Podstawy mikrobiologii środowiska

Związek ewolucyjny pomiędzy Archea, Bacteria i Eukarya

Różnice pomiędzy Archea, Bacteria i Eukarya Cecha Archea Bacteria Eukarya Genom Błona jądrowa Histony Ilość DNA/komórkę Pozachromosomalne DNA Chloroplasty i mitochondria DNA w organellach Rybosomy Rybosomy w organellach Inicjatorowy tRNA Błona cytoplazmatyczna Ściana komórkowa Tworzenie spor Pojedynczy, kolisty Brak 5  10-15 g Obecne 70 S, wrażliwe na toksynę dyfterytu Met Glicerol/izopren Polisacharydy Nie 70 S, oporne na toksynę dyfterytu N-formylo-Met Fosfolipidy Peptydoglikan Tak, u niektórych Liniowe chromosomy, >1 Obecna 0,5 - 3  10-12 g 80 S, wrażliwe na toksynę dyfterytu 70 S Fosfolipidy/sterole

Elementy struktury komórki bakteryjnej, roślinnej i zwierzęcej

Bakterie – rodzaje ściany komórkowej

Megabakteria Bakteria Epulopiscium fishelsoni jest największą znaną bakterią. Komórka tego drobnoustroju, będącego składnikiem flory bakteryjnej ryb żyjących w Morzu Czerwonym, ma długość dochodzącą do 0.6 mm.

Glony (algi) Mikroalgi Makroalgi (wodorosty) Chlorella Haematococcus pluviatus Makroalgi (wodorosty)

Zygomycetes – grzyby pleśniowe, sprzężniaki Grzybnia zbudowana z niepodzielnego mycelium. Rozmnażanie płciowe poprzez zarodniki zwane zygosporami lub bezpłciowe poprzez spory w sporangium. Ascomycetes – workowce Grzyby jednokomórkowe lub tworzące grzybnię w postaci podzielnych strzępek. Rozmnażanie płciowe poprzez askospory lub bezpłciowe przez konidia. Do tej klasy należą m.in. Neurospra, Penicillium. Mucor racemous Aspergillus fumigatus Penicillium chrysogenum

Basidomycetes – podstawczaki Grzyby jednokomórkowe lub rozgałęzione. Rozmnażanie płciowe poprzez basidospory lub bezpłciowe poprzez konidia. Do tej klasy należą grzyby kapeluszowe. Deuteromycetes – grzyby niedoskonałe Cecha charakterystyczna – brak rozmnażania płciowego. Amanita phalloides Candida albicans

Morfologia wzrostu grzyba na podłożu utwardzonym

Sposoby wzrostu komórek drobnoustrojów

Pierwotniaki Na poziomie komórkowym dość bliskie zwierzętom; Jednokomórkowce niefotosyntetyzujące; Brak ściany komórkowej; Rozmnażanie wegetatywne (podział) lub seksualne poprzez połączenie haploidalnych gamet; Główne znaczenie: czynnik etiologiczny chorób infekcyjnych po spożyciu wody oraz w aerobowym oczyszczaniu ścieków Paramecium

Metody pomiaru ilości biomasy lub liczby komórek Określenie wilgotnej lub suchej masy Określenie objętości upakowanej biomasy Pomiar gęstości optycznej zawiesiny komórek Cytometria przepływowa Hemocytometria Licznik Coultera Określenie CFU metodą posiewową lub poprzez wybarwienier

Komora do pomiaru liczby komórek drobnoustrojów

Schemat licznika Coultera

Schemat cytometru przepływowego

Określanie liczby żywych komórek (CFU)

Metody analizy in situ populacji drobnoustrojów Mikroskopia elektronowa i konfokalna (CLSM) Testy ELISA Analiza lipidów (PLFA) Analiza rRNA Technologia PCR In situ hybrydyzacja

Mikroskopia konfokalna Optyczne cięcie sfery przez płaszczyzny konfokalne Obraz CSLM matrycy kolagenowej z rosnącymi fibroblastami wybarwionymi fluorescencyjnymi przeciwciałami rozpoznającymi tubulinę W technice CSLM próbka naświetlana jest spolaryzowanym promieniem lasera podawanym pod różnymi kątami. Emitowana fluorescencja jest poddawana „filtracji” w szczelinie dla wyeliminowania promieniowania pochodzącego z innych płaszczyzn. W efekcie otrzymuje się serię obrazów dla kilkudziesięciu płaszczyzn, których suma daje praktycznie trójwymiarowy obraz próbki. Zasada działania konfokalnego mikroskopu skanującego

Testy ELISA Zasada: Otrzymuje się przeciwciała rozpoznające antygeny obecne w ścianach komórkowych drobnoustrojów. Konstruuje się koniugaty przeciwciał z markerami fluorescencyjnymi Koniugaty immobilizuje się w studzienkach mikropłytek Do studzienek dodaje się próbki Odmywa się komórki niezwiązane Mierzy się intensywność afektu optycznego, który jest miarą ilości komórek danego gatunku obecnych w próbce

Analiza lipidów (PLFA) Ekstrakcja składników lipidowych z próbek środowiskowych

Analiza rRNA Ekstrakcja kwasów nukleinowych z próbek środowiskowych w celu izolacji i identyfikacji sekwencji rRNA

In situ hybrydyzacja Obraz populacji drobnoustrojów w biofilmie uzyskany w wyniku zastosowania techniki FISH

Pośrednie metody pomiary tempa wzrostu

Warunki wzrostu bakterii umiarkowanie i silnie halofilnych

Podział drobnoustrojów w zależności od optymalnych temperatur wzrostu

Wpływ obecności tlenu na wzrost różnych grup drobnoustrojów

Fazy wzrostu drobnoustrojów

Struktura biofilmu

Tworzenie endosporu i kiełkowanie sporu