Θρεπτικές απαιτήσεις των μικροοργανισμών

Θρεπτικά μέσα των μο  Χημική σύσταση του μικροοργανισμού καθορίζει τις θρεπτικές του απαιτήσεις  Θρεπτικό μέσο πρέπει να περιέχει επαρκώς και σε πρόσφορη μορφή όλες τις χημικές ουσίες που είναι απαραίτητες για:  τη σύνθεση των κυτταρικών συστατικών  την παραγωγή ενέργειας (σύνθεση ATP)  Μεγάλη ποικιλία μο  ποικιλία θρεπτικών υλικών

Απαραίτητα συστατικά  Νερό (70-90% κυτ. Νωπού Βάρους)  C, N, O, H, P, S, K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl:~95% ξηρού βάρους  Πηγή C (όλα τα βιομόρια του μικροβιακού κυττάρου)  CO 2 : αυτότροφοι  οργανικές ενώσεις: ετερότροφοι  Πηγή Ν (αμινοξέα, πρωτείνες, νουκλεϊκά οξέα)  Μοριακό Ν 2 : αζωτοδεσμευτικά βακτήρια  ΝΟ 3 ¯, ΝΟ 2 ¯ : ανόργανες πηγές Ν, βακτήρια, μύκητες, ζύμες μύκητες, ζύμες  ΝΗ 4 + : οργανικές πηγές Ν, βακτήρια, ζύμες

Απαραίτητα συστατικά Οξυγόνο o Δεν υπήρχε κατά το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του πλανήτη o Απαραίτητο για τη ζωή, αλλά τοξικό για τα κύτταρα λόγω των προϊόντων που διασπάται o Οι μο διακρίνονται, ανάλογα της χρήσης του σε:  υποχρεωτικά αερόβιους,  προαιρετικά αερόβιους,  υποχρεωτικά αναερόβιους,  αεροανθεκτικούς ανερόβιους,  μικροαερόφιλους

Κατηγορίες μο ανάλογα με τις απαιτήσεις τους σε οξυγόνο

Οξυγόνο –τοξικές παρενέργειες o Οι μο που χρησιμοποιούν το οξυγόνο πρέπει να διαθέτουν κατάλληλα ένζυμα για να διασπούν τα τοξικά παραπροϊόντα του: ελεύθερη ρίζα του υπεροξειδίου (Ο 2 - ), υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η 2 Ο 2 ) o 2 Ο Η +  Ο 2 + Η 2 Ο 2 (δισμουτάση του υπεροξειδίου) o 2Η 2 Ο 2  2 Η 2 Ο+Ο 2 (καταλάση)

Οξυγόνο  Στους αερόβιους μο είναι ο τελικός αποδέκτης των e-, κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση (κυτ. αναπνοή), σύνθεση ακόρεστων λιπαρών οξέων, στερολών, καταβολισμό των αλκανίων κλπ  Μικρή διαλυτότητα στο νερό  υδρόβιοι μο ρυθμίζουν το βάθος που ζουν ανάλογα με την απαίτησή τους σε Ο 2. Μείωση της συγκέντρωσης ανάλογα με το βάθος. Αναερόβιες ζώνες, κυρίως προκαρυωτικοί μο.  Υγρές καλλιέργειες αερόβιων μο: ενίσχυση σε οξυγόνο

Λοιπά θρεπτικά συστατικά  Πηγή Φωσφόρου (νουκλεϊκά οξέα, φωσφολιπίδια): ανόργανα φωσφορικά άλατα  Πηγή θείου (S) (κάποια αμινοξέα, βιταμίνες): ανόργανα θειϊκά άλατα, ή ανηγμένες μορφές (κυστείνη)  Αυξητικοί παράγοντες: οργανικές ενώσεις, πρόδρομες ενώσεις για τη σύνθεση κάποιων βιομορίων, που ο μο έχει χάσει την ικανότητα να συνθέτει. Προμηθεύεται από το περιβάλλον δηλ. θρεπτικό υλικό (αμινοξέα, πουρίνες, πυριμιδίνες, βιαταμίνες)  Ιχνοστοιχεία: μεταλλικά ιόντα (ελάχιστη ποσότητα). Παίρνουν μέρος στις ενζυμικές αντιδράσεις

Προμήθεια ενέργειας (το ενεργειακό!!!)  Φως (φωτοσύνθεση)  φωτότροφοι  Οξείδωση οργανικών ή ανόργανων μορίων  χημειότροφοι  Ανόργανα μόρια  χημειολιθότροφοι  Οργανικές ενώσεις  χημειοοργανότροφοι

Φωτοσύνθεση στους προκαρυωτικούς  Οξυγονική φωτοσύνθεση (φύκη & κυανοβακτήρια). Φωτοδεσμευτικές χρωστικές που απορροφούν στο ορατό μέρος του φωτεινού φάσματος ( nm)  CO 2 +2H 2 O  (CH 2 O)+H 2 O+O 2  ATP  2H 2 O  4[H]+O 2

Φωτοσύνθεση στους προκαρυωτικούς Ανοξυγονική φωτοσύνθεση (πράσινα- πορφυρά βακτήρια).Αναερόβια βακτήρια. Διαθέτουν φωτοδεσμευτικές χρωστικές που απορροφούν στην υπέρυθρη περιοχή ( nm) Ανοξυγονική φωτοσύνθεση (πράσινα- πορφυρά βακτήρια).Αναερόβια βακτήρια. Διαθέτουν φωτοδεσμευτικές χρωστικές που απορροφούν στην υπέρυθρη περιοχή ( nm) CO 2 +2H 2 S  (CH 2 O)+H 2 O+2S CO 2 +2H 2 S  (CH 2 O)+H 2 O+2S ATP ATP Δεν γίνεται φωτολυτική διάσπαση του νερού Δεν γίνεται φωτολυτική διάσπαση του νερού

Πηγές Η/e στους μικροοργανισμούς  Ανηγμένες ανόργανες ενώσεις (H 2, H 2 S, NH 3, Fe 2+ )  λιθότροφοι  Οργανικές ενώσεις  οργανότροφοι

Συνοψίζοντας…  Πηγή C:αυτότροφοι, ετερότροφοι  Πηγή ενέργειας:φωτότροφοι, χημειοότροφοι  Πηγή H/e:λιθότροφοι, οργανότροφοι  Χημειοοργανοτροφικοί ετερότροφοι

…Άλλοι περιβαλλοντικοί παράγοντες  Θερμοκρασία  pH  Οσμωτική πίεση

θερμοκρασία  Ελάχιστη θερμοκρασία αύξησης  Άριστη θερμοκρασία αύξησης  Μέγιστη θερμοκρασία αύξησης  o C: οι περισσότεροι μο  Ψυχρόφιλοι (0-20 o C), ψυχρότροφοι  Μεσόφιλοι (20-45 o C)  Θερμόφιλοι (45-60 o C)  Υπερθερμόφιλοι (>60 o C)

Ψυχρόφιλα

Υπερθερμόφιλα

Υπερθερμόφιλα

pH  : οι περισσότεροι μο  <4.0 οξεόφιλοι  Μύκητες προτιμούν ελαφρά όξινο pH  >8.0 βασεόφιλοι ή αλκαλόφιλοι

Οσμωτική πίεση  Υψηλή οσμωτική πίεση περιβάλλοντος  έξοδος νερού από το κύτταρο (πλασμόλυση)  Αρχή συντηρήσεως τροφίμων (προσθήκη άλατος, ζάχαρης)  Προαιρετικά αλόφιλα βακτήρια (2% συγκ. αλάτων)  Αλόφιλα (30%)

Αλόφιλα

Μικροβιολογικές μέθοδοι

Ανάγκη απομόνωσης μικροοργανισμών από το περιβάλλον  Τα μικρόβια είναι παντού  Οι μικροβιακοί πληθυσμοί στη φύση είναι μικτοί  Ανάγκη μελέτης στο εργαστήριο ενός συγκεκριμένου μ.ο.  μικροβιολογικές τεχνικές  R. Koch (19 ος αιώνας)  εισήγαγε τη μεθοδολογία

Robert Koch

Τι είναι μικροβιακή καλλιέργεια;  Το σύνολο: δοχείο καλλιέργειας, θρεπτικό υπόστρωμα, εμβόλιο μ.ο., αποτελεί μία μικροβιακή καλλιέργεια ενός συγκεκριμένου μικροοργανισμού  Δοχείο καλλιέργειας: γυάλινη κωνική φιάλη, τρυβλίο Petri, δοκιμαστικός σωλήνας, σωλήνας universal με βιδωτό πώμα κ.α.  Εμβόλιο μικροοργανισμού: μικρή ποσότητα εναιωρήματος κυττάρων του μ.ο. η οποία μπορεί να μεταφερθεί με κάποια μέθοδο εμβολιασμού σε ένα θρεπτικό υπόστρωμα  Αξενική ή καθαρή καλλιέργεια  Αποικία

Αποικίες μικροοργανισμών

Ευχαριστώ!!!