BAKTERIOLOGIJA P3

Prema nainu pribavljanja organskih spojeva, iz kojih zatim procesima katabolizma oslobaaju energiju potrebnu za ivotne procese, razlikujemo dvije skupine organizama:

1. Autotrofi sami izgrauju organske spojeve koristei svjetlosnu i kemijsku energiju kao izvor energije.

2. Heterotrofi da bi doli do energije, moraju uzimati gotovu organsku tvar. Hrane se drugim ivim ili uginulim biljnim ili ivotinjskim organizmima ili njihovim nusproduktima (ivotinje, gljive, veina 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 omoguuju ciklus kruenja tvari, razgrauju sloene organske spojeve do elementarnih spojeva i omoguuju biljkama ponovno zapoinjanje ciklusa proizvodnje organske tvari.

- u okoliu moraju biti raspoloivi izvori kemijskih elemenata i energije, koji su nuni mikroorganizmima za sintezu biokemijskih spojeva

- najjednostavniji tip prehrane je onaj to 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 nuna za sintezu ugljikohidrata,

iskoritavaju kemijske reakcije anorganskih spojeva taj proces sinteze ugljikohidrata kemosinteza kao primarni izvor ugljika koriste CO2, a kao elektron-donor koriste

vodik ili H2S, amonijak, nitrite i spojeve sa eljezom njihove metabolike aktivnosti vane u reakcijama biogeokemijskog

ciklusa (kruenja razliitih kemijskih elemenata izmeu 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. tapii,

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 takoer proizvodi ATP (esto se nalaze i u anaerobnom okoliu)Te reakcije imaju veliko znaenje , jer uvaju duik u obliku nitrata koje mogu koristiti zelene biljke za sintezu aminokiselina

bakterije koje oksidiraju eljezo i mangan oksidiraju eljezo Fe2+ do Fe3+ i mangan Mn2+ do Mn3+, eljezni ili manganovi oksidi, hidroksidi ili karbonati koji nastaju bivaju pohranjeni izvanstanino, u kapsulama, tuljcima ili unutar stanica

Siderocapsa - kapsula prekrivena eljeznim ili manganovim karbonatom

Gallionella sadri stanice na stalku ukojima je pohranjeno eljezo

-kruenje eljeza u prirodi sadri pretvorbufero-iona u feri-ione i obrnuto bakterije imaju priliku da

izvuku energiju iz tih procesa

bakterije koje oksidiraju sumpor Thiobacillus, Thiobacterium, Macromonas

-nemaju fotosintetike pigmente, nazvane i bezbojne bakterije

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

- -neke vrste mogu se upotrijebiti u ponovnom dobivanju itava niza ruda u istom obliku, ukljuujui uranove i sumporne spojeve

Thiobacillus thiooxidans acidofilna bakterija (pH 1,0-3,5) esto povezan s gomilama otpadnog ugljena te nastaje kiseli okoli to uzrokuje ekoloke probleme

Magnetotoksine bakterije gram-negat. mikroaerofilne bakterije, pohranjuju eljezo u svojim stanicama, pokreu se pomou bieva u ovisnosti o Zemljinom magnetskom polju-jedna od osobina je prisutnost magnetita (Fe3O4) koji je okruen magnetosomima poredanim u lance a djeluju kao kompas -kada se nau u magnetskom polju orijentiraju se u smjeru sjever-jug-na Sjevernoj zemljinoj polutki orijentiraju se u smjeru Sjevernog pola, na Junoj polutki u smjeru junog pola, a na Ekvatoru orijentirane su prema obadva pola-ukljuuju duine bakt. (Nitrosomonas i Nitrobacter) i koje oksidiraju sumpor (Thiobacillus)

FOTOTROFNE BAKTERIJE

dobivaju E od svjetla, ali ne oslobaaju O2 kako to ine fotosintetike biljke

sadre bakterijski klorofil (klorofil a i bakterioklorofil a, b, c, d i e) i razliite druge pigmente (grimizni, crveni, naranasti i smei)

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 to im omoguava povezivanje tvorbe NADPH s pretvorbom vode u kisik i pretvaranje svjetlosne E u staninu E u obliku ATP

-cijanobakterije i proklorofite (veza koja nedostaje izmeu fotosintetikih prokariota i eukariotskih biljaka)

Anoksigene fototrofne bakterije ne mogu upotrijebiti H2O kao elektron donor i proizvesti kisik - posjeduju samo fotosustav I, sudjeluju u ekosustavima osiguravajui 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 tapi

Otkrie:Znanstvenici su kasnih 70-ih god.prolog stoljea, otkrili potpuno novu skupinu organizama arheobakterije.Dr. Carl Woese i njegovi kolege, prouavajui sekvence DNK kod prokariota shvatili su da se radi o dvije potpuno razliite skupine mikroorganizama:- one bakterije koje ive na visokim temperaturama ili proizvode metan -obine bakterije i eukarioti

potpuno razliite i fizioloki i morfoloki od svih ostalih skupina mikroorganizama

Gram-poz. i Gram-neg., pokretljive i nepokretne kugliaste, tapiaste, spiralne, nepravilnih oblika ili

pleomorfne dolaze kao pojedinane stanice ili tvore

filamente i nakupine razmnoavaju se binarnim cijepanjem,

pupanjem, fragmentacijom mogu biti aerobne, fakultativno anaerobne

ili striktno anaerobne

Thermoplasma acidophilum(pleomorfni oblik)

Gdje ive arheobakterije?

Arheobakterije naseljavaju najekstremnije lokalitete na naem planetu

neke ive na rubovima izlaznih otvora u

dubokom moru gdje temperatura ide

iznad 100C,

neke ive u vruim izvorima ili u ekstremno

lunatim ili kiselim vodama,

neke mogu preivjeti u ekstremno slanoj vodi,

neke su pronaene 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 staninu membranu koja dijeli stanicu od okolia. Arheobakterijsku stanicu okruuje i stanina stijenka koja joj pomae odrati oblik, ali ta stanina stijenka ne sadri peptidoglikan murein kao ostale bakterije niti celulozu kao eukarioti. Stanina 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 m , filamentarni oblici doseu 200 m nemaju organele omeene membranama imaju jezgrina tijela (nukleoide) njihovi ribosomi su 70S

Poznate su i opisane tri razliite skupine arheobakterija:

metanogeni halobakterije termoacidofili

METANOGENE BAKTERIJE

jedini samostalni izvor prirodnog metana striktni anaerobi koji redukcijom CO2, CO, formijata,

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

sustavu ljudi i ivotinja one su najvea skupina arheobakterija Methanomicrobium, Methanospirilum,

Methanosarcina

Gram negativne ili Gram pozitivne bakterije

Methanosarcina barkeri

HALOBAKTERIJE

ive u vrlo koncentriranim otopinama soli (veliko slano jezero)

imaju jedinstvene stanine stijenke koje su prilagoene okoliu sadre glikoproteine s mnotvom negativno nabijenih (kiselih) aminokiselina koje reagiraju s pozitivno nabijenim ionima Na+ i na taj nain stabiliziraju st. stijenku; ili je stanina stijenka nainjena od sulfatiziranih heteropolisaharida

Halobacterium, Halococcus

Halobacterium salinum

TERMOACIDOFILNE BAKTERIJE

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

ive u ekstremnom vrelom kiselom okoliu (u podrujima dubokog oceana u blizini vulkanskih

otvora) ine osnovu prehrambenog lanca ivei u simbiozi

unutar tkiva ivotinja poput divovskih crva optimalna temperatura rasta via od 80oC pa ak i

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

Gram - negativni tapii, koki ,obvezatni ili fakultativni anaerobi

Desulfurolobus ,Thermoproteus, Hyperthermus butylicus