pytania na mikrobiologi.doc

Mikrobiologia ogólna - pytania egzaminacyjne

1.Wytwarzanie przetrwalników

Sporulacja – proces tworzenia endospory, przebiega on według następującego schematu:

·         I stadium – uwypuklenie błony cytoplazmatycznej do wnętrza komórki. Tworzy się przegroda

·         II stadium – DNA dzieli się na genofor sporangium i genofor prespory

·         III stadium – DNA prespory zostaje oddzielone i otoczone dwiema błonami cytoplazmatycznymi

·         IV stadium – wewnętrzna błona tworzy ścianę komórkową przetrwalnika, a zewnętrzna daje do środka korteks

·         V stadium – zakończenie formowania korteksu i osłon białkowych

·         VI stadium – osłonki stają się nieprzepuszczalne i ciepłoodporne, ustanie metabolizmu i wejście stan anabiozy

·         VII stadium – uwolnienie endospory spowodowane lizą sporangium

     2.Oddychanie tlenowe. Charakterystyka

Oddychanie tlenowe (aerobowe) – polega na spalaniu związków organicznych przy udziale tlenu w mitochondrium na proste związki nieorganiczne – dwutlenek węgla i wodę, w wyniku czego uwalniana jest energia. Jest to proces kataboliczny.

Składa się z czterech etapów:

·         glikolizy

·         reakcja pomostowa

·         cyklu Krebsa

·         łańcucha oddechowego

Ogólny wzór tej reakcji to:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (w ATP)

Glukoza + Tlen → Dwutlenek Węgla + Woda + Energia ATP

3.Źródła zanieczyszczeń wód powierzchniowych

Ścieki z systemów kanalizacyjnych

Stanowią główne źródło zanieczyszczeń wód, zwłaszcza powierzchniowych. Należą do nich ścieki:

Bytowo-gospodarcze. Charakteryzują się one na ogół stałym składem wynikającym z powtarzalności zabiegów higienicznych i czynności związanych z prowadzeniem gospodarstw domowych.

Przemysłowe. Ich skład zależy od rodzaju przemysłu, materiałów stosowanych w produkcji oraz w technologii. Ten rodzaj ścieków oznacza się na ogół większym stężeniem i wyższym stopniem zanieczyszczenia od ścieków bytowo-gospodarczych.

Opadowe z terenów skanalizowanych. Ścieki te cechuje znacznie mniejsze zanieczyszczenie i niewielkie stężenie, szczególnie po pewnym czasie trwania deszczu lub roztopów.

Wody filtracyjne (gruntowe) przedostające się do kanalizacji przez nieszczelności i pęknięcia przewodów kanalizacyjnych. Odznaczają się zwykle niewielkim zanieczyszczeniem.

Podgrzane wody chłodnicze (głównie z elektrowni cieplnych)

Podgrzane wody chłodnicze, stały się problemem w wyniku rozwoju przemysłu paliwowo-energetycznego. Podwyższenie temperatury wód powierzchniowych ma zazwyczaj wpływ na biocenozę odbiorników tych wód, choć także wpływa na ogół na wzrost tempa produkcji biologicznej (organicznej). Kumulacja materii organicznej prowadzi z kolei do wzrostu biologicznego zapotrzebowania na tlen, przy jednoczesnym zmniejszeniu jego rozpuszczalności, niedobór tlenu może być przyczyną śnięcia ryb.

Zasolone wody kopalniane

Zrzuty z zasolonych wód kopalnianych, z których większość zawiera duże stężenie chlorków i siarczanów, stanowią istotne zagrożenie dla wód płynących. Wody takie są nader uciążliwym zanieczyszczeniem dyskwalifikującym wodę do celów spożywczych i nawodnień rolniczych (zasolenie gleb) oraz do celów przemysłowych (korozja urządzeń).

Zanieczyszczenia pasmowe wzdłuż szlaków komunikacyjnych

Zanieczyszczenia te są związane z emisją spalin przez pojazdy mechaniczne. Zawierają one związki ołowiu, mogące przedostać się do wód gruntowych.

Odpływy z terenów rolniczych (nawozy i pestycydy, środki ochrony roślin)

Odpływy z terenów rolniczych stanowią najgroźniejsze źródło zanieczyszczeń obszarowych, zawierają duże ilości związków chemicznych z nawozów sztucznych i środków ochrony roślin. Są to głównie związki azotu i fosforu powodujące zwłaszcza w wodach stojących  nadmierny wzrost ich żyzności, prowadzący do politrofi (przeżyźnienia). Te źródła zanieczyszczeń w zasadzie nie podlegają kontroli.

Odpływy z terenów przemysłowych (nie ujęte w systemy kanalizacyjne) oraz ze składowisk odpadów komunalnych

Składowiska takie często usytuowane są w niewłaściwym miejscu i są niedostatecznie zabezpieczone. Zanieczyszczenia te przenikają najczęściej do wód gruntowych, a wraz z nimi przedostają się do wód powierzchniowych. Do najszkodliwszych zanieczyszczeń należą tu: pestycydy i detergenty oraz pochodne ropy naftowej.

Zanieczyszczenie atmosfery przedostające się do wód

Są to głównie zakwaszone opady atmosferyczne, powstałe w wyniku utlenienia dwutlenku siarki do kwasu siarkowego. Zakwaszają one biotopy wodne, co stwarza bardzo niekorzystne warunki do rozwoju życia organicznego.

Zanieczyszczenia infiltrujące

Wiele zanieczyszczeń znajdujących się w wodach powierzchniowych, które nie zostaną z nich usunięte może stać się zanieczyszczeniami wód podziemnych. Dzieje się tak dzięki procesowi naturalnego przesiąkania wód do głębszych warstw gleby gdzie może dojść do spotkania się z wodami gruntowymi. Wiele zanieczyszczeń przemysłowych może się tak przemieszczać. Przykładem mogą być tutaj trwałe związki syntetycznych detergentów, które często przedostają się do wód gruntowych. Widocznym objawem tego typu zanieczyszczenia jest piana pokrywająca wodę pochodzącą ze studni. Zanieczyszczenia rolnicze również przedostają się do wód gruntowych, wraz ze ściekami z odwadnianych terenów rolniczych lub z wodami opadowymi. Przedostające się do wód gruntowych azotany i fosforany mogą pochodzić z nawozów sztucznych. Natomiast stosowane pestycydy mogą dostarczać wielu bardzo szkodliwych i trudnych do usunięcia zanieczyszczeń.

Zanieczyszczenia wprowadzane bezpośrednio

Ostatnio coraz częściej korzysta się z odnawialnych źródeł energii, do których należy zaliczyć podziemne złoża wód termalnych. Wydobywanie tych wód jest bardzo opłacalne, wiąże się z tym jednak parę zagrożeń dla środowiska. Nie można wydobytej wody po wykorzystaniu wypuścić do powierzchniowego odbiornika. Mogłoby to spowodować zakłócenie równowagi zarówno w wodach głębinowych jak i powierzchniowych. Dlatego wody ze źródeł termalnych, o ile to możliwe, wpuszcza się z powrotem. I tu pomimo ogólnego stosowania obiegów zamkniętych może wystąpić zanieczyszczenie związkami obcymi, które spowoduje niemożność wykorzystywania tych wód w przyszłości do celów spożywczych lub jako wody pitnej.

Ropa naftowa i oleje opałowe

Zanieczyszczenie wód morskich pochodzące z transportu spowodowane jest usuwaniem do wody wszelkich odpadków olejowych podczas pracy statków oraz myciem tankowców, które zwykle odbywa się na morzu. Oblicza się, że zanieczyszczenie z tych źródeł znacznie przekracza ilości pochodzące z wypadków morskich łącznie z katastrofami tankowców. W stosunku do ogólnej masy wód oceanów, obecne zanieczyszczenie ropą i olejami nie jest groźne. Oleje są usuwane z wody w wyniku różnych procesów naturalnych, których skuteczność zależy od następujących czynników: temperatury, światła słonecznego, szybkości wiatru, wysokości fali, rodzaju i ilości bakterii w wodzie oraz składu chemicznego oleju, jego ciężaru właściwego, stopnia oczyszczenia itp.

Olej wylany do wody szybko rozpościera się na jej powierzchni w postaci bardzo cienkiej warstwy. Część węglowodorów odparowuje. Obecne w ropie naftowej kwasy i sole nieorganiczne ulegają rozpuszczeniu, a pozostała część oleju  zemulgowaniu. Możliwe jest wytworzenie dwóch rodzajów emulsji: oleju w wodzie i wody w oleju. Emulsje pierwszego rodzaju mieszają się z wodą i dzięki temu ulegają dużej dyspersji. Drugi rodzaj pozostaje na powierzchni dopóki nie zwiększy się jego gęstość i nie opadnie na dno. Dyspersja oleju w wodzie jest etapem poprzedzającym jego utlenianie. Rozróżnia się dwa typy utleniania: autooksydację, która zachodzi pod wpływem tlenu i światła słonecznego oraz utlenianie mikrobiologiczne. Utlenianie mikrobiologiczne jest najważniejszym procesem w oczyszczaniu wód od zanieczyszczeń olejami. Obliczono uwzględniając tylko 1/3 ogólnej powierzchni oceanów i głębokość od 10 m jako strefę biologicznie czynną, że co najmniej 1011 ton oleju rocznie może ulec degradacji mikrobiologicznej. Sytuacja przedstawia się inaczej, gdy zostaną zanieczyszczone wody przybrzeżne lub gdy kierunek przeważających w danym rejonie wiatrów znosi warstwy oleju na ląd. Wówczas mogą ulec uszkodzeniu instalacje przybrzeżne, zanieczyszczone zostają porty, plaże i miejscowości wypoczynkowe. W takich wypadkach ginie zwykle wiele ptaków i organizmów wodnych.

Istnieje wiele sposobów zmniejszenia szkód z powodu zalania olejem wód przybrzeżnych:

·         Mechaniczne zebranie oleju z powierzchni wody. Sposób ten może dać dobre wyniki jedynie na spokojnych wodach. W przypadku wysokiej fali urządzenia zbierają zarówno wodę jak i olej.

·         Unieruchomienie oleju na powierzchni przy pomocy stałych absorbentów. Metoda ta jest bardzo kosztowna i bywa stosowana, gdy nie wskazane jest zatopienie lub rozproszenie oleju.

·         Zatapianie oleju wydaje się być najpraktyczniejszym sposobem jego usunięcia. W tym celu warstwę oleju posypuje się dobrze rozdrobnioną stałą substancją, mającą zarówno właściwości przyczepne w stosunku do oleju jak i dużą gęstość, tak aby mogła zatonąć wraz z olejem.

·         Rozpuszczanie oleju. W celu przyspieszenia zemulgowania oleju w wodzie stosuje się mieszaniny emulgatorów w rozpuszczalnikach mieszających się z olejem. Obecnie produkowane emulgatory są toksyczne dla organizmów wodnych. Emulgatory te mają również działanie bakteriobójcze, w związku z tym opóźniają znacznie mikrobiologiczny rozkład oleju.

Inne zanieczyszczenia

Niektóre zanieczyszczenia obecne w powietrzu, np. dwutlenek węgla, są absorbowane przez wody oceanów. Wiele zanieczyszczeń znajdujących się w powietrzu osiąga powierzchnię wód wraz z opadami deszczu. Zanieczyszczenie chlorowcopochodnymi węglowodorów: pestycydami i chloropochodnymi dwufenylu pochodzi z opadu pyłów, na których są one zaadsorbowane.

Wiele zanieczyszczeń, które wywołują szkodliwe skutki biologiczne, jest doprowadzanych z wodami rzek. Stały dopływ zanieczyszczonych wód rzecznych jest szczególnie niebezpieczny dla mórz względnie zamkniętych, takich jak np. Bałtyk. Wymiana wody Bałtyku z wodą oceanu jest bardzo ograniczona, co sprzyja gromadzeniu się trwałych związków chemicznych. Lokalnie stwierdza się niebezpiecznie wysokie stężenia rtęci. W Bałtyku obserwuje się już wyraźną eutrofizację. Niska temperatura tego morza bardzo zwalnia procesy samooczyszczania. W takiej sytuacji wprowadzenie każdego następnego zanieczyszczenia jest bardzo niebezpieczne dla wszystkich układów biologicznych.

 Zanieczyszczenia wód atmosferycznych

Woda znajdująca się w atmosferze prędzej lub później trafia na powierzchnię ziemi. Jednak wcześniej może ona spotkać się z wieloma zanieczyszczeniami gazowymi lub pyłowymi unoszącymi się w powietrzu. Opad deszczu w rejonach przemysłowych, przelatując przez sztucznie powstałe chmury zanieczyszczeń dokonuje ich wymycia, przez co spadają one na ziemię i dostają się do gleby lub zbiorników wodnych. W ten sposób wody opadowe mogą zawierać różnorodne zanieczyszczenia. Taki też jest mechanizm powstawania kwaśnych deszczy. Wody opadowe zmywają też wiele szkodliwych substancji z dachów, ulic i placów. Z pól zmywają chemikalia stosowane w uprawie i ochronie roślin, z hałd odpadów miejskich, przemysłowych i kopalnianych zmywają i spłukują do wód powierzchniowych różne toksyczne związki. W miastach wody deszczowe zawierają coraz więcej składników szkodliwych, takich jak: oleje i smary, węglowodory zaadsorbowane na cząsteczkach sadzy i pyłów, związki ołowiu z silników spalinowych, sole stosowane do usuwania soli i śniegu z ulic głównie chlorek sodu i wapnia.

  1. Totipotencja

Totipotencjalność, ekwipotencjalność rozwojowa jest zdolnością pojedynczej komórki do zróżnicowania się w każdy typ komórkowy organizmu. Z definicji komórką totipotencjalną jest zygota. U ssaków totipotipotencją charakteryzują się komórki macierzyste i komórki zarodkowe węzła zarodkowego blastocysty. U roślin własność totipotencji mają komórki merystematyczne, choć potencjalnie każda komórka roślinna może ulec odróżnicowaniu w procesie regeneracji do kallusa i osiągnąć stan toti- lub pluripotencji.

  2.Budowa DNA i RNA

DNA jest liniowym, nierozgałęzionym biopolimerem, dla którego monomerem są nukleotydy. Nukleotydy zbudowane są z: pięciowęglowego cukru deoksyrybozy, którego grupa hydroksylowa znajdująca się przy ostatnim atomie węgla jest zestryfikowana resztą fosforanową, a pierwszy atom węgla połączony jest wiązaniem N-glikozydowym z jedną z czterech zasad azotowych: adeniny A i guaniny G (zasady purynowe) oraz cytozyny C i tyminy T (zasady pirymidynowe).

RNA jest bardzo podobny do pojedynczej nici DNA. Są jednak między nimi istotne różnice. Po pierwsze, cukier zawarty w RNA to ryboza (zawiera grupę –OH w miejscu atomu wodoru deoksyrybozy). Po drugie, zamiast tyminy (T) RNA zawiera uracyl (U). Nukleotydy połączone są tak samo jak w DNA: grupa fosforanowa łączy atom węgla 5'-rybozy z atomem 3'-rybozy sąsiedniego nukleotydu.

  3.Znaczenie bakterii przetrwalnikujących

Żyją w przewodzie pokarmowym, glebie, wodzie, na częściach roślin, w psującej się żywności, treści żołądkowej zwierząt przeżuwających, w mule, osadach wód powierzchniowych, gorących źródłach. Występują gatunki saprofityczne o uzdolnieniach biochemicznych i gatunki chorobotwórcze, gatunki o uzdolnieniach proteolitycznych, zdolne do fermentacji różnych węglowodanów

POSTACIE PRETRWALNE BAKTERII.
1. Endospory. Wewnątrz macierzystej komórki powstaje zwykle jedna, wyjątkowo dwie endospory. Wytwarzanie ich jest procesem wieloetapowym i skomplikowanym. Poprzedza je podział nukleoidu, po czym jeden z potomnych nukleoidów staje się nukleoidem prespory. Pozostałe nukleoidy w komórce ulegają uwstecznieniu. Wokół nukleoidu prespory gromadzi się cytoplazma o większej zdolności załamywania światła i z czasem, wytwarza się wokół niej gruby koreks i warstwowa ściana oraz należące do komórki macierzystej egzosporium. Endospora zawiera duże ilości kwasu dipikolinowego, którego obecność, łącznie ze zmianami w białkach, związana jest z dużą ciepłoopornością. Bakteryjne endospory należą do układów żywych najbardziej opornych na podwyższoną temperaturę, znosząc nawet ponad 100 st.C. Kiełkowanie endospor jest procesem skomplikowanym. Następuje pregerminacja, w czasie której przetrwalnik nie zmienia jeszcze kształtu ale traci już oporność na wysoką temperaturę. Kolejno następuje rozpuszczenie ściany endospory, protoplast zaczyna rosnąć, wydobywać się z osłon i wyrasta z niego normalna forma wegetatywna. Np. Bacillus
2. Konidia promieniowców powstają przez przewężenie nitki promieniowca, przy czy często są wytwarzane na specjalnych nitkach sporonośnych mających tendencję do wyrastania ku górze, ponad podłoże. Nie są one tak wytrzymałe na temperaturę jak endospory, będąc tylko nieznacznie bardziej ciepłooporne niż formy wegetatywne. Znoszą jednak dobrze suszę i mogą przetrwać w tej postaci okresy niesprzyjające wzrostowi.
3. Mikrospory to twory charakterystyczne dla Myxobacteriales, kuliste lub w kształcie krótkich pałeczek. Powstają przez skracanie komórek wegetatywnych i otoczenie się grubą błoną. Są oporne na wysuszenie, promieniowanie UV i względnie oporne na podwyższoną temperaturę.
4. Cysty Azotobacter- w nich procesy oddychania są znacznie spowolnione. Cysty są oporne na wysychanie, promieniowanie UV i jonizujące oraz urazy mechaniczne. W przeciwieństwie do endospor są one jednak mało oporne na podwyższoną temperaturę. Ponadto mogą szybko utleniać egzogenne źródła energii. Polega na wytworzeniu przez organizm grubej błony komórkowej dookoła nukleoidu, która skutecznie chroni go przed działaniem niekorzystnych warunków. Ich powstawanie jest stymulowane przez różnorakie związki, np. butanol.
5. Ankiety sinic to komórki o zgrubiałych ścianach, często charakteryzujące się intensywnym zabarwieniem. Chronią organizm w okresach braku światła, suszy lub niskich temperatur.

4.Organizmy eukariotyczne.

Jądrowce, organizmy jądrowe, organizmy eukariotyczne, eukarionty, eukarioty, karionty, karioty (nazwa naukowa: Eucaryota) - organizmy zbudowane z komórek z jądrem komórkowym, odgraniczonym od cytoplazmy podwójną błoną białkowo-lipidową.

W zależności od ujęcia systematycznego jądrowce są traktowane jako królestwo, nadkrólestwo, cesarstwo lub domena.

Komórki eukariotyczne są znacznie większe od prokariotycznych. Choć zmienność rozmiarów i jednych i drugich jest bardzo duża, "typowe" proporcje objętości są rzędu tysiąc do jednego.

5.Mikrobiologiczny rozkład węglowodanów

Proces oddychania beztlenowego, zwany też fermentacją, zachodzi bezpośrednio w cytoplazmie bakterii zwanych anaerobami i polega na rozkładzie (utlenieniu) cukrów.

6.Oddychanie azotanowe

oddychanie azotanowe, rodzaj oddychania beztlenowego, w którym akceptorami elektronów w reakcjach utleniania są azotany (redukowane do azotynów); spotykane u niektórych bakterii i pierwotniaków.

...