1.Obiectul de studiu al Microbiologiei

Microbiologia este stiinta care se ocupa cu studiul microorganismelor. Din grupul microorganismelor fac parte bacteriile, ciupercile microscopice (mucegaiurile si levurile), algele unicelulare si protozoarele.Au fost alaturate si virusurile.

2.Istoricul microbiologiei in lume

Hipocrat (400 i.Hr), Varon (100 i.Hr.), Louis Pasteur (cercetari asupra fermentatiei vinului si berii)

3.Istoricul microbiologiei in Romania

Victor Babes, Ioan Cantacuzino au infiintat scoala microbiologiei in Romania.

4.Caracterele generale si pozitia microorganismelor in lumea vie

Microorganismele, cu exceptia virusurilor au ca unitate elementara de baza CELULA. Celula la microorganisme e asemanatoare cu celula vegetala si animala, prezinta uneleparticularitati in functie de grupul de microorganisme considerat. Aceste particularitati impart microorganismele in 2 grupe eucarioate si procariote.

Sistemul lui Whittaker:1. Regnul Procaryotae(bacterii, cianobacterii = alge albastre-verzi);2. Regnul Protista (protozoare, diatomee);3. Regnul Fungi (ciuperci);4. Regnul Plantae (alge verzi, brune, ro[ii, brofite, traheofite);5. Regnul Animalia (animale multicelulare).

5.Prionii

Bolile produse de prioni sunt intalnite de cele mai multe ori la animale, dar si la oameni. La animale este cunoscuta encefalopatia spongioforma la ovine,bovine, feline, nurci, hamsteri. La oameni sunt cunoscute bolile Kurru, Creutsfeldt-Jacob, Alzheimer. In general aceste boli afecteaza creierul, la inceput va capata aspect de burette cu numeroase orificii, iar in stadiul final acesta degenereaza ajungand de dimensiunea unei nuci. Agentul infectios este o molecula proteica.

6.Morfologia si structura virusilor

Din punct de vedere morfologic virusurile sunt de forma cilindrica-alungita sau de bastonas (virusul mozaicului tutunului); forma sferica (izometric\), sferoidala (virusul gripal), formaparalelipipedica (virusul variolei), forma de cartus sau obuz (virusul piticirii galbene la cartof), forma de mormoloc, spermatozoid sau cireasa cu coada (unii bacteriofagi). Desi diferitele virusuri se deosebesc mult ca forma si dimensiuni ele sunt constituite dupa principii comune. Particula virala matura (virionul) este alcatuita din doua componente esentiale: genomul viral si capsida, precum si un constituient accesoriu, invelisul extern.

7.Virusurile plantelor(morfologie,transmitere,circulatie)

Bolile produse de virusuri la plante sunt denumite viroze. Sunt cunoscute câteva sute de boli virale, produse de virusuri ce apartin unor 25 genuri distincte. Virusurile plantelor sunt impartite in 2 grupuri virusuri izometrice sau sferice si virusuri alungite.Virusurile se pot transmite de la planta bolnava la cea sanatoasa pe mai multe cai: transmitere mecanica(contact direct intre frunze, unelte de lucru, altoire) si transmitere prin vectori (insecte).8.Anatomia bacteriofagilor T-par

Particula virala matura a fagilor T-par este alcatuita din ADN si proteina. Din punct de vedere anatomic prezinta urmatoarele componente: cap, guler, coada, placa bazala si fibrele cozii.

9.Infectia si replicarea virusurilor

Infectia celulelor bacteriene are loc prin urmatoarele etape:

-adsorbtia reprezinta procesul de fixare a particulelor virale pesuprafata bacteriilor

-injectarea genomului viral in celula bacteriana(genomul este injectat prin intermediul cilindrului axial tubular)

-replicarea bacteriofagilor: 1.formarea proteinelor timpurii; 2. replicarea genomului viral, care este semiconservativa si nu prin efectuarea de copii identice, repetate ale genomului originar; 3.formarea proteinelor tardive; 4. ansamblarea si morfogeneza virusului care, este dirijata de 50 de gene din cele 200.

10.Morfologia bacteriilor

Sunt 5 tipuri:

-bacterii sferice (coci, diplocoici, streptococci, tetracoci, sarcina, stafilococi)

-bacterii cilindrice sub forma de bastonas (bacilli)

-bacterii spiralate(vibrionul, spirilul, spirocheta)

-bacterii filamentoase, cu celule alungite(actinomicete)

-bacterii patrate, sunt foarte rare, intâlnite in apele saline

11.Structura extraparietala a celulei bacteriene

Structura extraparietala e formata din: capsula; cilii sau flagelii; aparatul fimbrial si pilii de sex.

12.Peretele celular al bacteriilor

Are rol de: - de sustinere mecanica- asigura individualitatea morfologica- ofera protectie fata de socul osmotic- participa la procesul de diviziune celulara- contine receptori de virus- mediaza schimbul de substante cu mediu

Datorita coloratiei Gram putem distinge 2 tipuri de bacteria dupa peretele cellular Gram positive violet, Gram negative rosii

13.Structura intraparietala a celulei bacteriene

Structura intraparietala e formata din: membrana citoplasmatica,mezozomii, citoplasma, aparatul nuclear, incluziunile, ribozomii, vacuolele,sporul bacterian

14.Sporul bacterian

Sporul bacterian este o formatiune care deriva din celula vegetativa abacteriilor, in anumite conditii de viata. Sporul este o forma de conservare aspeciei la conditiile nefavorabile de mediu si concentreaza intr-un volum redustoate componentele esentiale ale celulei din care provine. (ex: endospori, artrospori,chistii, gonidia)

15.Compozitia chimica a bacteriilor

Bacteriile sunt formate din apa , saruri minerale , acizi nucleici, proteine, glucide, lipide,pigmenti, enzime

16.Cresterea si multiplicarea bacteriilor

Prin crestere se intelege procesul de neoformare, in conditii favorabile,in protoplasma bacteriei, a substantei de constitutie. Aceasta crestere secontinua pâna la atingerea unei limite, când survine diviziunea celulara.Prin multiplicare se intelege sporirea numarului de indivizi, care seface prin diviziune celulara care poate fi izomorfa sau heteromorfaIn afara diviziunii celulare, multiplicarea se mai poate realiza prin:- fragmentarea continutului celular in mai multe elemente;

-prin inmugurire

17.Nutritia bacteriilor

Dupa sursa de energie de care au nevoie bacteriile sunt:

-fototrofe(fotosintetizante, au nevoie de lumina)

-chemotrofe(energia este obtinuta prin reactii chimice la intuneric)

Tipuri de nutritie:

Autotrofia (capacitatea de sinteza)

Heterotrofia (incapacitatea de sinteza) necesita prezenta substantelor organice

Paratrofia (dependenta de energia furnizata de celula parazitata)

18.Respiratia microorganismelor

Exista 4 tipuri respiratorii ale microorganismelor:

Microorganisme strict aerobe (doar in prezenta O2)

Microorganisme strict anaerobe (doar absenta O2)

Microorganisme facultativ anaerobe(se adapteaza in functie de mediu cu, sau fara O2)

Microorganisme microaerofile (au nevoie de o concentratie de O2 mai mica decat in aer)

19.Bacteriile Glasogene

Bacteriile glasogene provoaca inghetarea in primavara a numeroase plante, in special pomii fructiferi si vita de vie. Se incearca stoparea actiunii acestor bacterii pe diferite cai (tratamente chimice cu antiabiotice, pulverizari cu apa, fumigatii etc)

20.Micoplasmele

Micoplasmele reprezinta un grup particular de bacterii lipsite de perete celular, la care celula este delimitata de o membrana lipoproteica, cu o compozitie chimica asemanatoare celulei animale. Sunt considerate cele mai mici organisme capabile de crestere autonoma pe medii acelulare. Mycoplasma (a carei crestere este dependenta de prezenta sterolilor in mediu si Acholeplasma (care se dezvolta independent de steroli)

21.ActinomiceteleActinomicetele constituie un grup mare de bacterii filamentoase, Grampozitive, caracterizate printr-o mare varietate morfologica.Importanta:prduc substante antibiotic(Streptomyces)

22.Cyanobacteriile

Cyanobacteriile sau algele albastre-verzi sunt organisme procariote care folosesc apa ca donator de electroni si in prezenta luminii produc oxigen. Mecanismul lor fotosintetic este identic cu cel al algelor eucariote.Sunt primele organisme ce populeaza rocile dezagregate, se gasesc in sol, ape dulci si sarate.

23.Protozoarele

Sunt organisme unicelulare la care se cunoaste un anumit ciclu evolutiv. Sunt vietuitoare complete si independente. Au o nutritive heterotrofa.In sol protozoarele au rol de pradatori, deoarece se hranesc cu bacterii, diminuand numarul acestora, dar totodata le pun dispozitia lor surse nutritive stimuland cresterea numarului acestora. Din experiente cu Azotobacter favorizeaza producerea mai multor celule tinere care sunt mai active in fixarea azotului molecular.

24.Diatomeele

Diatomeele reprezinta o clasa de alge fotosintetizante, unicelulare, brune-galbui, care participa la formarea fitoplanctonului. Prezinta o nutritie de tip autotrof, iar nucleul este de tip eucariot.

25.Ciupercile(morfologie,structura,organe de fixare si absortie)

Ciupercile sunt organisme eucariote, heterotrofe cu o varietate de specii ce prezinta structuri si caractere diverse in functie de modul de viata saprofit, parazit, simbiotic, lipsite de pigmenti asimilatori.

Aparatul vegetativ poate fi gimnoplast, plasmodiu, sifonoplast, dermatoplast, tal filamentos, tal masiv.

26.Inmultirea vegetativa a ciupercilor si formele de rezistenta

Inmultirea vegetativa se realizeaza prin fragmente de miceliu, ce se disemineaza pe cale naturala dar si in mod artificial de catre om.

Formele de rezistenta apar atunci cand conditiile de viata inceteaza sa mai fie favorabile. Ciupercile au puterea de a supravietui, miceliul prezinta membrana celulara ingrosata, continutul citoplasmei este mai bogat in substante de rezerva iar cel al apei este mai redus.Ritmul metabolismului devine mai lent si permite supraviatuirea pana la revenirea conditiilor favorabile.

27.Inmultirea asexuata si sexuata a ciupercilor

Inmultirea asexuata se realizeaza cu ajutorul sporilor haploidali ce apar pe corpi de fructificare special formati pe miceliu.Inmultirea sexuata, prin unirea gametilor care dau produsi de fecundatie ce poartadenumiri diferite ca: zigoti, asce si bazidii.

28.influenta pH-ului si a temperaturii asupra activitatii microorganismelor

Majoritatea ciupercilor pot sa se dezvolte intr-o zona de pH cuprins intre 4,5-8. Optimul fiind situat intre 5,5-7,5. Exista specii de ciuperci acidofile ce cresc la un pH sub 4,5.

29.Influenta apei din sol si a energiei radiante asupra microorganismelor

Influienta apei: Punctul de ofilire al plantelor este pF= 4,2 dar nu constituie un prag al incetarii vietii microbiene. Limita superioara este de pF=5,5-5,6, iar uscarea solului peste aceste valori duce la moartea tuturor microorganismelor. Acestea au un grad mai ridicat de rezistenta decat plantele deoarece presiunea osmotica e mai ridicata la celulele microbiene, plus ca acestea nu elimina apa prin transpiratie.

30.Interrelatiile dintre populatiile de micrororganisme

Raspandirea microorganismelor in natura face ca sase gaseasca in acelasi habitat mai multe specii intre care se stabilesc interrelatii de complexitate variata. Interrelatiile pot fi: neutrale(indiferenta), sinergice(se ajuta intre ele) si antagonice(se distrug intre ele)

31.Rizosfera

Rizosfera este zona de sol care inconjoara radacinile si este influentata de acestea din punct de vedere fizic, chimic si biologic, datorita actiunilor specifice dintre microorganismele solului si plantele superioare.

32.Micorizele

Micoriza este rezultatul simbiozei ciupercilor cu multe monocotiledonate, dicotiledonate superioare dar si cu muschii si ferigile. Ciupercile de micoriza iau de la plante substante nutritive organice (glucide, vitamine si alti factori de crestere) si, in schimb, favorizeaza absorbtia apei si a substantelor nutritive minerale (P, N, K ).

33.Solul(alcatuirea generala)

Solul reprezinta stratul afanat al litosferei care, indelung si continuu transformat prin actiunea formatiilor vegetale succesive, a agentilor atmosferici si a altor factori naturali, in conditii caracteristice mediului geografic din care fac parte, a acumulat, treptat, elementele insusirii specifice, numite fertilitate, devenind, astfel, capabil sa intretina viata plantelor superioare.

Alcatuirea generala a solului: partea solida (minerala-roci si organica-humus); partea lichida (apa din sol cu subst. minerale) si partea gazoasa(aerul din sol)

34.Formarea solului

Procesul formarii solului incepe cand roca ia contact cu mediul extern, cu agentii chimici, fizici dar si cu actiunea microorganismelor vii. Caracteristica principala a solidificarii consta in acumularea materiei organice si a humusului ce retine substantele nutritive.Elementele chimice eliberate in urma alterarii au tendinta de a fi spalate (levigate).Organismele vii, plantele superioare si microorganismele se opun acestui proces ducand la retinerea si acumularea substantelor minerale in partea superioara a solului sub forma de materie organica.

35.Humusul si teoria microbiologica a formarii humusului

Humusul este alcatuit din compusi de resintetizare biochimica a produselor finale de descompunere a materiei organice, aceizii humici, la care se pot adauga produse intermediare de descompunere a materiei organice. Humusul, component specific al solului format sub actiunea microorganismelor asupra resturilor organice, constituie principala rezerva de substante nutritive pentru plante. El determina cele mai importante proprietati ale solului. Ca o consecinta a procesului de alterare a partii minerale a solului si de descompunere a materiei organice, se pun in libertate o serie de elemente ca N,C,P,S,K,Fe etc.Acestea se regasesc in humus constituind un rezervor de elemnte nutritive pentru plante.

36.Populatia solului

Populatia solului este constituita din totalitatea vietuitoarelor care exista in sol. Ele au o mare diversitate de forme, dimensiuni, apartenenta sistematica si activitate biologica. Cele care au dimensiuni mai mari formeaza macropopulatia solului, ele fiind studiate din cele mai vechi timpuri. Restul de vietuitoare au fost puse in evidenta numai dupa perfectionarea mijloacelor de marire a imaginii, ele formând micropopula]ia solului.

Macropopulatia solului: Macroflora (radacini, tulpini, frunze ajunse in sol); Macrofauna (organisme ca: rame, furnici, viermi etc)

Micropopulatia solului: Microflora (bacterii, cyanobacterii, ciuperci microscopice si alge); Microfauna (protozoare monocelulare)

37.Fixarea azotului de catre microorganisme libere aerobe si anaerobe

Cele mai raspandite bacterii capabile de fixare aeroba a azotului molecular sunt cele din genul Azotobacter (ex: Azotobacter Chroococcum). Se gasesc doar in solurile bogate in humus.

Fixare anaeroba a N2 are un rol esential in solurile putin aerate sau invadate de apa (mlastini, orezarii).Cea mai cunoscuta specie de bacterie capabilaa de fixare anaeroba a azotului este Clostridium Pasteurinum.

38.Fixarea simbiotica a azotului molecular(Simbioza Rhizobium-leguminoase)

In solurile cultivate cu leguminoase, in afara de fixarea N2 atmosferic de catre bacteriile libere aerobe sau anaerobe se mai produce si fixarea de catre microorganismele simbiotice care traiesc in nodozitatile de pe radacinile acestor plante.

39.Simbioza asociativa si simbioza Frankia-neleguminoase

Evolutia procesului infectios determina aparitia unor nodozitati lateral pe suprafata radacinilor. Formatiunile simple originale au o asemanare externa evident cu nodozitatile de leguminoase. Aceste fenomene se intalnesc la terenurile cu deficit mare de azot, terenurile mlastinoase, soluri sarace, dune de nisip, pietris, regiuni subalpine, zone de desert.

40.Amonificarea

Substantele organice azotate, reprezentând 99 % din rezervele totale de N2 din sol, constau din rezerve humice si din alti compusi acumulati in mod natural in sol prin procesul de fixare biologica a N2 si prin cel de degradare a resturilor organice vegetale si animale, a ingrasamintelor verzi si a balegarului.Aceste substante sufera un proces de mineralizare(amonificare), la sfârsitul caruia sunt aduse in stare de NH3.

Aminoacizii rezultati din aceasta degradare patrund in interiorul celulelor bacteriene, unde sufera un proces de dezaminare, din care rezulta NH3.

41.Nitrificarea

Nitrificarea este un proces de oxidare a NH3 si a altor forme reduse ale N2 anorganic eliberate in sol in cursul procesului de amonificare, in nitrati care reprezinta forma asimilabila pentru majoritatea plantelor verzi.Nitrificarea care reprezinta a 3-a faza a circuitului azotului in natura, este un proces de importanta exceptionala, deoarece aduce substantele azotate in forma cea mai usor accesibila plantelor.

42.Denitrificarea

Nitratii acumulati in sol, ca rezultat al procesului de nitrificare, sunt in parte consuma]i de plantele superioare, iar o cantitate variabila este spalata de apele de infiltrare si siroire. Nitratii pot fi folositi si de microorganisme, fie ca sunt asimilati in cursul proceselor de sinteza a protoplasmei acestora (asimilarea nitritilor), fie ca sunt redusi, pentru oxidarea unei substante organice sau minerale.Denitrificarea reprezinta un proces care inchide circuitul prin intoarcerea N2 molecular in natura.

43.Fermentatia alcooloca

Alcoolul etilic sau etanolul (CH3CH2OH) se obtine prin fermentarea completa, in special de catre unele drojdii, a diferite zaharuri, hidrati de carbon, urmata de separarea prin distilare si purificare a alcoolului obtinut. Fermentatia alcoolica este una din cele mai importante fermentatii industriale, deoarece alcoolul este intrebuintat curent in industria alimentara, chimica, farmaceutica a parfumurilor si cauciucului.Materii prime: amidonoase cartofi, porumb, orz, secara), zaharoase (sfecla de zahar, trestia de zahar, sucuri de fructe) si celulolitice (lemn, stuf).Temperatura optima e de 28-32oC

44.Levuri sporogene

Specia Saccharomyces ellipsoideus are o importanta deosebita in producerea vinului.La fermentarea mustului prezinta un randament ridicat realizând in medie 1 ml alcool pur din 1,7 g zahar si rezista pâna la concentratii de 16 % vol. alcool, uneori chiar mai mult.temperatura optima e de 20-25oCSaccharomyces acidifaciens e o specie rezistenta la concentratii mari de SO2, putându-se dezvolta pâna la concentratii de 12 % vol. alcool. Provoaca imbolnavirea vinurilor demiseci si dulci sulfitate.45.Levuri nesporogene

Torulopsis stellata- levuri prezente pe struguri stafiditi in urma aparitiei mucegaiului nobil.Brettonomyces intermedius- Numele genului se datoreaza actiunii unor specii de a imprima berei britanice gust si aroma caracteristice in urma unor procese secundare de fermentatie.

46.Mucegaiurile si bacteriile vinului

Mucegaiurile, obisnuit aerobe, sunt foarte raspândite in natura, intâlnindu-se aproape in toate mediile, datorita capacitatii mari de inmultire si raspândire precum si a rezistentei mari la conditiile mai putin prielnice de mediu. Ex la vin si struguri: Mucor racemosus, Mucor circinelloides, Mucor piriformis, Aspergillus niger, Aspergillus glaucus, Penicillium glaucum etc

Bacteriile prezinta o mare importanta pentru calitatea vinurilor. Uneledintre ele in anumite conditii pot contribui prin activitatea lor la imbunatatireaacesteia; cele mai multe pot provoca vinurilor transformari nedorite si chiarimbolnaviri grave.In perioada recoltarii strugurilor pe pielita boabelor, pe lânga levuri si mucegaiuri se gasesc si bacterii, dar pot fi intâlnite de asemenea in crame sipivnite, indeosebi pe suprafata interna a butoaielor si cisternelor in care sefermenteaza mustul sau se pastreaza vinul si care nu a fost corect curatate si intretinute.Dupa procesele pe care le declan[eaza, bacteriile au fost grupate in:- bacterii lactice (facultative-anaerobe) ex: Pediococcus cerevisiae- bacterii acetic (aerobe) ex: Acetobacter pasteurianus