyjnym,

11)

określić zabarwienie bakterii oglądanych pod mikroskopem.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

kolonie bakterii wyrosłe na podłoŜu 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”

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

przeprowadzić

obserwację

cech

morfologicznych

kolonii

bakteryjnych wyhodowanych na róŜnych podłoŜach ?

opisać fazy wzrostu hodowli bakteryjnej?

wymienić podstawowe składniki poŜywek stosowanych w hodowlach
drobnoustrojów?

rozróŜnić poŜywki w zaleŜności od funkcji jaką mają pełnić
w prowadzonych hodowlach?

wykonać dziesiętne rozcieńczenia badanego materiału?

oznaczyć ogólną liczbę drobnoustrojów metodą płytkową?

wykonać barwienie preparatu mikroskopowego metodą Grama?

oznaczyć miano coli w badanym materiale?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Wpływ środowiska na wzrost i rozwój drobnoustrojów

4.4.1. Materiał nauczania

Działalność Ŝyciowa drobnoustrojów w naturalnych warunkach uzaleŜniona jest od

szeregu czynników środowiskowych. KaŜdy z tych czynników, w pewnym zakresie natęŜenia
swego  działania,  umoŜliwia  normalny  rozwój  bakterii.  Przekroczenie  granic  natęŜenia
działania  któregokolwiek  czynnika  zewnętrznego  spowoduje  ograniczenie  lub  wstrzymanie
wzrostu i rozwoju drobnoustrojów.

Podstawowe czynniki, mające wpływ na rozwój mikroorganizmów, dzielimy na:

fizyczne:

−

ciśnienie osmotyczne i zawartość wody,

−

temperatura,

−

ciśnienie hydrostatyczne (mechaniczne),

−

promieniowanie,

−

ultradźwięki,

chemiczne:

−

zawartość tlenu w podłoŜu,

−

odczyn środowiska (pH),

−

obecność metabolitów własnych i obcych,

−

antybiotyki,

−

antyseptyki,

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,

−

umoŜliwia pobieranie w formie roztworów składników odŜywczych,

−

umoŜliwia wydalanie szkodliwych produktów przemiany materii,

−

nadaje komórce turgor (jędrność, pręŜność).

Odpowiednia ilość wody w poŜywce jest niezbędnym czynnikiem rozwoju

mikroorganizmów. Minimalna ilość wody w podłoŜu 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, moŜe 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 Ŝyć w środowisku o wysokim ciśnieniu osmotycznym – są

to halofile, Ŝyjące w środowisku o wysokim stęŜeniu soli. DuŜą odporność na brak wody
wykazują przetrwalniki, zarodniki pleśni i droŜdŜy oraz bakterie z otoczkami śluzowymi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Temperatura.
Temperatura ma wpływ na szybkość reakcji chemicznych (a więc metabolizm

komórkowy) oraz strukturę cząsteczek białkowych i nukleinowych. Dlatego działalność
Ŝ

yciowa mikroorganizmów moŜe zachodzić tylko w pewnych określonych granicach, róŜnych

dla róŜnych gatunków.

Dla kaŜdego drobnoustroju moŜemy wyróŜnić trzy poziomy temperatury:

−

minimalną – poniŜej której rozwój jest hamowany,

−

optymalną – w której mikroorganizm rośnie najszybciej,

−

maksymalną – powyŜej której rozwój jest takŜe hamowany.
Ze względu na róŜnice 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

minimalna

optymalna

maksymalna

Przykłady

Występowanie

Psychrofile

-7

Pseudomonas,

Alcaligenes,

Flavobacterium

zimne źródła, głębokie

jeziora, morza

Mezofile

ok. 45

krętki blade,

gonokoki

większość saprofitów,

bakterie pasoŜytnicze

Termofile

Pyrodictium,

Pyrococcus,

Thermus, Bacillus

caldolyticus

gorące źródła, nawóz,

gleba, fermentujące

resztki roślinne, jelita

niektórych zwierząt

Odporność mikroorganizmów na niską temperaturę jest znacznie wyŜsza niŜ 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  poniŜej  100°C,  zwykle
w granicach  od  70  do  90°C;  zaleŜnie  od  zastosowanej  temperatury  zabieg  naleŜy
prowadzić  przez  dłuŜszy  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.

Ciśnienia hydrostatyczne (mechaniczne).
Bakterie są niewraŜliwe na znaczne nawet podwyŜszenie ciśnienia mechanicznego.

Wzrost większości bakterii ustaje dopiero przy ciśnieniu większym niŜ 600 atmosfer (bakterie
morskie – barofile – wytrzymują znacznie wyŜsze 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  natęŜenia  promieniowania  dochodzi  do  całkowitego  wyjałowienia  naświetlanego
ś

rodowiska, co wykorzystuje się praktycznie do wyjaławiania róŜnych pomieszczeń. Silnie

bakteriobójczo działają równieŜ promienie X (Roentgena).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Odczyn środowiska (pH).
Drobnoustroje są wraŜliwe na odczyn środowiska i poszczególne gatunki zwykle

rozwijają  się  w  ściśle  określonych  granicach  pH.  WyróŜnia  się  wartości  pH  minimalne,
optymalne i maksymalne. Większość bakterii najlepiej rozwija się przy obojętnym lub słabo
zasadowym  odczynie  środowiska.  DroŜdŜe  i  inne  grzyby  wykazują  lepszy  wzrost  przy
kwaśnym  odczynie  podłoŜa  (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

Związki chemiczne.
Związki chemiczne działają na drobnoustroje bakteriobójczo (niszczą nieodwracalnie

komórki drobnoustrojów) lub bakteriostatycznie (hamują procesy Ŝyciowe komórek).

Do substancji bakteriobójczych naleŜą:
a)

rodki dezynfekcyjne:

−

kwasy, np. kwas siarkowy (VI), fluorokrzemowy, salicylowy,

−

wodorotlenki, zwłaszcza wodorotlenek sodu,

−

rodki 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 cięŜkich, np. sole miedzi, srebra,

rodki czyszczące i myjące – mydła i detergenty.

Do substancji bakteriostatycznych naleŜą: sulfanilamidy, sulfony.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie czynniki fizyczne i chemiczne mają wpływ na wzrost mikroorganizmów?

Jaka jest rola wody w Ŝywych komórkach?

Na czym polega zjawisko plazmolizy i plazmoptyzy?

W jaki sposób temperatura wpływa na funkcjonowanie Ŝywych komórek?

Jaka jest zaleŜność wzrostu i rozwoju bakterii od temperatury?

W jakich środowiskach naturalnych występują bakterie psychrofilne, mezofile
i termofilne?

Jak na mikroorganizmy działa promieniowanie ultrafioletowe?

Jaka jest róŜnica w działaniu między środkami bakteriobójczymi a bakteriostatycznymi?

Jakie związki chemiczne stosuje się do dezynfekcji?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeprowadź obserwację wzrostu drobnoustrojów w róŜnych temperaturach.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

wykonać 3 posiewy z mleka ukwaszonego (po 1 ml) na płytki Petriego i zalać poŜywką
agarową,

hodować płytki z posiewami w róŜnych temperaturach: w cieplarce w temp. 30°C,
w lodówce w temp. 3–5°C, w temp. pokojowej 18–20°C,

prowadzić hodowlę przez 72 godziny,

przeprowadzić obserwację wzrostu drobnoustrojów na poszczególnych płytkach,

zestawić w tabeli wyniki obserwacji i wyciągnąć wnioski dotyczące wpływu temperatury
na szybkość wzrostu bakterii.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

mleko ukwaszone,

−

poŜywka agarowa,

−

płytki Petriego,

−

pipety 1 lub 2 cm

−

cieplarka, lodówka.

Ćwiczenie 2

Przeprowadź obserwację wpływu środków chemicznych na wzrost mikroorganizmów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

nasączyć krąŜki bibuły środkami dezynfekcyjnymi: 70% etanolem, sterinolem i chloran
(I) sodu oraz wodą destylowaną (próba kontrolna),

nałoŜyć (w równych odstępach) za pomocą pincety nasączone krąŜki bibuły na
powierzchnię podłoŜa z hodowlą bakterii,

umieścić hodowlę w cieplarce w temp. 37°C na 24 godziny,

określić w mm średnicę strefy zahamowania wzrostu bakterii wokół krąŜków bibuły po
zakończonej inkubacji,

zanotować wyniki obserwacji w tabeli:

wyciągnąć wnioski z obserwacji.

Rodzaj środka dezynfekcyjnego

Strefy zahamowania

wzrostu (Ø w mm)

1. 70% etanol

2. sterinol

3. chloran (I) sodu

4. woda destylowana

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

hodowle bakterii na płytkach Petriego,

−

krąŜki bibuły,

−

rodki dezynfekcyjne: 70% etanol, sterinol, chloran (I) sodu,

−

woda destylowana,

−

pinceta,

−

cieplarka.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

wymienić czynniki środowiska wpływające na wzrost
mikroorganizmów?

opisać rolę wody w Ŝywych komórkach?

scharakteryzować działanie czynników fizycznych na wzrost i rozwój
mikroorganizmów?

opisać wpływ temperatury na wzrost drobnoustrojów?

wyróŜnić grupy bakterii w zaleŜności od optimum temperatury,
w jakiej się rozwijają?

podać przykłady bakterii rozwijających się w środowiskach
naturalnych o róŜnych wartościach pH?

wymienić środki chemiczne stosowane do dezynfekcji?

rozróŜnić środki bakteriobójcze od bakteriostatycznych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Rola drobnoustrojów w przyrodzie, gospodarce i Ŝyciu

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 róŜne
ś

rodowiska i warunki ekologiczne. KaŜde środowisko zamieszkałe jest przez właściwe sobie

drobnoustroje, tworzące specyficzną dla niego mikroflorę, choć niektóre formy bakterii
występować mogą w kilku róŜnych 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 umoŜliwiają przeŜuwaczom trawienie celulozy lub
u innych zwierząt są źródłem witamin B i K.
Gleba jest miejscem występowania największej ilości mikroorganizmów (bakterii

i grzybów). Ich ilość w glebie zaleŜy 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 moŜna wyróŜnić dwa typy:

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,

mikroflorę  zymogenną  –  naleŜą  do  niej  bakterie  rozwijające  się  w  glebie  po
wprowadzeniu  do  niej  substancji  organicznej;  naleŜą  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  powaŜnym  źródłem  azotu  dla  roślin,  dlatego  zapasy  humusu  są
bardzo waŜne dla zachowania struktury i Ŝyzności gleby.

KrąŜenie pierwiastków w przyrodzie

Podstawą funkcjonowania świata przyrody jest przepływ energii i obieg materii. Obieg

materii dotyczy naturalnego krąŜenia pierwiastków chemicznych między środowiskiem
oŜywionym i nieoŜywionym, a głównym źródłem energii umoŜliwiającym te przemiany, jest
promieniowanie słoneczne. W regulowaniu intensywności obiegu materii bardzo istotną rolę
odgrywają drobnoustroje, zwłaszcza bakterie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KrąŜenie węgla w przyrodzie

Węgiel to podstawowy pierwiastek budulcowy, wchodzący w skład związków

organicznych Ŝywych organizmów. Głównym rezerwuarem węgla w przyrodzie jest CO

. 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  roślinoŜerców  –  konsumentów  I  rzędu,  do  zwierząt  mięsoŜernych  –  konsumentów  II
rzędu.  Węgiel  wraca  do  atmosfery  jako  CO

powstający w procesie oddychania wszystkich

organizmów. Rośliny i zwierzęta, które obumarły, są źródłem węgla dla reducentów, głównie
bakterii i grzybów saprofitycznych. OdŜywiając się martwą materią organiczną reducenci
wbudowują w swoje ciała węgiel, ale jednocześnie powodują rozkład materii organicznej do
nieorganicznej i uzupełniają tym samym zapas CO

w środowisku. Do bakterii

rozkładających martwą materię organiczną w glebie naleŜą m.in.: Achromobacter, Bacillus,
Pseudomonas, Flavobacterium, Micrococcus, Streptomyces.

Rys. 16. Obieg węgla w przyrodzie [9, s. 58]

KrąŜenie azotu w przyrodzie

Azot jest pierwiastkiem wchodzącym w skład białek i kwasów nukleinowych.

Pierwotnymi źródłami azotu dla organizmów są sole mineralne (azotany i sole amonowe)
oraz azot atmosferyczny.

Przyswajanie azotu atmosferycznego moŜliwe jest dzięki działalności bakterii

symbiotycznych i glebowych. Bakterie brodawkowe z rodzaju Rhizobium, które mają
zdolność wiązania azotu cząsteczkowego i redukowania go do NH

yją w symbiozie

z korzeniami roślin motylkowych (np. łubin, koniczyna, wyka) i dostarczają roślinom gotowe
związki azotowe. Podobną właściwość mają bakterie glebowe wolnoŜyjące – Azotobacter
i Clostridium.

Rośliny czerpią azot z gleby i wody, głównie w postaci jonów amonowych (NH

) lub

jonów azotanowych (V) NO

. 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”

−

utleniania azotanów (III) do azotanów (V) – przeprowadzanego przez bakterie
Nitrobacter.

Procesem zubaŜającym 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 spoŜywczych i produkcji Ŝywności

W niektórych gałęziach przemysłu spoŜywczego wykorzystuje się działalność Ŝyciową

mikroorganizmów – bakterii i grzybów (droŜdŜy i pleśni) do otrzymywania niektórych
produktów spoŜywczych. Najszersze zastosowanie mają prowadzone przez mikroorganizmy
procesy fermentacyjne.

Bakterie wykorzystywane w przemyśle moŜemy podzielić na:

–

bakterie fermentacji mlekowej,

–

bakterie fermentacji octowej,

–

bakterie fermentacji propionowej,

–

bakterie fermentacji masłowej.

Tabela 6. Charakterystyczne cechy poszczególnych grup bakterii fermentacyjnych

Cecha

charakterystyczna

Bakterie

fermentacji

mlekowej

Bakterie

fermentacji

octowej

Bakterie

fermentacji

propionowej

Bakterie

fermentacji

masłowej

produkty fermentacji

kwas mlekowy

kwas octowy

kwas propionowy,

kwas octowy, CO

kwas masłowy,

, H

typ morfologiczny

ziarniaki, pałeczki

pałeczki

laseczki

barwienie Grama

Gram-dodatnie

Gram-ujemne

Gram-dodatnie

optymalna
temperatura wzrostu

mezofile lub

termofile

mezofile

tworzenie
przetrwalników

—

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Bakterie fermentacji mlekowej

Bakterie właściwej fermentacji mlekowej dzielimy na:

−

bakterie homofermentatywne – fermentując wytwarzają głównie kwas mlekowy oraz
ś

ladowe ilości produktów ubocznych (Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris,

Lactobacillus),

−

bakterie heterofermentatywne – oprócz kwasu mlekowego wytwarzają z cukrów
produkty uboczne, takie jak: kwas octowy, CO

i inne (Leuconostoc, Lactobacillus).

Fermentację mlekową moŜemy podzielić na:

−

właściwą fermentację mlekową – jest wywoływana przez bakterie homofermentatywne
i jest praktycznie wykorzystywana w przemyśle. Jej przebieg moŜna przedstawić za
pomocą równania sumarycznego:

2 CH

· CHOH · COOH + 94 kJ (22,5 kcal)

−

fermentację niewłaściwą (pseudomlekową) — wywołana jest przez róŜne rodzaje
bakterii, np. Escherichia, Micrococcus, Microbacterium, prowadzi do wytworzenia kwasu
mlekowego, kwasu octowego, alkoholu etylowego, CO2 i innych produktów końcowych.
Ten rodzaj fermentacji jest niepoŜądany w przemyśle, gdyŜ powoduje obniŜenie wartości
końcowej produktu.
Bakterie mlekowe wykorzystuje się m.in.:

w przemyśle mleczarskim – do produkcji napojów mlecznych fermentowanych, takich
jak: mleko ukwaszone, kefir, jogurt, mleko jogurtowe, mleko acidofilne, do ukwaszania
ś

mietanki spoŜywczej, do ukwaszania śmietanki przeznaczonej od produkcji masła, do

dojrzewania serów podpuszczkowych, do ukwaszania mleka do produkcji serów
twarogowych,

w przetwórstwie warzywnym – do kwaszenia kapusty, ogórków i innych warzyw;
kwaszenie warzyw przy wykorzystaniu fermentacji mlekowej umoŜliwia przetworzenie
produktów roślinnych, a jednocześnie ich zakonserwowanie,

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,

w przemyśle piekarskim – bakterie mlekowe wchodzą w skład zakwasów chlebowych
(zakwaszają ciasto Ŝytnie).

Bakterie fermentacji octowej

Bakterie octowe naleŜą do rodzaju Acetobacter. W przemyśle wykorzystuje się ich

zdolność do utleniania alkoholu etylowego do kwasu octowego (przy udziale tlenu
atmosferycznego). Chemizm tej fermentacji moŜna przedstawić za pomocą równania
sumarycznego:

OH + O

COOH + H

O + 490 kJ (118 kcal)

Oprócz  kwasu  octowego  w  czasie  fermentacji  powstają  jako  produkty  uboczne  róŜne
substancje  aromatyczne,  których  ilość  i  rodzaj  zaleŜą  od  gatunku  bakterii  i  rodzaju  uŜytego
surowca.

Fermentacja octowa jest wykorzystywana na skalę przemysłową do produkcji octu, czyli

wodnego roztworu kwasu octowego.

Bakterie fermentacji propionowej

Bakterie propionowe naleŜą 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 moŜna przedstawić za
pomocą równania sumarycznego:

3 CH

CHOH · COOH

2 CH

COOH + CH

COOH + CO

+ H

O + wolna energia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Bakterie propionowe są wykorzystywane w przemyśle mleczarskim do dojrzewania

serów podpuszczkowych (zwłaszcza twardych), a takŜe towarzyszą bateriom mlekowym
w zakwasach chlebowych i niekiedy w kiszonkach.

Bakterie fermentacji masłowej

Bakterie masłowe naleŜą do rodzaju Clostridium. Mają zdolność beztlenowego rozkładu

cukrów na kwas masłowy, dwutlenek węgla i wodę zgodnie z sumarycznym równaniem:

COOH + 2 CO

+ 2 H

+ wolna energia.

Oprócz kwasu masłowego powstają liczne produkty uboczne, np. kwas octowy, alkohol

metylowy, metan, aceton, alkohol butylowy. Przebieg fermentacji zaleŜy 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  duŜe  ilości  alkoholu
butylowego i acetonu.

Bakterie masłowe wykorzystuje się w procesie moczenia łodyg lnu i konopi, gdyŜ

fermentując błonnik, umoŜliwiają oddzielenie włókien przędnych od tkanki korowej
i zdrewniałej.

Fermentacja alkoholowa droŜdŜy szlachetnych

DroŜdŜe szlachetne naleŜą 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 moŜna przedstawić równaniem sumarycznym:

2 CH

OH + 2 CO

+ 117 kJ (28 kcal)

W procesie tym powstają takŜe produkty uboczne (nieuwzględnione w zapisie).

Cechy charakterystyczne droŜdŜy szlachetnych:

−

fermentują cukry proste z wytworzeniem do 12% alkoholu,

−

optymalne stęŜenie cukrów w poŜywce wynosi do 20%,

−

optymalna temperatura fermentacji wynosi 28–32°C,

−

optymalne pH podłoŜa w granicach od 3 do 6.

DroŜdŜe szlachetne dzieli się na dwie grupy:

−

droŜdŜe fermentacji dolnej – po zakończonej fermentacji opadają na dno kadzi
fermentacyjnej,

−

droŜdŜe fermentacji górnej – po zakończonym procesie zbierają się na powierzchni
płynu.

DroŜdŜe szlachetne wykorzystywane są w przemyśle:

piekarskim – do rośnięcia ciasta pszennego oraz w zakwasach chlebowych; spulchnianie
ciasta następuje dzięki wydzielaniu się CO

podczas fermentacji alkoholowej w cieście,

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 CO

, powstaje tzw. młode piwo,

−

fermentacja leŜakowa – następuje powolne dofermentowanie pozostałych cukrów,
w wyniku czego otrzymuje się gotowe piwo,

winiarskim – do produkcji wina; uŜywa się droŜdŜy fermentacji dolnej, a proces
fermentacji ma trzy fazy:

−

zafermentowanie  –  przygotowany  moszcz  (sok  owocowy)  zaszczepia  się
odpowiednią  kulturą  droŜdŜy,  które  rozmnaŜają  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”

−

fermentacja główna – droŜdŜe intensywnie przerabiają cukier na alkohol i CO

−

w trakcie wzrastania stęŜenia alkoholu droŜdŜe zaczynają stopniowo opadać, a młode
wino ściągnięte znad droŜdŜy poddaje się leŜakowaniu (dojrzewaniu),

gorzelniczym – do produkcji spirytusu; surowcami do produkcji spirytusu mogą być
ziemniaki, melasa, Ŝyto lub owoce,

mleczarskim – do produkcji kefiru, który jest napojem otrzymywanym w wyniku
fermentacji mlekowej i alkoholowej.

Pleśnie wykorzystywane są w przemyśle spoŜywczym do:

produkcji kwasu cytrynowego – uzyskuje się go w procesie fermentacji cytrynowej przy
wykorzystaniu czystych kultur pleśni Aspergillus niger (kropidlak czarny),

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,

dojrzewania serów pleśniowych – wykorzystuje się róŜne gatunki pleśni: Penicillium
candidum i Penicillium camembert (brie, camembert), Penicillium roqueforti (rokpol).

Negatywna rola bakterii w przemyśle spoŜywczym

Ujemna rola bakterii polega na tym, Ŝe niektóre gatunki powodują psucie się

niezabezpieczonych odpowiednio surowców i gotowych produktów. Bakterie mogą teŜ
zakłócać prawidłowy przebieg procesów fermentacyjnych.

Do szkodliwych bakterii naleŜą:

bakterie  mlekowe  –  niektóre  gatunki  wywołują  wady  mleka,  masła  i  serów  (zmieniają
smak  i  zapach  produktów),  hamują  działalność  droŜdŜy  w  trakcie  fermentacji
alkoholowej  (powodują  mętnienie,  kwaśnienie  piwa),  powodują  psucie  podrobów
mięsnych, marynat owocowych, przetworów warzywnych,

bakterie pseudomlekowe – wytwarzają w trakcie fermentacji mlekowej nie tylko kwas
mlekowy, ale takŜe kwas octowy, alkohol etylowy, dwutlenek węgla, powodując tym
samym wady mleka i jego przetworów,

bakterie masłowe – powodują psucie się serów podpuszczkowych, konserw warzywnych
i owocowych oraz kiszonych pasz,

bakterie octowe – są szkodliwe w przemyśle fermentacyjnym (gorzelnictwo,
piwowarstwo, winiarstwo) oraz powodują psucie się marynat owocowych i warzywnych,

bakterie gnilne – wywołują wady wielu artykułów Ŝywnościowych, zwłaszcza mięsa
i jego przetworów.

Sposoby przeciwdziałania negatywnemu wpływowi bakterii na produkty spoŜywcze

Surowce, półprodukty i gotowe wyroby przemysłu spoŜywczego są bardzo dobrą

poŜywką  dla  wielu  szkodliwych  mikroorganizmów  i  mogą  być  przez  nie  tak  zmienione,  Ŝe
nie nadają się do wykorzystania w celach spoŜywczych. NaleŜy  więc podejmować działania
zapobiegające rozwojowi szkodliwej mikroflory bakteryjnej oraz ochraniać gotowe produkty
przed zepsuciem poprzez ich odpowiednią konserwację.

NajwaŜniejsze metody konserwowania Ŝywności to:

−

chłodzenie lub zamraŜanie produktów spoŜywczych,

−

produkowanie konserw (mięsnych, warzywnych, owocowych, rybnych),

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

suszenie (grzyby, owoce, warzywa),

−

solenie (ryby, tłuszcze),

−

marynowanie (śledzie, grzyby, warzywa),

−

dodawanie cukrów (owoce, dŜemy),

−

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,  poniewaŜ  działają  wybiórczo,  w  niskich  stęŜeniach,
bakteriobójczo lub bakteriostatycznie na drobnoustroje chorobotwórcze. Antybiotyki znalazły
równieŜ  zastosowanie  w  biochemii  i  biotechnologii,  w  przemyśle  spoŜywczym  do
konserwowania Ŝywności, 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 gruźlicy; 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  naleŜy:  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 róŜnorodne zabiegi w celu

uzyskania uŜytecznych, Ŝywych organizmów lub pochodzących z nich produktów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W biotechnologii praktyczne zastosowanie mają osiągnięcia biologii molekularnej i inŜynierii
genetycznej, cytologii i embriologii. NajwaŜniejszymi 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:

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

przemyśle

spoŜywczym

(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, spoŜywczym (mleczarstwo, produkcja koncentratów spoŜywczych),

−

pektynazy – rozkładają pektyny, wytwarzane przez Aspergillus niger, Aspergillus
flavus, Aspergillus oryzae, Sclerotina; uŜywane są do klarowania soków i win,
w produkcji wódek i likierów, kawy i koncentratów kawowych,

wytwarzanie białek człowieka przez bakterie – bakterie z wprowadzonymi ludzkimi
genami syntetyzują białka człowieka które moŜna 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 krąŜenia,

wytwarzanie szczepionek – bakterie produkują białka wirusowe, wykorzystywane
w produkcji szczepionek (m.in. na wirusowe zapalenie wątroby typu B),

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 pasoŜytów, wywołują choroby, a nawet

mierć swojego Ŝywiciela. Miarą zjadliwości drobnoustroju jest wytwarzanie przez niego

toksyn  oraz  zdolność  umiejscowienia  i  namnaŜania  się  w  organizmie.  Toksyny  bakteryjne
mogą  być  wydzielane  na  zewnątrz  komórki  (egzotoksyny)  lub  tworzą  się  wewnątrz  bakterii
(endotoksyny).  ZakaŜenie  następuje  po  wtargnięciu  drobnoustroju  do  wnętrza  organizmu
człowieka  (roślin,  zwierząt)  i  pokonaniu  mechanizmów  obronnych.  Choroby  zakaźne  szerzą
się  róŜnymi  drogami:  przez  bezpośredni  kontakt  z  chorym  osobnikiem,  drogą  kropelkowo-
powietrzną,  drogą  wodno-pokarmową,  przez  ziemię,  produkty  spoŜywcze,  przedmioty
codziennego uŜytku, mogą być przenoszone przez owady lub gryzonie.

Zatrucia pokarmowe to ostre schorzenia przewodu pokarmowego, występujące na skutek

spoŜycia produktów zawierających chorobotwórcze bakterie lub ich toksyny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 7. Charakterystyka najczęstszych zatruć pokarmowych człowieka

Jednostka

chorobowa

Bakterie

Źródło zakaŜenia i przebieg kliniczny

dur brzuszny
(tyfus)

Salmonella typki

(pałeczka durowa)

−

spoŜycie zakaŜonej wody lub pokarmu,

−

okres wylęgania choroby trwa zwykle 10-14 dni,

−

wzrost temperatury ciała (do 39-40

C), ból brzucha

i głowy, brak apetytu, kaszel, nieŜyt oskrzeli, na skórze brzucha
i dolnej części klatki piersiowej pojawia się wysypka, język
suchy pokryty brunatnym nalotem, moŜe wystąpić biegunka

dur rzekomy

Salmonella

paratyphi

−

spoŜycie zakaŜonej wody lub pokarmu,

−

objawy podobne jak w durze brzusznym, ale przebieg choroby
łagodniejszy

zakaźne zatrucia
pokarmowe

Salmonella

typhomurium,

S. enteritidis,

S. dublin

−

spoŜycie zakaŜonego pokarmu,

−

okres wylęgania choroby trwa zwykle od 2 do 48 h,

−

nagłe objawy: bóle brzucha, nudności, biegunka, wymioty, bóle
i zwroty głowy, gorączka, osłabienie i odwodnienie organizmu,

czerwonka
bakteryjna

Shigella (pałeczki

czerwonkowe)

−

spoŜycie zakaŜonej wody lub pokarmu,

−

okres wylęgania choroby trwa zwykle 2–5 dni,

−

dreszcze, wysoka gorączka, ból brzucha, biegunka, stolce
z domieszka krwi, odwodnienie, apatia, senność, bóle
mięśniowe

zatrucia
gronkowcowe

Staphylococcus

aureus

−

spoŜycie zakaŜonego pokarmu: wędliny, mięso, sałatki, ciasta,
lody,

−

objawy chorobowe pojawiają się po około 2 godz.

−

wymioty, biegunka, spadek ciśnienia krwi, zapaść

botulizm (zatrucie
jadem
kiełbasianym)

Clostridium

botulinum

(laseczka jadu

kiełbasianego)

−

spoŜycie zakaŜonego pokarmu: konserwy mięsne, rybne
i warzywne, surowe wędliny, ryby solone lub wędzone,

−

okres wylęgania choroby trwa od kilku do 48 h,

−

toksyna botulinowa działa na układ nerwowy: podwójne
widzenie, trudności w mówieniu i połykaniu, zawroty głowy,
osłabienie, suchość w jamie ustnej, wzdęcie brzucha i zaparcia,
utrudnione oddychanie (śmiertelność duŜa — około 65%)

cholera

Vibrio cholerae

(pałeczka podobna

do przecinka)

−

spoŜycie zakaŜonego pokarmu i wody,

−

okres wylęgania choroby od kilku godzin do 5 dni,

−

biegunka,

wymioty,

osłabienie,

utrata

łaknienia,

bóle

mięśniowe, silne odwodnienie, suchość błon śluzowych i skóry,
moŜe doprowadzić do bezmoczu, zapaści i śmierci.

Zapobieganie zatruciom pokarmowym polega na:

−

kontroli weterynaryjnej zwierząt rzeźnych i mięsa,

−

stałej kontroli nosicielstwa wśród pracowników zatrudnionych w zakładach przemysłu
spoŜywczego,

−

przestrzeganiu

odpowiednich

warunków

sanitarno-higienicznych

produkcji

i magazynowania produktów spoŜywczych,

−

przestrzeganiu obowiązujących parametrów obróbki termicznej przy produkcji artykułów
spoŜywczych,

−

uŜywaniu wody zdatnej do picia,

−

zwalczaniu gryzoni i much.

Normy mikrobiologiczne

MoŜliwość zakaŜenia ludzi przez bakterie chorobotwórcze znajdujące się w wodzie,

glebie lub powietrzu zmusza do prowadzenia stałej kontroli higieniczno-sanitarnej tych
ś

rodowisk:

Ocena sanitarna wody
Ocena sanitarna wody polega na pośrednim wnioskowaniu o obecności form

patogennych, opartym na tzw. bakteriach wskaźnikowych, które stale Ŝyją jako saprofity

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

w przewodzie pokarmowym człowieka i zwierząt wyŜszych. Ich obecność w wodzie
ś

wiadczy o jej zanieczyszczeniu kałowym, a zatem równieŜ o niebezpieczeństwie zakaŜenia

wody  mikroorganizmami  chorobotwórczymi.  Kontroli  sanitarnej  podlega  woda  pitna,  wody
w basenach  kąpielowych  i  zbiornikach  wód  powierzchniowych.  Mikroflora  saprofityczna
jelita  grubego  człowieka  o  znaczeniu  wskaźnikowym  obejmuje  bakterie:  Escherichia  coli,
Streptococcus  faecalis  i  Clostridium  perfringens.  Praktycznie  uniwersalnym  wskaźnikiem
zanieczyszczenia  wody  odchodami  ludzkimi  i  zwierzęcymi  stały  się  pałeczki  grupy  coli.
Na stopień zakaŜenia wskazuje tzw. miano coli – jest to najmniejsza objętość badanej wody,
w  której  stwierdza  się  obecność  bakterii  grupy  coli.  Index  (wskaźnik)  coli  jest  to  liczba
pałeczek okręŜnicy stwierdzona w 100 cm

wody.

Ocena sanitarna gleby
Gleba jest systematycznie zanieczyszczana róŜnymi 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
ś

ciekami 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 tęŜca), Clostridium
botulinum, Bacillus anthracis (laseczki wąglika), Mycobakterium tuberculosis (prątki
gruźlicy), Salmonella (pałeczki duru brzusznego), Shigella (pałeczki czerwonki).

Sanitarno-mikrobiologiczna analiza gleby obejmuje kilka wskaźników, najwaŜniejsze to:

miano  coli  (bakterii  grupy  coli),  miano  Escherichia  coli  (jako  wskaźnik  świeŜego
zanieczyszczenia  fekalnego),  miano  Clostridium  perfringens  (jako  wskaźnik  odległego
w czasie  skaŜenia  gleb  fekaliami)  oraz  ogólna  liczba  bakterii  wegetatywnych
i przetrwalnikujących  (stosunek  ogólnej  liczby  bakterii  do  bakterii  prztrwalnikujących
ś

wiadczy 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

w 1g gleby

Miano coli

Miano bakterii Clostridium

perfringens

Czysta

1 – 2,5 x 10

1,0

0,1

Umiarkowanie
zanieczyszczona

1 – 2,5 x 10

1,0 – 0,01

0,1 – 0,001

Zanieczyszczona

2,5 x 10

0,01 – 0,001

0,001 – 0,0001

Silnie
zanieczyszczona

10 x 10

0,001

0,0001

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,

przewaŜają bakterie Gram-dodatnie (gronkowce, pakietowce i paciorkowce), z grzybów
najczęściej

obecne

są

rodzaje

Aspergillus,

Penicillium,

Mucor,

Cladosporium

i Saccharomyces. W pomieszczeniach uŜytkowych człowiek moŜe być źródłem
zanieczyszczenia mikrobiologicznego, zwłaszcza bakteriami chorobotwórczymi.

Mikroorganizmy

wskaźnikowe,

stosowane

badaniach

powietrza,

nie

są

chorobotwórcze, ale świadczą o moŜliwości występowania bakterii chorobotwórczych. Do
bakterii wskaźnikowych naleŜą m.in.: Streptococcus salivarius, Streptococcus viridans.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 9. Dopuszczalny stopień mikrobiologicznego zanieczyszczenia powietrza pomieszczeń uŜytkowych
(wg B. Krzysztofika) [8, s. 228]

Dopuszczalna liczba mikroorganizmów

w 1m

powietrza

L.p.

Rodzaj pomieszczenia

uŜytkowego

Liczebność mikroorg.

na agarze

odŜywczym

Liczebność

mikroorg.

hemolizujących na

agarze z krwią

Liczebność

grzybów na

podłoŜu

Sabourauda

Powietrze zewnętrzne –
atmosferyczne

3000

100

1000

Pomieszczenia słuŜby zdrowia

Sala operacyjna

100

Sala opatrunkowa

150

Sala z chorymi

1000

200

III

Pomieszczenia domów
mieszkalnych

Kuchnia i jadalnia

2000

100

300

Pokój – salon

1500

200

Sypialnia

1000

100

Pomieszczenia szkolne

Sale wykładowe

1500

200

Sale do ćwiczeń

2000

100

200

Sale gimnastyczne

3000

150

300

Pomieszczenia produkcyjne

Przemysł spoŜywczy

600

Przemysł mięsny

500

Przemysł fermentacyjny

600

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

Jakie funkcje pełnią mikroorganizmy w przyrodzie?

Na czym polegają procesy mineralizacji i humifikacji?

Jaka jest rola mikroorganizmów w obiegu węgla w przyrodzie?

Jaka jest rola bakterii w obiegu azotu w przyrodzie?

Jakie rodzaje mikroorganizmów wykorzystujemy w przemyśle spoŜywczym?

Czym róŜni się fermentacja mlekowa od pseudomlekowej?

W jakich gałęziach przemysłu spoŜywczego wykorzystujemy procesy fermentacyjne
bakterii i droŜdŜy?

Jakie jest zastosowanie pleśni w przemyśle spoŜywczym?

Na czym polega ujemna rola bakterii przemyśle spoŜywczym?

10.

Jakie są sposoby konserwowania produktów spoŜywczych?

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 wskaźnik „miano coli” i jakie jest jego zastosowanie w kontroli sanitarnej
wody i gleby?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wykryj obecność bakterii denitryfikacyjnych w glebie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

rozcieńczyć badaną próbkę gleby w roztworze soli fizjologicznej od 10

-1

do 10

-9

posiać 1cm

z kaŜdego rozcieńczenia do probówek z poŜywką ciekłą,

prowadzić hodowlę przez 7 dni w temperaturze 27°C,

sprawdzić obecność związków azotowych w probówkach zmętnianych po okresie
hodowlanym:

−

nanieść po 1 cm

hodowli do wgłębień na płytce porcelanowej, dodać około 0,5 cm

roztworu kwasu sulfanilowego i około 0,5 cm

roztworu

-naftyloaminy – czerwone

zabarwienie próbki świadczyć będzie o obecności azotynów (NO

−

nanieść po 0,5cm

hodowli do wgłębień na płytce porcelanowej i około 0,2 cm

dwufenyloaminy – niebieskie zabarwienie próbki świadczyć będzie o obecności
azotanów (NO

−

nanieść po 0,2 cm

odczynnika Nesslera do wgłębień na płytce, a następnie dodać

około 2 cm

badanej hodowli – intensywnie Ŝółte zabarwienie próbki świadczyć

będzie o obecności azotu amonowego (NH

zestawić wyniki obserwacji w tabeli:

Dodany odczynnik

Wynik (zabarwienie)

Wykryty związek

kwas

sulfanilowy,

-naftyloamina

dwufenyloamina

odczynnik Nesslera

wyciągnąć wnioski z przeprowadzonych obserwacji.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

gleba,

−

probówki z poŜywką (bulion zwykły z saletrą potasową),

−

pipety na 1,0 lub 2,0 cm

−

płytki porcelanowe białe z 12 wgłębieniami,

−

odczynniki: kwas sulfanilowy,

-naftyloamina, dwufenyloamina, odczynnik Nesslera,

−

sól fizjologiczna,

−

cieplarka.

Ćwiczenie 2

Oznacz miano bakterii grupy coli metodą fermentacyjną probówkową.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

wykonać szereg rozcieńczeń próbki wody powierzchniowej (od 10

-1

do 10

-6

posiać 1 cm

próbki z rozcieńczeń na płynne podłoŜe Eijkmana z błękitem

bromotymolowym w probówkach Dürhama,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

inkubować posiewy w temperaturze 37°C przez 24 godziny,

oczytać wyniki: za wynik dodatni uznaje się zmianę barwy podłoŜa z zielonej na Ŝółtą,
obecność gazu w rurkach Dürhama oraz zmętnienie poŜywki (zmiany takie świadczą
o wzroście w poŜywce bakterii fermentujących laktozę z wytworzeniem kwasu i gazu),

wykonać badania potwierdzające: z dodatnich próbek posiać przy pomocy jałowej ezy
niewielką ilość materiału na płytki z podłoŜem Endo,

inkubować posiewy w temperaturze 37°C przez 24 godziny,

odczytać wyniki: za wynik dodatni przyjmuje się wzrost kolonii gładkich,
ciemnoczerwonych z metalicznym połyskiem,

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

juŜ nie wykryto ich obecności, to miano coli wynosi 10

-5

Rysunek do ćwiczenia 2. Probówki z poŜywką i probówkami Dürhama:
a) probówka Dürhama wypełniona poŜywką (bez gazu), b) probówka Dürhama
wypełniona gazem. [2, s.123]

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

woda ze zbiornika powierzchniowego,

−

probówki Dürhama z poŜywką (płynne podłoŜe Eijkmana z błękitem bromotymolowym),

−

płytki Petriego z podłoŜem Endo,

−

pipety na 1,0 lub 2,0 cm

−

eza,

−

sól fizjologiczna,

−

cieplarka.

Ćwiczenie 3

Oznacz ilość drobnoustrojów w 10 m

powietrza metodą sedymentacyjną.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

otworzyć 2 płytki Petriego z poŜywką w badanym pomieszczeniu na okres 15 minut (lub
10 minut),

zamknąć płytki po upływie czasu sedymentacji, odwrócić do góry dnem i wstawić do
termostatu,

inkubować płytki w temperaturze 27°C przez 7 dni,

policzyć wyrosłe kolonie po zakończonej inkubacji,

przeliczyć ilość kolonii na 10 dm

powietrza wg wzoru:

x =

⋅

100

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

gdzie: a – średnia arytmetyczna z liczby kolonii wyrosłych na dwóch płytkach,

b – powierzchnia płytki w cm

(dla płytki o średnicy 10 cm powierzchnia wynosi

78,5 cm

k – współczynnik czasu otwarcia płytki (dla 5 minut k=1, dla 10 minut k=2 itd.),

100 – przeliczenie powierzchni płytki na 100 cm

określić na podstawie otrzymanego wyniku stopień czystości powietrza wykorzystując
dane z tabeli 9.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

płytki Petriego z bulionem agarowym,

−

cieplarka.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

opisać rolę drobnoustrojów w przyrodzie?

opisać rolę mikroorganizmów w obiegu pierwiastków w przyrodzie?

podać przykłady wykorzystania mikroorganizmów w przemyśle
spoŜywczym?

scharakteryzować negatywny wpływ bakterii na produkty
spoŜywcze?

wymienić sposoby konserwacji produktów spoŜywczych?

opisać sposoby wykorzystania bakterii w przemyśle
farmaceutycznym i biotechnologii?

scharakteryzować rodzaje zatruć pokarmowych człowieka?

oznaczyć miano coli?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

Przeczytaj uwaŜnie instrukcję.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, wstawiając w odpowiedniej
rubryce znak X. W przypadku pomyłki naleŜy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem
a następnie zaznaczyć odpowiedź prawidłową.

Test zawiera 25 zadań. Do kaŜdego zadania dołączone są 4 moŜliwe odpowiedzi. Tylko
jedna jest prawdziwa.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

Kiedy udzielanie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóŜ jego rozwiązanie
na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

Na rozwiązanie testu masz 45 min.

Powodzenia

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Do posiewu drobnoustrojów na powierzchnię poŜywki stałej w płytce Petriego uŜywa się

ezy.

bagietki szklanej.

pipety pasteurowskiej.

igły preparacyjnej.

Powiększenie okularu wynosi 10x, powiększeni obiektywu – 40x. Całkowite
powiększenie uzyskane w mikroskopie wynosi

50x.

500x.

40x.

400x.

Pod względem chemicznym wirusy zbudowane są z

DNA i RNA.

DNA i RNA oraz białek.

DNA lub RNA oraz białek.

DNA i RNA oraz lipidów.

W lizogenicznym cyklu rozwoju wirusa następuje

powielenie cząstek wirusa i rozpad komórki gospodarza.

powielenie cząstek wirusa i uwolnienie ich przez błonę komórki gospodarza.

przyłączenie DNA wirusowego do DNA materiału genetycznego komórki
gospodarza.

przyłączenie RNA wirusa do DNA komórki gospodarza i jej rozpad.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przedstawione na rysunkach układy komórek bakteryjnych to

A – dwoinki, B – pakietowce, C – gronkowce.

A – paciorkowce, B – pakietowce, C – gronkowce.

A – czwórniaki, B – dwoinki, C – gronkowce.

A – paciorkowce, B – czwórniaki, C – gronkowce.

KaŜda komórka bakteryjna posiada

błonę komórkową, cytoplazmę, plazmidy.

cianę komórkową, rzęski, ciała chromatoforowe.

mezosomy, nukleoid, ścianę komórkową.

otoczkę śluzową, ciała zapasowe, fimbrie.

Mezosomy to struktury komórki bakteryjnej odpowiedzialne za

oddychanie komórkowe.

biosyntezę białek.

trawienie wewnątrzkomórkowe.

rozmnaŜanie płciowe.

Bakterie chemoautotroficzne uzyskują energię potrzebną do wytwarzania związków
organicznych z

utleniania węglowodanów.

utleniania związków mineralnych.

redukcji związków mineralnych.

energii słonecznej.

Asymilację azotu atmosferycznego przeprowadzają bakterie

Rhizobium, Lactobacillus.

Rhizobium. Azotobacter chroococcum.

Clostridium pasteurianum, Acetobacter.

Escherichia coli, Azotobakter.

10.

ciana komórkowa droŜdŜy zawiera w swoim składzie

celulozę.

fosfolipidy.

białka.

chitynę.

11.

Zarodniki konidialne pędzlaka i kropidlaka tworzą się

na drodze mejozy.

w kulistych zarodniach.

w workach po 8 zarodników.

przez odcięcie komórki na końcu strzępki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12.

Faza równowagi, występująca w trakcie hodowli okresowej bakterii, świadczy o tym, Ŝe

więcej bakterii dzieli się niŜ wymiera.

więcej bakterii wymiera, niŜ powstaje z podziałów.

tyle samo bakterii powstaje w wyniku podziałów co wymiera.

ilość bakterii nie zmienia się, gdyŜ nie obserwuje się podziałów komórkowych.

13.

Bulion odŜywczy jest przykładem podłoŜa

podstawowego.

wzbogaconego.

identyfikacyjnego.

róŜnicującego.

14.

Do oznaczania bakterii grupy coli metodą fermentacyjną probówkową stosuje się

podłoŜe Eijkmana w probówkach Dürhama.

poŜywkę Chapmana.

bulion zwykły z saletrą potasową.

poŜywkę Sabourauda.

15.

Do czynników fizycznych wpływających na rozwój mikroorganizmów zalicza się

ciśnienie osmotyczne, temperaturę, pH.

temperaturę, promieniowanie, ciśnienie osmotyczne.

antybiotyki, temperaturę, obecność fagów.

ciśnienie hydrostatyczne, ultradźwięki, pH.

16.

Zjawisko plazmolizy zachodzi po umieszczeniu komórki w roztworze

hipotonicznym.

hipertonicznym.

izotonicznym.

o niŜszym ciśnieniu osmotycznym niŜ ciśnienie w komórce.

17.

Chorobotwórcze bakterie pasoŜytnicze naleŜą do grupy bakterii

psychrofilnych.

termofilnych.

mezofilnych.

stenotermofilnych.

18.

Niska temperatura działa na większość bakterii

bakteriobójczo, niszcząc komórki bakteryjne.

bakteriobójczo niszcząc przetrwalniki bakteryjne.

bakteriostatycznie, niszcząc ścianę komórkową bakterii.

bakteriostatycznie, hamując procesy Ŝyciowe bakterii.

19.

W glebie występują liczne bakterie zaliczane do grupy reducentów. Ich rola w obiegu
materii w przyrodzie polega na

syntezie związków organicznych z nieorganicznych.

rozkładzie martwej materii organicznej.

wytwarzaniu związków organicznych w procesie fotosyntezy.

wytwarzaniu związków organicznych w procesie chemosyntezy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20.

W cyklu obiegu azotu w przyrodzie uczestniczą róŜne grupy bakterii. Utlenianie
amoniaku do azotanów (III) przeprowadzają bakterie

Nitrosomonas.

Nitrobacter.

Azotobacter.

Rhizobium.

21.

Rola bakterii denitryfikacyjnych w przyrodzie jest

pozytywna, gdyŜ wzbogacają glebę w związki azotowe.

negatywna, gdyŜ zwiększają zawartość N

w glebie.

negatywna, gdyŜ zmniejszają zawartość związków azotowych w glebie.

pozytywna, gdyŜ wiąŜą azot atmosferyczny.

22.

Mikroorganizmy, dzięki swoim właściwościom fermentacyjnym, wykorzystywane są
w przemyśle spoŜywczym. Do wytwarzania kefiru naleŜy uŜyć

bakterii fermentacji octowej.

bakterii fermentacji mlekowej.

bakterii fermentacji mlekowej i droŜdŜy szlachetnych.

bakterii fermentacji propionowej.

23.

Antybiotyki hamują wybrane funkcje metaboliczne bakterii. Streptomycyna powoduje

zahamowanie syntezy białek komórkowych.

rozpad ściany komórkowej bakterii.

uszkodzenie DNA komórki bakteryjnej.

zahamowanie syntezy lipidów komórkowych.

24.

Bakterie chorobotwórcze mogą wywołać róŜne dolegliwości. Groźne dla Ŝycia człowieka
działanie na układ nerwowy wykazuje

pałeczka czerwonki.

laseczka jadu kiełbasianego.

pałeczka durowa.

pałeczka cholery.

25.

Do oceny stanu sanitarnego wód słuŜy wskaźnik

kwasowość wody.

zasadowość wody.

miano coli.

miano Streptococcus salivarius.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..........................................................................................

Wykonywanie badań mikrobiologicznych

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

LITERATURA

Balerstet J., Lewiński W.: Biologia 1. Zakres rozszerzony. Podręcznik dla liceum
ogólnokształcącego. Wydawnictwo Pedagogiczne OPERON, Rumia 2002

Długoński J.(red.): Biotechnologia mikrobiologiczna. Ćwiczenia i pracownie
specjalistyczne. Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź 1997

Drewniak E., Drewniak T.: Mikrobiologia Ŝywności. WSiP, Warszawa 1999

Jawetz E..: Przegląd mikrobiologii lekarskiej. PZWL, Warszawa 1974

Kędzia W.: Diagnostyka mikrobiologiczna w medycynie. PZWL, Warszawa 1990

Kosewska L.: Analiza mikrobiologiczna w przemyśle spoŜywczym. WSiP, Warszawa
1986

Kowalczyk R.: Mikroskop, budowa i uŜytkowanie. WNT, Warszawa 1966

Kunicki-Goldfinger W.: śycie bakterii. PWN, Warszawa 1994

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. RóŜnorodność, chorobotwórczość i środowisko.
PWN, Warszawa 2003

12.

Villee C.A.: Biologia. PWRiL, Warszawa 1990

13.