Opšta mikrobiologija

8/12/2019 Opta mikrobiologija

1/135

Uvod u mikrobiologiju

To je nauka koja prouava mikroorganizme (mikrosmali,

biosivot, i logosnauka).

Ona izuava sve pojave i sve zakone na kojima poiva ivot ito ne samo u prirodnoj ve i u vetakoj sredini.

U mikroorganizme spadaju: virusi, bakterije, gljive, alge iprotozoe. Ovi organizmi su heterogeni kako po svojimmorfolokim tako i fiziolokim osobinama.

Oni su prisutni svuda oko oveka: u vazduhu, vodi, zemljitu,hrani, u ovekovom organizmu. Ne mogu se videti golim okomjer ljudsko oko vidi organizme veliine do 0,1 mm.

Mikroorganizmi se mere u mikrometrima.


2/135

ivot je stalna razmena materije i energije saokolnom sredinom. ivot je egzistencija belanevina.

Postoji jedinstvo meu ivim biima, jer sva sadreiste aminokiseline. Ako izolujemo neko ivo bie onone moe opstati.

Sva iva bia se kreu i hrane i sadre nukleinskekiseline (DNK i RNK). Ribonukleinske kiseline

omoguavaju razmnoavanje ivim biima, noseinasledne osobine.

Sva iva bia karakterie smrt.


3/135

Prednauno i nauno doba

Do otkria mikroorganizama dolo je veoma kasno. Ljudi suod davnina koristili mikrobioloke procese za dobijanjerazliitih produkata svoje ishrane: hleba, alkoholnih pia,kiselog mleka;

Takoe su poznavali i niz bolesti.

Nauno doba poinje 1590. god., kada je pronaenmikroskop (braa Jensen).

Prvi ovek koji je dao ideju da postoje mikroorganizmi jeKirher (veterinar). On je posmatrao krv obolelih ivotinjalupom.


4/135

Prvi ovek koji je otkrio svet mikroorganizama je bioAntonijevan Levenhuk (1632-1723), Holananin. Njegovi mikroskopi sumogli da uveavaju 270 puta.

On je prvi otkrio mnoge predstavnike mikroorganizama. Sve toje video on je beleio i slao Kraljevskom naunom drutvu, kojeje osnovano u Engleskoj.

Njegova pisma i danas se uvaju u Londonskoj akademijinauka, iji je naziv Tajne prirode otkrivene od Levenhuka.

Karl Line (1707-1778) poznat je biolog i sistematiar. Poto nijemogao da se snae u morfologiji mikroorganizama, svrstao ihje u jednu klasu, koju je nazvao haos.


5/135

Luj Paster (Francuz 1822-1895). Otkrio je prirodu fermentacije iotkrio vie vrsta vrenja: alkoholno, mleno, buterno i dr.

Ova njegova istraivanja predstavljaju bazu za razvojindustrijske mikrobiologije. Paster je takoe prvi stvorio vakcinuprotiv besnila i kolere.

Od velike vrednosti su i njegovi izumi u oblasti mikrobioloketehnike: pasterizacija, sterilizacija, hranljivi buljon za gajenjemikroorganizama i dr.

Robert Koh (Nemac 1843-1910). On je prvi otkrio izazivaetuberkuloze i uveo korienje vrstih podloga za gajenje isithkultura mikroorganizama.


6/135

Sergej Ivanovi Vinogradski (1856-1953) tvorac savremnezemljine mikrobiologije.

Hansen(1862-1909)Danac. Prvi uveo iste kulture upivarstvu.

Milerprvi uveo iste kulture u vinarstvu.

Frojderajprvi uveo iste kulture u mlekarstvu.

Henebergkorienje mikroorganizama u proizvodnji sireva.

S. Vaksmanpronalaza streptomicina.

Aleksandar Fleming (1881-1955)dobitnik Nobelove nagradeza pronalazak penicilina.


7/135

Znaaj mikrobiologije

Znaaj mikrobiologije ogleda se kroz ulogu koju imajumikroorganizmi u prirodi. Uloga mikroorganizama moe da seposmatra:

1) u okviru biocenoze i

2) u okviru agrobiocenoze.

Biocenoza je ivotna zajednica koja obuhvata sva iva bia najednom prostoru (biotipu, arearu). Od ivih bia tu se nalaze:

biljke, ivotinje, mikroorganizmi.

Ovde vladaju prirodni zakoni selekcije i odabiranja.


8/135

Agrobiocenoza je ivnotna zajednica iz koje se izdvojio ovekkao centralna linost i sva iva bia na odreenom prostorupodinio sebi.

Aktivnost mikroorganizama sa gledita oveka moe biti:

korisna (u mlekarstvu za spremanje raznih osveavajuih

napitaka od mleka, u konzervaciji voa i povra, siliranju,vinarstvu, pivarstvu, pekarstvu, za industrijsko dobijanjeacetona, raznih vrsta alkohola, mlene, siretne, ilibarne,limunske i oksalne kiseline, vitamina, antibiotika i dr.)

Ovde dolazi do izraaja vetako odabiranje mikroorganizama.

tetna(izazivaju kvarenje namirnica, izazivai su razliitihbolesti).


9/135

U ivotnoj zajednici (biocenozi) postoji odreeni odnos:

Biljke - proizvoai, producenti,

ivotinje- potroai ili konzumenti, Mikroorganizmi - razarai tj. reducenti (mineralizuu organsku

materiju).


10/135

Podela mikrobiologije

Sve mikroorganizme delimo na patogene i saprofitne.

Osnovna karakteristika patogenih mikroorganizama je da nalazepovoljne uslove za razvoj u telu ivih organizama, gde se

razmnoavaju i stvaraju toksine materije, koje tetno deluju naorganizam domaina.

Saprofitni mikroorganizmi se razvijaju na mrtvoj organskoj

materiji.

Ako ive u telu ivih organizama onda ne izazivaju tetneposledice.


11/135

Prema objektu izuavanja mikrobiologija se deli na: medicinskumikrobiologiju,

veterinarskumikrobiologiju fitopatologiju.

Mikroorganizme koji se razvijaju na mrtvoj organskoj materiji i

prevode je u neorgansku izuava:

poljoprivredna mikrobiologija,

umskamikrobiologija,

tehnoloka mikrobiologija (koja se koristi u tehnolokimprocesima za dobijanje prehrambenih proizvoda).


12/135

Osnovne grupe mikroorganizama

Alge su mikroorganizmi biljne prirode. Njihov talus jenediferentno telo.

Sastoje se iz jedne ili vieelija. Imaju hlorofil pa su to

autotrofni mikroorganizmi. Neke alge imaju diferentovano jedroviealge, dok niealge kao npr. plavo-zelene nemajuizdvojeno jedro.

Gljivesu u osnovi biljne prirode, ali nemaju hlorofil pa spadajuu heterotrofne. Imaju konasttalus (splet hifa gradi miceliju).Hife mogu biti neseptirane(niegljive) i septirane(viegljive).


13/135

Liajevisu biljne prirode. To je zajednica algi i gljiva, ali takoprisna da kvalitativno daju nov organizam (alge pripremajuorgansku materiju, a gljive neorgansku). Razvijaju se na

siromanimzemljitima.

Praivotinjeili protozoesu ivotinjskeprirode. To suiskljuivojednoelijskiorganizmi sa jasno izdiferenciranim

jedrom. Pripadaju krupnim mikroorganizmima.

To su heterotrofi(koriste gotovu organsku materiju) a mogu sepodeliti na saprofitne i parazitne protozoe.

Bakterijesu biljne prirode. Nemaju hlorofil ni izdiferenciranojedro. Mogu biti autotrofnei heterotrofne. Uglavnom su tojednoelijskimikroorganizmi, mada ponekad mogu biti i

vieelijski.


14/135

Rikecije su mikroorganizmi na granici izmeu bakterija ivirusa (izazivatifusa). Sitnije su od bakterija a krupnije odvirusa.

Aktinomicetesu mikroorganizmi koji su na granici bakterija igljiva.

Po svojim morfolokim osobinama lie na bakterije, a po rastuna hranjivim podlogama podseaju na gljive.

Virusisu najstariji i najsitniji mikroorganizmi. Zato su i

najkasnije otkriveni. Razvijaju se na ivojorganskoj materiji.

Sastoje se iz proteinskog i nukleinskog dela. Mogu napadatibiljke, ivotinje, oveka, insekte, pa aki bakterije(bakteriofagi).


15/135

Naunediscipline su dobile imena prema grupimikroorganizama koje izuavaju. Tako postoje:

algologijaizuavaalge,

mikologija- izuavagljive,

mihologijaizuavaliajeve,

protozologijaizuavaprotozoe,

bakterologijaizuavabakterije,

virusologijaizuavaviruse.


16/135

Morfologija mikroorganizama

Morfologija prouavaspoljanjiizgled i unutranjugraumikroorganizama. Koristi se uporednim metodama: opisivanje,posmatranje.

Ovaj deo mikrobiologije se usavravaosa usavravanjemmikroskopa. Prvi mikroskop je uveavao270300 puta. Nanjemu su se videli samo krupniji mikroorganizmi dok se slabijevidela graa.

Polovinom XVIII veka dobijen je svetlosni mikroskop suveanjem2000 puta


17/135

S razvojem optike i elektronike stvoreni su veoma preciznimikroskopi koji su koristili i druge izvore svetlosti, npr. -ultraljubiastezrake (uveanje8-10000 x), zatim

elektronske zrake (uveanje50-100000 x) - (elektronskimikroskop).

Danas je elektronska tehnika otilatoliko daleko, da sukonstruisali mikroskope koji uveavajui po nekoliko milionaputa.

To je omoguiloda se vide virusi kao najsitniji organizmi.Postoji uska povezanost izmeugraei funkcijemikroorganizama.


18/135

Oblici mikroorganizama

Oblici mikroorganizama mogu biti razliiti:

mikroorganizmi nemaju odreenoblik (amebe)

mikroorganizmi sa stalnim oblikom

mikroorganizmi sa promenljivnim oblikom.

Oblik mikroorganizama zavisi od sredine u kojoj ive. Oblicimikroorganizama mogu biti osnovnii izvedeni.

Osnovni oblici mikroorganizama koje susreemou prirodi su:

okruglasti,tapiasti, izvijenii konasti.


19/135

1. Okruglasti (loptasti)

koke (mikrokokemicrococcus) pojedinanekoke oo

Imaju samo jednu ravan deljenja. Nakon deobe, erke elije ne

ostaju zajedno i u vidnom polju mogu se videti kao pojedinaneelije.

diplokokediplococcus oo oo

Nalaze se u parovima, po dve zajedno, jer se nakon deobe nerazdvajaju. Dele se takoe u jednoj ravni.


20/135

streptokoke (streptococcus) oooo

Spadaju u loptaste bakterije, ije se razmnoavanje odvija ujednoj ravni. Nakon zavrene deobe po vie elija ostajuzajedno, formirajui due ili krae lance.

Streptococcus (elektronski snimak)

t t k k (t t )


21/135

tetrakoke (tetracoccus)

Dele se u dve ravni pod pravilnim uglom, pa nakon zavrene

deobe etiri elije ostaju zajedno.

sarcine(sarcinae)paketii

Formiraju paketie od po esnaest loptastih elija. Dele se u triravni.

Sarcine (elektronski snimak)

t fil k k ( t h l ) d


22/135

stafilokoke(staphylococcus)grozd

Nastaju kao rezultat razmnoavanja elija u vie ravni. U

vidnom polju mogu se videti nakupine veeg ili manjeg brojaelija, najee u obliku grozdova.

Stafilokoke (elektronski snimak)


23/135

Staphylococcus aureus (elektronski snimak)

Okruglasti oblici se javljaju kod bakterija, kvasaca, algi, gljiva i

virusa.


24/135

3 Izvijeni oblici


25/135

3. Izvijeni oblici

- vibrioili vibrion nema pravi zavoj, ve samo etvrtinu zavoja i

lii na zapetu.

- spirillum ili spirile najee poseduju jedan, ree tri ili etirizavoja.

Spirillum volutans

spirochetae sa 15 ili vie spiralnih zavoja


26/135

- spirochetae sa 15 ili vie spiralnih zavoja

4. Konasti oblici

Ovi oblici su prisutni kod aktinomiceta, gljiva i algi, i uglavnomsu karakteristini za vieelijske mikroorganizme.

Osnovni je oblik plesni i aktinomiceta ijise talus naziva hifa, asplet hifa daje miceliju.


27/135

Veliinamikroorganizama

Mikroorganizmi su heterogeni po svojoj veliini, koja moeda

se kreeod desetak milimikrona do nekoliko centimetara.

Za merenje veliinemikroorganizama danas se koristi mikron= 0,001 mm ili (m) i nanometar (nm) = 0,001 mikrona.

Najsitniji mikroorganizmi su virusi ijaje veliinaod 10 do 350nm.Virusi veliine10 nm izazivaju kod domaihivotinjaoboljenjeslinavku.

Virusi 350 nm izazivaju pegavi tifus.

Virusi gripa (srednje veliine120150 nm).


28/135

Bakterijesu na drugom mestu po veliinimeumikroorganizmima.

Sitnebakterije su veliineoko 1 m, od 15 m su bakterijesrednjeveliine, a preko 5 m su krupnebakterije.

Posle bakterija treemesto po veliinimikroorganizamazauzimaju kvasci(6-10 m).

Zatim idu gljive(spore veliine5-10nm, a hife prenika>1m)

Protozoenekoliko m, pa aki 1 mm.


29/135

Mala veliinamikroorganizama ima izuzetanznaaj:

da naseli svaki prostor,

toje manja zapremina, veaje povrina, znaipovoljan je odnos zapremine i povrine,

elijavrlo racionalno koristi E.


30/135

Graamikroorganizama

To su organizmi jako heterogene grae:

sa aelijskomgraom(virusi)

sa primitivnom graomelije(prokarioti)

sa sloenomelijskomgraom(eukarioti)

Virusi se uglavnom sastoje iz nukleinskih kiselina i proteina.

Prokarioti su krupnije graeod virusa i ovde spadaju bakterije imodrozelene alge.


31/135

Graa prokariotske elije


32/135

Najranija citolokaispitivanja su pokazala da se povrinskislojevi kod bakterija sastoje iz elijskog omotaa, elijskogzida, kapsula, sluzi i ekstraelijskesupstance.

elijskizidje najeedeo koji obavija elijui svojom vrstinomdaje oblik. Moebiti obavijen: mikrokapsulama0,2 nm i

makrokapsulama

Sluzav omotasastoji se iz homo i heteropolisaharida,polisaharidaproteinskog kompleksa. Sluzav omotanije odposebne ivotnevanostii ponekad imaju zatitnasvojstva.

Mikrokapsule se sastoje od heteropolisaharida koji sunaizmeninopovazani (polimer glukoze koji je vezan zafosfolipid, galaktozu i N-acetilglukozamin).


33/135

Priroda elijskogzida je sloena. Sastoji se od polimeramureina.

Murein je heteropolimer koji se sastoji iz polisaharidnog iproteinskog, odnosno peptidnog dela. Molekul mureina sastojise iz dugih paralelnih polisaharidnih lanaca meusobno

povezanih svojim tetrapeptidima i gradi mureinsku mreicu.

Ovakva mreastastruktura elijskogzida ne predstavljaosmotsku barijeru (ne mogu proijedino veliki molekuli kao to

su belanevinei nukleinske kiseline).

Graaelijskogzida nije ista kod svih bakterija.


34/135

Gram (-) bakterije imaju lipoproteinski sloj , lipopolisaharidnisloj i sloj fosfolipida. Izmeuje periplazmin prostor, pamureinska mreica.

Gram (+) bakterije imaju vieslojnumureinsku mreuiperiplazmin prostor.

Debljina elijskogzida varira kod bakterija. Kod Gram (-) jemanja, a kod Gram (+) je vea. Zato se ove bakterije i razliitoboje po Gramu. Gram (+) boje se ljubiasto, a Gram (-) se bojecrveno.

Citoplazmatina membrana je spolja zatiena elijskim zidom,a unutra nalee na citoplazmu. To je sloen dinamikimembranski sistem.


35/135

Citoplazmatina membrana sadri itav niz fermentnih sistema,kao npr. permeaze, koje imaju ulogu transporta hranljivihmolekula u eliju, fermentni sistem za prenos elektrona,

degradacioni fermenti koji obezbeuju promet hranljivihmaterija.

Mezozomima ulogu u deobi elija. Smatra se da uestvuje u

formiranju elijskog zida.

Nukleoid ili bakterijsko jedrovri funkciju jedra, ali nijeizdvojeno jer nema opnu ni deobno vreteno. U toj zoni je

rasporeen vlaknasti materijal.

Jedarna masa je difuzno rasuta po celoj citoplazmi (difuznojedro).

Hromozom u njemu je smetena DNK genetski materijal


36/135

Hromozomu njemu je smetena DNK genetski materijal.Broj hromozoma je karakteristian za svaku vrstu.

Ribozominukloproteinske estice (RNK). U njima se odvijasinteza proteina.

Bakterijski protoplast se sastoji iz citoplazme koja jecitoplazminom membranom odvojena od elijskog zida.Citoplazma bakterija nema membranske tvorevine.

U njoj se nalaze zrnca od 10 do 20 nm, veinom od RNK,proteina i fermentima. Za prokariote je karakteristino da nepostoji kruno kretanje citoplazme.

U citoplazmi bakterija mogu se izdiferentovati dve oblasti:citoplazmina sa RNK i hromatinska sa DNK.


37/135

Eukariotska graa elije

U eukariote spadaju kvasci, plesni, gljive, praivotinje.

Eukariote se odlikuju time to sadre jedro jasno

izdiferencirano i jasno okrueno membranom. Hromozomipodleu mitozi u deobi elije.

elija eukariota je vea od prokariotskih elija i sloenije je

grae.

Pojave makrokaspula i mikrokapsule je retka.


38/135

Graa eukariotske elije


39/135

elijski zidje sastavljen od mikrofibrila (hitin ili celuloza).Unutar mree mogu biti prisutni glukoni, galaktoni.

Kod nekih plesni su vezani jaki hidrolitiki enzimi (invertaza,celobiaza, maltaza).

Kod kvasaca elijski zid sastoji se iz glutona i monona, a mogu

biti prisutni i glukozamini. Citoplazmatina membrana ima iste funkcije kao i membrana

prokariotskih elija.

Ispod membrane nalazi se tanja opnica ive prirode koja senaziva pelikula. Ona je glavni regulator prijema hrane. Izmeucitoplazmatine membrane i pelikule nalaze se fermenti kojiubrzavaju te procese.

Sastavljena je od lipida i proteina.


40/135

Citoplazmapredstavlja unutranji sadraj elija. Slui zaobavljanje fiziolokih procesa. U sastav citoplazme kodmikroorganizama ulazi:

voda - (75-90%),

belanevine (proteini) - (50-80%)

ugljeni hidrati - (10-20%)

masne materije - (1-30%)

U citoplatmi se odvijaju svi fizioloki procesi po tanoutvrenom redosledu. Ukoliko se poremeti neka funkcija dolazi

do oboljenja pa i uginua organizma.


41/135

Jedro-nukleusje karakteristina organela za sve eukariote. Imaveu gustinu od citoplazme i jasno je izdiferencirano.

Jedro je ispunjeno genetskim materijalomDNK, koji jelokalizovan u hromozome. Od citoplazme jedro je odvojenojedarnom membranom. Ona se sastoji od 2 posebne opne.

Jedarna membrana ima aktivnu ulogu u uzajamnim odnosimaizmeu jedra i opne.

Jedro se uglavnom sastoji iz nukleoproteida. Nukleoproteidi sesastoje iz belanevina i nukleinskih kiselina.


42/135

Endoplazmatini retikulumje sisitem mreica, koji se javlja kaonastavak citoplazmine membrane. On se proima uunutranjost citoplazme.

Predpostavlja se da endoplazmatini retikulum serijom kanalaomoguuje komunikaciju izmeu povrine elije i unutranjihorganela.

Ribozomisu u velikoj meri skoncentrisani na povriniendoplazmatinog retikuluma, jedarne opne i mezozoma,citoplazmi i hloroplastima.

Osnovna funkcija im je sinteza proteina.

kl ij k l


43/135

Inkluzijesu izvesne tvorevine koje se mogu nai u citoplazmielija. Tu spadaju:

Hondriozomi

Plastidi

vakuole

Hondriozomisu gue koloidne tvorevine koje se nalaze ucitoplazmi.

Mogu biti: tapiaste (hondriohonte) i zrnaste (mitohondrije).


44/135

Mitohondrije se nalaze u eliji u velikom broju (od 20 do50000). Njihov oblik varira. Najee su tapiastog oblika.

Pored spoljanje membrane mitohondrije imaju i ceo kompleksunutranjih membrana koje se nazivaju kriste.

Unutranjost mitohondrija je ispunjena rastvorom koji se zovematriksi u njemu su pronaeni enzimi iz Krebsovog ciklusa.


45/135

U mitohondrijama se odvijaju procesi oksidacije u elijama,zatim oksidativna fosforilacija, tj. sintetizuju se molekuli ATP.

One poseduju i svoj sistem za sintezu proteina i drugihkomponenti.

Sadre svoje ribozome i DNK, to im omoguuje prilino velikuautonomiju u eliji.

U toku deobe kao i u toku rasta elije, mogu da sesamoreprodukuju.


46/135

Vakuolesu upljinice koje zauzimaju razliite poloaje. Vakuolesu telaca zatvorena membranom. Ispunjene su rastvorom soli,

aminokiselina, eera i drugih materija.

Kod protozoa postoje digestivne i kontraktivne vakuole.

Digestivne nastaju u citoplazmi oko vrstih estica hrane, kojeje elija ubacila. U ove vakuole elija ubacuje digestivne enzimekoji obavljaju varenje.

Kontraktivne vakuole odstranjuju otpadne metabolite i vodu.

Postoje i pulzativne vakuole koje slue za razmenu gasova.

Plastidi su mesta koja slue za skladitenje rezervnih materijala


47/135

Plastidisu mesta koja slue za skladitenje rezervnih materijala(glikogen i skrob) ili pigmenata.

Dele se na:

leukoplaste(bezbojni) i

hloroplasti (obojena mesta gde su smeteni pigmenti).

Goldijev aparat su krupna telaca koja se satoje iz sistemaglatkih membrana. Preko njegovih kanala izbacuju se mnoge

materije iz elije.

Otkriven je u citoplazmi nervnih elija.

O l k t j


48/135

Organele za kretanje

Organele slue za kretanje i pribavljenje hrane

mikroorganizama. To su najee protoplazmatini izrataji. Sveorganele za kretanje mogu se podeliti u 2 grupe:

pseudopodije

undulipodije

Pseudopodije su tanke organele koje predstavljeju grubeprodueteke protoplazme povremenog karaktera. U njihspadaju:

lobopodije; -filopodije; - rizopodije; - aksopodije.


49/135

Undulipodije su finije grae, stalnog karaktera. Mogu se podelitina:

flagele(bievi) i

cilije(treplje).

Pod flagelama podrazumevamo deblje i malobrojne nastavke(1-6) koji polaze sa bazalnih zrna, a cilije su najfinije grae,

stalne i mnogobrojne (1-25000).


50/135

Bakterije s jednom cilijom koja se nalazi na jednom kraju elijezovu se monotrihe.

Bakterije koje imaju po jednu ciliju na oba kraja zovu seamfitrihe.

Bakterije koje imaju grupu cilija na kraju elija zovu selofotrihe,

Bakterije kod kojih se cilije nalaze po celoj povrini elije zovuse peritrihe.

Postoje bakterije bez organelaatrihe. One se kreuisputajui sluz.


51/135


52/135

Escherichia coli, peritrihe

Postoje bakteije kao to su spirohete koje imaju spiralnu nit


53/135

j j p j j pkoja je smetena izmeu zida i citoplazmatine membrane. Onase naizmenino skuplja i oprua pa to dovodi do kretanja elije.

Samo kretanje mikroorganizama najee vie puta prelaziduinu njihovog tela. Kretanja mogu biti krivudava,pravolinijska itd.

Flagele i cilije imaju istu hemijsku grau. Sastoje se oddugakih molekula konaste belanevine flagelina.

Aminokiselinski sastav flagelina je razliit kod razliitih vrstabakterija. Flagelin se sastoji od priblino 3 do 11 subfibrila kojisu rasporeeni paralelno oko zamiljene ose i ine konce poputkanapa.


54/135

Flagela ima posebnu grau, i u eliji se primeuje prisustvobazalnog zgloba koji polazi od citoplazme.

Poetni stimulans za kretanje dolazi od bazalnog zgloba, kojetakoe daje i neophodnu hemijsku energiju za kretanje.

Cilije bakterija sastoje se iz nekoliko fibrila, najee tri.

Zahvaljujui cilijama, bakterije mogu da se kreu i tako menjajusredinu u cilju nalaenja boljih uslova ishrane, aeracije, pH itd.


55/135

Ekologija mikroorganizama

Pod ekologijom podrazumevamo nauku koja prouava uslove za

ivot u nekoj sredini i sposobnost i nain prilagoavanjaorganizma ivotu u toj sredini.

Ona prouava odnose mikroorganizama prema promenljivim

uslovima sredine u vezi njihove bioloke funkcije.

Evolucijom se razvila dananja organizacija ivota. Za rast irazvitak mikroorganizama potrebne su materije za njihove

biosintetske procese, odgovarajui izvori energije.

Mikroorganizmi su zavisni od okolne sredine i ne mogu bez nje.


56/135

Sredina u kojoj ive mikroorganizmi je jako sloena, povezana iisprepletana, i ti inioci predstavljaju ivotne ili ekoloke iniocei podloni su stalnim promenama.

U okviru kolebanja promena mogu je ivot mikroorganizama, adata kolebanja i uslovi nazivaju se ekoloki inioci ili valenca(amlituda) za dati inilac u kome je mogu ivot.

U okviru ekoloke amplitude postoje odgovarajue koordinatnetake u kojima se jaina inilaca kvalitativno menja.

Maksimum i minimum su najvia i najnia granica odreenoginioca na kojoj se zaustavlja ivotna aktivnost odreenogmikroorganizma, dok je optimumveliina inioca na kojoj jeaktivnost mikroorganizma najvea.

G i d ti i t ik i i


57/135

Granine vrednosti nisu smrtonosne za mikroorganizme ikarakteriu se kao krajnje take aktivnog ivota i odreujunjihovu biokinetiku zonu.

Ekoloki inioci mogu delovati neposredno i posredno.

Ako se radi o prirodnim sredinama onda je dejstvo najee

posredno, a neposredno se stie u vetakim sredinama.

inioci takoe deluju jedni na druge i zajedno, a nepojedinano. Oni su kvalitativno povezani i ine okvir ivota u

kome se mikroorganizmi prilagoavaju.

esto puta nepovoljno dejstvo jednog inioca nadoknauje sepovoljnim dejstvom drugog.

Sve inioce spoljanje sredine moemo podeliti na abiotike


58/135

p j j p(koji potiu iz neorganske prirode) i biotike(koji potiu izorganske prirode).

Od abiotikih inilaca najvaniji su: vlanost; - O2svetlost, - T,reakcija sredine (pH),razne

hemikalje, - ultrazvuk, - atmosferski pritisak, - zraenje(radijacija)

Pod biotikim iniocima podrazumevamo meusobne odnosemikroorganizama. Od bitokih faktora pomenuemo:

biocenozukao ekoloki faktor (mikrobiocenoza),

biokatalizatorikao ekoloki faktor (mikrobiotici).


59/135

Odnos mikroorganizama prema vodi

U sastav elija mikroorganizama ulazi 90% H2O. Ona ima vanuulogu jer su svi ivotni procesi u njoj odvijaju.

Mnoge hranljive materije prodiru u elije posle rastvaranja uvodi.

Mnoge hemijske reakcije odvijaju se u vodi, kao i razmenamaterija sa spoljnom sredinom.

Voda je kolevka ivota i u njoj je nastao prvi ivot, prvimikroorganizam (u hidrosferi).


60/135

U odnosu na H2O, mikroorganizme moemo podeliti na:

-hidrofilne (oni koji ne mogu bez vode). Tu spadaju alge,praivotinje i nie gljive. Oni naseljavaju vodene sredine.

- mezofilne (oni ive iznad vodenih terena i ne zahtevajuiskljuivo vodenu sredinu za svoj razvoj (oko 30-40% vode)).Tu spadaju gljive i mnogobrojne bakterije.

-kserofilne (svoju ivotnu aktivnost su prilagodili suvimterenima, i uopte ne zahtevaju prisutuvo vode). Ovde spadajuliajevi.

Ova podela nije stroga. Jedna ista grupa mikroorganizama i ti j d t ik t i


61/135

moe imati svoje predstavnike u sve tri grupe.

Vegetativni oblici uvek zahtevaju vee prisustvo vode odsporogenih.

Razliiti zahtevi mikroorganizama za vodom uslovili su narazliit raspored mikroorganizama u prirodi. Takomikroorganizmi koji se razvijaju u vodi ine hidrofitnumikrofloru, koji se razvijaju u zemljitu mezofitnu mikrofloru imikroorganizmi koji ive u suvim predelima ine kserofitnumikrofloru.

S obzirom da prisustvo vode pogoduje razvoju mnogihmikroorganizama veoma esta su kvarenja ivotnih namirnica.Zato je ovek pokuao da onemogui razvoj mikroorganizama u

tim uslovima.


62/135

Nestankom H2O nastaje fizika suvost i u takvim sredinamamikroorganizmi se ne razvijaju i prelaze u stanje anabiozepodimenom kseroanabioza(latentno stanje).

Postoji i fizioloka suvost kada se poveava koncentracija suvematerije u nekoj sredini i usled poveanja broja molekula dolazido poveanja pritiska, pa se razmena materija kod

mikroorganizama znatno smanjuje (npr. dodavanjem eera injegovim prokuvavanjem voda se fizioloki vee i postajenepristupna za mikroorganizme).

Ovaj vid anabizoe se nazivaosmoanabioza.


63/135

Ima mikroorganizama koji podnose visok osmotski protisak imogu da se razvijaju pri visokim koncentracijama eera.

To su osmofilnimikroorganizmi.

Pored ova dva vida anabioze postoji i haloanabioza kada sedodavanjem soli stvara koncentrovani rastvor u kome se vodafizioloki vee.

Uticaj soli na aktivnosti vode (pristupana voda) naziva seosmotskiefekat.


64/135

Odnos mikroorganizama prema temperaturi

Temperatura je veoma vaan inilac, nezamenljiv za razvojmikroorganizama i moe se rei da je jedan od osnovnih iniocaivota.

ivotni porcesi uslovljeni su temperaturom.

Temperaturna amplituda u kojoj se odvija ivot je razliita zarazliite grupe mikroorganizama.


65/135

U odnosu na optimalnu temperaturu u kojoj je mogu ivotmikroorganizmi se dele na:

-psihrofilnerazvijaju se na niskim temperaturama (6-10C)i u prirodnim sredinama prisutni su u hladnim morima, polarnimkrajevima, gde je stalni sneg i led, zatim u hladnjaama,rashladnim skladitima i dr.

Ovoj grupi mikroorganizama pripadaju alge i gljive.

- mezofilnerazvijaju se na temperaturi od 25-30C. ive nanaem podneblju.

Ovde spada najvei broj bakterija i gljiva.


66/135

Kada je u pitanju odravanje mikroorganizama u ivotu uopteonda su temperaturne granice daleko vee i kreu se od 100


67/135

onda su temperaturne granice daleko vee i kreu se od -100do 273C.

Temperaturna amplituda je oko 373C i u tom pogledumikroorganizmi su nenadmani u donosu na druge organizme.

Primenom visokih temperatura iznad maksimuma dolazi douginua mikroorganizama.

Ova pojava je izuzetno znaajna i na tome se zasnivapasterizacijai sterilizacijanamirnica, pribora itd.

Sterilizacija je ubijanje svih vrsta mikroorganizama, pa je nala

iroku primenu u konzervisanju namirnica.

Unitavanje mikroorganizama visokim temperaturama poznato


68/135

Unitavanje mikroorganizama visokim temperaturama poznatoje pod imenom termoanabioza (prestanak ivota izazvanvisokim temperaturama).

Danas jo uvek nije dovoljno jasan mehanizam toplotne smrtimikroorganizama. Ima dosta pretpostavki npr. da visoketemperature uslovljavaju inaktivaciju enzima (ciklusa disanja i

dr), ali nije dokazano da ba njihovom denaturacijom prestajeivot.

Pretpostavlja se da je prestanak ivota uslovljen denaturacijom

RNK.

Takoe se pretpostavlja da visoka temperatura izazivazgruavanje proteina, ali da ta temperatura nije ista kod svih

mikroorganizama.

Efekat delovanja visokih temperatura zavisi dakle od vrstemikroorganizama pH sredine stanja mikroorganizama


69/135

mikroorganizama, pH sredine, stanja mikroorganizama,vlanosti, sadraja masti, soli itd.

Belanevine se zgruavaju od 50 do 65C, a imamikroorganizama koji se razvijaju i na 80C (termofilni) i oni usebi sadre malo vode. to je via temperatura potrebno jekrae vreme za denaturaciju belanevina.

Za vegetativne forme potrebno je oko 30 min na 100C.Sporogene forme trae 120C u trajanju od 30 min u vlanojsredini.

Ako se radi o suvim sredinama temperatura je via i iznosi 160-180C. Na dejstvo visokih temperatura naroito su osetljiviparaziti. Oni koji su otporni na dejstvo visokih temperatura

nazivaju se termorezistentni.

Dejstvo niskih temperatura bitno se razlikuje.


70/135

Niske temperature do minimuma ne mogu uvek zaustavitidejstvo mikroorganizama. Smanjenjem temperature oni

umanjuju ivotne funkcije i prelaze u anabiotino stanje gde suivotne funkcije svedene na minimum.

Neke vrste mikroorganizama veoma dobro podnose

temperature do -70C. U zavisnosti od naina sniavanjatemperature razlikujemo:

- postepeno sniavanje temperature, pri emu voda u elijikristalie, i iz tenog prelazi u vrsto stanje. Micele se kidaju,ak i opna puca zbog poveanja volumena.

Zato se mikroorganizmi nee razvijati i dolazi do njihovoguginua.


71/135


72/135

Sniavanje temperature je nalo iroku primenu uprehrambenoj industriji i domainstvu. Razlikujemo:

psihroanabiozu(temperaturu hlaenja) i

krioanabiozu(temperaturu smrzavanja).

Pretpostavlja se da se sa sniavanjem temperature omoguujekod mikroorganizama stvaranje proizvoda metabolizma koji nedozvoljavaju da doe do smrzavanja H2O u prostoru.

Pri niskim temperaturama aktivnost mikroorganizama jepromenjena i sintetiu se mnoge materije koje se ne stvarajuna viim temperaturama.

Odnos mikroorganizama prema kiseoniku


73/135

Odnos mikroorganizama prema kiseoniku

Kiseonik je znaajan inilac za aktivnost mikroorganizama. Vii

organizmi za ivot i aktivnost koriste vazduni O2, dok niiorganizmi mogu da ive i bez prisustva vazdunog O2.

Oni se njime snabdevaju iz jedinjenja u vezanom obliku.

Sve mikroorganizme u odnosu na O2moemo podeliti na:

aerobne (oni koji zahtevaju prisustvo slobodnog O2 i koji se

mogu razvijati samo u prisustvu slobodnogO2).

anaerobne (aerofobni, oni mogu koristitiO2 samo u vezanomstanju). SlobodanO2 im onemoguava aktivan ivot. Anaerobnisu prvi nastali u evoluciji ivota. Ovde uglavnom najveim

delom spadaju bakterije.

fakultativno anaerobne (mikroaerofile, koji se mogu razvijati


74/135

fakultativno anaerobne (mikroaerofile, koji se mogu razvijatiu prisustvu i u odsustvu 2. Oni pored vezanog 2koriste islobodni 2najvie do5%). vde spadaju gljive i neke

bakterije.

U tenim sredinama O2mora biti rastvoren da bi semikroorganizmi mogli razvijati. Neke bakterije i plesni na

povrini tenosti stvaraju navlake zbog zahteva prema O2.

Zato se ovi mikroorganizmi zovu i aerofilni. Ovi mikroorganizmisadre ferment peroksidazu koja razlae H2O2na H2O i O2.

Dejstvo O2nije tetno za anaerobne mikroorganizme. Oni uprisustvu O2obustavljaju svoje aktivnosti, ali kada se ponovonau u anaerobnoj sredini nastavljaju ivotnu aktivnost.

Tako je opovrgnuto Pasterovo miljenje o toksinom dejstvuO Ovi mikroorganizmi ne sadre ferment peroksidazu i nisu u


75/135

O2. Ovi mikroorganizmi ne sadre ferment peroksidazu i nisu ustanju da razlau H2O2na vodu i kiseonik. Voda koi njihovuaktivnost. Otrovnost je uzrok poveanja oksido-redukcionog

potencijala i to onemoguava odvijanje ivotnih funkcijamikroorganizama.

Neki mikroorganizmi mogu da menjaju oblik i funkciju. Npr.

gljiva Mucor. Ona ima konastu grau i strogi je aerob. Ali akose nae pod anaerobnim uslovima, ona menja formu i dobijaoblik kvasca, gubi hife.

Mikroorganizmi mogu da menjaju ovaj ekoloki inilac, da utiuna aktivnost drugih ekolokih inilaca npr. u zatvorenomprostoru (hermetiki zatvorena sredina) nalaze se aerobnimikroorganizmi koji su pripremili uslove za razvoj anaerobnihoblika.

Odnos mikroorganizama prema pH sredine


76/135

Odnos mikroorganizama prema pH sredine

pH=7 neutralnasredina

pH=7-14 bazna (alkalna) sredina

pH=1-7 kiselasredina

Prema reakciji sredine svi mikroorganizmi se dele na:

acidofilne - mikroorganizmi koji se razvijaju u kiseloj sredini.Pri pH od 3,5 do 4,5 najee se razvijaju gljive, liajevi ikvasci.

neutrofilne (razvijaju se u neutralnim sredinama i ovoj grupi


77/135

pripada najvei broj bakterija).

alkalofilne(zahtevaju alkalnu sredinu i ovoj grupi pripadajuneke aktinomicete).

acidogene (to su mikroorganizmi koji stvaraju kiselinu

razlaganjem eera. Ovde spadaju neke gljive, plesni ibakterije).

alkalogene(to su mikroorganizmi koji stvaraju alkalije i time

menjaju pH sredine).

acidotolerantne(to su oni mikroorganizmi koji podnose kiselusredinu i istovremeno mogu stvarati kiselinu, mada im ona nije

potrebna).

acidorezistentne(to su mikroorganizmi otporni na visoku


78/135

kiselost).

Npr. gljivaA. Niger proizvodi limunsku kiselinu pri pH=2-3. Uneutralnoj sredini ova gljiva pored limunske stvara i oksalnukiselinu, a u alkalnoj sredini stvara samo oksalnu kiselinu, takoda je pH sredine izuzteno bitna.

Acidoanabiozaje proces zaustavljanja razvoja nekihmikroorganizama sniavanjem pH, tj. kiselom sredinom. Postojekiseline koje mogu potpuno da unite mikroorganizme. H+jonideluju na enzime.

Acidoanabioza se koristi kod konzervisanja namirnica. Dodajese sire konzervacija hemijskim putem, a moe i biolokimputem (kieljenjem).

Odnos mikroorganizama prema svetlosti


79/135

Odnos mikroorganizama prema svetlosti

Postoji nekoliko grupa mikroorganizama u odnosu na delovanjesvetlosti i to:

Fotofilnito su oni mikroorganizmi koji za svoj razvoj

zahtevaju prisustvo svetlosti. Oni sadre pigment hlorofil topredstavlja uslov za odranje ivota i procese biosinteze. U ovugrupu spadaju alge, liajevi, tj. zeleni mikroorganizmi.

Fotoindiferentnioni ne zahtevaju prisustvo svetlosti ali imona i ne smeta. To se odnosi na difuznu a ne na direktnusvetlost. Ovde spadaju gljive i neki liajevi.

Fotofobni su oni mikroorganizmi kojima svetlost smeta i


80/135

Fotofobnisu oni mikroorganizmi kojima svetlost smeta itetno deluje na njih.

tetno dejstvo svetlosti potie od UV spektra od 255-265 nmtalasne duine. Tom prilikom pod uticajem UV zraka dolazi dodenaturacije belanevina u citoplazmi.

Ovde spadaju predstavnici nekih bakterija, kao i neki autotrofnimikroorganizmi koji hemosintezom stvaraju organsku materiju.

Fotogenisu oni mikroorganizmi koji su prilagoeni da uprocesu metabolizma izdvajaju viak energije u vidu svetlosti.

Poznati su kao mikroorganizmi koji svetlucaju. Ovde spadajugljive.


81/135

Svetlost kao ekoloki faktor utie na raspored mikroorganizamau prirodi:

u povrinskom sloju zemljita ili vode fotofilni

u zemljitu gde ne dopire svetlost fotofobni.

Na primer za preiavanje vode za pie koriste se UV zraci zaunitavanje fotofobnih mikroorganizama.

Odnos mikroorganizama prema hemijskim


82/135

Odnos mikroorganizama prema hemijskimjedinjenjima

Veoma veliki znaaj na mikroorganizme imaju hemijskajedinjenja. Ona mogu posluiti kao hrana mikroorganizmima zaprocese biosinteze, kao izvor energije i dr. Isto tako ona mogubiti otrov za neke mikroorganizme.

U osnovi misli se na privlaenje ili odbijanje mikroorganizama,tj. govori se o hemotaksisu koji je pozitivanako se radi oprivlaenju i negativanako je u pitanju odbijanje.

Postoje jedinjenja koja se koriste u ishrani mikroorganizama i toje pozitivan hemotaksis i kaemo da jedinjenja delujustimulativno.

Negativno dejstvo jedinjenja na mikroorganizme moe bitidvojako:


83/135

dvojako:

mogu ih zaustaviti u razviu ali ih ne ubijaju i to su

mikrobistatinajedinjenja.

Mogu se podeliti na bakteriostatina, ako usporavaju razvojbakterija, fungistatina ako usporavaju razvoj gljiva i

virostatina kod virusa.

Ona jedinjenja koja ubijaju mikroorganizme su mikrobicidnajedinjenja.

Obino su ova jedinjenja na bazi tekih metala i u zavisnosti nakoju grupu mikroorganizmama deluju mogu se podeliti na:bakteriocide (ubijaju bakterije); fungicide (ubijaju gljive) i

viricidi (ubijaju viruse).

Da li e neko sredstvo biti mikrobistatino ili mikrobicidno zavisiod vrste sredstva, njegove koncentracije i prirode


84/135

od vrste sredstva, njegove koncentracije i prirodemikroorganizama na koje to sredstvo deluje, kao i uslovasredine.

U vrlo malim koncentracijama moe biti stimulativno dejstvo, umalo viim mikrobistatino, a u velikim koliinamamikrobicidno.

Hemizam dejstva:

Postoje hemijska jedinjenja koja reaguju sa DNK ime se moguizazvati mutacije u genetskoj osnovi.

Postoje jedinjenja koja reaguju sa belanevinama, a to znai dareaguju sa enzimima i mogu se vezati za I ili II aktivni centar itime spreavaju stvaranje kompleksa enzim suspstrat.


85/135

Hemijska jedinjenja se koriste za unitavanje patogenih itetnih mikroorganizama tj. za dezinfekciju.

U konzervisanju ivotnih namirnica primenjuje sehemoanabiozatj. primena hemijskih jedinjenja zazasutavljanje razvoja mikroorganizama.

Ako primenjena hemijska sredstva ubijaju mikroorganizme,onda se govori o hemoabiozi.

Uticaj zraenja na mikroorganizme


86/135

Uticaj zraenja na mikroorganizme

Postoje zraci razliitih talasnih duina i oni razliito dejuju na

mikroorganizme. Poseban znaaj imaju kratki talasi koji nastajupri nuklearnim reakcijama.

Da bi zraenje uticalo na neku supstancu, ona ga mora

apsorbovati u obliku energije, koja je u obliku kvanta (malekoliine energije).

Odgovarajui zraci deluju na atome izbacujui iz njih elektrone i

takvo zraenje jejonizujue zraenje.

Ove osobine nemaju zraci veih talasnih duina. Oni deluju naone mikroorganizme koji imaju pigmente, pa su zato forme

mikroorganizama koje su obojene podlonije dejstvu ovih zraka.

UV zraci su dosta izuavani Oni ne izazivaju jonizaciju ali


87/135

UV zraci su dosta izuavani. Oni ne izazivaju jonizaciju, aliizazivaju ekscitaciju, pobuivanje, tj. penjanje elektrona na vieenergetsko stanje.

Dejstvo UV zraka moe biti dvojako: smrtonosno(letalno) imutageno, to zavisi od doze zraenja i od prirodemikroorganizama koji su zraeni.

Najefikasniji su zraci sa =255 nm, a to je spektar sa najveomapsorpcijom purinskih i pirimidinskih baza to znai da ovi zracideluju na DNK i RNK.

Usled delovanja ovih zraka dolazi do stvaranja kovalentnih vezaizmeu atoma, to onemoguava delimino ili potpunoudvajanje DNK.

Ako se mikroorganizmi koji su ozraeni podvrgnu dejstvuvidljive svetlosti mnogi od njih e pokazivati sposobnost rasta i


88/135

j g j p prazmnoavanja, a ukoliko ih ne bi izloili dejstvu vidljivesvetlosti oni bi uginuli.

Obnavljanje strukture DNK posle zraenja moe se vritipomou fermenta endonukleaze koja usmerava procesobnavljanja molekula DNK.

Infracrveno zraenje ne izaziva ekscitaciju ve ovi zracienergiju zraenja prevode u toplotu.

Rendgenski zraci (=10 nm) pokazuju i letalno i mutagenodejstvo. Oni mogu delovati direktno na mikroorganizme, amogu delovati i indirektno menjajui faktore okolne sredine, priemu utiu i na hemijske reakcije.


89/135

Na oteenja mikroorganizama moe uticati i sama okolnasredina (u prisustvu kiseonika oni su naroito osetljivi naradijacije).

Radioaktivni zraci nastaju raspadom radioaktivnih materija iimaju razliitu mo prodiranja kroz razliite materijale.

Izuzetno su prodorni zraci. Oni imaju i bioloko i hemijskodejstvo, kao i mutageno i letalno.

Jedinica za merenje koliina zraenja je grej. Smrtonosne dozesu vee za primitivnije organizme.

Odnos mikroorganizama prema biotikim


90/135

Odnos mikroorganizama prema biotikiminiocima

Postoje razliite populacije i njihovi meusobni odnosi i dejstvakoja funkcioniu izmeu svih forma ivota na zemlji, odnajprostijih do najsloenijih.

U okviru tih formi nalaze se i mikroorganizmi koji naseljavajusvaki oblik materije. Oni ive oko nas, u nama, i ne postojemesta gde nisu prisutni.

Zato imaju veoma vanu ulogu u ekosistemu. Sve vie formeivota zavisi od njihove aktivnosti, a ona opet zavisi od vieinilaca.

inioci i meusobni odnosi mikroorganizama u ivotnoj


91/135

inioci i meusobni odnosi mikroorganizama u ivotnojzajednici poznati su kao biotiki inioci.

Biocenoza je ivotna zajednica koja obuhvata sva iva bia ubiotipu.

U biotike inioce se ubrajaju ekoloki inioci organskog poreklakoje stvaraju mikroorganizmi ili nastaju iz meusobnih dejstavasamih mikroorganizama.

Meusobni odnosi mikroorganizama u njihovoj ivotnojzajednici poznati su kao mikrobiocenoza.

Ti odnosi su veoma raznovrsni i isprepletani i odnose se nametabolizam.

Podeljeni su u tri grupe:


92/135

Podeljeni su u tri grupe:

Metabolitski indiferentni

Metabolitski kompatabilni

Metabolitski inkompatabilni (nepodudarni).

INDIFERENTNIodnosi su neutralni u ivotnom smislu odivotne zajednicei MO nemaju od nje ni koristi ni tete. Ovakav

odnos je poznat kao parasimbiozaili sinoikija.

Agresivno dejstvo nastaje kada se ne iznalaze kompromisi.

KOMPATABILNI odnosi najee se ispoljavaju u rivalstvu


93/135

KOMPATABILNIodnosi najee se ispoljavaju u rivalstvumikroorganizama.

esto postoji isti interes za jednim istim izvorom hrane istihjedinki.

Kompatibilni metabolizam podrazumeva simbiozu i u uemsmislu se karakterie injenicom da jedna populacijamikroorganizama pozitivno deluje na drugu populaciju.

Razlikujemo nekoliko tipova ovih odnosa.

1. Komensalizamto je jednostrano koristan odnos u komepopulacija jednih mikroorganizama ima koristi od zajednikogivota, dok druga populacija nema ni koristi ni tete.

Postoji vie vrsta ovih odnosa:


94/135

ostoj e sta o od osa

METABIOZAkada jedni mikroorganizmi pripremaju usloveza razvoj drugih mikroorganizama, tj. odnos meuzavisnostikoji se javlja kod mikroorganizama koji nisu u stanju da samikoriste materije za hranu, pa drugi mikroorganizmi menjajuoblik te materije i dovode je u oblik koji je pogodan za dati

mikroorganizam (npr. kvasci pripremaju uslove za nastanaksiretnih bakteriuja kod dobijanja sireta iz vina).

Ako se u zatvorenom prostoru nau aerobni i anaerobni

mikroorganizmi, onda aerobni mikroorganizmi pripremajuuslove za razvoj anaerobnih mikroorganizama, troei kiseonik.

SATELITIZAMto je kada jedna populacija koristi izluevine


95/135

j j p p jdruge populacije i bolje se razvija zahvaljujui njima, iako samanije u stanju da sintetie te biotike.

Znai, jedni mikroorganizmi ive na otpadnim materijamadrugih mikroorganizama. Npr. kvasac rodaSaccharomycesprate bakterije mlenog vrenja zato to on izdvaja vitamine

neophodne za razvoj ovih bakterija.

PASIVNA STIMULACIJA kada jedna populacija koristi tetne

susptance druge populacije ime omoguava njeno razvie.Tokom razvoja jedna populacija moe izdvajati i otrovnematerije koje druga populacija moe da koristi za svoj razvoj,oslobaajui prvu populaciju vika tih materija.

2. Mutualizaradi se o drugom tipu simbioze tj. oobostranom korisnom odnosu u kome populacije


96/135

mikroorganizama imaju obostrane koristi od zajednikog ivota.

Ova vrsta simbioze se tumai kao uzajamni parazitizam.Populacije ive u zajednici i jedna drugu parazitiraju, ive jednana drugoj, a odnosi su parazitski sa obe strane.

Postoji nekoliko kategorija tih odnosa:

Obavezni mutualizamkada populacije ne mogu ivetiodvojeno tj. prinuene su da ive zajedno, npr. liajevi (alge i

gljive su udruene).

Populacije ne bi mogle opstati kada bi se razdvojili npr. nekebakterije koje ive u protozoama i organima za varenje.

Fakultativni mutualizam - ili sitosimbioza, to je odnos u


97/135

, jkome populacije zadravaju svoju individualnost u obostranokorisnoj zajednici, ali ako se razdvoje mogu da nastave svoju

ivotnu aktivnost.

Simbiotrifizampodrazumeva zajedniku ishranu. Jednapopulacija sintetie pojedine biotike korisne za drugu

populaciju.

Ako se u zajednici nau dve populacije sposobne da sintetiubiotike za drugu populaciju onda je to simbiotrifika ishrana.

Unakrsna ishrana u mutualizmu je kada jedna populacijasintetie jednu polovinu, a druga drugu polovinu nekog biotikakoji je od koristi za obe populacije.

Sinergizamzajedniko delovanje dve populacije koje su uzajednici.


98/135

INKOMPATIBILNI ODNOSI. To su tetni odnosi u

zajednicama i ovi odnosi su veoma esti. Razlikujemo:

kompeticijuto je suparniki odnos gde obe populacijemikroorganizama vode borbu za obezbeenje istih ivotnih

uslova. Populacije tee meusobnom iskljuivanju (ometanju)bilo izmeu iste ili razliitih vrsta, zbog slinih ili istih potreba.

amensalizamjednostrano tetan odnos u kome jedna

populacija tetno deluje na drugu populaciju, pri emu onanema nikakve koristi od toga.

Postoje nekoliko grupa tih odnosa:

Antibioza, kad jedna populacija sintetie smrtonosne


99/135

, j p p jsupstance za drugu populaciju, a to su najee antibiotici-supstance mikrobiolokog dejstva sa antimikrobiolokom

aktivnou.

Ove supstance izdvajaju u okolnu sredinu aktinomicete i gljive, idanas antibiotici imaju iroku primenu.

Inhibicija(ometanje, koenje) kada jedna populacija stvaranepovoljne uslove za razvoj druge, izdvajajui kao produkatmetabolizma organske kiseline, alkohol, masne kiseline i dr.

Ovo dejstvo je privremeno i kada se ukloni inhibitor razviemikroorganizama se nastavlja jer se oni ne ubijaju pri dejstvuinhibitora.

Lizarastvaranje zidova elije jedne populacije od stranedruge populacije ili razlaganje jedne populacije fermentima


100/135

druge populacije.

Parazitizam (disimbioza)jedna populacija se hrani na raundruge populacije.

Ovu pojavu prvi je otkrio Paster i postoji nekoliko tipova ovih

odnosa:

razorni parazitizamkada jedna populacija unitava drugu.Postoji spoljni (endoparazitizam) i unutranji (entoparazitizam);

uravnoteen parazitizamje takav tip odnosa kada se jednapopulacija hrani na raun druge, ali je ne unitava i radi se oparazitizmu spolja;


101/135

fakultativni parazitizam- mikroorganizmi mogu iveti iparazitski i samostalno;

hiperparazitizam (superparazitizam) - kada parazit parazitiraparazita;

predacija(grabljivost) - jedna populacija se hrani drugom,odnos grabljivica i plena.

Na primer praivotinje se hrane bakterijama, a takoe i sluzavegljive.

Mikroorganizmi i biokatalizatori


102/135

g

Biokatalizatori (bioaktivatori biotici, mikrobiotici) su

raznovrsne aktivne materije koje nastaju u elijama i ubrzavajumnoge biohemijske procese u njima i izvan njih.

Oni su uzajamno povezani kako u pogledu dejstva, tako i u

pogledu sastava. U biokatalizatore spadaju hormoni, vitamini ifermenti.

Hormonisu aktivne materije koje lue inkretorne (endokrine)

lezde ivotinjskog organizma direktno u krvotok, radi prenosana mesto delovanja u prometu materije. Danas su poznatihormoni tkiva, pa i pojedinih elija (cito hormoni), koji su odinteresa i za mikroorganizme, kao i hormoni u biljnom svetu

(fitohormoni).

Vitaminise po klasinom shvatanju stvaraju samo u biljnim


103/135

elijama, a imaju pozitivnu ulogu u funkcionisanju ivotinjskogorganizma. Njihov nedostatak dovodi do poremeaja

(avitaminoza).

Kasnije se utvrdilo da vitamine mogu sintetisati i ivotinje, anaoito mikroorganizmi, ako su oni (mikroorganizmi i ivotinje)

snabdeveni potrebnim materijama za sintezu (provitaminima).

Postoje 2 grupe mikroorganizama:

auksoautotrofisami stvaraju neophodne biotike i

auksoheterotrofizahtevaju gotove biotike za svoj razvoj.

Fermentisu aktivne materije koje stvaraju elije (imikroorganizmi) redovno za ubrzavanje reakcija i odreivanjajih O i dl j i i i i i


104/135

njihovog pravca. Oni su odluujui inioci u svimmikrobiolokim i biohemijskim procesima u prirodi.

Ispitivanja pojedinih biokatalizatora pokazala su da imajumnoge zajednike osobine.

Svi oni deluju u minimalnim koliinama, koje se obino mere umikrogramima 1g=0,001mg.

Velika podudrnost postoji izmeu vitamina i fermenata. Danasje poznato da su mnogi kofermenti (aktivni delovi fermenata) ustvari samo fosforni estri pojedinih vitamina.

Zato se i uloga mnogih vitamina svodi na stvaranje aktivnih

delova pojedinih fermenata.

Uloga mikroorganizama u kruenju ugljenika


105/135

g g j g j

Kruenjem materije u prirodi povezuje se neposredno iva ineiva priroda u jednoj prirodnoj ivotnoj zajednici.

Ukoliko se kruenje materije obavlja u krugu samog ivog svetai pod njegovim neposrednim uticajem, onda se govori o malom,

biotikom ili biolokom kruenju u prirodi, dok ukoliko se radi okrunom kretanju materije i izvan ivog sveta u prirodi, onda segovori o velikom, abiotikom ili geolokom kruenju materije uprirodi.

Uloga mikroorganizama u ostvarivanju jednog i drugog tipakruenja materije u prirodi moe se najbolje videti iz kruenjaugljenika i azota u prirodi.


106/135

U stvaranju CO2u prirodi uestvuje i sam ovek, putemsagorevanja ogromnih koliina organske materije, bilo u obliku


107/135

sagorevanja ogromnih koliina organske materije, bilo u oblikudrveta ili u obliku fosilnih ostataka ugljenika (ugalj, nafta itd.).

Ovakvo kruenje CO2u prirodi naziva se biloko, biotiko ilimalo kruenje CO2u prirodi.

Ali u prirodi postoje i drugi putevi kojima se na jednoj stranistvara CO2, kao to su npr. vulkanske erupcije, kao i deliminoizdvajanje iz bikarbonata.

Zato ovi procesi predstavljaju veliko, geoloko ili abiotikokruenje ugljenika u prirodi, koje se obavlja izvan biosfere.

Koliina CO2od 0,03% u prirodi je dinamiki postojana.


108/135

Kruenje azota


109/135

Azot je neophodan sastojak proteinskih materija i protoplazme

svake ive elije, i potreban je u velikim koliinama. Njeganema u stenama, odakle bi ga biljke koristile.

Najvea njegova koliina u prirodi, elementarni gasoviti azot u

vazduhu je nepristupaan za ive organizme, osim za mali brojmikroorganizama.

To isto vai i za njegove ogromne rezerve u zemljitu u

organskom obliku, koje su takoe nepristupane za ive biljke,pre nego to ih mikroorganizmi prevedu u jedino podesneoblike za biljkeneorganska jedinjenja azota.

Kruenje azota se moe objasniti na sledei nain:


110/135

Polazna jedinjenja azota su proteini koje ivotinje koriste za

svoje potrebe i najveim delom ih opet transformiu u svojeproteine, a delom ih izbacuju u uproenom obliku (npr.karbamid).

Za kruenje azota je bitno uestvovanje mikroorganizama, ijimdelovanjem dolazi najpre do postepenog uproavanja sloenogproteinskog molekula (degradacija), (ako je samo doaminokiselina (dezaminacija)), pa sve do pojave amonijaka izaminokiselina (amonifikacija), kao prvog neorganskog

jedinjenja azota.

Amonijak mogu da koriste biljke i da ga opet vraaju uproteinski oblik.


111/135


112/135

Mikroorganizmi u hidrosferi


113/135

Kruenje materije u prirodi obavlja se u prisustvu vode. Jedan hektarvodene povine po produkciji organskih materija pribliava se produkcijiorganske materije na jednom hektaru zemljita.

Mikroorganizmi svojom aktivnou, omoguavaju kruenje materije ienergije i odravanje hidrosfere.

Hidrosfera je omoguila da se pored mikroorganizama u njoj razvije biljni iivotinjski svet.

Izdiui se iznad povrine vode pedosfera je izdelila praokean na:

vodene sredine sa slanom vodom i

vodene sredine sa slatkom vodom.


114/135

Ako posmatramo horizontalni raspored zone (od obale ka puini), ondarazlikujemo:


115/135

razlikujemo:

Litoralnu zonuod obale do 20 m u kojoj se nalazi mikroflora sa kopna

Sublitoralnu zonuod 20-25 m, meana mikroflora, jednim delom sakopna, a drugim sa puine

Abisalnu zonu50 m do suprotne obale, puinska mikroflora.

Kod vertikalnog rasporeda zona razlikujemo:

Pelagijsku zonuto je zona u kojoj se nalazi voda i

Bentosna zonato je zona morskog mulja.

U Pelagijskojzoni razlikujemo 2 podzone i to:


116/135

g j j j p

Fotina podzona koja se prostire od vodene povrine dodubine od 100 m. To je zona u koju prodiru sunevi zraci i ukojoj se razvija autotrofna mikroflora. Ova podzona se jo zovei trofogeni sloj.

Afotina podzona ili trofolizni sloj se prostire od 100 mdubine do mulja. U ovoj podzoni ne dopire svetlost i u njoj serazvija heterotrofna mikroflora.

Bentosnu zonu karakterie razlaganje organskih materija kojepadaju na dno i stvaraju muljhumus.

Slatke vode se mogu podeliti na:


117/135

Stajae(jezera, ribnjaci, bare, tresetita) i

Tekue (reke, kanalizacione vode, voda za pie).

Jezera spadaju u stajae vode koje se nalaze u okviru kopna, apo koliini organskih materija se mogu podeliti na:

Eutrofnakoja su bogata organskim materijama i naseljena

heterotrofnom mikroflorom (Skadarsko i Dojransko jezero).

Oligotrofnasa manje organskih materija i uglavnomnaseljena autotrofnom mikroflorom (Ohridsko jezero).

Sve jezerske vode se prema vertiklanom rasporedu zona delena:


118/135

Epilimnion, do 15 m dubine u kojoj prodiru sunevi zraci ikoju naseljavaju autotrofi.

Metalimnion, do 40 m dubine, u kojoj prodiru difuzni sunevizraci. Ovu zonu naseljavaju u manjoj meri mezofili, heterotrofi iautotrofi.

Hipolimnion, (od 40 m do dna-mulja). U ovoj zoni ne prodirusunevi zraci. Naseljavaju je uglavnom hetertotrofi.

Jezerski mulj, u kome pada organska materija iz gornjihslojeva. Heterotrofi je razlau i stvaraju mulj.

Bare i ribnjaci predstavljaju manje vodene povrine inaseljene su mikroflorom koja dolazi sa kopna.


119/135

naseljene su mikroflorom koja dolazi sa kopna.

Tresetita su manje vodene povrine koje sadre hladne vodei zato se mikroflora u njima razvija veoma sporo.

Rekepredstavljaju uske vodene trake koje prolaze i provlae

se kroz kopno i pod njegovim su uticajem.

Koliina mikroorganizama u njima zavisi od koliine prisutnihorganskih materija.

U gornjem toku obino ima manje organskih materija, pa je imanji broj prisutnih mikroorganizama, dok je u donjem tokusituacija obrnuta.

U renim vodama dolazi do smenjivanja mikroflore, pa su takoreke blizu naselja bogate organskim materijama i

ik i i d k d lj j d lj ih


120/135

mikroorganizmima, dok sa udaljavanjem od naseljenih mestaopada koliina prisutnih organskih materija, a samim tim i

mikroorganizama (ienje reka).

Prilikom ienja reka razlikujemo sledee zone u rasporedumikroorganizama:

Polisaprobnau kojoj ima dosta organskih materija. U ovojzoni se intenzivno razvijaju heterotrofni mikroorganizmi. Onirazlau organske materije, pa ih karakteriu oksidacioni procesi

u kojima se troi O2, pa se stvaraju anaerobni uslovi;

Mezosaprobna- to je zona u kojoj je voda posebno bistra, aorganska materija je razreenija;

Oligosaprobnato je zona u kojoj se organska materijapotpuno razloila. Ovu zonu karakterie smanjen broj


121/135

p p j jheterotrofa i povean broj autotrofa (alge, nitrifikatori).

Kao posledica ovakve aktivnosti mikroorganizama voda seizbistrila.

Duina ovih zona zavisi od:

koliine unetih voda,

brzine reke,

temperature.

Kanalizacione vode pre isputanja u javne vodotokove se

moraju preistiti Razlikujemo 3 naina vetakog ienja:


122/135

moraju preistiti. Razlikujemo 3 naina vetakog ienja:

1. Filtraciona polja, gde obino na jednu veu povrinuporoznog zemljita se dovodi voda. Ovako preiena,proceena voda se sakuplja u kanale i odvodi u reke, jezera itd.

2. Polja natapanja su slina filtracionim poljima, samo to seovde za preiavanje otpadnih voda koriste vee povrinezemlje, koja je izdeljena na kasete.

Voda se najpre puta u prvu kasetu, gde se vri njenopreiavanje. Ovako delimino preiena voda posle izvesnogvremena odlazi u drugu kasetu i tako redom.

3. Aerofilteri, su vetaki bazeni u kojima se vri

preiavanje voda Opremljeni su posebnim ureajima za


123/135

preiavanje voda. Opremljeni su posebnim ureajima zavetaku aeraciju.

Voda za pie treba da ispunjava odreene uslove.

Ne sme da sadri organske susptance, hemijske supstance i

veu koliinu mikroorganizama. Po JUS-u je odreenomaksimalno prisustvo 150 klica po mm3, pri emu se u vodinikako ne sme nai Escherichia coli. Ona slui kao testorganizam.

Ako je konstatovano njeno prisustvo, onda to znai da jeispitivani uzorak doao u kontakt sa otpadnom vodom, pa moebiti uzrok mnogih bolesti.

Mikroorganizmi u pedosferi (zemljitu)


124/135

Mikroorganizama ima najvie u zemljitu jer im ono pruanajbolje uslove za ivot. Zemljini mikroorganizmi prestavljajuposebne grupacije raznovrsnih mikroorganizama, a naroito seistiu biljni predstavnici.

Zato se moe rei da je zemljite rezervoar mikroorganizama zadruge sfere. Mikroorganizmi su uestvovali u stvaranju zemljitai tako podeavaju sredinu za svoju aktivnost.

Meu mikroorganizmima postoje suprotnosti koje se reavajumeusobnom borbom, pa se zato i ostvaruje jedinstvosuprotnosti izmeu mikroorganizama i pedosfere.

Postoje neka shvatanja (Vilijems) da se ivot zaeo u zemljitu,a ne u vodi kako istie Oparin.


125/135

Ostaje injenica da se zemljite moglo stvoriti u prisustvu i poduticajem mikroorganizama, pa je prva uloga mikroorganizama ustvaranju zemljita.

Stene su bile pokrivene opnicama, ispod kojih su bile prisutne

simbioze razliitih mikroorganizama. Posebno su bile prisutnebakterije sa kapsulama.

Tako se uspostavila posebna mikrobioloka zajednica koja jesposobna da ivi na tako surovim terenima. Na ovim stenamaovi mikroorganizmi su doveli do razlaganja stena.

Izumiranjem su ostavljali organsku materiju i stvarali humus.

U odravanju zemljitaposebnu ulogu imaju heterotrofni mikroorganizmi,koji prerauju organske i humusne materije, a one se dalje mineralizuju.


126/135

Broj mikroorganizama u 1 g zemljita kree se na milijarde. Najvie imabakterija i aktinomiceta, zatim gljiva, algi i praivotinja.

Raspored mikroorganizama u pedosferi moe biti horizontalanivertikalan.

Na horizontalni raspored utiu klimatski inioci, kao i prisustvo organskihmaterija. Tako su na polovima prisutni psihrofilni mikroorganizmi, a idui odpolova ka ekvatoru, smanjuje se broj psihrofila, na raun mezofila i termofila(bakterije i alge).

Neki mikroorganizmi mogu biti indikatori ekolokih uslova ivota. Tako ublizini naseljenih mesta ima vie organskih ostataka, pa je i brojmikroorganizama mnogo vei.

Zemljite se tokom vremena moe samo oistiti od patogenih

mikroorganizama.

Vertikalni raspored moe biti:

P i i i


127/135

Po visini

Na manjim nadmorskim visinama nalazi se heterotrofni mikroorganizmi, dok

na veim nadmorskim visinama dominiraju autotrofni mikroorganizmi(lipofilna mikroflora - gljive, alge, liajevi), a i ukupan broj mikroorganizamase smanjuje sa porastom visine, jer je manje hranljivih materija za njihovrazvoj.

Po dubini Najvea koncentracija mikroorganizama je u gornjim slojevima, jer tu

uglavnom ima i najvie organskih materija. U blizini korena biljke mikrofloraje drugaija od one koja je dalja od rizosfere. Sa dubinom zemljitasmanjuje se i prisustvo O2pa se poveava broj anaerobnih

mikroorganizama.

Ukupan broj mikroorganizama blizu povrine je manji zbog dejstva sunevesvetlosti kao i zbog mehanikog obraivanja zemljita. Ovde su prisutnifototrofni i aerobni mikroorganizmi.


128/135

Sa dubinom broj miikroorganizama se postepenosmanjuje.

Humidno zemljite


129/135

Kiselo zemljite

Sa dubinom broj

mikroorganizamase naglo smanjuje.Kiselo zemljite


130/135

Raspored mikroorganizama u aridnimkrajevima, zbog potreba za vodom naveim dubinama.

Kada se radi o humidnim krajevima najvie mikroorganizama senalazi u glini, a u dubljim slojevima najvie mikroorganizamaima oko podzemnih voda gde su vee koncentracije hranljivihmaterija.

Mikroorganizmi u atmosferi


131/135

Posebna grana mikrobiologije je aeromikrobiologija koja izuava

ulogu mikroorganizama u stvaranju i odravanju atmosfere iprenosom mikroorganizama.

U atmosferi se mikroorganizmi ne nalaze stalno prisutni. Oni su

u njoj prisutni samo povremeno zato to ona nije prirodnasredina za njihov razvoj.

U atmosferi ne postoje sastojci hrane, vode i drugi uslovi za

ivot mikroorganizama, pa se zato u atmosferi oni ne stvaraju,niti u njoj ive.

U tom smislu ne moemo govoriti o vazdunim

mikroorganizama

Atmosfera je samo pogodna sredina za prenoenjemikroorganizama, jer ukoliko nije prisutna voda onda nepostoje ni uslovi za razvoj mikroorganizama Razlikujemo dve


132/135

postoje ni uslovi za razvoj mikroorganizama. Razlikujemo dvegrane aeromikrobiologije:

Mikrobiologija slobodnog prostora koja je poznata i kaoekstramularna. Ona se bavi izuavanjem mikroorganizama uatmosferi i njhovom ulogom u irenju alergija, epidemija i sl.

Mikroorganizmi u slobodnoj atmosferi se nalaze na esticamapraine i njihov broj varira u irokim granicama.

Prisutni su i sporogeni oblici koji su otporni prema UV-zracima,isuivanju vazduha i sl.

Leti je atmosfera bogatija mikroorganizmima.

Oni se u atmosferi mogu iriti i putem vodenih kapljica ali se


133/135

Oni se u atmosferi mogu iriti i putem vodenih kapljica, ali semanje zadravaju jer voda brzo isparava. Kada je atmosfera

maglovita mikroorganizmi se due zadravaju.

Zato je vazduh istiji posle kie jer mikroorganizmi zajedno sakiom padaju na zemlju.

Mikroorganizmi su u atmosferi izloeni delovanju nepovoljnihinilaca, a naroito nepovoljno dejstvo ispoljavaju UV-zraci,ozon i suenje, pa se odravaju samo sporogeni oblici koji se u

atmosferi ne razmnoavaju, ve samo preivljavaju i ostaju udatom obliku.

Intramularna mikrobiologija zatvorenog prostora bavi seispitivanjem mikroorganizama u zatvorenim prostorima, gde seljudi due zadravaju.


134/135

j j

Ona se posebno interesuje za ivot patogenih mikroorganizamakoji su uzronici raznih bolesti ljudi i ivotinja i njihov broj jezimi daleko vei. To su najee mikroorganizmi kijanja,kaljanja i dr.

Mikroorganizmi se u kapljicama vode zadravaju neko vreme uvazduhu, a mogu se nai i na esticama praine u zatvorenomprostoru.

Pomou UV lampi i gasovitih antiseptika mikroorganizmi semogu unititi u zatvorenim prostorima, a unitavaju seiskljuivo patogeni mikroorganizmi.

to se tie uloge mikroorganizama u atmosferi, oni sudoprinosili njenom sastavu.


135/135

Mikroorganizmi su bili prvi stvaraoci slobodnog O2u atmosferi.

Oni su omoguili odvijanje oksidacionih procesa u prirodi amnogi doprinose i stvaranju molekulskog N, pa je zato

atmosfera glavni rezervoar N za ostale sfere.

Ovde je od posebnog znaaja posebna grupa mikroorganizamakoji se nazivaju azotofiksatori.

Kao prirodna sfera, atmosfera prua ostalim organizmima

Documents

Opšta mikrobiologija