MIKROBIOLOGIA 8-12

Penicylina działa głównie na drobnoustroje Gram ___

+

MIC co to i jak wyznaczyć

minimalne c hamujące - bakteriostatyczne

• Seryjne rozcieńczenia

• Metoda pasków E-test (gradientowa metoda dyfuzji)

Penicylina i inne beta-laktamy hamują

sieciowanie peptydoglikanów (hamują synteze ściany)

Polimyksyna B i kolistyna działają tylko na bakterie Gram

ujemne

bo działają na LPS

Tetracykliny hamują co

synteze białek

jak u bakterii może powstać oporność na antybiotyki

• Zmiana/mutacja celu

• Mutacja polimerazy RNA

• Inaktywacja antybiotyku (hydroliza, utrudnienia steryczne)

Rola pomp efluksowych w oporności wielolekowej (MDR) wspierając

ewolucję, transfer genów oraz interakcje z innymi systemami bakteryjnymi.

PCR

Namnażanie DNA, w którym syntetyzowany odcinek staje się matrycą dla kolejnych odcinków.

PCR – trzy etapy

• denaturacja dna

• przyłączanie starterów

• elongacja- synteza nowych nici przez polimerazę dna

Real-Time PCR zasada działania

Wykrywanie i zliczanie powstających produktów przy użyciu znakowanych sond, starterów, barwników specyficznych do nici DNA – im więcej produktów, tym silniejszy sygnał fluorescencji

obrona przed własnymi enzymami restrykcyjnymi

metylacja (blokowanie) miejsc cięcia (enzym: metylaza)

podstawowe narzędzia inżynierii gen

Enzymy restrykcyjne(endonukleazy)+ ligazy

Southern blot

wykrywanie fragmentów DNA

Western blot

wykrywanie białek

Eastern blot

wykrywanie posttranslacyjnych modyfikacji białek

Northern blot

wykrywanie fragmentów DNA

Przeciwciała w western blocie mogą być:

-znakowane markerem promieniotwórczym (autoradiografia)

-połączone z enzymem (powstaje barwny produkt)

-znakowane przeciwciałami drugorzędowymi, połączonymi z peroksydazą chrzanową (chemiluminescencja)

Sekwencjonowanie wg Sangera składniki

polimeraza, jeden starter na reakcje, nukleotydy w mieszaninie ze znakowanymi – terminatorami reakcji (ddNTP znakowane fluorescencyjnie)

fragmenty dna do indentyfikacji grzybów

ITS, LSU, SSU, β-tubulina

baza do wyszukiwania homologów sekwencji

blast

Technika MALDI-ToF

Technika spektrometrii mas, wykorzystuje laser do jonizacji dużych cząsteczek, identyfikacja gatunków szybko

oporne warianty bakterii powstają w wyniku mutacji przed dodaniem wirusa - poparcie eksperymentalne:

test fluktuacji po wysianiu komórek z kolby wzrostowe na płytki z wirusem zaobserwowano duże zróżnicowanie liczebności mutantów na płytkach (czyli mutacja musiała zajść w kolbie, przed ekspozycją). Gdyby zachodziła na płytce jako reakcja- powinny być podobne ilości mutantów.

Od czego zależy tempo mutacji w genomach mikrooganizmów

• Wielkość i skład genomu (hot-spoty mutacyjne)

• sprawność systemów naprawy dna

• częstotliwość replikacji genomu

• czynniki środowiskowe (UV, promieniowanie jonizujące, stres oksydacyjny, toksyczne/alkilujące związki)

Prokariota: tempo mutacji

1 mutacja na 109 pz na podział komórki

wzór na wzrost dwukrotny (wzrost wykładniczy):

𝑁 = 𝑁0 ⋅ 2^n

Test mutagenności Amesa

test in vitro do oceny potencjału mutagennego i karcinogennego różnych związków chemicznych, oparty na rewersji mutacji w specjalnie opracowanych szczepach bakteryjnych

Adaptatywna radiacja do różnych środowisk lub nisznp. u

pseudomonas - adaptacja do nowych nisz (c tlenu)

Pojedyncza mutacja prowadzi do większej produkcji celulozy zewnątrzkomórkowej (składnika macierzy polimerowej)

kom planktoniczna→ biofilm

Fermentacja to:

niezal od tlenu proces metabol. służy regeneracji NAD⁺ niezbędnego do glikolizy.

Fermentacja mleczanowa (homomlekowa)

bezpośrednia redukcja pirogronianu do mleczanu

brak wydzielania CO₂

Fermentacja alkoholowa

1: dekarboksylacja pirogronianu- wydziela się co2

2: redukcja aldehydu octowego do etanolu

homomlekowa

fermentują cukrowce wytwarzając tylko kwas mlekowy

heteromlekowa

fermentują cukrowce wytwarzając obok kwasu mlekowego produkty uboczne (np. co2, kwas octowy lub etanol)

Zastosowanie bakterii mlekowych (LAB) w przemyśle spożywczym

przemysł: mleczarski, warzywny, mięsny (wędliny), piekarski

Piwo to:

sfermentowane ziarno (zwykle jęczmień lub pszenica), dodawane drożdże

w jogurcie laktoza przekształcana jest w

kw mlekowy

dlaczego jogurt kwaśnieje

kwas mlekowy:

• obniża pH,

• powoduje koagulację kazeiny,

• nadaje smak i konsystencję jogurtu,

Izolacja - sprawdzenie różnorodności mikrobiologicznej - jak przeprowadzic

1. Wymieszać próbkę ze sterylnym woda lub roztwór izotoniczny

2. Rozcieńczyć

3. Zróbić wymaz

4. Zidentyfować drobnoustroje

Efekt Crabtree

drożdże prowadzą fermentacje (prod. etanol) nawet w warunkach tlenowych, przy wysokim stężeniu glukozy (przekracza próg krytyczny 0,2%). To umożliwia szybki wzrost i prod. etanolu toksycznego dla konkurentów

Metabolizm pierwotny

Zaspokaja zapotrzebowanie organizmu na węgiel, składniki odżywcze i energię

Metabolizm wtórny

Wytwarza inne użyteczne związki organiczne (metabolity wtórne nie są związane bezpośrednio ze wzrostem, rozwojem i reprodukcją organizmu)

Czym są symbiozy?

każdy rodzaj bliskiej i długotrwałej interakcji biologicznej między dwoma różnymi gatunkami organizmów biologicznych

protokooperacja

(+/+; non-obligato)

komensalizm

+/0; non-obligato

mutualizm

+/+; obligato

jaki organ mają rurkoczułkowce dla symbiontów

Trofosom wypełniony baktericytami (z bakteriami siarkowymi)

co robią bakterie w rurkoczułkowcu

utleniają h2s/tiosiarczany

wiążą CO₂

produkują związki org

co umożliwia transport substratów do trofosomu

Hemoglobina która wiąże równocześnie o2 i h2s

po co do kolumny winogradskiego dodaje sie gipsu

źródło siarki

kolumna winogradskiego od góry do dołu

1. cyjanobakteria

2. heterotroficzne bakterie

3. bakterie utleniające żelazo

4. purpurowe bakterie nie siarkowe

5. purpurowe bakterie siarkowe

6. zielone bakterie siarkowe

7. bakterie redukujące siarczany

Rośliny potrzebują biologicznie dostępnego azotu czyli

nh4+, azotan, aa

Diazotrofy

WSZYSTKIE organizmy wiążące azot z gazu N₂ (Rhizobium, Azotobacter, sinice, Clostridium)

Rhizobia/ryzobie w brodawkach

diazotrofy SYMBIOTYCZNE

Gram-ujemne bakterie glebowe w symbiozie z roślinami motylkowatymi (Fabaceae)

Mikoryzy działanie

roślina wiąże co2 i wytwarza cukry, które daje grzybowi w zamian za składniki odżywcze (N, P, K itp.)

przykład symbiozy zamkniętej

philaenus i sulcia

Mikrobiom =

Zbiór genów mikroorganizmów (+ środowisko)

Mikrobiota

Zespół mikroorganizmów

Mikrobiomy zawierają:

bakteria • archeony • grzyby • pierwotniaki • wirusy

Większość komórek mikrobiomu ssaków znajduje się na powierzchni

jelit (grube)

Funkcje mikrobiomu glebowego w agroekosystemach

• promowanie wzrostu roślin i ich odporności na stres

• obieg pierwiastków

• kontrola szkodników

• rozkładanie zanieczyszczeń

Przykłady zastosowań mikroorganizmów “Microbial solutions…”

• Sekwestracja węgla: np. przez fotosyntetyzujące mikroorganizmy morskie.

• Rekultywacja gleby i bioremediacja: np. bakterie degradujące zanieczyszczenia chemiczne i plastik.

• Poprawa efektywności rolnictwa: mikrobiota wspierająca wzrost roślin, odporność na suszę i ograniczająca konieczność użycia nawozów.

• Zarządzanie zdrowiem oceanów i koralowców: zastosowanie probiotyków dla organizmów morskich.