Stavba Bakterii

ného prostředí

5. restrikce-schopnost buňky opravit poškozenou DNA enzymaticky, rozpoznat(označit(zrušit
- u baktérií SOS regulon systém
VLIV VNĚJŠÍCH FAKTORÚ
Omezení mikroog.-
fungicidní, baktericidní - usmrcuje
bakteriostatický - pozastavuje rozmnožování, blokace syntézy bílkovin
bakteriolytický - vyhřeznutí protoplasmy ( rozpad buňky )
Fyzikální faktory-teplota( 20-psycho-,25-40 -mezofilní, 54-60-termofilní ),
záření - spíše škodlivé (mutace, sterilace)
pH(1-5-acidofilní ,5-9-neutrofilní - většina,7-11-alkalofilní , acidorezistentní - plísně)
tlak ( izo-, hypo-, hypertonický - ztráta vody )
Chemické faktory- místo - in vitro / in vivo, antiseptika ( netox.pro živé organismy ), desinfekce
MIC - minim.inhibiční koncentrce, jež se stanovuje ANTIBIOTICKÝM testem
mechanismus - denaturace bílkovin - (ireverzibilní zásah způsobující kolagulaci, org. rozpouštědla - etylalkohol, kys / zásady - změny PH)
- blokáda a oxydace -SH, -NH2 skupin, čímž dojde k poškození AMK ( Ag -desinfekce vody, Cu - řasy, houby...)
- působení na buněčné membrány - poškození celistvosti, interakce mezi proteiny a lipidy
- ovlivnění biosyntézy - pomocí látek blokujících metabolismus ( jsou podobné S )
chemismus - kys / zás / těžké kovy / alk /detergenty / oxid.látky..
PŘEMĚNY BEZDUSÍKATÝCH LÁTEK
A) Fermentace
- navazuje na glykolysu, donorem e je org. látka, je to anaerobní proces, En. méně výhodná oprati respiraci
1. Alkoholové (etanolové) kvašení
pyruvát(acetaldehyd(etanol a CO2 ( 2ATP )
-zástupci : kvasinky - Sacharomyces , Zygomonas -baktérie
-požadavky : zpracuje mono- a disacharidy ( složitější - škrob až po hydrolyse ) , zdroj N - NH4, dostatek P, anaerobní, mesofilní
-význam : běžně v přírodě, výroba etanolu, pekařství, zdroj vit. B

2. Mléčné kvašení
CH3COCO2H+NADH+H(CH3CHOHCO2H+NAD
HOMOfermentativní - produkt kyseliny mléčná
HETEROfermentativní - velké množ. produktů (mléčná , octová k.,CO2, ethylalkohol )
-požadavky : anaerobní, jednoduché cukry, vyžadují organicky vázaný N, vit., P ,Ca ,K v prostředí, mezo- až termofilní, acidorezistentní
původci : Lactobacillus acidofilus (v tráv. traktu, výroba acidof. ml.),homo/hetero
Lac. fermentum (v kys. zelí, mléčné výrobky)
Lac. debruukii (jogurty)
Lac. plantarum (silážní, v tráv. traktu, nepatogenní)
Bifidobacterium (anaer. hetero-trofní tyčinka, v tráv. tr. u kojených),hetero
Bif. bifidum (antagonisté hnilobných procesů, probiotika-přídavek do krmiva)
Lactococus (homofermentativní, sýry a kysaná ml.)
Enterococcus kok. mléčná bakterie, homoferm., ve střevu, homo
E. fecalis,E. encio, antagonisté hnil. procesů a patogenů, do siláží
Streptococcus (S. salivarius,homoferm.)
Dediococcus (hetero-fermet., do jogurtů)
Leuconostoc (smetanové kult.)
-význam : běžná mikroflóra v mléce, trávicí traktu, mlék. sýrařství, siláž

3. Máselné kvaš.
4C6H12O6(CH3CH2CH2COOH+CO2
-zástupci: Clostridium ( pasteuricum, butiricum, botulinum, tetanum...)
-pažadavky : využívají široké spektrum N-látek., mezo- až termotrofní, anaerobní, zdroj C ( pektiny, cukry...)
-význam : půdní bakterie, anaerobní fixace N, rozklad bílk. v anaer. podm., předstupeň vzniku bioplynu, čištění odpadních vod, organická hnojiva,průmyslová produkce kys. máselné, patogenní - producent toxinů, trávení C-látek
4. Propionové kvašení
- z laktátu nebo hexosy - přes pyruvát - produktem je kys. propionová a CO2,
- původce - Propionybacterrium
-požadavky : aerotolerantní, jednoduché C-látky a org.N-látky
- význam - bachor, kůže živočichů, oka sýrů, vit. B12, protiplýsňový preparát

5. Acetonbutonové kvašení -modifikované máselné kvašení
- produkty - aceton a butanol
- původce - Clostridium acetobutilikum
- požadavky - na prostř. shodné s máselným, zprac. org. zbytků

B ) Respirace - akceptor je O2
1. Úplná aerobní respirace = MINERALIZACE ( UHLÍKATÝCH LÁTEK )
C6H12O6+6O2(6 CO2+6H2O+en.(38ATP)
- cyklus - hydrolysa -glykolysa -redukce pyruvátu - Citrát. - dýchací řetězec
-zástupci : Saccharomyces, Pseudomonas, Micromycety, Bacterie
-požadavky: kyslík, přítomn. mikrobů s hydrolytickými enzymy
-význam: půdní proces, vznik CO2, H2O, ATP
2. Neúplná aerobní respirace = nepravé kvašení
a) octové kvašení - zprac. ethanolu v přítomnosti O2, vzniká etanol a voda, Acetobacter (aerobní nespor. tyčinka), kažení vína, výroba octa
b) citrónové - glycidy(k. citronová, Aspergilus niger, produkce kys. citronové - potravinářství
C ) Rozklad složitých C-látek
1) Rozklad celulozy ( celulóza....(pyruvát...(glukoza )
varianty : 1. Anaerobní rozklad - typický pro půdy, máselné kvašení
-vznik : k. máselná, octová, ethanol, butanol, CO2 a vodík;
- Clostridium thermocellum
- význam : rozklad v půdě, kompostech, mrvě, čištění odpadních vod

2. Aerobní rozklad v půdě-oxidace celulózy, produktem CO2 a voda,
Myxobakterie , Aktinomycety, Mikromicety(Fusarium,Trichoderma)
-význam : produkce celulobiotických enzymů

3. Anaerobní rozklad v trávicím traktu - modifikované máselné kvašení
- produkty : k. octová, CO2, H2 + organ.kyseliny
-původci : Fibrobacter, Bacteroides, Clostridium thermocellum
-význam : klíčová část metabolismu ( bachor a tlusté střevo )
2) Rozklad škrobu ( A/B amyláza( amylopektin+amylosa (glukosa (maltosa )
1. aerobní - úplná aerobní respirace( na CO2 + H2O
- původci : Aspergilus, Bacilus
-význam- půdní proces, lepidla,výroba amylolytiských enzymůn/ slad, sladildla )

2. anaerobní - máselelné kvašení( CO2+H2 + alkoholy
-původci: Clostridium ( butiricum, pasteurinum)
-význam : rozklad škrobu v půdě, v trávicím traktu, „zcukření“-výroba sladu, produkce amyláz

3) Rozklad pektinových látek - v mezibuněčných prostorách, pektinolytické enzymy
meziprodukty : k. galakturonová, galaktóza, arabinoza, xyloza

1. Anaerobní rozklad - máselné kvašení, meziproduktů hydrolýzy mimo k.GALAKTURONOVÉ
-produkty : galakturonová k.,máselná,octová,butanol,CO2,H
-původci : Clostridium
-význam : půd. proces, vyhnívání kalů, máčení lnu, trávicí trakt

2. Aerobní rozklad - úplná aerobní respirace všech meziproduktů hydrolýzy
-produkty:CO2, H2O
-původci: Rhizopus, Bacillus
-význam : půdní minerální procesy,produkce pektinových enzymů, rosení lnu

4) Rozklad ligninu -polysacharid doprovázející celululosu a hemicelulosu u dřevin, obsahuje arom. jádra
aerobní respirace houbami ( basidiomycéty - Dřevomorka ), Aspergilus, Trichoderma a baktérie Pseudomonas -produkty : CO2, H2O
- význam - půdní proces, trávicí trakt - termiti

5) Rozklad hemicelulóz - polysacharid buněčné stěny
1. aerobní respirace
2. anerobní - máselné kvašení
-původci : Clostridium
KOLOBĚH SÍRY
- výskyt - AMK( Met,Cys,Cystin ), En, Horm.
- fce - stavební, metabolická, energetická,
- zdroj - ATM, org.hmota, minerály
Mineralizace = org.S-látky ( aerobně SO4 / anaerobně H2S
- pro rostliny, koloběh S
Sulfurikace = oxidace redukovaných forem S, H2S(SO4, aerobní, sirné baktérie - Thiobacillus
- pro rostliny, okyselení půdy, zvětrávání hornin
Desulfurikace = redukce oxidačních forem, SO4(H2S- anaerobní respirace, sirné baktérie
- význam : redukce etoxicity v anaerobních pod. u FE a MN, jinak ztrátové
Imobilizace = zabudování S do bun. hmoty mikroorganismů, SO4(-SH n. S-S(org. sloučeniny
- podpora imobilizace je poměrem C: S - 400: 1, nutná energie
KOLOBĚH FOSFORU
- NK, En, Horm.,ADP, ATP
Mineralizace = org. sl. P(mineral. P, fosfatázy, Fytiny-obtížně se min., humusové látky
- pro rostliny, koloběh P
Imobilizace = zabudování Pdo bun. hmoty mikroorganismů
- podpora imobilizace je poměrem C: P - 100: 1, nutná energie
- význam - konkurence s rostlinou, snížení vyplavování, nárůst biomasy
Přeměna nerozpustných fosfátů = solubilizace, doplňkový zdroj P pro rostliny a M.
Redukce fosfátů = PO4(...(fosforovodík, zisk E
- význam : zdroj O2 v anaeroních podmínkách ( anaerobní respirace )
PŘEMĚNY N-LÁTEK
A ) Amonifikace ( mineralizační reakce )
- původci- aer. i (fakult.) anaer., psycho-, mezo-, termofilní
- využití NH4*NH3 : synthesa AMK ( anabolismus ), nitrifikace ( zisk E ), příjem rostlinami, volatisace, vyplavení spodní a povrchové vody, fyzikálně- chemická vazba na půdní komplexy
( jíly a org. hmotu )

1.Amonifikace bílkovin
- Hydrolýza peptidické vazby ( proteázy štěpí bílk. na aminok. a deaminací(NH4 )
1 aerobní - NH3, NH4, CO2, SO4, H2O
-původci : aerobní ( včetně fakult. aerobů ) Pseudomonas, Bacillus

2.anaerobní - NH3, CO2, org. k., iindol, merkaptany, toxic. l., H2S, Clostridium
2.Amonifikace močoviny - (NH2)2CO(CO2+NH2 (-i v tráv. traktu)
-původci : , Micrrococcus ureae- urobakterie
-význam : půda, tr. trakt, hnůj, mineralizace org. N-l.
-návrat N do koloběhu l., zdroj en. l. pro nitrifikační bakterie

B ) Nitrifikace - aerobní, oxidace redukovaných forem NH2, NH ve 2 fázích:
1 .Autotrofní nitrifikace - chemoautotrofové -zdroj C = CO2 ( Calvinův cyklus )
1. nitritace NH4+1/2O2(NO2+H2O+2H+en. (Nitrosomonas )
2. nitratace: NO2+1/2O2(NO3+en. (Nitrobacter)

2. Heterotrofní nitrifikace -způsobena heterotrofy zdroj C = organická látka
( Aspergillus - houba, Streptomyces -aktinomycéta )
-význam : půdní proces hlavně v kyselých půdách
-význam : výživa rostliny M, substrát pro denitrifikaci, nežádoucí ve chlévském hnoji, nitráty jsou silně pohyblivé a neakumulují se, při nadbytku se vyplavují - karcinogen, vliv na kvalitu vody,
C ) Denitrifikace - redukce oxidovaných forem N, anaerobní oxidace ( respirace ) v půdě ( zdroj E )
1. Asimilační : redukce na amoniak- NO3(NO2(NO(NH2OH(NH3 ( nitrátreduktasa )
-pozitivní proces - O2 využit pro aerobní respiraci organ.sl.,
a sirné baktérie spojují redukci nitrátů s oxidací síry

2. Disimilační : NO3(NO2(NO(N2O(N2
- negativní - ztráta N z půdy
- pozitivní proces - likvidace NO3 z pitné i odpadní vody
- původci : Pseudomonas, Propionybacterrium
D ) Fixace N2
- typické pro diazotrofní bakterie ( umějí redukovat )
- N2(enzymaticky aktivován N2( redukce na NH4 ( AMK ( glutamová, asparagová )
- enz. nitrogenáza pouze za anaerobních podmínek (velká spotřeba En.)
- schopnost fixace : genet. kódováno, „NIF“ geny
- přenašeč elektr.: feredoxin
Rozdělení diazotrofů
volně v půdě : Clostridium,Azotobacter
hlízkové bakterie - symbiotické : Rhizobium
asociativní : Azospirillum
Clostridium-anaerobní sporulující mezofilní tyčinka, G+, běžný půdní mikrob, často v metabioze s aer. mikroby, pH-4,5-9,zdroj N: NH4,NO2,N2; zdroj C: většina polysacharidů,pektiny,máselné kvašení, en. v ATP, důležitý fixátor N zvláště pro horší půdy
Azotobacter-přísný anaerobní mezofililní nesporulující G-, mladé-krátké tyčinky,starší-tlusčí, neutr. půdy, dostatek vlhkosti, humózní půdy; využívá N(NH4,NO3,N2); důležitý fixátor N v kval. půdách
Rhizobium - anaerobní PLEJOMORFNÍ nesporulující hlízkovitá bakt.,G-, symbioza s bobovitými rostl., přísný aner.,mutalistický vztah = rostl. poskytuje C-l. a bakterie předávají N-l., nesporul. tyčinky, plejomorfní; zdroj N:N2; zdroj C:mono- a disacharidy, alkoholy; vyžaduje PO4, pro fixaci nutná anaerobiosa - leghaemoglobin ( vazba s O2 ), nadbytek N v půdě zhoršuje fixaci, vhodná inokulace semen před výsevem RHIZOBINEM

Proces tvorby hlízek
1. Rozpoznání (úchyt na koř. vláscích)
2. Invaze-infekce-pronikají dovnitř, enzymaticky, vytvářejí infekční vlákno
3. Pohyb bakterií kořenovým systémem - infekční vlákno
4. Tvorba bakteroidů a zahájení fixace
5. Tvorba hlízek
6. stárnutí bakterioidů, zánik, lýza
Účinost fixace N2 dána : specifičností bakterií, virulencí(invazivita), efektivnost, přežívání v půdě
Možnost ovlivnění fixace : výběr rostl., dus.hnojení
MIKROBIOLOGIE PÚDY
- vzniká z mateční horniny ( zvětrávání, půdotvorný substrát, půda)
Def. půdy-přírodní oživený útvar vytvořeny z půd. substrátu půdotvor. procesem, v němž rozhodující úlohu hrají biologické procesy
Složky půdy-minerální podíl (45%),voda * vzduch = póry (50%),organické látky (1-3%),organismy(1%)
0. základní dělení
1. prokaryoté - Bakterie, Aktinomycety
2. eukaryoté - houby, řasy, prvoci, hlísti, žížaly, ostatní bezobratlí a obratlovci
1. podle výživy - Autotrofní, heterotrofní, saprofitické + zymogenní,eurofní ( náročné ), autochonní ( typické pro dané prostředí ), alochtonní ( kontaminující, zavlečené do prostředí ), oligotrofní ( nenáročné )
2. podle fyziol. skupiny
1 ) N - nitrifikyční bakterie, amonifikační bt., diazotrofní, denitrif.
2 ) C - celulolit., amylolyt., pektinolit.
3 ) S - sulfurikační, desulfurikační, sirné
4 ) P- fosfáty imobilizující ( solubilizující )
3. podle energ. metabolismu
- fototrofní ( fotolitotrofní, fotoorganotrofní ), chemotrofní ( litotrofní, organotrofní )
4. hlavní skupiny a rody
1 ) Nesporulující tyčinky -Pseudomonas, Nitrosomonas, Nitrobacter,Rhizobium )
2 ) Sporulující tyčinky - Bacillus, Clostridium
3 ) Kokovité bt.-Micrococcus , Staphylococcus
4 ) Mikromycety - houby - Penicillim , Aspergilus , Fusarium,Trichoderma , Mucor
5 ) Aktinomycety - Nocardia , Streptomyces
5. zíkávání E
1 ) fototrofní - světelné záření
2 ) chemotrofní - E z chemických vazeb
Vztahy mezi mikroorg. a rostlinami
a) Spermosféra - mikroflóra na povrchu semene-vliv při klíčení (moření), může být antagonistou patogenních org., houby ale ohrožují klíčící rostl.

b) Epifitní mikroflóra - nadzemní části rostl.,Pseudomonas - hnilobné bakterie u poškození rostliny ( 90% ), Mikromycéty - negativní - produkce mykotoxinů ( Mucor, Aspergillus, Fusarium, Penicillum )
Sporulující tyčinky - produkce kys.máselné - Bacillus, Clostridium, 10%
Baktérie máselného kvašení - 1-3 %, pozitivní při silážování
c) Rhizosférní mikroflóra - povrch kořenů, kořenové exudáty,ovlivnění výživy rostlin, může mít podíl na únavě půdy, hlavně nesporulující tyčinky - Pseudomonas
d) Mykorhiza - symbióza mycelia hub s kořeny
- typy : peritrofní (obalují), ektotrofní ( horní vrstva pokožky),endotrofní(in), houba zlepší příjem vody či P či N, zvyšuje mineralizaci
VAM = vesiko-arbuskulární mykorhiza, prúnik vláken do buněk kořenu rostliny (
zvětšení povrchu kořenů, lepší příjem vody a živin, zvýšení mineralizace v blízkosti kořenů, zlepšená dostupnost P, a lepší zásobování kořeny
F-ce půdních mikroorg.
a) Vznik půdy- zvětrávání mateční horniny pomocí půdotvorných činitelů, rozkld *přeměna organ.u látek- humus, tvorba struktury -agregace
b) Koloběh l.-C,N,P,S / viz výše /
c) Mineralizace - přeměna org. l. na minerální, koloběh- C ( úplná aerobní respirace, máselné kvašení ),N ( amonifikace ),P ( tvorba fosfátů z organických látek ),S ( tvorba sulfátů a sulfanů ); zde největší význam mikroorganismů
-priming efekt - urychlení mineralizace těžce min. S v kombinaci s lehce min. S = jejich směsy, význam spočívá hlavně v detoxikaci složitých látek
d) Imobilizace-obrácený proces k mineralizaci
- negativní - při konkurenci s rostlinami
- imobilizaci. ovlivňuje poměr C:N(25-30):P(100:1),C:S(200:1)
e) Humifikace-
podmínky 1. přísun org. l.( kořen. exudáty, kořeny, zbytky rostl.,org. hnojiva )
2. vhodné vnější podm.(aerace , vlhkost-35%suš., teplota20-40, pH-7,poměry)
3. přítomnost aktivních M.- bakterio-plísnˇové a aktinomycétové

3 fáze přeměn org. l.: 1) transformace vodorozpustných látek ( mineralizace vznik E )
2) transform. nerozpustn. látek ( vznik fenol-proteinových komplexů )
3) zrání fyz.-chem.reakce - kondenzace, polymerace, čímž stabilizace
Humus-komplex org. hmoty s dlouhým poločasem rozpadu ( mineralizace)
komponenty : a) fulvokyseliny- méně kondenzované rozpust. ve vodě, silně pohyblivé,2-200let
b) huminové kys.- polymery, tmavé, černé, aromáty, koloidní, vysoká sorpce, hydrofilní
c) Hymatomalonové k.- rozpustné v alkoholu
d) Huminy

-funkce: 1) fyzikální (vododržnost, pórovitost,aerace, lepší zahřívání) 2) chemické 3) biologické
Únava půdy-fytotoxicita-komplexní poškození půdy (monokultury)
příčiny : jednostr. vyčerpání živin, hromadění metabolitů, posuny v mikroflóře, hromadění fytopatogenů; opatření: osevní postup, org. hnojení, sterilace
Produkce fytoalexinů ( látky ovl. růst rostl.) -
pozitiv.-stimuulátory( hlavně v rhizosféře,Pseudomonas,Xantomonas,Bacillus, auxiny,gibereliny...),
negat.-inhibitory(nej. pod monokult., Pseudomonas,Bacillus,houby)
MIKROBIOLOGIE VODY
Samočištění-eliminace alochtoních org., princip konkurence o živiny a o prostor, pozitivní proces stimulace-orební postup,agrotechnika,org. hnojení
Detoxikace xenobiotik-kontaminanty:pesticidy a ropa s produkt
Detoxikační dráhy:1.mikroby specializov.
2.kometabolismus(vedlejší metabolismus-detoxikující)
3.Priming efekt- on situ-nižší kontaminace(půda si poradí), ex situ-vyšší k