20 11 ./20 12 . mācību gada 2. semestris
Post on 08-Jan-2016
88 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
1
Bioloģijas laboratorijas Bioloģijas laboratorijas eksperimenta veidošanas un eksperimenta veidošanas un demonstrēšanas metodikademonstrēšanas metodika..
SadaļaSadaļa:: "Mikrobioloģija un "Mikrobioloģija un
biotehnoloģija".biotehnoloģija".
2014./2015. mācību gada 2. semestris
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
2
Mikroorganismu un to dzīves Mikroorganismu un to dzīves vides daudzveidība.vides daudzveidība.
1-2. lekcija
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
3
LiteratūraLiteratūra
• Lekciju konspekti - http://priede.bf.lu.lv/grozs/Mikrobiologijas/Maris/Biol_lab_eksperimenta_veid_un_demonstr_metodika/
• Jebkura mikrobioloģijas / biotehnoloģijas grāmata,
• e - resursi.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
4
MikrobioloģijaMikrobioloģija
Zinātnes nozare, kas apraksta un pēta mikroorganismus.
Apzīmējums veidots no grieķu valodas vārdiem: mikros – mazs
bios – dzīve
logos – mācība
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
5
MikrobioloģijaMikrobioloģija
Vīrusi
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
6
Galvenie pētījumu objekti:
- baktērijas (bakterioloģija),
- rauga un pelējuma sēnes (mikoloģija),
- vīrusi (virusoloģija).
Mikrobioloģija nenodarbojas ar:
- eikariotiem piederošām mikroskopiskām aļģēm un vienšūnas dzīvniekiem (amēbas u.c.),
- mikroskopiskām ērcēm u.c.
MikrobioloģijaMikrobioloģija
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
7
BiotehnoloģijaBiotehnoloģija
Zinātnes nozare, kas izmanto dzīvības procesus, lai iegūtu noteiktus produktus, savienojumus vai to pārvērtības.
Apzīmējums veidots no grieķu valodas vārdiem:
bios – dzīve
techne – māksla, meistarība
logos – mācība
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
8
Fizioloģija Citoloģija Molekulārā
Ģenētika Selekcija Histoloģija bioloģija
Biotehnoloģija
Vakcīnas Pārtika Ķimikālijas
Medikamenti Mājlopi Enzīmi
Diagnostika Kultūraugi Vides attīrīšana
Biomasa
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
9
BiotehnoloģijaBiotehnoloģija
Galvenie pētījumu un darbības objekti:
- rūgšanas procesi,
- pārtikas produktu pārveidošana ar mikroorganismu
(arī enzīmu) palīdzību,
- vides biotehnoloģija,
- biomasas iegūšana,
- noteiktu savienojumu izdalīšana no biomasas, dzīvās un nedzīvās dabas objektiem vai produktiem,
- kaitēkļu un slimību apkarošana.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
10
BiotehnoloģijaBiotehnoloģija
Pēdējā laikā pieskaita arī:
- dažādas molekulārās diagnosticēšanas metodes, un tām nepieciešamo reaģentu ieguvi,
- organismu ģenētisko modificēšanu un ar to saistītās metodes kā arī tehnoloģijas, kurās izmanto ģenētiski modificētos organismus.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
11
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
12
Mikroorganismu morfoloģijaMikroorganismu morfoloģija
gr. morphe – forma, veids.
Apraksta organismu uzbūvi no ārpuses.
Mikroorganismu galvenās morfoloģiskās pazīmes ir šūnu forma un savstarpējais novietojums.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
13
Mikroorganismu morfoloģijaMikroorganismu morfoloģija
Baktēriju izmēri:
- parasti 1 µm - 10 µm (0,001 mm - 0,01 mm);
- mazākie pārstāvji - sākot no 0,2µm,
- lielākie - līdz 1000 µm (1,0 mm)
lielākā zināmā baktērija
Thiomargarita namibiensis
http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Thiomargarita
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
14
Mikroorganismu morfoloģijaMikroorganismu morfoloģija
Baktērijas - parasti 1 µm - 10 µm
Eikariotu šūnas ir aptuveni 10x lielākas
to vidējais izmērs ~ 25 (10 - 100) µm
lielākas ir augu šūnas - līdz 100 µm
šūnas kodola diametrs ~ 5 µm
cilvēka eritrocīta diametrs - 6 - 8 µm
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
15
Mikroorganismu morfoloģijaMikroorganismu morfoloģija
Baktērijas - parasti 1 µm - 10 µm
- maizes rauga (Saccharomyces cerevisiae)
šūnas izmēri parasti 5 - 10 µm
- mikroskopisko daudzšūnu sēņu hifu
diametrs 2 - 10 µm,
garums nereti - vairāki centimetri, bet tās uzskatamas par daudzšūnu veidojumu.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
16
Mikroorganismu morfoloģijaMikroorganismu morfoloģija
Vairumam baktēriju šūnu ir sfēriska, cilindriska vai spirāles forma.
Šūnas var
- atrasties atsevišķi pa vienai vai arī būt
- sakopotas pa vairākām - noteikta veida grupās vai pavedienos.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
17
Mikroorganismu morfoloģijaMikroorganismu morfoloģija
Pēc morfoloģiskajām pazīmēm tiek izdalīti vairāki baktēriju veidi:
koki, nūjiņas, spirillas, vibrioni.
Daži autori papildus vēl izdala:
toroīdus,
baktērijas ar izaugumiem (prostēkām),
tārpveida baktērijas,
sešstūrainas zvaigznes formas baktērijas.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
18
KokiKoki
gr. kokkos – grauds.
Sfēriskas formas mikroorganismi.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
19
KokiKoki
Atsevišķu koku šūnu diametrs ir aptuveni 1µm.
Ja sfēriskās šūnas ārpus dalīšanās (vairošanās) procesa sastopamas pa vienai, baktērijas sauc par mikrokokiem (monokokiem).
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
20
KokiKoki
Ir koki, kuru šūnu dalīšanās notiek vienā plaknē.
Ja pēc šādas dalīšanās šūnas paliek kopā, veidojas šūnu pāri vai šūnu virknes.
Pa pāriem esošus kokus sauc par diplokokiem.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
21
KokiKoki
Ja koki veido garākas šūnu virknes, tos sauc par streptokokiem.
gr. streptos – ķēdīte.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
22
KokiKoki
Ja koku šūnas vienmērīgi dalās trijās plaknēs un pēc dalīšanās paliek kopā, veidojas regulāras formas vai sfēriski šūnu kopojumi.
Šādus veidojumus sauc par sarcīnām.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
23
KokiKoki
Ja koku dalīšanās notiek trijās plaknēs, taču nevienmērīgi, tad rodas neregulāras formas šūnu sakopojumi, kurus sauc par stafilokokiem.
gr. staphyle – vīnogu ķekars.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
24
NūjiņasNūjiņas
Daudzām baktērijām ir
cilindriska forma.
Šādas baktērijas sauc
par nūjiņām.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
25
NūjiņasNūjiņas
Nūjiņu garuma un platuma attiecība var stipri variēt, īsās nūjiņas dažkārt ir grūti atšķirt no kokiem.
Mainība bieži atkarīga no
vides, augšanas apstākļiem
un šūnas vecuma.
Nūjiņu izmēri aptuveni
0,5 x 10 µm.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
26
Garās nūjiņasGarās nūjiņas
Garās nūjiņveida baktēriju šūnas nereti ir saliekušās vai sagriezušās spirālē.
Spirālē sagrieztos
mikroorganismus
var raksturot ar
vijumu skaitu
spirālē.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
27
SpirillasSpirillas
Ja spirālei ir viens vai vairāki vijumi, baktērijas sauc par spirillām.
Spirillu šūnu platums līdzīgs
nūjiņām, bet garums var
sasniegt pat 100 µm.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
28
VibrioniVibrioni
Ja spirālei ir ne-
pilns vijums, bak-
tērijas sauc par
vibrioniem un
tie izskatās pēc
saliektām
nūjiņām.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
29
ToroīdiToroīdi
Atsevišķām baktērijām raksturīga vaļēja vai slēgta gredzena forma.
Šādas šūnas sauc par toroīdiem.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
30
Sporulējošās baktērijasSporulējošās baktērijas
Zināmas baktērijas, kuras nelabvēlīgu apstākļu pārciešanai veido sporas (sporulējošās baktērijas).
Sporu veidošanas
laikā parastā baktē-
rijas forma var būt
izmainīta.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
31
BBaktērijasaktērijas
Papildus morfoloģiskajām pazīmēm baktērijas klasificē pēc:
• šūnas ultrastruktūrām,• šūnai raksturīgām metabolisma pazīmēm,• šūnas ķīmiskā sastāva (DNS, lipīdi, pigmenti),• šūnas antigēnu rakstura (imunoloģiski noteiktie
serotipi).
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
32
BBaktērijasaktērijasPapildus morfoloģiskajām pazīmēm baktērijas klasificē pēc:
• šūnas ultrastruktūrām,
- membrānu veidojumi, ieslēgumi,
- šūnapvalka uzbūves īpatnībām,
piemēram, gram-pozitīvās, gram-negatīvās baktērijas, izmantojot specifisku, zinātnieka Kristiana Grama (1843-1938) izveidotu baktēriju iekrāsošanas metodi.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
33
Krāsošana ar Grama metodiKrāsošana ar Grama metodi
Grama metodei pamatā ir ārsta Paula Erliha ieviestā mikroorganismu krāsošana ar anilīna grupas krāsvielu - genciānvioleto (kristālvioleto).
Grams pamanīja, ka:
- šī krāsviela kopā ar joda - kālija jodīta šķīdumu
ūdenī kļūst nešķīstoša.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
34
Krāsošana ar Grama metodiKrāsošana ar Grama metodi
Grams pamanīja, ka:
ir baktērijas, kuras pēc tam ar etanolu
- var atkrāsot (gram-negatīvās),
un ir tādas, kuras
- nevar atkrāsot. (gram-pozitīvās).
Mūsdienās šī metode uzlabota, lietojot gram negatīvo baktēriju papildus iekrāsošanu ar citu krāsvielu (safranīnu-O, fuksīnu).
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
35
Krāsošana ar Grama metodiKrāsošana ar Grama metodi
Gram-pozitīvas un Gram-negatīvas
baktērijas
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
36
Krāsošana ar Grama metodiKrāsošana ar Grama metodi
Gram negatīvo
un Gram pozi-
tīvo baktēriju
maisījums.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
37
Krāsošana ar Grama metodiKrāsošana ar Grama metodi
Gram pozitīvo baktēriju šunapvalkā ietilpst biezs
peptidoglikānu slānis, kas neļauj violeto krāsvielu atmazgāt.
Lipopolisaharīdi
Peptidoglikāni
Lipoproteīni
Plazmatiskā
membrāna
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
38
BBaktērijasaktērijasPapildus morfoloģiskajām pazīmēm baktērijas klasificē pēc:
šūnai raksturīgām metabolisma pazīmēm:• mikroorganismus audzējot dažādus savienojumus
saturošās barotnēs:
- glikozi saturošā,
- laktozi saturošā,
- maltozi saturošā utt.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
39
BBaktērijasaktērijas
Papildus morfoloģiskajām pazīmēm baktērijas klasificē pēc:
šūnai raksturīgām metabolisma pazīmēm:• mikroorganismu kultūrā pārbaudot noteiktu
enzīmu klātbūtni:
- katalāzi,
- koagulāzi,
- ureāzi u.c.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
40
BBaktērijasaktērijasPapildus morfoloģiskajām pazīmēm baktērijas klasificē pēc:
šūnas ķīmiskā sastāva:
- noteiktu ķīmisko elementu daudzums, attiecības šūnās,
- šūnām raksturīgā lipīdu, taukskābju spektra,
- noteiktu pigmentu klātbūtnes šūnās,
- pēc DNS:
- G+C saturs,
- 16S ribosomālās RNS (rRNS) gēna
nukleotīdu secības.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
41
BBaktērijasaktērijasPapildus morfoloģiskajām pazīmēm baktērijas klasificē pēc:
šūnām raksturīgo antigēnu klātbūtnes
- imunoloģiskie serotipi, kurus nosaka ar noteiktu antivielu palīdzību un tie ļauj atšķirt arī vienas baktēriju sugas dažādas līnijas, raksturot to iespējamo patogenitāti.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
42
3 dzīvās dabas domēni3 dzīvās dabas domēni
Eikarioti
(Eukaryota)
Īstās Baktērijas(eibaktērijas)
(Bacteria)
Arheji(arhebaktērijas)
(Archaea)
Prokarioti
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
43
3 dzīvās dabas domēni3 dzīvās dabas domēni
Lai uzsvērtu, ka starp prokariotiem ir divas visai atšķirīgas organismu grupas, tagad visi dzīvie organismi tiek grupēti 3 domēnos:
- baktērijas,
- arheji un
- eikarioti.
Taču nereti vēl sastopams arī agrākās sistēmas lietojums, kurā visi prokarioti tiek apzīmēti par baktērijām.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
44
3 dzīvās dabas domēni3 dzīvās dabas domēni
Pamatojumi prokariotu dalīšanai divās grupās radās 1977. gadā, kad, pētot un salīdzinot mikroorganismu 16S rRNS gēnu DNS sekvences, tās grupējās divās visai atšķirīgās grupās.
16S rRNS ir RNS molekula, kas piedalās ribosomas struktūras veidošanā.
Tā kā ribosomu RNS gēni ir pārstāvēti visos dzīvajos organismos un tiem visiem saglabājusies diezgan liela līdzība, tie tiek plaši lietoti organismu un to radniecības raksturošanai.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
45
RibosomasRibosomas
Ribosomas ir RNS un proteīnu veidojumi, kas organizē un katalizē proteīnu biosintēzi (translācijas procesu).
Katru ribosomu veido divas subvienības - lielā un mazā.
Pēc uzbūves un darbības principa prokariotu un eikariotu ribosomas ir visai līdzīgas, taču pēc izmēriem tās atšķiras. Prokariotu ribosomas ir mazākas.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
46
RibosomasRibosomas
Prokariotu ribosomas apjoms ir 70S un to veido viena 30S (mazā) un viena 50S (lielā) subvienība.
(S - Svedberga vienība, ko izmanto molekulāro struktūru izmēru raksturošanai ar ultracentrifugācijas palīdzību).
Prokariotu ribosomas mazo (30S) subvienību veido 16S rRNS molekula un 21 proteīnu molekula.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
47
RibosomasRibosomas
Eikariotu šūnu citoplazmā atrodamās ribosomas ir lielākas (80S), tāpat kā abas to veidojošās subvienības - 40S un 60S.
Eikariotu ribosomu mazo subvienību veido 18S rRNS un 33 proteīnu molekulas.
Eikariotu šūnu organellās (hloroplastos, mitohondrijās) arī atrodamas ribosomas, taču tās pēc saviem izmēriem (70S) un struktūras vairāk līdzīgas prokariotu ribosomām.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
48
DaudzveidībaDaudzveidība
Īstās Baktērijas Arheji
Patlaban oficiāli atzīts ap 9 300 sugu
Prognozē, ka patiesais sugu skaits varētu būt
107 - 109 sugu.
Sistemātiku apgrūtina baktēriju salīdzinoši lielā mainība un spēja apmainīties ar DNS.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
49
DaudzskaitlībaDaudzskaitlība Aptuvenas aplēses rāda, ka:
- 1 g augsnes ir ap 40 000 000 baktēriju,
- 1 ml saldūdens ir ap 1 000 000 baktēriju,
- cilvēku apdzīvo 10 reizes vairāk baktēriju, nekā pašam cilvēkam organismā šūnu,
- uz zemes baktēriju veidotā biomasa ir lielāka nekā visu augu un dzīvnieku kopīgi veidotā biomasa.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
50
IzplatībaIzplatība
Prokariotu pārstāvji spējuši pielāgoties praktiski visiem vides apstākļiem, kādi vien uz Zemes sastopami un, kuros pieejams ūdens šķidrā agregātstāvoklī, neatkarīgi no:
- skābekļa pieejamības,
- sāļu koncentrācijas,
- vides temperatūras u.c. parametriem.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
51
IzplatībaIzplatība
Baktērijas, kuras pielāgojušās dzīviem organismiem neraksturīgiem apstākļiem sauc par ekstremofīlām baktērijām.
Pretstats ekstremofīliem ir mezofīlie organismi, kuri var dzīvot un izdzīvot mums pierastos apstākļos.
Vairums ekstremofīlo prokariotu sastopams starp arhejiem, taču tādi atrodami arī starp īstajām baktērijām.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
52
TemperatūraTemperatūraAttiecībā uz mikroorganismus prasībām pret vides temperatūru, tos iedala:
psihrofilos (gr. psychria – aukstums; + gr. phileo – mīlu)
Optimālā augšanas temperatūra tiem ir ap 15Co vai mazāka;
mezofīlajiem (gr. mesos – vidējais; + gr. phileo – mīlu)
vislabāk tīk 20 – 45 Co temperatūra;
termofīlajiem (gr. thermos – silts; + gr. phileo – mīlu)
optimālā augšanas temperatūra ir 45 – 55 Co vai vairāk (ekstrēmi termofīli, hipertermofili - virs 55 Co).
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
53
TemperatūraTemperatūra
Temperatūra Co
šūnas membrānu sasalšana
Aug
šana
s āt
rum
s
Optimāli apstākļi
proteīnu denaturēšanās,
membrānu nestabilitāte
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
54
TemperatūraTemperatūra
Temperatūra Co
Aug
šana
s āt
rum
s
Psihrofīli Mezofīli Termofīli
20-30 Co
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
55
Psihrofīlie organismiPsihrofīlie organismi
Daži mikroorganismi spēj uzņemt
pārdzesētu ūdeni pat –20 Co
temperatūrā.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
56
Psihrofīlie organismiPsihrofīlie organismi
Tādi mikroorganismi, kuri aug un vairojās ledainajos Arktikas un Antarktikas ūdeņos vai mūsu mājās esošajos ledusskapjos aptuveni 0Co temperatūrā, jau ir krietni vairāk.
Psihrofīlo baktēriju galvenais pielāgojums dzīvei zemās temperatūrās ir liels nepiesātināto taukskābju daudzums plazmatiskajās membrānās.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
57
Psihrofīlie organismiPsihrofīlie organismi
Vairākām psihrofīlajām baktērijām membrānās dominē polinepiesātinātās taukskābes, kuras prokariotiem nav raksturīgas.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
58
Psihrofīlie organismiPsihrofīlie organismi
Taukskābju piesātinātības pakāpe ir tieši saistīta ar to kušanas vai sasalšanas temperatūru:
– jo vairāk dubultsaišu, jo zemāka sasalšanas temperatūra.
Parastās temperatūrās polinepiesātinātās taukskābes destabilizē membrānu struktūru.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
59
Psihrofīlie organismiPsihrofīlie organismi
Normāli var funkcionēt plazmatiskā membrāna, kurā lipīdi nav ne ”sasaluši” ne "pārāk šķidri".
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
60
Psihrofīlie organismiPsihrofīlie organismi
Tāpat psihrofīlu šūnās esošie enzīmi pielāgoti darbībai zemās temperatūrās.
Var izdalīt arī psihrotropus (gr. psychria – aukstums; + gr. tropos – pagrieziens, virziens),
- tie vislabāk jūtas mezofīliem raksturīgajās temperatūrās, bet var augt un vairoties arī zemās temperatūrās (ap 0 Co).
Šādi mikroorganismi visbiežāk vainojami pārtikas produktu bojāšanā.
Tie inficējuši pārtiku un sākuši vairoties istabas temperatūrā, bet pēc produkta ievietošanas ledusskapī turpina savu vairošanos, tiesa gan krietni lēnāk.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
61
Psihrofīlie organismiPsihrofīlie organismi
Augstāko dzīvnieku, arī cilvēka organisms polinepiesātinātās taukskābes sintezē ierobežoti, taču organismam tās nepieciešamas - tādēļ tās jāuzņem ar uzturu.
Ķīmiskās sintēzes ceļā polinepiesātināto taukskābju ieguve padodas grūti - parasti sanāk dažādu izomēru maisījums (arī dabas produktiem neraksturīgas trans- taukskābes).
Psihrofīlās baktērijas tiek pētītas kā biotehnoloģiskā ražošanas ciklā izmantojami organismi uzturpiedevu - polinepiesātināto taukskābju veidotāji.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
62
cis- un trans- izomēricis- un trans- izomēri
cis - izomērs
C
H
R1
C
H
R2
C
H
R1
C
H
R2
trans - izomērs
parasti dabā sastopamie izomēri ar tendenci palielināt LDL (maza blīvuma lipoproteīnu)
holesterola daudzumu asinīs
Taukskābes, citi nepiesātināto ogļūdeņražu atvasinājumi:
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
63
Asinsvadu problēmasAsinsvadu problēmas
Holesterīns vai holesterols ir normāla cilvēka šūnas uzbūves elementu un metabolisma sastāvdaļa.
Pārmērīgas holesterola uzņemšanas un/vai tā metabolisma traucējumu gadījumā, holesterols var uzkrāties asinsvadu sieniņās, veidojot arteriosklerotiskās pangas.
Tās sašaurina asinsvadu iekšējo diametru un traucē asinsriti.
Arteriosklerotiskās pangas plīsuma gadījumā asinsvads var tikt pilnībā aizšķērsots, ļoti nopietni traucējot noteiktu orgānu apasiņošanu.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
64
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
65
Asinsvadu problēmasAsinsvadu problēmas
Holesterols, tāpat kā citi lipīdi
cilvēka organismā tiek pārnēsāts lipoproteīnu kompleksos.
•Arteriosklerozes attīstības riska nozīmīgs faktors ir holesterola atrašanās maza blīvuma lipoproteīnu kompleksos LDL (Low-density lipoprotein), [LDL holesterols].
•Holesterola atrašanās liela blīvuma lipoproteīnu kompleksos [HDL (high-density lipoprotein)] mazina arteriosklerozes risku.
•Eļļu rūpnieciskās hidrogenēšanas vai nepiesātināto ogļūdeņražu ķīmiskās sintēzes fona blakus produkts - dabā neesošas trans-taukskābes veicina holesterola uzkrāšanos LDL kompleksos.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
66
Termofīlie organismiTermofīlie organismi
1966. gadā profesors Tomass Broks (Thomas Brock) izdarīja pārsteidzošu atklājumu -
Jelovsonas nacionālā parka karstajos avotos,
tikpat kā verdošā
ūdenī ne tikai
izdzīvo, bet arī
netraucēti aug un
vairojas baktērijas.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
67
Termofīlie organismiTermofīlie organismi
Pie katra avota var vērot zonas, kurās sakopojušies
noteikta veida
mikroorganismi,
atbilstoši savām
prasībām pret
vides tempera-
tūru un citiem
faktoriem.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
68
Termofīlie organismiTermofīlie organismi
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
69
Termofīlie organismiTermofīlie organismi
Daudzi no termofīlajiem mikroorganismiem satur pigmentus.
Fotosintezējošās
ciānbaktērijas virsmu
iekrāso zili-zaļu.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
70
Termofīlie organismiTermofīlie organismi
Sārtaļģes un purpurbaktērijas – sarkanīgu,
Dažu arhebaktēriju karotinoīdi – dzeltenu vai brūnu.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
71
Termofīlie organismiTermofīlie organismi
Vēlāk, okeānu dzīlēs pie vulkāniskajām atverēm tika atrastas baktērijas, kuras pielāgojušās dzīvei 115oC temperatūrā.
Termofīlo organismu ģenētisko materiālu bieži veido DNS ar palielinātu G+C saturu, lai izvairītos no DNS denaturēšanās, taču ir zināmi arī citi pielāgojumi.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
72
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
73
Heterociklisko bHeterociklisko bāzu komplementaritāteāzu komplementaritāte
Adenīns (A) Timīns (T)
Guanīns (G) Citidīns (C)
G/C nukleotīdu pāris turas
kopā ar 3 ūdeņraža saišu palīdzību,
tādēļ G+C bagāti divpavedienu DNS posmi grūtāk denaturējās.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
74
Termofīlie organismiTermofīlie organismi
Šo organismu proteīni dažādos veidos tiek modificēti, kā rezultātā tie ir izturīgi augstās temperatūrās.
Lai saglabātu plazmatisko membrānu normālu funkcionēšanu lielā temperatūrā, tās veido piesātinātas taukskābes.
Hipertermofīlu membrānas neveido taukskābju esteri, bet gan fitāni – zarotas, terpēniem piederošas molekulas.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
75
Termofīlie organismiTermofīlie organismi
No Thermus aquaticus un Thermococcus litoralis iegūst termostabilu DNS polimerāzi PCR veikšanai.
Bacillus stearothermophilus audzē komerciāli, lai no tā iegūtu enzīmus bio-aktīvajiem mazgāšanas līdzekļiem, lietošanai palielinātā temperatūrā.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
76
Termofīlie organismiTermofīlie organismi
Termofīlos mikroorganismus var iedalīt divās grupās:
- ģeotermālās vides apdzīvotāji un
- ”pašsilstošas” vides iemītnieki
– komposta mikroorganismi.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
77
KompostsKomposts
Tipiska kompostēšanas sākuma stadijā notiek strauja dažādu mezofīlo mikroorganismu augšana un vairošanās.
Tie ātri izmanto vieglāk
pieejamos ogļhidrātus un
aminoskābes, ar savām
metaboliskajām reakcijām
uzsildot vidi līdz pašiem
vairs nepieņemamai temperatūrai.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
78
KompostsKomposts
Nākošajā stadijā sāk vairoties dažas termofīlas sēnes (Rhizomucor pusillus) un baktērijas (Bacillus stearothermophilus),
dažu dienu laikā vides temperatūru palielinot līdz 70-80oC.
Šajā laikā tiek nomākti tikpat kā visi mezofīlie mikroorganismi.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
79
KompostsKomposts
1-2 nedēļu laikā pamatā vairojas tikai termofīlie mikroorganismi (sēnes Chaetomium thermophile, Humicola insolens, Humicola lanuginosus, Thermoascus aurantiacus, Aspergillus fumigatus), uzturot vidē 40-60oC temperatūru.
Šajā laikā tiek noārdīta lielākā daļa biezo augu šūnu šūnapvalku, kurus veido celuloze un hemiceluloze.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
80
KompostsKomposts
Beigu stadijā kompostu atkal apdzīvo mezofīlie organismi, taču process ir lēns, jo vigli izmantojamo barības vielu resursi jau ir izsīkuši.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
81
KompostsKomposts
Mūsdienās komposta veidošana ir nozīmīgs biotehnoloģijas virziens, kurš rūpējas par vides tīrību.
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
82
Ekstremofīlie organismiEkstremofīlie organismi
Izdala dažādas eksremofīlu grupas:• Acidofīlie organismi - skābs;• Alkalofīlie organismi - sārmains; • Halofīlie organismi - liela sāļu konc. (> 3% NaCl); • Osmofīlie organismi - liela org. vielu (cukuru) konc.; • Metalotolerantie organismi - daudz smago metālu; • Barofīlie organismi - liels spiediens (20-1100 atm.);• Radiorezistentie organismi - liela radioaktivitāte;• Kserofīlie organismi - izteikti sausu vietu
apdzīvotāji;• u.c..
03.12.2014. Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra Māris Lazdiņš
83http://tostir.wordpress.com/2011/08/26/meditations-on-orange-or-the-loving-nature-of-extremophiles/
top related