Grupedemicroorganisme si importantalor medicala, ecologica si

GRUPEDEMICROORGANISME SI IMPORTANTALOR MEDICALA, ECOLOGICA SI

BIOTEHNOLOGICA

- microorganisme procariote cu dimensiuni de ordinul μm, cu o morfologie variata, in functie de mediul inconjurator si varsta celulelor

- exista 5 tipuri morfologice - coc, bacil, incurbat, filamentos, patrat

- au o larga raspandire in natura datorata adaptarii lor in procesul de evolutir

Bacteriile au un rol imens in transformarea compusilor macromoleculari in compusi simpli prin mineralizarea materialului organic neviu, contribuind astfel la realizarea principalelor circuite in natura (C, N, O, P, S, Fe) - (vezi tipurile de nutritie)

Datorita activitatii μorganismelor din sol se formeaza rezerva de substante nutritiva a solului numita humus - necesar pentru dezvoltarea plantelor

Caracteristica lor fiziologica pe care se bazeaza utilitatea lor in biotehnologii este uriasa lor capacitate de a metaboliza diferite substante pe care se dezvolta datorita prezentei in celulele lor a unui echipament enzimatic foarte complex si activ.

Fam. Methylococaceae → G. Methylomonas

→ G. Methylococus

- bacterii metilotrofe

- produc biomasa bacteriana, utilizand ca sursa de C si energie metan, matanol si metilamina

Grupul Methanogenic Archebacteria → G. Methanosarcina

→ G. Methanospirillum

→ G. Methanococcus

→ G. Methanobrevibacterium

- bacterii metanogene

- folosesc CO₂ ca acceptor de H → CH₄

- produc biogaz (60-70% CH₄ si H,N,CO₂)

- anaerobe, traiesc in namol, mlastini, ape de canal, digestoarele anaerobe ale statiilor de epurare orasenesti

- se gasesc si in lumenul ierbivorelor

Bacterii folosite in industria alimentara

- industria laptelui → G. Lactobacilus bulgaricus

→ G. Streptococcus lactis

→ G. Leuconostoc

- transforma glocoza in ac piruvic si apoi in acid lactic (vezi fermentatia lactica), nu rezulta CO₂, laptele se acreste si se incheaga

- se utilizeaa in fabricarea produselor lactate, branzeturi, industria panificatiei, muraturi, conservarea maslinelor, furajelor verzi (insilozare)

- ind. Branzeturilor de tip Schweitzer - bacterii prpopionice G. Propionibacterium

lactoza fermentatie propionica  Acid propionic + CO₂ (care va da desenul caracteristic branzei)

Fam . Acetobacteriaceae→ G. Acetobacter pasteurianum

→ G. Gluconobacter

- bacterii acetice

- fermenteaza etanolul in acid acetic folosit pentru otetirea vinului → otet alimentar

alcool  etilic + O₂ → acid acetic +H₂O + energie

Alte bacterii si importanta lor

G. Baccilus si G. Clostridium - produc enzime (amilaze si proteaze)

Bacillus subtilis → α-amilaze si proteaze

Bacillus amilobacter → topirea inului si a canepei

Clostridium pasteurianum → asimileaza N liber din sol, ape dulci si realizeaza fermentatie butirica folosind celuloza

Bacillus anthracis - bacilul carbunos (in sol de pasune) → boala antrax

Sarcina lutea (coc) → proteaze

Propionibacterium schermanii si Pseudomonas dinitrificans → vit. B₁₂

Xanthomonas campestris → polizaharide

Corynebacterium glutanicum → lizina

G. Azotobacter → ingrasaminte biologice

Bacillus thurigenzis → insecticide bilogice

Vibrio cholerae - agentul etiologic al holerei

Treponema pallidum (spirocheta)

Mycobacterium tuberculosis - bacilul Koch

Diplococcus pneumonie

Neisseria meningitis si Neisseria gonorrheaae

Escherichia coli

- produce interferon, insulina, somatotropina

Interferonul este o proteina complexa antivirala, antitumorala, imunomodulatoare.

S-au izolat leucocite induse de un virus care au inceput sinteza interferonului pe baza ARN_m programat pentru aceasta sinteza. Pe baza acestuia, cu ajutorul reverstranscriptazei ARN_m → ADN complementar → ADN_dc. Acest ADN_dc in care se gasesc si genele interferonului au fost introduse intr-o plasmida vector si incluse in E. Coli.

Proiect: Structura si componentele celulei Proiect: Regnul monera (procariota)

Insulina este hormonul pancreatic ce regleaza echilibrul glicemic.

Prin metode de sinteza nucleotidica sau cu ajutorul reverstranscriptazei s-a obtinut gena care codifica sinteza insulinei si s-a grefat in genomul E. Coli (100 000 molecule/celula)

Somatotropina este hormonul de crestere sintetizat de adenohipofiza, care controleaza si asigura cresterea normala a organismului . Este necesar petru tratamentul nanismului hipofizat, a unor fracturi de oase, arsuri (e specific uman, nu poate fi obtinut de la animale). In industria genetica s-a obtinut genele ce guverneaza sinteza hormonului de crestere si prin interventia enzimelor de restrictie si a ligazelor acestea au fost grefate in genomul E. Coli.

E. coli este de asemenea raspunzatoare de obtinerea proteinelor capabile sa neutralizele DDT-ul.

Tipuri de nutritie : autotrof si heterotrof

I. AUTOTROFE - in functie de sursa de energie pot fi:

a) fotoautotrofe (fotosintetizante) -utilizeaza lumina

b) chimioautotrofe (chimiosintetizante) - folosesc energia eliberata la oxidarea substantelor minerale sau organice

B. fotoautotrofe - r. fotochimica e cuplata cu biosinteza

- fotosinteza este posibila cu interventia pigmentilor: clorofile bacteriene si pigmenti carotenoizi

- donorul de H⁺ este H₂S sau S si nu se degaja niciodata O₂

- dupa natura donatorului de H⁺ folosit pentru reducerea CO₂ bacteriile fotoautotrofe pot fi:

- fotolitotrofe utilizeaza un compus mineral cu S - H₂S sau S → (oxidare) sulfati

- b. fotosintetizante verzi fam Chlorobiaceae cu Genul Clorobium

- b. fotosintetizante purpurii fam Chromatiaceae cu Genul Chromatium

- fotoorganotrofe - utilizeaza un compus organic - acizi grasi simpli sau alcooli

- b. sulfuroase anaerobe purpurii

fam Rhodospirillaceae , G. Rhodospirillum si bacteria Rhodospirillum rubrum

B. chimioautitrofe

- chimilitotrofe - folosesc ca donori de H⁺ substante minerale (carbonati, sulfati, azotati)

1. B. sulfuroase nepigmentate - obtin energia din oxidarea sulfului si compusilor minerali cu sulf

- se gasesc in biotopuri bogate in H₂S si S (ape sulfuroase, namol, mal, ape de canal)

G. Beggiatioa, Thriothrix - sulfobacterii filamentoase

G. Thiobacillus - sulfobacterii bacilare

2. Ferobacterii - transforma Fe²⁺ (FeCO₃) → Fe³⁺ (Fe₃(OH)₂ coloidal de depune pe teaca lor mucilaginoasa - 

rezerva de Fe)

G. Galionella si G. Leptothrix - in ape feruginoase

3. B. nitrificatoare - procesuld e nitrificare se desfasoara in 2 etape:

a) nitritarea = oxidarea NH₃ → azotiti (NO₂^-)

G. Nitrozomonas

G. Nitrozogistis

G. Nitrozococcus

b) nitratarea - azotiti (NO₂^-) → (oxidare) nitrati (NO₃^-)

G. Nitrobacter (numai el)

4. B. metanogene - fermentatie metanica → biogaz

G. Methanobacterium

G. Methanospirillum

G. Methanococcus

G. Methanobrevibacterium

- chimioorganotrofe

- Methanomonas metanica oxideaza CH₄

- b. anaeroba stricte - ape de canal, namol, pentru care CH₄ este unica sursa de C si energie

- bacterii fixatoare de N - traiesc in sol, ape libere - nesimbionte G. Azotobacter si G. Clostridium

- simbionte cu radacinile plantelor leguminoase Rhizobium leguminosarum

II. HETEROTROFE - sursa de C - compusi organici ai C

a) B. prototrofe - necesita o singura sursa de C organic (capabile sa dezvolte pe mediu minimal)

- sursa de carbon este glucoza

- E. Coli, Bacillus subtilis, Pseudomonas azotobacter

b) B. auxotrofe - se dezvolta numai in medii in care metabolitii lor esentiali sunt preformati. Sunt considerate primitive. Metabolitii esentiali sunt factorii de crestere

- bacterii miceliene cu miceliu format din hifw lungi, subtiri, drepte, incurbate sau ramificate, in general neseptat, astfel incat formeaza o singura celula

- formeaza 8 sectiuni cu 40 genuri

- se dezvolta pe: plante, balegar, apele lacurilor , namoluri (unele parazite)

ROL: - descompun substantele organice

- contribuie la formarea structurii solurilor

- raspunzatoare de mirosul solurilor

- produc antibiotice, vitamine, ac.folic, auzine, aminoacizi

NU SUNT FUNGI - organizarea celulara (ca a bacteriilor) - tip procariot

- prezinta forme strict anaerobe si nutritie chimioautotrofa (ceea ce nu exista la fungi)

- sensibile la actiunea unor fagi si antibiotice ce inhiba bacteriile G+

- rezistente la antibiotice antifungice

- sintetizeaza lisina

- particularitate de transfer si recombinare a materialului genetic de tip procariot

G. Streptomyces > 500 antibiotice

Streptomyces griseus → streptomicina (1944 Waksman)

S. aurofaciens → tetraciclina si clortetraciclina

S. rimozus → oxitetraciclina

S. venesuelae → cloramfenicol

S. eritreus → eritromicina

S. fradie → momicina

Regnul Mycota (mucegaiuri)

- eucariote

- organisme filamentoase saprofite sau parazite cu mare capacitate de adaptare la conditii variate nefavorabile ale mediului (aciditate, p osmotica, uscaciune)

- nutritie heterotrofa - necesita medii bogate in substante organice (sursa de C = glucoza sau alta substanta glucidica - alcooli, ac, organici , iar sursa de N = compusi organici proteici sau saruri de amoniu si nitriti)

- Conditiile optime: atmosfera umeda, pH = 5-6, temperatura = 22-32^oC

- poseda un echipament enzimatic complex cu care descompun substante variate pe care le convertesc in propria lor masa celulara

- sunt utilizate in industria alimentara si biotehnologica pentru obtinerea branzeturilor de calitate superioara, acid citric, antibiotoce, conversia celulozei

Bolile se numesc micoze.

REGNUL MYCOTA (≈ 200 000 specii)

Cl Zigomycotina

Fam Mucoraceae → G. Mucor

→ G. Rhizopus

G Mucor - saprofite., mai putin patogene

- culoarea sporangelui este galbuie → bruna la maturitate

- Mucor mucedo (mucegaiul comun) - foarte raspandit

- Mucor javanicus - fermenteaza alcoolic glucidele

- Mucor italica si Mucor corinebifer sunt specii patogene → produc abcese pulmonare, intestinale, cerebrale

G. Rhizopus - sol, apa, aer, paine, fructe, resturi organice

- R. Nigricans (mucegaiul negru al painii) - miceliu neseptat saprofit

- R. Japonicus, R. Oryzae - fermentatie alcoolica

Cl. Deuteromycotina

- ciuperci saprofite - mucegaiuri albicioase, verzi, negre

- miceliul este pluricelular si e format din hife lungi, subtiri, septate

Genul Aspergillus - conidiofori simpli, maciucati.

- pe conidiofori se insera 1 sau 2 randuri de sterigme.

- sterigmele dau prin inmugurire conidiile care sunt verzi la A.Graucum si negre la A.niger

- Aspergilus niger → acid citric (prin fermentatia glucidelor)

- A. oryzae → bautura saké (prin fermentatia sucului de orez)

- A. fumigatus → antibioticul fumigatina

- A clavatus → antibioticul clavacina

- Alte specii de Aspergiilus → enzime (amilaze, celulaze, proteaza, pectinaze)

Genul Penicillum - conidiofori ramificati digitiform in forma de pensula

- pe conidiofori se afla terigme care prin inmugurire dau conidii sferice verzi-cenusii

- Penicillum notatum si P. crysogenum → penicilina

- P. claviforme → claviformina

- P. camberti → branza de Cambert

- P. roqueforti → branza de Roquefort

- P. griseofulvum → griseofulvina (antibiotic antimicotic)

Genul Candida - saprofite in sol sau substante organice in descompunere

- asimileaza glucoza, zaharoza, maltoza, lactoza

- fermenteaza glucoza, fructoza, zaharoza

- Candida albicans - piele, cavitatea bucala sau intestin (comensal la om, animal). Slabirea organismului sau tratament indelungat cu antibiotice determina candida sa devina patogena si produce boala candidoza

- Candida utilis, C. tropicalis, C. subtropicalis → bomasa cu continut ridicat in proteine pentru furajarea animalelor si pasarilor

- Candida lipolytica → enzime (lipaze)

- Rodotorula glutinia asimileaza glucoza, galactoza, zaharoza, maltoza, xiloza, celobioza, alcoolul etilic, glicerol, acizi organici (acid lactic, ac succinic, ac citric)

- Rodotorula rubra → provitamina A (betacaroten) - industria alimentara si cosmetica si pentru imbunatatirea in vitamine a drojdiilor furajere

- Hansenula anomala - pe suprafata fructelor → alterari ale bauturilor

Cl. Ascomycotina

Fam. Erysiphaceae- parazite (fainari)

- Mycrosphaera alphitoides - fainarea stejarului

- Ucinula necator - fainarea vitei de vie

- Phylactinia suffulta - fainarea alunului

Fam. Polystigmataceae

- Polystigma rubrum - patarea rosie a frunzelor de prun

Fam. Clavicipitaceae - Claviceps purpurea

Fam. Xylariaceae - Xylaria polimorpha

Fam. Venturiaceae

- Venturia inaequalis - patarea cafenie a frunzelor de mar, rapanul fructelor si ramurilor de mar

Fam. Sclerotiniaceae

- Monilia fructigena - putregaiul brun/ mumifierea frctelor

- Sclerotinia fuckeliana - putregaiul cenusiu al strugurilor

Increngatura MYXOMYCOTA

Cl. Myxomicetes (myxe = mucozitate, myce = ciuperca)

Fam. Stemonitaceae - Stemonitis ferruginea

Fam. Lycogalaceae - Lycogala epidendrum - saprofite pe lemne putrede

Fam. Arcyriaceae - Arcyria cinerea - saprofite pe lemne umede

Fam. Physaraceae - Fuligo septica (floarea tabacarilor) - pe ustensilele vechi ale tabacarilor, rumegus, frunze)

Increngatura EUMYCOTA - Subincrengatura MASTIGOMYCOTINA

Cl. Chitridiomycetes - mediul acvatic

Ord. Chitridiales

Fam Synchitriaceae - Synchytrium endobioticum (cancerul cartofului, raia neagra a cartofului)

Cl. Oomycetes

Ord. Peronosporales

Fam. Pythiaceae - Phytopthora infestans (mana cartofului, tomatelor)

Fam. Peronosporaceae - Plasmopara viticola

- Plasmopara helianthi

- Peronospora distructor (mana cepei)

- P. brassicae (mana verzei)

Subincrengatura ASCOMYCOTINA

- Saccaromyces cerevisiae (drojdia de bere)

- fabricarea spirtului, drojdiei comprimate, sortimente de bere

- compusi intracelulari valorosi pentru biotehnologii si ingineria genetica ( → interferon, hormoni)

- obtinerea de plasmolizate, autolizate, extracte de drojdii

- vitamine din grupa B si invertaza

- Saccaromyces cerevisiae var. ellipsoideus

- prezenta in microflora fructelor dulci (struguri, mere, pere, prune, gutui, coacaze)

- se obtin extracte proteice pentru uz furajer sau prepararea mediilor de cultura

- microorganisme eucariote cu o structura celulara asemanatoare celulei vegetale

Spirulina platensis - concentrat de elemente nutritive adaptate necesitatilor zilnice de energie

- intareste sistemul imunitar

- alina suferintele persoanelor cu SIDA