BAKTERIOLOGIJA P3

Prema načinu pribavljanja organskih spojeva, iz kojih zatim procesima katabolizma oslobađaju energiju potrebnu za životne procese, razlikujemo dvije skupine organizama:

1. Autotrofi – sami izgrađuju organske spojeve koristeći svjetlosnu i kemijsku energiju kao izvor energije.

2. Heterotrofi – da bi došli do energije, moraju uzimati gotovu organsku tvar. Hrane se drugim živim ili uginulim biljnim ili životinjskim organizmima ili njihovim nusproduktima (životinje, gljive, većina bakterija i neke parazitske gljive). Prema vrsti organizama kojima se hrane, heterotrofe dijelimo na biljojede, mesojede, svejede i saprofite. Saprofiti – hrane se uginulim organizmima ili njihovim dijelovima. U saprofite ubrajamo mnoge gljive i bakterije. Uloga saprofita je neprocjenjiva jer oni omogućuju ciklus kruženja tvari, razgrađuju složene organske spojeve do elementarnih spojeva i omogućuju biljkama ponovno započinjanje ciklusa proizvodnje organske tvari.

- u okolišu moraju biti raspoloživi izvori kemijskih elemenata i energije, koji su nužni mikroorganizmima za sintezu biokemijskih spojeva

- najjednostavniji tip prehrane je onaj što ga obavljaju autotrofi ili “automati ”

PODJELA AUTOTROFNIH BAKTERIJA:

1. Fototrofne ili fotosintetske bakterije – koriste svjetlosnu energiju za sintezu organskih spojeva.

2. Kemotrofne ili kemosintetske bakterije – koriste kemijsku energiju za sintezu organskih spojeva

• KEMOAUTOTROFNE BAKTERIJE

• aerobni, nefotosintetski organizmi• za dobivanje E, koja im je nužna za sintezu ugljikohidrata,

iskorištavaju kemijske reakcije anorganskih spojeva• taj proces sinteze ugljikohidrata – kemosinteza• kao primarni izvor ugljika koriste CO 2, a kao elektron-donor koriste

vodik ili H 2S, amonijak, nitrite i spojeve sa željezom• njihove metaboličke aktivnosti važne u reakcijama biogeokemijskog

ciklusa (kruženja različitih kemijskih elemenata između zraka, vode i tla) oksidiraju anorganske spojeve i proizvode ATP

• Nekoliko podskupina kemoautotrofa:

• bakterije koje oksidiraju vodik – Hydrogenobacterizolirane iz termofilnih (>50oC) vrelih izvora i

geotermalnih vrelastriktne aerobne bakterije, gram-negat. štapići,

upotrebljavaju H2 kao elektron-donor i O2 kao elektron-akceptor

• bakterije koje oksidiraju nitrite ili amonijak –gram-negat. aerobi

Nitrosomonas-pretvara amonijeve ione u nitrite u aerobnim uvjetima i odatle dobiva ATP,

Nitrobacter-pretvara nitrite (NO2) u nitrate (NO3) i također proizvodi ATP (često se nalaze i u anaerobnom okolišu)Te reakcije imaju veliko značenje , jer čuvaju dušik u obliku nitrata koje mogu koristiti zelene biljke za sintezu aminokiselina

• bakterije koje oksidiraju željezo i mangan –oksidiraju željezo Fe2+ do Fe3+ i mangan Mn2+ do Mn3+, željezni ili manganovi oksidi, hidroksidi ili karbonati koji nastaju bivaju pohranjeni izvanstanično, u kapsulama, tuljcima ili unutar stanica

Siderocapsa -kapsula prekrivena željeznim ili manganovim karbonatom

Gallionella – sadrži stanice na stalku ukojima je pohranjeno željezo

-kruženje željeza u prirodi sadrži pretvorbufero-iona u feri-ione i obrnuto – bakterije imaju priliku da izvuku energiju iz tih procesa

• bakterije koje oksidiraju sumpor – Thiobacillus, Thiobacterium, Macromonas

-nemaju fotosintetičke pigmente, nazvane i bezbojne bakterije

-neki rodovi oksidiraju samo sumporne spojeve, drugi npr. Thiobacillus ferooxidans oksidiraju fero-željezo u feri-željezo radi tvorbe ATP

- -neke vrste mogu se upotrijebiti u ponovnom dobivanju čitava niza ruda u čistom obliku, uključujući uranove i sumporne spojeve

Thiobacillus thiooxidans– acidofilna bakterija (pH 1,0-3,5) često povezan s gomilama otpadnog ugljena te nastaje kiseli okoliš što uzrokuje ekološke probleme

• Magnetotoksične bakterije– gram-negat. mikroaerofilne bakterije, pohranjuju željezo u svojim stanicama, pokreću se pomoću bičeva u ovisnosti o Zemljinom magnetskom polju-jedna od osobina je prisutnost magnetita (Fe3O4) koji je okružen magnetosomima poredanim u lance a djeluju kao kompas -kada se nađu u magnetskom polju orijentiraju se u smjeru sjever-jug-na Sjevernoj zemljinoj polutki orijentiraju se u smjeru Sjevernog pola, na Južnoj polutki u smjeru južnog pola, a na Ekvatoru orijentirane su prema obadva pola-uključuju dušične bakt. (Nitrosomonas i Nitrobacter) i koje oksidiraju sumpor (Thiobacillus)

FOTOTROFNE BAKTERIJE

• dobivaju E od svjetla, ali ne oslobađaju O2 kako to čine fotosintetičke biljke

• sadrže bakterijski klorofil (klorofil a i bakterioklorofil a, b, c, d i e) i različite druge pigmente (grimizni, crveni, narančasti i smeđi)

• Oksigene fototrofne bakterije- koriste svjetlo za sintezu ATP, primarni izvor ugljika im je CO2, elektron donor im je H2O i stvaraju O2

-imaju dva fotosustava I i II što im omogućava povezivanje tvorbe NADPH s pretvorbom vode u kisik i pretvaranje svjetlosne E u staničnu E u obliku ATP

-cijanobakterije i proklorofite (“veza koja nedostaje” između fotosintetičkih prokariota i eukariotskih biljaka)

• Anoksigene fototrofne bakterije– ne mogu upotrijebiti H2O kao elektron donor i proizvesti kisik - posjeduju samo fotosustav I, sudjeluju u ekosustavima osiguravajući nutrijente za druge organizme

-grimizne sumporne bakt. – posjeduju bakterioklorofil a ili b, elektron donor H2, H2S, S, a kao izvor ugljika je organski ugljik ili CO2

-zelene sumporne bakt. – bakterioklorofil c, d ili e, karotenoide, elektron donor H2, H2S, S, a izvor ugljika CO2

ARHEOBAKTERIJE

archaios = pradavnibakterion = mali štapić

Otkri će:Znanstvenici su kasnih 70-ih god.prošlog stoljeća, otkrili potpuno novu skupinu organizama ���� arheobakterije.

Dr. Carl Woese i njegovi kolege, proučavajući sekvence DNK kod prokariota shvatili su da se radi o dvije potpuno različite skupine mikroorganizama:-„ one bakterije“ koje žive na visokim temperaturama ili proizvode metan -„obi čne bakterije “ i eukarioti

• potpuno različite i fiziološki i morfološki od svih ostalih skupina mikroorganizama

• Gram-poz. i Gram-neg., pokretljive i nepokretne• kugličaste, štapićaste, spiralne, nepravilnih oblika ili

pleomorfne• dolaze kao pojedinačne stanice ili tvore

filamente i nakupine• razmnožavaju se binarnim cijepanjem,

pupanjem, fragmentacijom • mogu biti aerobne, fakultativno anaerobne

ili striktno anaerobne

Thermoplasma acidophilum(pleomorfni oblik)

Gdje žive arheobakterije?

Arheobakterije naseljavaju najekstremnije lokalitete na našem planetu

neke žive na rubovima izlaznih otvora u

dubokom moru gdje temperatura ide

iznad 100°C,

neke žive u vrućim izvorima ili u ekstremno

lužnatim ili kiselim vodama,

neke mogu preživjeti u ekstremno slanoj vodi,

neke su pronađene u probavnom sustavu krava

gdje proizvode metan.

• kao i bakterije, arheobakterije nemaju sistem unutarnjih membrana i njihova DNK slobodno „pliva“ u citoplazmi

• Arheobakterije, kao i sve ostale stanice, posjeduju staničnu membranu koja dijeli stanicu od okoliša. Arheobakterijsku stanicu okružuje i stanična stijenka koja joj pomaže održati oblik, ali ta stanična stijenka ne sadrži peptidoglikan murein kao ostale bakterije niti celulozu kao eukarioti. Stanična stijenka arheobakterija se bitno razlikuje od ostalih organizama.

• Lipidi u membranama arheobakterija razlikuju se od lipida u membranama ostalih organizama. Lipidi bakterija i eukariota su esteri glicerola s ravnim lancima masnih kiselina. Arheobakterijski lipidi su dieteri u kojih su jedinice glicerola povezane s eterskim vezama na fitanol i tvore razgranate lance.

• Arheobakterije predstavljaju tip stanice koji ne nalikuje niti jednoj eukariotskoj, ni bakterijskoj stanici– promjera su oko 0,1-15 µm , – filamentarni oblici dosežu 200µm– nemaju organele omeđene membranama– imaju jezgrina tijela (nukleoide)– njihovi ribosomi su 70S

• Poznate su i opisane tri različite skupine arheobakterija:

– metanogeni– halobakterije– termoacidofili

METANOGENE BAKTERIJE

• jedini samostalni izvor prirodnog metana• striktni anaerobi koji redukcijom CO 2, CO, formijata,

metanola ili acetata stvaraju metan• obitavaju u tlu, vodi, mulju pa čak i u probavnom

sustavu ljudi i životinja • one su najveća skupina arheobakterija• Methanomicrobium, Methanospirilum,

Methanosarcina

Gram negativne ili Gram pozitivne bakterije

Methanosarcina barkeri

HALOBAKTERIJE

• žive u vrlo koncentriranim otopinama soli (veliko slano jezero)

• imaju jedinstvene stanične stijenke koje su prilagođene okolišu –sadrže glikoproteine s mnoštvom negativno nabijenih (kiselih) aminokiselina koje reagiraju s pozitivno nabijenim ionima Na+ i na taj način stabiliziraju st. stijenku; ili je stanična stijenka načinjena od sulfatiziranih heteropolisaharida

• Halobacterium, Halococcus

Halobacterium salinum

TERMOACIDOFILNE BAKTERIJE

• metaboliziraju sumpor (reduciraju S do H2S , a u aerobnim uvjetima oksidiraju H 2S ili S do H2SO4 )

• žive u ekstremnom vrelom kiselom okolišu (u područjima dubokog oceana u blizini vulkanskih

otvora)• čine osnovu prehrambenog lanca živeći u simbiozi

unutar tkiva životinja poput divovskih crva• optimalna temperatura rasta viša od 80oC pa čak i

iznad 100oC (105oC je gornja temperaturna granica života)

• Gram - negativni štapići, koki ,obvezatni ili fakultativni anaerobi

Desulfurolobus ,Thermoproteus, Hyperthermus butylicus