depolbio4print

11/2/200611/2/2006 Depoluare biochimica Depoluare biochimica -- curs 4curs 4 11

NONOŢŢIUNI DE IUNI DE MICROBIOLOGIE A MICROBIOLOGIE A

MEDIULUI MEDIULUI ÎÎNCONJURATORNCONJURATORAutoriAutori: : AncaAnca NicaNica, Maria , Maria NituNitu, Catalina , Catalina JianuJianu, Angelica , Angelica RaduRadu, Roxana Tudor, , Roxana Tudor,

Gabriela Gabriela VladVlad, , GiorgianaGiorgiana ZamfirZamfir..

11/2/2006 Depoluare biochimica -curs 4

2


LOCUL MICROORGANISMELOR IN LOCUL MICROORGANISMELOR IN MEDIUL INCONJURATORMEDIUL INCONJURATOR

RRăăspandirespandire larglargăă::ÎÎnn naturănatură, la , la oriceorice nivelnivel de de organizareorganizare a a materieimateriei vii, vii, fiecarefiecare organism organism îîşşii contureazăconturează un un anumitanumit spaspaţţiuiu de de existenexistenţţăă numitnumit habitat. habitat. ÎÎnn cadrulcadrul săusău, , îîntrentre membriimembriiaceleiaaceleiaşşii speciispecii se se stabilescstabilesc relarelaţţiiii de de interacinteracţţiuneiunebiologicăbiologică care care staustau la la bazabaza formăriiformării şşii funcfuncţţionăriiionării uneiuneicomunităcomunităţţii bioticebiotice. . ÎÎnn mod mod inevitabilinevitabil îînsănsă, , pentrupentru aa--şşiiasiguraasigura supraviesupravieţţuireauirea biologicăbiologică, , oriceorice comunitatecomunitatebioticăbiotică trebuietrebuie săsă--şşii dezvoltedezvolte un un sistemsistem propriupropriu de de relarelaţţiiii cu cu mediulmediul abioticabiotic din din juruljurul săusău, , astfelastfel îîncâtncât, , prinprincondicondiţţionăriionări şşii adaptăriadaptări succesivesuccesive, , îîntrentre acesteaacestea se se stabilescstabilesc complexecomplexe mecanismemecanisme de de interacinteracţţiuneiune, , organizateorganizate îîntrntr--oo structurăstructură unitarăunitară şşii dinamicădinamică numitănumităsistemsistem ecologic ecologic sausau ecosistemecosistem..


MicroorganismeleMicroorganismele au un impact au un impact imensimens asupraasupra chimieichimiei ppăămmâântuluintului şşi a i a transformarilortransformarilor geochimicegeochimice, cu , cu rolrol critic critic sausau esenesenţţialial penpenttrurucontinuareacontinuarea existenexistenţţeiei plantelorplantelor sausau animaleloranimalelor..ComunitaComunitaţţiile le naturalenaturale de de microorganismemicroorganisme pot pot fifi utilizateutilizate foartefoarte eficienteficientpentrupentru recircularearecircularea reziduurilorreziduurilor vegetalevegetale şşi i animaleanimale şşi i pentrupentru celecele maimaimultemulte reziduurireziduuri ale ale societasocietaţţii ii industrializateindustrializate. .

Un gram de sol conUn gram de sol conţţine>100ine>100..000000..000 celule microbiene apar000 celule microbiene aparţţinând la 100 inând la 100 –– 1000 specii diferite1000 specii diferiteCorpul uman adăposteCorpul uman adăposteşşte peste 10te peste 1099 celule microbienecelule microbiene

Exista cca. 100000 specii cunoscuteExista cca. 100000 specii cunoscuteDiversitatea reala a speciilor se estimează la un număr de Diversitatea reala a speciilor se estimează la un număr de 101066 –– 10107 7

speciispeciiMicroorganismele sunt implicate in practic toate procesele globaMicroorganismele sunt implicate in practic toate procesele globale le (ex.: ciclurile elementelor)(ex.: ciclurile elementelor)Microorganismele joaca un rol de importanta vitala in Microorganismele joaca un rol de importanta vitala in biotehnologiebiotehnologie(ex.: fabricarea antibioticelor, procese fermentative(ex.: fabricarea antibioticelor, procese fermentative)), , ca ca sisi in in proteciaproteciamediuluimediului inconjuratorinconjurator ((bioremedierebioremediere, biodegradare, stabilizare), biodegradare, stabilizare)


Clasificarea organismelorClasificarea organismelor viivii

Eucariote

Alge Fungi Protozoare

Procariote

Alge albastru-verzui Bacterii

AnimaleRotifere

Crustacee

PlanteMuşchiFerigi


ClasificareaClasificarea microorganismelormicroorganismelorMicroorganismeleMicroorganismele suntsunt clasificateclasificate îîn n douadoua categoriicategorii, , îîn n funcfuncţţieie de de complexitateacomplexitatea lorlor structuralstructuralăă::

ProcarioteProcarioteStructură simplăStructură simplă, , farăfară organorganiteite celularecelulare..Au pereteAu peretelele celular celular grosgros şşi format din i format din polizaharidepolizaharide, , avavâândndcompozicompoziţţieie diferitdiferităă îîn n funcfuncţţieie de specie. Are de specie. Are rolulrolul de a de a delimitadelimitaspaspaţţiuliul intracelularintracelular. Ex: . Ex: bacteriilebacteriile sisi algelealgele albastrealbastre verziverzi..Bacteriile aparBacteriile aparţţin clasei in clasei SCHIZOMYCETESSCHIZOMYCETES ce conce conţţin 10 ordinein 10 ordine,,dindintretre care două sunt care două sunt::-- PSEUDOMONADALESPSEUDOMONADALES-- EUBACTERIALESEUBACTERIALESşşi coni conţţin toate bacteriile importante pentru bacteriologia alimentarăin toate bacteriile importante pentru bacteriologia alimentară..

EucarioteEucarioteStructuri mai complicate, celule mai mari decât bacteriile, cu dStructuri mai complicate, celule mai mari decât bacteriile, cu diverse iverse organorganiteite specializatespecializate. Ex: . Ex: drojdiidrojdii, , mucegaiurimucegaiuri sisi protozoareprotozoare..


Ca mucegaiuri importante Ca mucegaiuri importante amintimamintim ASPERGILLUSASPERGILLUS, , DIDIUMDIDIUM, , PENICILLIUMPENICILLIUM, , MONILIAMONILIA. .

Unele specii de Unele specii de AspergillusAspergillus pot produce toxine foarte puternice numite pot produce toxine foarte puternice numite AALFLFA TOXINE ce produc leziuni grave A TOXINE ce produc leziuni grave îîn organismul celor care le n organismul celor care le consumăconsumă. .

Dintre drojdii sunt importante genurile Dintre drojdii sunt importante genurile SAHAROMYCESSAHAROMYCES::cerevisiarecerevisiare pentru bere pentru bere şşi i îîn panifican panificaţţieieellipsoideusellipsoideus –– la fermentarea vinuluila fermentarea vinuluirouxiirouxii –– se dezvoltă pe siropul de zahăr se dezvoltă pe siropul de zahăr, gem, jeleu, miere, gem, jeleu, mieremelismelis

Unele drojdii (Unele drojdii (osmofileosmofile) produc alterarea acestor produse () produc alterarea acestor produse (drojdiile drojdiile debaromycesdebaromyces şşi i rhodohtorularhodohtorula alterează alimentele conservate prin alterează alimentele conservate prin săraresărare).).Drojdia Drojdia Candida Candida mycodermamycoderma sintetizează sintetizează îîn mediile de cultură n mediile de cultură îîn n care se dezvoltă proteinele care se dezvoltă proteinele şşi vitaminele.i vitaminele. Aceste medii sunt folosite Aceste medii sunt folosite ca sursă de vitamineca sursă de vitamine..ProtozoareleProtozoarele suntsunt organismeorganisme care au care au fostfost îîncadratencadrate îînn RReegnulgnulProtozoaProtozoa. . DintreDintre protozoareprotozoare, , putemputem amintiaminti speciispecii ca ca Paramecium Paramecium caudatumcaudatum, , EpidiniumEpidinium spsp., ., OphryoscolexOphryoscolex spsp..


ComparatieComparatie intreintre PK. PK. sisi EK.EK.

Relativ groasa, Relativ groasa, asemanatoareasemanatoare cu a PK. cu a PK. dardar continecontine sisi sterolisteroli..

Relativ subRelativ subţţire, alire, alcătuita cătuita dindintrtr--un un bistratbistratfosfolipidicfosfolipidic, , delimitanddelimitand o o zonazona proteicaproteica

Membrana Membrana PlasmaticaPlasmatica

Mitocondrii, cloroplaste, Mitocondrii, cloroplaste, reticulreticulendoplasmaticendoplasmatic ribozomiribozomi, , aparataparat Golgi, Golgi, vacuolevacuole, , lizozomilizozomi..

RibozomiRibozomi sisi incluziuniincluziunicitoplasmaticecitoplasmatice

OrganOrganiteite

Apar cromozomiApar cromozomiMolecule singulare, nu Molecule singulare, nu apar cromozomi, sau apar cromozomi, sau apare unul singurapare unul singur

AADNDN

Nuclee reale, membrana nuclearaNuclee reale, membrana nuclearaNucleuNucleu primitivprimitiv, nu , nu esteestedelimitatdelimitat de de membranamembrananuclearanucleara

NucleuNucleu

Mai mari, Mai mari, 2 2 –– 200 200 μμmm

Mici, 0,5 Mici, 0,5 –– 2 2 μμmmMărime celulaMărime celula

EucarioteEucarioteProcarioteProcarioteCriteriuCriteriu de de comparatiecomparatie


““propro””= p= premergătorremergător, +", +"karyoskaryos" = nucleu" = nucleu"eu" = real, + ""eu" = real, + "karyoskaryos" = nucleu" = nucleu



UltrastructuraUltrastructura celuleicelulei ProcarioteProcariote UltrastructuraUltrastructura celulei Eucariotecelulei Eucariote

CeluleleCelulele procarioteprocariote nu au un nu au un nucleunucleu individualizat,delimitatindividualizat,delimitat de de citoplasmacitoplasmaprintrprintr--oo membranamembrana, , cici doardoar o o masamasa nuclearanucleara numitanumita nucleotid.Acestenucleotid.Aceste celulecelulesuntsunt unitateaunitatea structuralastructurala a a bacterieibacteriei..

CeluleleCelulele eucarioteeucariote au un au un nuclenucle binebine individualizatindividualizat ,,delimitatdelimitat de o de o membranamembrana. . AcesteAceste celulecelule suntsunt celecele vegetalevegetale sausau animaleanimale. . CelulaCelula are o stare de solare o stare de sol--gel,avandgel,avand permeabilitatepermeabilitate selectivaselectiva


Arborele vieArborele vieţţiiii-- CarlCarl WoeseWoese (Universitatea din (Universitatea din IllinoisIllinois))

Comparând secvenComparând secvenţţe genetice (ARN) ale e genetice (ARN) ale ribosomilorribosomilor din diverse structuri din diverse structuri celulare, ca si structura lipidelor din membrana celulara si recelulare, ca si structura lipidelor din membrana celulara si rezistenta la zistenta la antibiotice a diverselor microorganisme, antibiotice a diverselor microorganisme, WoeseWoese a descoperit ca a descoperit ca organismele pot fi clasificate in trei grupuri majore diferite dorganismele pot fi clasificate in trei grupuri majore diferite de evolue evoluţţie ie (domenii, conform filogeniei moleculare), : (domenii, conform filogeniei moleculare), : ArchaeaArchaea si si BacteriaBacteria((EubacteriaEubacteria), diferite atât intre ele cat si fata de ), diferite atât intre ele cat si fata de EukaryaEukarya


Caracteristici ale bacteriilorCaracteristici ale bacteriilorBacterii Bacterii –– unele bacterii posedă unele bacterii posedă şşi cili sau flageli (pentru mii cili sau flageli (pentru mişşcare). Altcare). Altele prezintă ele prezintă şşi o i o formă formă (spor) (spor) rezistentă la căldură rezistentă la căldură şşi dezinfectante (ageni dezinfectante (agenţţii care ii care îîn general distrug n general distrug microbii). Ei se fmicrobii). Ei se formează ormează îîn interiorul celulelor bacteriene de formă sferică sau ovalăn interiorul celulelor bacteriene de formă sferică sau ovală. . RecunoaRecunoaşşterea se face după modul de aterea se face după modul de aşşezare a sporilor ezare a sporilor îîn interiorul acestora. Sporii n interiorul acestora. Sporii sunt plasasunt plasaţţi central , i central , subterminalsubterminal sau terminal . sau terminal . Bacteriile supravieBacteriile supravieţţuiesc foarte mult (uiesc foarte mult (îîn conserve alimentare au fost găsin conserve alimentare au fost găsiţţi după i după 114 114 ani spori ani spori viivii). Ei). Ei germinează foarte u germinează foarte uşşor, plasaor, plasaţţi i îîn medii favorabile.n medii favorabile. Trecerea de la Trecerea de la forma vegetativă la cea de spor se numeforma vegetativă la cea de spor se numeşşte te sporularesporulare. O. O celulă bacteriană formează celulă bacteriană formează un singur spor.un singur spor.Ca si Eucariotele, au membrana celulara compusa din lanCa si Eucariotele, au membrana celulara compusa din lanţţuri de uri de acizi graacizi graşşi i neramificaneramificaţţi legate de glicerina ca esterii legate de glicerina ca esteriPerePereţţii celulari, conii celulari, conţţin in peptidoglicanpeptidoglicanSunt sensibile la antibioticele tradiSunt sensibile la antibioticele tradiţţionale, dar sunt rezistente la majoritatea ionale, dar sunt rezistente la majoritatea antibioticelor care afectează Eucarioteleantibioticelor care afectează EucarioteleTraiescTraiesc la la temperaturitemperaturi intreintre --55°° sisi 9090°°C cu C cu temperaturitemperaturi optimeoptime intreintre 1515°°--4040°°CCSe Se dezvoltadezvolta in in domeniudomeniu de pH de la 1,5de pH de la 1,5--2 2 panapana la 10la 10DupaDupa tolerantatoleranta la la oxigenoxigen bacteriilebacteriile pot pot fifi: strict aerobe, anaerobe, aerobe : strict aerobe, anaerobe, aerobe facultativfacultativanaerobe anaerobe sisi microaerofilemicroaerofile..Pot produce Pot produce enzimeenzime inductibileinductibileFormeazaFormeaza endosporiendospori bacterienibacterieni rezistentirezistenti la la metodelemetodele uzualeuzuale de de sterilizaresterilizare


Structura Structura peptidoglicanuluipeptidoglicanului

peptidoglicanpeptidoglican = polimer de = polimer de peptidepeptide (tipic 4 amino acizi, lega(tipic 4 amino acizi, legaţţi i îîncrucincrucişşat cu at cu alte lanalte lanţţuri) si uri) si glicaniglicani ( (alcătuialcătuiţţi prin alternarea unor aminozaharuri) i prin alternarea unor aminozaharuri) Amino Amino -- zzaharuriaharuri îîntâlnite in ntâlnite in peptidoglicanpeptidoglican

oo NN--acetacetiilglucolglucozzaminaamina (NAG). (NAG). AAcidcid NN--acetacetiill muramicmuramic (NAM(NAM))

•Aminozaharurile NAG - NAM sunt legate intre ele printr-o legătura ß -1,4 •Nota: lanţul glicanic este similar chitinei (= carapacea homarilor), un polimer de NAG


Structura chimica a Structura chimica a peptidoglicanuluipeptidoglicanului(simboluri: G = NAG, M = NAM)(simboluri: G = NAG, M = NAM)


CeleCele treitrei elementeelementeconstitutiveconstitutive formeazaformeaza o o reteareteadensadensa care care inconjoarainconjoara ca un ca un

sac sac celulacelula bacterianabacteriana, , conferinduconferindu--ii protectieprotectie fatafata de de presiuneapresiunea osmoticaosmotica internainterna sisi

fatafata de de factoriifactorii externiexterni..


BacteriileBacteriile se impart in: se impart in: ““Gram negativeGram negative””: : membranamembrana dubladubla, , stratstrat peptidoglicanpeptidoglican subtiresubtire, , periplasmaperiplasma

““Gram positiveGram positive””: : membranamembrana simplasimpla, , stratstrat peptidoglicanpeptidoglican grosgros ((retearetea complexacomplexa, , asemanatoareasemanatoare probabilprobabil din din multemulte punctepuncte de de vederevedere periplasmeiperiplasmei))

In functie de structura peretelui celular, bacteriile gram negative pot fi patogenesau nu.


VarietatiVarietati de bacterii de bacterii –– organisme procariote monocelulareorganisme procariote monocelulare(func(funcţţie de forma)ie de forma)

Fotografie Microscop ElectronicFotografie Microscop Electronic

StaphylococcusStaphylococcusSfere (coci)Sfere (coci)

Pseudomonas Pseudomonas AeruginosaAeruginosaEscherichia ColiEscherichia Coli

BastonaBastonaşşe e (bacili)(bacili)

DenumireDenumire(Gen (Gen -- Specie)Specie)

FormaForma


eeHaloarcula Haloarcula ((http://www.mbio.ncsu.edu/Jhttp://www.mbio.ncsu.edu/JWB/MB409/lecture/lecture19WB/MB409/lecture/lecture19/haloarcula.jpg/haloarcula.jpg

Pătrate Pătrate (1981)(1981)

Fara pereFara pereţţi celulari i celulari –– fara fara forma proprieforma proprieMycoplasmas Mycoplasmas ((http://http://vetmed.ufl.eduvetmed.ufl.edu//sacssacs//wiwildlifeldlife//photosphotos//MycoplasmaMycoplasma/m/myco1.html)yco1.html)

PleiomorfePleiomorfe

Formează miceliiFormează miceliiActinomyceteActinomycete (Streptomyces (Streptomyces Griseus)Griseus)(http://helios.bto.ed.ac.uk/bto(http://helios.bto.ed.ac.uk/bto/microbes/penicill.htm)/microbes/penicill.htm)CyanobacteriaCyanobacteria

FilamenteFilamente

Borrelia burgdorferiBorrelia burgdorferihttp://www.bact.wisc.edu/bachttp://www.bact.wisc.edu/bact330/lecturelymet330/lecturelymeSpirocheteSpirochete

SpiraleSpirale


Dimensiunea unei bacterii comparativ cu dimensiunea unei Dimensiunea unei bacterii comparativ cu dimensiunea unei hematiihematii

SangeleSangele, cu , cu toatetoate componentelecomponentele sale, sale, oferaofera informatiiinformatii foartefoarte utile utile pentrupentruverificareaverificarea stariistarii noastrenoastre de de sanatatesanatate. . GlobuleleGlobulele rosiirosii ((numitenumite sisi eritrociteeritrocite sausauhematiihematii), ), trombociteletrombocitele ((placheteplachete) ) sisiglobuleleglobulele albealbe ((leucociteleucocite) pot ) pot fifi numaratenumaratesisi analizateanalizate ca aspect ca aspect prinprin intermediulintermediuluneiunei analizeanalize care care poartapoarta numelenumele de de hemoleucogramahemoleucograma, , prescurtatprescurtat HLG. HLG.

HematiileHematiile traiesctraiesc in in mediemedie de de patrupatruluni,dupaluni,dupa care care imbatranescimbatranesc sisi isiisi schimbaschimbaforma; forma; apoiapoi suntsunt distrusedistruse sisi reciclatereciclate in in splinasplina sisi ficat.Existaficat.Exista atatatat de de multemultehematiihematii in organism ,in organism ,incatincat in in fiecarefiecaresecundasecunda corpulcorpul trebuietrebuie sasa maimai producaproducaaproximativaproximativ douadoua milioanemilioane ,,pentrupentru a le a le inlocuiinlocui pepe celecele care care mormor in mod natural. in mod natural. SpreSpre deosebiredeosebire de de hematiihematii,o,o parte din parte din celulelecelulele nervoasenervoase din din creiercreier au au aceeasiaceeasivarstavarsta ca ca sisi noinoi..

11/2/200611/2/2006 Depoluare biochimica Depoluare biochimica -- curs 4curs 4 2121 11/2/200611/2/2006 Depoluare biochimica Depoluare biochimica -- curs 4curs 4 2222

Unele grupe de procariote diferă profund de restulUnele grupe de procariote diferă profund de restul prinprin faptulfaptul ca au ca au nevoienevoiede de conditiiconditii extreme extreme pentrupentru a a traitrai::

MetanogeneleMetanogenele: : –– producătoare anaerobe de metan producătoare anaerobe de metanHalofile extremeHalofile extreme: : -- dependente de prezenta sărurilor dependente de prezenta sărurilorHipertermofileHipertermofile: : -- dependente de temperaturi ridicatedependente de temperaturi ridicateTermoplasmaticeTermoplasmatice: grup de organisme : grup de organisme farafara perepereţţi celulari, dependente de i celulari, dependente de temperatura si aciditatetemperatura si aciditate

Multe din aceste medii se aseamănă cu condiMulte din aceste medii se aseamănă cu condiţţiile din vechime (arhaice) de iile din vechime (arhaice) de pe pe TerraTerra –– de unde denumirea de unde denumirea ArcheaArcheaCresc in comun cu bacteriile, carCresc in comun cu bacteriile, care realizează atacul inie realizează atacul iniţţial asupra ial asupra poluanpoluanţţilor, producând substratul ilor, producând substratul metanogenmetanogen..Sunt celule Sunt celule procarioticeprocarioticeSpre deosebire de Bacterii si Eucariote, au membrana celulara coSpre deosebire de Bacterii si Eucariote, au membrana celulara compusa din mpusa din lanlanţţuri de acizi grauri de acizi graşşi ramificai ramificaţţi legate de glicerina ca eterii legate de glicerina ca eteriPerePereţţii celulari conii celulari conţţin in peptidoglicanpeptidoglicanNu sunt sensibile la unele antibiotice ce afectează bacteriileNu sunt sensibile la unele antibiotice ce afectează bacteriile,, fiind insa fiind insa sensibile la unele ce afectează eucariotelesensibile la unele ce afectează eucarioteleConConţţin ARN specific in ARN specific arheabacteriilorarheabacteriilor

Caracteristici ale Caracteristici ale archaebacteriilorarchaebacteriilor ((ArcheaArchea))

11/2/200611/2/2006 Depoluare biochimica Depoluare biochimica -- curs 4curs 4 2323 11/2/200611/2/2006 Depoluare biochimica Depoluare biochimica -- curs 4curs 4 2424

Caracteristici ale eucariotelorCaracteristici ale eucariotelorExistaExista celule celule eucarioteucariotee

Unicelulare (Unicelulare (coenociticecoenocitice)) sau sau micelialemiceliale –– diferendiferenţţiere slaba iere slaba a a membraneimembranei celularecelulareMulticelulareMulticelulare –– binebine diferentiatediferentiate, se , se grupeazagrupeaza in in tesuturitesuturi

Structuri Structuri complexecomplexe, cu nucleu real, cu nucleu real delimitatdelimitat de o de o membranamembrana nuclearanuclearaCa si bacteriile, Ca si bacteriile, au membrane alcătuite din acizi graau membrane alcătuite din acizi graşşi neramificai neramificaţţi legai legaţţi de i de glicerina ca esteriglicerina ca esteri, , contincontin in plus in plus sterolisteroliNu toate eucariotele au pereNu toate eucariotele au pereţţi celulari, dar perei celulari, dar pereţţii celor care au nu conii celor care au nu conţţin in peptidoglicanpeptidoglicanSunt sensibile numai la anumite antibiotice, specifice lorSunt sensibile numai la anumite antibiotice, specifice lorNucleulNucleul continecontine unulunul sausau maimai multi multi cromozomicromozomi care care formeazaformeaza cromatinacromatina, , cromozomicromozomi suntsunt formatiformati din ADNdin ADNConConţţin ARN specific in ARN specific eucarioticeucariotic44 regnuriregnuri ((ProtistaProtista, Fungi, , Fungi, PlantaePlantae, , AnimaliaAnimalia))


ProtisteProtiste –– organisme simple, predominant organisme simple, predominant eucarioticeeucariotice, , cu cu nutritienutritie de tip de tip absorbativabsorbativ. Ex: . Ex: alge, protozoarealge, protozoare

ProtozoareleProtozoarele sunt microorganisme unicelulare, sunt microorganisme unicelulare, farafara perepereţţi i celulari Sunt celulari Sunt chemoheterotrofechemoheterotrofe aerobe sau facultativ aerobe sau facultativ anaerobe. Cele importante in tratarea biologica a apelor anaerobe. Cele importante in tratarea biologica a apelor includ: includ: amoebeamoebe, flagelate, ciliate fixe sau suspendate. , flagelate, ciliate fixe sau suspendate. Importanta lor in procesul de tratare consta in faptul ca Importanta lor in procesul de tratare consta in faptul ca reprezintă hrana pentru bacterii si menreprezintă hrana pentru bacterii si menţţin echilibrul natural in echilibrul natural intre diversele grupe de microorganisme care intervin in intre diversele grupe de microorganisme care intervin in procesul de tratare biologica a apelor.procesul de tratare biologica a apelor.

AlgeleAlgele –– organisme organisme uniuni-- sau multicelulare, hrana prin sau multicelulare, hrana prin fotosintezafotosinteza, , prezenta lor pe suprafaprezenta lor pe suprafaţţa apelor este dăunătoare a apelor este dăunătoare îîntrucât dezvoltarea lor rapida duce la acoperirea apelor ntrucât dezvoltarea lor rapida duce la acoperirea apelor naturale. Genereanaturale. Genereazăză de asemenea gust si mirosuri neplăcute de asemenea gust si mirosuri neplăcute ale apelor.ale apelor.


•• Fungi Fungi –– organisme organisme uniuni-- sau pluricelulare cu celule de tip sau pluricelulare cu celule de tip eucarioticeucariotic. Au . Au perete celular dar nu sunt organizate in perete celular dar nu sunt organizate in ţţesuturi. Nu reaesuturi. Nu realizează lizează fotosinteza si obfotosinteza si obţţin in nutrientinutrienti prin absorbprin absorbţţie. Sie. Sunt in majoritate saprofite, unt in majoritate saprofite, care se hrănesc cu organisme moartecare se hrănesc cu organisme moarte. A. Alături de bacteriilături de bacterii, sunt , sunt principalele organisme responsabile de descompunerea carbonului principalele organisme responsabile de descompunerea carbonului in in biosfera. Fata debiosfera. Fata de bacterii prezintă avantajul ca pot sa crească in medii bacterii prezintă avantajul ca pot sa crească in medii umede si in medii cu pH scăzut umede si in medii cu pH scăzut (acide). Ex: (acide). Ex: fungi, drojdii, putregaiurifungi, drojdii, putregaiuri

•• PlantePlante –– organisme multicelulare din celule organisme multicelulare din celule eucarioticeeucariotice. Celulele sunt . Celulele sunt organizate in organizate in ţţesuturi. Obesuturi. Obţţin in nutrientiinutrientii prin fotosinteza si absorbprin fotosinteza si absorbţţie. Ex.: ie. Ex.: mumuşşchi, ferigi, conifere, plante cu florichi, ferigi, conifere, plante cu flori

•• Animale Animale –– organisme pluricelulare cu celule de tip organisme pluricelulare cu celule de tip eucarioticeucariotic. Celulele . Celulele sunt organizate in sunt organizate in ţţesuturi. Obesuturi. Obţţin in nurientiinurientii prin ingestie. Ex: prin ingestie. Ex: rotifere,rotifere,viermi (nematode), insecte, vertebrateviermi (nematode), insecte, vertebrate


Protozoar Alge Fungi

Entamoeba coli Rotifer Crustaceu

NecesitaNecesitaţţi nutrii nutriţţionale ale bacteriilor (ionale ale bacteriilor (nutrientinutrienti))Elemente chimice de bazaElemente chimice de baza

Component al citocromilor, al unor proteine nonComponent al citocromilor, al unor proteine non--hemice conhemice conţţinând fier si cofactor al unor reacinând fier si cofactor al unor reacţţii ii enzimaticeenzimatice

Săruri de FeSăruri de Fe0,20,2FierFier

Cation anorganic celular, cofactor al unor enzime, Cation anorganic celular, cofactor al unor enzime, component al endosporilorcomponent al endosporilor

Săruri de CaSăruri de Ca0,50,5Calciu Calciu

Cation celular anorganic, cofactor pentru unele Cation celular anorganic, cofactor pentru unele reacreacţţii enzimaticeii enzimatice

Săruri de MgSăruri de Mg0,50,5MagneziuMagneziu

Cation celular anorganic de baza si cofactor pentru Cation celular anorganic de baza si cofactor pentru unele coenzimeunele coenzime

Săruri de KSăruri de K11PotasiuPotasiu

Constituent al cisteinei, metioninei, glutationului, a Constituent al cisteinei, metioninei, glutationului, a unor coenzimeunor coenzime

SOSO44,H,H22S, SOS, SO22, compu, compuşşi organici i organici cu sulfcu sulf

11SulfSulf

Costituent al acizilor nucleici, nucleotidelor, Costituent al acizilor nucleici, nucleotidelor, fosfolipidelorfosfolipidelor

FosfaFosfaţţi anorganici (POi anorganici (PO44))33FosforFosfor

Constituent principal al compuConstituent principal al compuşşilor organici si al apeiilor organici si al apeiApa, compuApa, compuşşi organici, Hi organici, H2288HidrogenHidrogen

Constituent al aminoacizilor, acizilor nucleici, Constituent al aminoacizilor, acizilor nucleici, nucleotidelor si coenzimelornucleotidelor si coenzimelor

NHNH33, NO, NO33, N, N22, compu, compuşşi oi orrganiciganici1414AzotAzot

Costituent al materialului celular si al apei; OCostituent al materialului celular si al apei; O22 ––acceptor de electroni in respiraacceptor de electroni in respiraţţia aerobaia aeroba

Apa, compuApa, compuşşi organici, COi organici, CO22, O, O222020OxigenOxigen

Constituent de baza al materialului celularConstituent de baza al materialului celularCompuCompuşşi organicii organiciBioxid de carbonBioxid de carbon

5050CarbonCarbon

FuncFuncţţiaiaSursaSursa% % MMaterialaterialuscatuscat

ElementElement


MicroMicroelemente (contaminanelemente (contaminanţţi in ape)i in ape)

Ioni metalici necesari in Ioni metalici necesari in cantitaticantitati foarte mici in unele foarte mici in unele celule, dificcelule, dificil de măsuratil de măsurat. N. Nu trebuie adăugau trebuie adăugaţţi in i in mediul de cultura, ei sunt prezenmediul de cultura, ei sunt prezenţţi ca contaminani ca contaminanţţi in i in ape. Acape. Acţţionează drept ionează drept cofactoricofactori in unele procese in unele procese celulare enzimatice celulare enzimatice Exemple: Exemple: MMn, Co, Un, Cu, si Nn, Co, Un, Cu, si Nii


Surse de Carbon si Energie pentru creSurse de Carbon si Energie pentru creşşterea bacterianaterea bacteriana

Spre a se Spre a se dezvoldezvoltta natural sau in laborator,a natural sau in laborator, o bacterie trebuie sa o bacterie trebuie sa dispună dedispună de::

O sursa de energieO sursa de energieO sursa de carbonO sursa de carbonAAllţţii nutrientinutrientiCondiCondiţţii fizice favorabileii fizice favorabile

ConcentraConcentraţţia de oxigenia de oxigentemperaturatemperaturapHpH

Clasificarea bacteriilor funcClasificarea bacteriilor funcţţie de sursa de energie:ie de sursa de energie:FototrofeFototrofe: folosesc energia luminoasa: folosesc energia luminoasaHeterotrofe (Heterotrofe (chemoheterotrofechemoheterotrofe):): folosesc folosesc (oxidea(oxideazăză) carbon ) carbon organic (energia reacorganic (energia reacţţiei de oxidare)iei de oxidare)Autotrofe:Autotrofe: folosesc COfolosesc CO22LitotrofeLitotrofe:: folosesc folosesc (oxidea(oxideazăză) compu) compuşşi anorganicii anorganici


Tipuri nutriTipuri nutriţţionale majore ale procariotelorionale majore ale procariotelor

Majoritatea Majoritatea bacteriilor, unele bacteriilor, unele ArchaebacteriiArchaebacterii

CompuCompuşşi organicii organiciCompuCompuşşi i organiciorganici

Chemoheterotrofe Chemoheterotrofe sau sau HeterotrofeHeterotrofe

Câteva Bacterii si Câteva Bacterii si multe multe ArcheabacteriiArcheabacterii

COCO22CompuCompuşşi i anorganici anorganici HH22,NH,NH33,NO,NO2, 2, HH22S, S,

ChemoautotrofeChemoautotrofe sau sau Litotrofe(litoautotrofe)Litotrofe(litoautotrofe)

Unele bacterii Unele bacterii roroşşii si verziii si verzi

CompuCompuşşi organicii organiciLuminaLuminaFotoheterotrofeFotoheterotrofe

Cianobacterii, Cianobacterii, bacterii robacterii roşşii si ii si verziverzi

COCO22LuminaLuminaFotoautotrofeFotoautotrofe

ExempleExempleSursa carbonSursa carbonSursa Energie Sursa Energie Tip nutriTip nutriţţionalional


FACTORI CARE INFLUENTEAZA CRESTEREA FACTORI CARE INFLUENTEAZA CRESTEREA BACTERIILORBACTERIILOR

1.1. CondiCondiţţii fiziceii fiziceTemperatura de dezvoltareTemperatura de dezvoltare

Minima Minima –– sub valoarea minima sub valoarea minima -- viteza de creviteza de creşştere nulatere nulaOptima Optima –– viteza de creviteza de creşştere maximatere maximaMaxima Maxima -- peste valoarea maxima peste valoarea maxima -- viteza de creviteza de creşştere nulatere nula

4 clase de bacterii, din punct de vedere al temperaturii optime 4 clase de bacterii, din punct de vedere al temperaturii optime de viata:de viata:

PsihrofilePsihrofile –– prefera temperaturi scăzute prefera temperaturi scăzute, interval optim: , interval optim: --5 5 00C C ––15 15 00C. C. Răspândite in zona arctica si antarcticaRăspândite in zona arctica si antarctica, curen, curenţţi alimentai alimentaţţi i de ghede gheţţariariMezofileMezofile –– prefera temperaturi moderate, interval optim: 25 prefera temperaturi moderate, interval optim: 25 00C C ––45 45 00C. Includ bacterii din sol, din si de pe organisme vii C. Includ bacterii din sol, din si de pe organisme vii superioresuperioreTermofileTermofile –– prefera temperaturi ridicate, interval optim: 45 prefera temperaturi ridicate, interval optim: 45 00C C ––70 70 00C. C. Răspândite in izvoare termaleRăspândite in izvoare termale, in depozite de compost, in depozite de compostHipertermofileHipertermofile –– prefera temperaturi extreme, interval optim de prefera temperaturi extreme, interval optim de temperatura: 70 temperatura: 70 00C C –– 110 110 00CC

11/2/200611/2/2006 Depoluare biochimica Depoluare biochimica -- curs 4curs 4 3333 3434

Oxigenul – in funcţiei de necesitatile de oxigen, bacteriile sunt:Obligatoriu aerobe – cresc numai in prezenta oxigenului. Isi obţin energia prin respiraţie aeroba.Microaerofile – au nevoie de o concentraţie mica de oxigen spre a se dezvolta (2% - 10%), concentraţiile mai mari chiar inhibând creşterea. Isiobţin energia prin respiraţie aeroba.Obligatoriu anaerobe – se dezvolta numai in absenta oxigenului, in prezenta acestuia mor. Isi obţin energia prin respiraţie anaeroba sau fermentaţie.Anaerobe aerotolerante – nu pot folosi oxigenul pentru transformări de energie dar pot creste in prezenta acestuia. Isi obţin energia prin fermentaţieFacultativ anaerobe – se dezvolta atât in absenta cat si in prezenta oxigenului, in general mai bine in prezenta acestuia. Isi obţin energia prin respiraţie aeroba când oxigenul este prezent sau prin fermentaţie in absenta acestuia. Majoritatea bacteriilor fac parte din aceasta categorie.

Galben – mediu lipsit de bacterii

Muştar – mediu cu creştere bacteriana


pHpH--ululNeutrofileNeutrofile -- cresc cel mai cresc cel mai bine intervalul de pH 5 bine intervalul de pH 5 -- 8.8.AcidofileAcidofile -- cresc cel mai cresc cel mai bine la pH < 5.5.bine la pH < 5.5.AlcalofileAlcalofile -- cresc cel mai cresc cel mai bine la pH > 8.5.bine la pH > 8.5.


Presiunea osmotica Presiunea osmotica –– Procesul deProcesul de osmoza presupune osmoza presupune deplasarea apei printrdeplasarea apei printr--o membrana dintro membrana dintr--o zona cu o zona cu concentraconcentraţţie mica de săruri dizolvate ie mica de săruri dizolvate (concentra(concentraţţie mare de ie mare de apa) spre o zona cu apa) spre o zona cu conceconcenntratietratie mai mare de săruri dizolvate mai mare de săruri dizolvate (concentra(concentraţţie mica de apa), ie mica de apa), farafara consum energetic.consum energetic.

O celula se poate afla in trei tipuri de mediu:O celula se poate afla in trei tipuri de mediu:IzotonicIzotonic –– concentraconcentraţţia apei si a ia apei si a solutuluisolutului sunt identice sunt identice îînăuntrul si in năuntrul si in exteriorul celulei, apa deplasânduexteriorul celulei, apa deplasându--se in proporse in proporţţie identica ie identica îînspre si dinspre nspre si dinspre celulacelulaHipertonicHipertonic –– concentraconcentraţţia apei este mai mare in interiorul celulei, decât in ia apei este mai mare in interiorul celulei, decât in afara acesteia, apa din celula deplasânduafara acesteia, apa din celula deplasându--se spre exteriorul acesteiase spre exteriorul acesteiaHipotonicHipotonic –– concentraconcentraţţia apei este mai mare in exteriorul celulei decât in ia apei este mai mare in exteriorul celulei decât in interior, apa depinterior, apa deplasândulasându--se către celulase către celula..

Majoritatea bacteriilor necesita pentru creMajoritatea bacteriilor necesita pentru creşştere optima un mediu tere optima un mediu izotonicizotonic sau hipotonic.sau hipotonic.bacteriile care necesita concentrabacteriile care necesita concentraţţii de sare de pana la ii de sare de pana la 10 % se 10 % se numesc numesc osmotoleranteosmotolerante iar cele care necesita concentraiar cele care necesita concentraţţii saline ii saline mari ale mediului de cca. 20 % sau mai mult, se numesc mari ale mediului de cca. 20 % sau mai mult, se numesc halofilehalofile((ArcheaArchea))


Presiunea osmotica Presiunea osmotica –– Procesul deProcesul de osmoza presupune deplasarea apei osmoza presupune deplasarea apei printrprintr--o membrana dintro membrana dintr--o zona cu concentrao zona cu concentraţţie mica de săruri ie mica de săruri

dizolvate (concentradizolvate (concentraţţie mare de apa) spre o zona cu ie mare de apa) spre o zona cu conceconcenntratietratie mai mai mare de săruri dizolvate mare de săruri dizolvate (concentra(concentraţţie mica de apa), ie mica de apa), farafara consum consum

energetic.energetic.


Procesul osmozei inverse forteaza apa din solutia cu o concentratie maimare de contaminanti (apa - sursa) sa traverseze membrana semi-permeabila catre solutia slab concentrata (apa procesata). Presiunea inaltade la sursa este folosita pentru a inversa procesul osmotic natural astfelincat membrana semi-permeabila admite circulatia apei in timp ce respingemajoritatea contaminantilor. Fenomenul specific care apare se numeste ion exclusion, adica la suprafata membranei se formeaza o pelicula de ioni care permite trecerea moleculelor de apa dar nu si a altor substante.


O celula se poate afla in trei tipuri de mediu:O celula se poate afla in trei tipuri de mediu:IzotonicIzotonic –– concentraconcentraţţia apei si a ia apei si a solutuluisolutului sunt identice sunt identice îînăuntrul si in exteriorul celuleinăuntrul si in exteriorul celulei, apa deplasându, apa deplasându--se in proporse in proporţţie ie identica identica îînspre si dinspre celulanspre si dinspre celulaHipertonicHipertonic –– concentraconcentraţţia apei este mai mare in interiorul ia apei este mai mare in interiorul celulei, decât in afara acesteia, apa din celula deplasânducelulei, decât in afara acesteia, apa din celula deplasându--se se spre exteriorul acesteiaspre exteriorul acesteiaHipotonicHipotonic –– concentraconcentraţţia apei este mai mare in exteriorul ia apei este mai mare in exteriorul celulei decât in interior, apa dcelulei decât in interior, apa deplasândueplasându--se către celulase către celula..

Majoritatea bacteriilor necesita pentru creMajoritatea bacteriilor necesita pentru creşştere optima un mediu tere optima un mediu izotonicizotonic sau hipotonic.sau hipotonic.bacteriile care necesita concentrabacteriile care necesita concentraţţii de sare de pana la ii de sare de pana la 10 % se 10 % se numesc numesc osmotoleranteosmotolerante iar cele care necesita concentraiar cele care necesita concentraţţii saline mari ii saline mari ale mediului de cca. 20 % sau mai mult, se numesc ale mediului de cca. 20 % sau mai mult, se numesc halofilehalofile((ArcheaArchea))


NecesitatiNecesitati nutrinutriţţionaleionaleSursa de energie:Sursa de energie:

FototrofeFototrofe –– energie radianta (lumina)energie radianta (lumina)ChemotrofeChemotrofe –– energie chimica (oxidare/reducere)energie chimica (oxidare/reducere)Stocare energie: ATP, NAD, NADHStocare energie: ATP, NAD, NADH

Sursa de carbon:Sursa de carbon:AutotrofeAutotrofe –– COCO22; poate sintetiza molecule organice din ; poate sintetiza molecule organice din nutrientinutrienti anorganicianorganiciHeterotrofeHeterotrofe –– carbon organic; nu poate sintetiza molecule organice din carbon organic; nu poate sintetiza molecule organice din nutrientinutrienti

Sursa de azotSursa de azot –– necesar pentru sinteza moleculelor de aminoacizi, Anecesar pentru sinteza moleculelor de aminoacizi, ADNDN, ARN, , ARN, ATP; azot anorganic/organicATP; azot anorganic/organicMinerale:Minerale:

SulfSulf –– pentru a sintetiza aminoacizi cu sulf, unele vitamine; sulf pentru a sintetiza aminoacizi cu sulf, unele vitamine; sulf anorganic/organicanorganic/organicFosforFosfor –– pentru sinteza pentru sinteza fosfolipidelorfosfolipidelor, A, ADNDN, ARN, ATP; ioni fosfat, ARN, ATP; ioni fosfatPotasiu, magneziu, calciu, fierPotasiu, magneziu, calciu, fier–– funcfuncţţionarea unor enzimeionarea unor enzimeMicroelemente: ioni de Na, Microelemente: ioni de Na, ZnZn, Cu, , Cu, MbMb, , MnMn, Co, Co –– cofactoricofactori (donori sau (donori sau acceptori de electron) in reacacceptori de electron) in reacţţii enzimaticeii enzimatice

ApaApaFactori de creFactori de creşşteretere –– compucompuşşi organici ce nu pot fi sintetizai organici ce nu pot fi sintetizaţţi de bacterii:i de bacterii:

AminoaciziAminoacizi –– pentru sinteza proteinelorpentru sinteza proteinelorPurine, Purine, pirimidinepirimidine –– pentru sinteza acizilor nucleicipentru sinteza acizilor nucleiciVitamineVitamine –– pentru sinteza unor coenzimepentru sinteza unor coenzime


ATP = Adenozin-trifosfat NAD = Nicotinamid-adenin-dinucleotidaADP = Adenozin-difosfat NAD = ADP-riboza + nicotinamida

NADP = NAP-fosfat

Stocare energieStocare energie

StructuraStructura ATP, NAD, ATP, NAD, NADNADPP


depolbio4print

Documents