Klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa, identyfikacja mikroorganizmów

Identyfikacja mikroorganizmów




- Metody klasyczne: morfologia komórki, skład chemiczny ściany komórkowej, obecność inkluzji komórkowej i substancji zapasowych, zdolność do tworzenia pigmentów, wymagania pokarmowe, skład i ilość produktów fermentacji, stosunek do tlenu, charakterystyka temperaturowa, pH, wrażliwość na antybiotyki, patogenność, środowisko występowania, interakcje z innymi organizmami.

- Metody biologii molekularnej: analiza ilościowa kwasów nukleinowych (% G+C) , homologia kwasów nukleinowych (metoda hybrydyzacji)

-metody klasyczne: sposób rozmnażania generatywnego, morfologia komórki, sposób rozmnażania wegetatywnego, cechy hodowlane populacji, tworzenie pigmentu, tworzenie pseudogrzybni/grzybni właściwej, tworzenie ureazy, wymagania pokarmowe, osmotolerancyjność i osmofilność, budowa ściany komórkowej, ekologia, patogenność

- Metody biologii molekularnej: analiza ilościowa kwasów nukleinowych (% G+C) , homologia kwasów nukleinowych

- określenie zdolności mikroorganizmów do asymilacji, fermentacji, rozkładu zw chemicznych

( cechy biologiczne określa się na podstawie reakcji w odpowiednich pożywkach, odczyt: gapimy się )

- identyfikacja taksonomiczna przez oznaczanie produktów ich metabolizmu lub wybranych związków wchodzących w skład struktur komórkowych (elektroforetyczne-skład białek charakterystyczny dla danej jednostki taksonomicznej i chromatograficzne-skład kw tłuszczowych ściany kom )


Identyfikacja mikroorganizmów

Proces identyfikacji mikroorganizmów polega na określeniu przynależności badanego organizmu do odpowiedniej jednostki taksonomicznej, najczęściej gatunku.

Szczep referencyjny – izolant danego gatunku, opisany jako pierwszy i najlepiej scharakteryzowany (wzorzec).

Gatunek – grupa szczepów, w tym szczep referencyjny, wykazujący co najmniej 70% homologii pełnego genomowego DNA.

Identyfikacja taksonomiczna bakterii

Gatunek – grupa szczepów różniących się zawartością G+C w genomowym DNA nie więcej niż o 3% molowe.

%G+C = (nG + nC)/(nA + nT + nC + nG) *100%

W obrębie rodzaju różnice w % molowych G+C nie mogą przekroczyć 10%

Klucz Bergey’a dotyczy tylko bakterii!!

Metody klasyczne – Procaryota

- morfologia komórki

- skład chemiczny ściany komórkowej

- obecność inkluzji komórkowych i substancji zapasowych

- interakcje z innymi organizmami

- środowisko występowania

- patogenność

- wrażliwość na antybiotyki

- charakterystyka temperaturowa, pH

- stosunek do tlenu

- skład i ilość produktów fermentacji

- wymagania pokarmowe

- zdolność do tworzenia pigmentów

Metody biologii molekularnej – Procaryota

- analiza ilościowa kwasów nukleinowych (%G+C)

- homologia kwasów nukleinowych

Sekwencja polinukleotydów 16S rRNA

Metody klasyczne – Eucaryota

- sposób rozmnażania generatywnego

- patogenność

- ekologia

- budowa ściany komórkowej

- osmotolerancyjność i osmofilność

- czynniki pokarmowe

- tworzenie ureazy – drożdże

- zdolność do wytwarzania pseudogrzybni lub grzybni

- tworzenie pigmentów

- cechy hodowlane populacji

- sposób rozmnażania wegetatywnego

- cechy morfologiczne komórki.

Metody biologii molekularnej – Eucaryota

Takie same jak u Procaryota

Sekwencja polinukleotydów 18S rRNA

Metody biochemiczne – polegają na określeniu zdolności mikroorganizmów do asymilacji, fermentacji lub rozkładu określonych związków chemicznych.

Cechy biochemiczne określa się na podstawie reakcji chemicznych zachodzących w odpowiednio skomponowanych pożywkach wzrostowych. Wyniki testów biochemicznych odczytuje się makroskopowo:

- wzrost lub jego brak

- reakcja barwna po wprowadzeniu odczynnika reagującego z wytwarzanym metabolitem

- na podstawie reakcji chemicznej

Metody biofizyczne

Umożliwiają one identyfikację taksonomiczną mikroorganizmów przez oznaczanie produktów ich metabolizmu lub wybranych związków wchodzących w skład struktur komórkowych. Wyróżniamy tutaj metody elektroforetyczne i chromatograficzne.

Metody elektroforetyczne – skład białek jest charakterystyczny dla danej jednostki taksonomicznej. Izolacja białek, elektroforeza w żelu poliakrylamidowym – profil białkowy.

Metody chromatograficzne – skład kwasów tłuszczowych ściany komórkowej jest charakterystyczny dla danego gatunku przy zachowaniu kontrolowanych warunków hodowli.

Metody biologii molekularnej

Metody oparte na badaniu homologii kwasów nukleinowych

Metoda hybrydyzacji – sondy genetyczne

Homologia > 60% - przynależność do gatunku

Homologia > 20 % - zgodność z danym rodzajem

Homologia < 5% - organizmy niespokrewnione

Gene Trak (sonda znakowana peroksydazą)

Gene Probe (sonda znakowana estrem akrydynowym)

Metoda PCR

Metody immunologiczne

Metody oparte na reakcji pomiędzy przeciwciałem a antygenem.

Testy aglutynacyjne (identyfikacja bakterii, pleśni), testy immunoenzymatyczne ( wykorzystują reakcje enzymatyczne do uwidocznienia reakcji immunologicznej, cząsteczki enzymu związane są kowalencyjnie z przeciwciałami lub biotyną [peroksydaza chrzanowa, alkaliczna fosfataza]), testy immunofluorescencyjne (wykorzystują przeciwciała znakowane barwnikami fluorescencyjnymi, cząsteczki barwnika przyłączone są do cząsteczek immunoglobulin kowalencyjnie)

Elisa – test bezpośredni

Elisa – test pośredni

Elisa – test podwójnego wiązania „kanapkowy”


Test selekcyjny – podstawowa metoda identyfikacji mikroorganizmów w przemyśle.

W konstrukcji tego rodzaju testów poszukuje się cechy biochemicznej, powiązanej bezpośrednio lub pośrednio ze zdolnością mikroorganizmów do produkcji wybranego bioproduktu.

Obecnie dąży się do opracowania testów selekcyjnych umożliwiających prostą i szybką identyfikację mikroorganizmów o poszukiwanych właściwościach biochemicznych.

Test selekcyjny – poszukiwanie mikroorganizmu odpornego na wysokie stężenie substancji toksycznej – metoda płytek gradientowych.

Z kolonii, które przeszły testy selekcyjne z wynikiem pozytywnym za pomocą posiewu redukcyjnego zostają wyprodukowane czyste kultury, które poddawane są następnie testom fermentacyjnym.

Testy fermentacyjne

Pozwalają na ocenę stopnia przydatności w przemyśle poszczególnych izolantów mikroorganizmów wyselekcjonowanych w testach selekcyjnych.

Ich celem jest wybór mikroorganizmu przeprowadzającego określony proces biotechnologiczny z największą wydajnością pod względem kosztów ekonomicznych związanych z prowadzeniem procesu produkcji wybranego bioproduktu na skalę przemysłową.

- prowadzone są w niewielkich bioreaktorach o pojemności 5-20l

- w testach tych ustala się optymalną metodę hodowli badanego mikroorganizmu

- wybór określonego rozwiązania konstrukcyjnego bioreaktora

- wybór sposobu hodowli (ciągła, dolewana, okresowa)
- warunki fizyko-chemiczne

- skład pożywki hodowlanej

Identyfikacja

Wybrane na podstawie testów fermentacyjnych mikroorganizmy zostają poddane badaniom mającym ustalić ich przynależność gatunkową.







Promieniowce – Actinobacteria/ Actinomycetales


Rodzaje: Steptomyces, Mycobacterium, Micrococcus


- żyją: gleba, nawozy

-wiążą azot atmosferyczny(niektóre)


- producenci

- wytwarzają:

1) antybiotyki: tetracykliny(Streptomyces), makrolidy, β-laktamy, chloramfenikole, antracykliny, amino glikozydy

2) substancje do fitopatologii (choroby roślin): blastycydyna, polioksyna, ezomycyna, celocydyna, aktydion

3) przeciw przetrwalnikom: kokcydiostatyki, polieterowe

4) Bioinsektycydy : salinomycyna (Streptomyces) , maduromycyna, inhibitory trehalozy (trehazolina izolowana z Micromonospora)

5) enzymy: do mleczarstwa, garbarstwa, biologii molek

6) czynniki imunostymulujące :

-bestatyna (Streptomyces olicerticuli ) ->stymulacja interleukiny ->działanie przeciwrakowe

-diestry trehalozy + kw mikolowe -> adiuwanty (subst. Powodujące pojawienie się odp. Odpornościowej na antygen)

- diestry trehalozy + monofosfolipid A -> działanie synergistyczne(wzajemnego wzmocnienia działania kilku substancji)

- trimikolan trehalozy (Gordonia) -> odp komórkowa i humoralna u myszy




























Królestwo – Grzyby (fungi)

Rodzaj- Drożdże (nie stanowią homogennej grupy taksonomicznej)


Klasyfikacja drożdży:

- cechy morfologiczne komórki

- sposób rozmnażania

- cechy hodowlane

- tworzenie pigmentu

- tworzenie spor

- tworzenie pseudogrzybni/grzybni właściwej

- tworzenie ureazy (enzym katalizuje rozkład mocznika )

- asymilacja i fermentacja źródeł C

- asymilacja azotanów

- budowa ściany komórkowej

- % molowy G+C w DNA


TYPY:

1) Ascomycetes (workowce)

- 7 rodzin , najliczniejsza Saccharomycetaceae

- rozmnażanie generatywne(askospory-zarodniki workowe, stąd nazwa), wegetatywne ( pączkowanie wieloboczne, podział komórki)

- formują grzybnię

- nie wytwarzają ureazy (wyj Schizosaccharomyces)

- ściana kom 3 warstwy (glukan, mannan)

-nie tworzą pigmentów

- biomasa na czerwono pod wpływem błękitu diazoniowego

- %G+C= 30-52%


2) basidiomycetes (podstawczaki)

-3 rodziny

- rozmnażanie generatywne(basidiospory), wegetatywne (pączkowanie biegunowe)

-formują grzybnię(dikariotyczną, podzielona septami)

-wytwarzają ureazę

-nie fermentują sacharydów

-ściana kom – budowa lamellarna(struktura tworzące warstwy, między którymi występują obszary puste), (chityna, mannan)

-rzadko tworzą pigmenty

-biomasa na czerwono pod wpływem błękitu diazoniowego

-%G+C = 40-70%


3)deuteromycetes (grzyby niedoskonałe)

-4 rodziny

- nie rozmnażają się płciowo

- cechy charakterystyczne zarówno workowców i podstawczaków


ROZMNAŻANIE:

  1. Pączkowanie

  2. Podział (schizosaccharomyces, endomycetaceae)

  3. Tworzenie artrospor (zarodniki przetrwalnikowe, żyją w szybko zmieniających się warunkach), (trichosporon, dipodascus)

  4. Tworzenie blastospor i balisto spor

  5. Chlamydospory ( twory aseksualne, tylko do przetrwania) (Candida albicans)

  6. Spory: aktywność zależy od wieku drożdży, temperatury inkubacji, kwasowości, składu i natlenienia pożywki; lab: pożywka sporulacyjna (pełen skład, octan sodu zamiast sacharydów); liczba spor zależna od gatunku; kształt typowy dla gatunku (ważne w diagnostyce), odporne na środowisko


HODOWLA

  1. Podłoże płynne – zmętnienie, tworzą błonkę, kożuszek, pierścień

  2. Pożywki zestalone (stałe, with agar)


Czynniki niezbędne:

  1. Woda : zawartość min 30%, pobierają tlen tylko z wody, gatunki halofilne (rosną na podłożu silnie zasolonym (powyżej 10% NaCl)), gatunki osmofilne ( Rosną na podłożu zawierającym w dużym stężeniu sacharozę, stęż glukozy=60%-miód, suszone owoce), gatunki osmotolerancyjne (tolerują duże stężenia soli nieorganicznych (20%), stężenie glukozy=50%- kiszonki, marynaty)

  2. Źródło węgla: organiczne (monosacharydy, disacharydy, tri sacharydy), alkohole (etanol, metanol, etanodiol, glicerol), poliole (rybitol, galacticol), kw. Organiczne, niekonwencjonalne

  3. Źródło azotu: pepton, ekstrakt drożdżowy, brzeczka, sole nieorganiczne (fosforan amonu), aminokwasy

  4. Źródło fosforu: KH2PO4 (buforujący), K2HPO4 (obniża pH)

  5. Wapń, magnez: woda wodociągowa, destylowana suplementowana solami

  6. Witaminy: mezo-inozytol, kw pantotenowy, biotyna, tiamina, pirydoksyna, niacyna

  7. Temp optymalna: 25-28®C, psychrofile (zdolne do życia od -5 do 20C – głębokie jeziora, żarcie w lodówce-Candida psychrofila), termofile (wymaga pow 20C-saccharomyces telluris)


TEORIA FINKA

W procesie namnażania biomasy 1/3 C zużywana na procesy energetyczne, 2/3 na przyrost biomasy

Stosunek C:N:P 6:1:0,2


Rodzaj- Grzyby strzępkowe (pleśnie) (w systematyce to nie rodzaj, ale łatwiej zapisać tak)


-wielokomórkowe

- cudzożywne: saprofity, komensale, symbionty, pasożyty

- charakter oligomorficzny, kosmopolityczny

- organizm tlenowy, chemoorganotrof,

-azot organiczny i nieorganiczny

-termofile, mezofile, psychrofile

- lubią wilgotność (11-14% w powietrzu) i niskie pH (3-5,5)


Morfologia:

  1. Ściana komórkowa: chityna i pochodne (chitozan), polisacharydy nieaminowe, celuloza,glukany,białka,lipidy


Klasyfikacja:

Eumycota


Mastigomycetes


Zygomycetes (sprzężniaki)- np. Rhizopus (gnicie owoców)


Ascomycetes (workowce) - np. Chaetomium (pleśń w domu) , Byssochlamys fulva i B. nivea (rozpad owoców)


Deuteromycetes (grzyby niedoskonałe) – np. Aspergillius(kropidlak), Penicillium (pędzlak) , Fusarium, Botrytis (gronkowiec szary), Alternaria, Cladosporium, Geotrichum

  1. Glaucus, A. Niger => mała zawartość wody

  1. Ochraceus, A. Oryzae, A. Flavus, A.Parasiticus =>zboża, nasiona, orzechy

  1. Niger, A. flavus, A.oryzae => ściany, materiały budowlane

  1. Niger=> produkcja kw. Cytrynowego

- rozmnażanie: wegetatywne, cykl pseudoseksualny, heterokarion (komórka zawierająca co najmniej dwa genetycznie różne jądra.)

P. digitatum (zielona zgnilizna)

P. italicium (niebieska zgnilizna)

P. expansum (mokra zgnilizna)

P. camemberti, P. roquefort ii (sery)

F. solani, F. oxysporum, F.moniliforme, => zboża, fuzarioza (choroba roślin)

B. cinerea => fasola, pomidor, maliny, winogrona, truskawki

A. alternata => w suchym powietrzu

C. herbarium, C.fulvum =>wilgotne powietrze, pomidory

G. candidum => produkty mleczne, ziemia,


Basidiomycetes (podstawczaki)



































Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa, selekcja mikroorganizmów
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,Mikroorganizmy w biotechnologii
Klimek Ochab, mikrobilogia przemysłowa, pytania na egzamin
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,Fermentowane surowce roślinne
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,workowce
notatek pl klimek Ochab, mikrobiologia przemys owa,Bakterie kwasu octowego
notatek pl klimek Ochab, mikrobiologia przemys owa,przemys owe wykorzystanie ple ni
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,Zanieczyszczenia mikrobiologiczne żywności
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa, technologie ścieków
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,przemysłowe wykorzystanie pleśni
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,PROMIENIOWCE
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,drożdże
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,Analiza żywności mikrobiologicznej
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa, zastosowanie komorek immobilizowanych
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,surowce i materiały w biotechnologii
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa, biosynteza metabolitów
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,doskonalenie szczepów
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,Bakterie kwasu octowego
klimek Ochab, mikrobiologia przemysłowa,Zatrucia pokarmowe

więcej podobnych podstron