Μικροοργανισμοί

•Ορισμός

•Πρώτη μορφή ζωής στο πλανήτη με ηλικία 3,5-4 δις ετών

•Βιομάζα 25 φορές > της βιομάζας των ζώων

•Προκαρυωτικοί-Ευκαρυωτικοί

Μικροβιολογία

• Ασχολείται με τη δομή, θρέψη, αναπαραγωγή, κληρονομικότητα, χημική δραστηριότητα, προσδιορισμό, αναγνώριση και την κατανομή όλων των μικροοργανισμών

• Βασική επιστήμη (χημικά και φυσικά πρότυπα των πορειών της ζωής)

• Εφαρμοσμένη βιολογική επιστήμη (διαχειρίζεται σημαντικά βιολογικά προβλήματα της Ιατρικής, Γεωργίας και Βιομηχανίας)

• Διάκριση σε: Ιολογία, Βακτηριολογία, Μυκητολογία, Μικροβιολογία Περιβάλλοντος, Μικροβιακή Γενετική και Μοριακή Μικροβιολογία

Ιστορία Μικροβιολογίας

384-322 Αριστοτέλης: Θεωρία αυτόματης γένεσης

100 πΧ. Lucretius: οι ασθένειες οφείλονται σε αόρατα έμβιαόντα

1632-1723μΧ. Antony van Leeuwenhoek: παρατηρεί ταπρώτα μικροσκοπικά δείγματα

1626-1697 Redi: οι μεγάλοι ζώντες οργανισμοί δενπροέρχονται αυτόματα από μη ζώντες οργανισμούς

1864 Pasteur: «δεν υπάρχουν γνωστές συνθήκες οι οποίεςνα επιτρέπουν στα μικροσκοπικά όντα να γεννιούνταιχωρίς την ύπαρξη πανομοιότυπων γονικών όντων

Ιστορία Μικροβιολογίας (συνέχεια)

1857-1910 Χρυσή Εποχή της Μικροβιολογίας• Koch: ανακαλύπτει πολλά παθογόνα βακτήρια (βακτήριο του

άνθρακα), αποδεικνύει την εξειδίκευση των μικροβίων για τηνπρόκληση συγκεκριμένων ασθενειών και ανακαλύπτει πολλέςχρήσιμες μικροβιακές τεχνικές και την χρήση του άγαρ

• Ehrlich: Έρευνα στις χρωστικές και προτείνει τη χρώση βακτηρίωνγια καλύτερη μικροσκοπική παρατήρηση

• Lister: Ασηψία και τεχνική ανοσοποίησης• Fleming: Ανακάλυψη πενικιλλίνης

1941 Beadle και Tatum: Ύπαρξη μεταλλαγμένων στελεχών

1943 Avery, MacLeod και McCarty: DNA γενετικό υλικό τωνοργανισμών

Μικροοργανισμοί πρότυπο εργαλείο Γενετικής και Βιολογικώνφαινομένων

Η συμβολή των μικροοργανισμών στο πλανήτη γή

ΠληθυσμοίΕνδιαίτημαΚοινωνίες

Επίδραση μικροοργανισμών στον άνθρωπο• Θετικές και αρνητικές επιδράσεις• Έλεγχος μολυσματικών ασθενειών – AIDS, καρκίνος

Επίδραση μικροοργανισμών στη γεωργία• Σχέση μικροοργανισμών στους κύκλους θρέψης φυτών

(αζώτου, άνθρακα, θείου)• Σχέση μικροοργανισμών με τις πορείες πέψης των

μηρυκαστικών ζώων• Πρόκληση ασθενειών στα φυτά

Η συμβολή των μικροοργανισμών στο πλανήτη γή(συνέχεια)

Επίδραση μικροοργανισμών στη Βιομηχανία Τροφίμων

Επιβλαβής δράσηΟικονομικές απώλειες (φθορές, διατήρηση)

Ωφέλιμη δράσηΖυμώσειςΠαραγωγή ουσιών (κιτρικό, αμινοξέα)

Επίδραση μικροοργανισμών στην ανακύκλωση του νερούΒιολογικός καθαρισμός

Η συμβολή των μικροοργανισμών στοπλανήτη γή (συνέχεια)

ΒιοεξυγείανσηΧρήση μικροοργανισμών στη διαδικασία

αποικοδόμησης των ρυπαντών (Bacillus,Pseudomonas)

Παραγωγή ενζύμων που διασπούν ρυπαντές, ήδιάσπαση ρυπαντών για παραγωγή ενέργειας

Μικροοργανισμοί και ενέργειαΦωτοσύνθεσηΜικροβιακή βιομάζα ως βιοκαύσιμο

Η συμβολή των μικροοργανισμών στοπλανήτη γή (συνέχεια)

Βιοτεχνολογία και μέλλονΕφαρμογές των γενετικών διαδικασιών όπου

δημιουργούνται καινούργιοιμικροοργανισμοί ικανοί να παράγουνειδικά προϊόντα μεγάλης εμπορικής αξίας(ινσουλίνη, εμβόλια ηπατίτιδας Β,ελονοσίας, γρίπης)

Στοιχειώδης Βιοχημεία του Μικροβιακού Κυττάρου

Τα βασικά σωματίδια είναι:ηλεκτρόνιο (-1)πρωτόνιο (+1)ΝετρόνιοΣυνδυασμοί τους σχηματίζουν τα άτομα

Άτομα είναι τα μικρότερα συστατικά ενός χημικού συνδυασμού και στη φύση υπάρχουν 92 (καλούνται στοιχεία)

Στα κύτταρα υπάρχουν μόνο 6 στοιχεία σε μεγάλες ποσότητες:

H, O, C, N, P, S.

Στοιχειώδης Βιοχημεία του Μικροβιακού Κυττάρου

Τα άτομα ενώνονται μεταξύ τους με δεσμούς και δημιουργούν τα μόρια.

Ομοιοπολικοί (όταν τα ηλεκτρόνια είναι ισότιμα μοιρασμένα ανάμεσα στα άτομα)

Ετεροπολικοί (όταν τα ηλεκτρόνια δεν είναι ισότιμα μοιρασμένα ανάμεσα στα άτομα)

Δεσμοί υδρογόνου (μεταξύ Η και Ο ή Η και Ν). Ασθενείς δεσμοί που όμως όταν δημιουργούνται μεταξύ των μακρομορίων η σταθερότητα του μορίου αυξάνεται πολύ.

Στοιχειώδης Βιοχημεία του Μικροβιακού Κυττάρου

Τα κύτταρα περιέχουν 70-90% κβ. νερό και μέσα στο νερό λαμβάνουν χώρα όλες οι βιοχημικές αντιδράσεις.

Το νερό παίρνει μέρος σε όλες τις βιοχημικές αντιδράσεις (υδρολύσεις)

Η ζωή ξεκίνησε από το νερό και όπου υπάρχει νερό (ακόμα και 350 C) υπάρχουν μικροοργανισμοί

Μόρια του κυττάρουΜακρομόρια

ΠολυσακχαρίτεςΛιπίδιαΝουκλεϊκά οξέαΠρωτεϊνες

Μονομερή

ΣάκχαραΛιπαρά οξέαΝουκλεοτίδιααμινοξέα

Υδατάνθρακες

C:H:O 1:2:1 πχ σάκχαραΟι κοινοί περιέχουν 4, 5, 6, και 7 άτομα C

Πολυσακχαρίτες

Μονομερή που ενώνονται με γλυκοσιδικούς δεσμούς

Συνδυάζονται και με άλλα μόρια όπωςΠρωτεϊνες (γλυκοπρωτεϊνες)Λιπίδια (γλυκολιπίδια)

Λιπαρά οξέα

Διακρίνουμε υδρόφιλες και υδρόφοβες περιοχές

Κορεσμένα (στεαρικό)-Ακόρεστα (ολεϊκό)

Απλά λιπίδια αποτελούνται μόνο από λιπαρά οξέα

Σύμπλοκα λιπίδια (φωσφολιπίδια)

Νουκλεϊκά Οξέα

DNA δεσοξυροβονουκλεϊκό οξύΠεριέχει τη γενετική πληροφορία

RNA ριβονουκλεϊκό οξύΕνδιάμεσο μόριο μεταφοράς της γενετικής πληροφορίαςΑποτελούνται από πεντόζη (ριβόζη ή δεσοξυριβόζη), βάση

αζώτου και ένα φωσφορικό μόριο

Μονομερή: νουκλεοτίδιαΠουρίνες (αδενίνη, γουανίνη)Πυριμιδίνες (κυτοσίνη, ουρακίλη, θυμίνη)

DNA πάντα δίκλωνο (ιοί)

RNA πάντα μονόκλωνο (ιοί)Αναδιπλώσεις - δευτεροταγής δομή• mRNA messenger • tRNA transfer• rRNA ribosomal

ΠρωτεϊνεςΑμινοξέα – Πεπτιδικοί δεσμοίΚαταλυτικές - Δομικές

Θεμελιώδεις αρχές κυτταρικής ζωής

Στη Βιολογία ισχύει ο θεμελιώδης νόμος της Φυσικής «τα μόρια και τα άτομα διευθετούνται με τυχαίο τρόπο»

Στοιχεία: C, H, O, N, S, P

Ενέργεια από το περιβάλλον – Έλλειψη της = κυτταρικός θάνατος

Θεμελιώδεις αρχές κυτταρικής ζωής (Συνέχεια)

Το πρώτο κύτταρο προήλθε από το συνδυασμό κάποιων στοιχείων, τα οποία μέσω διαφόρων χημικών αντιδράσεων είχαν σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία μιας "μη κυτταρικής δομής» από την οποία προήλθε η προ-κυτταρική δομή

Τα βασικά χαρακτηριστικά του ζώντος κυττάρου

Θεμελιώδεις αρχές της ζωής1. Θρέψη του κυττάρου: Πρόσληψη χημικών συστατικών από

το περιβάλλον και έκκριση προϊόντων του κυττάρου στοπεριβάλλον

2. Αύξηση και αναπαραγωγή του κυττάρου: Χημικά συστατικάτου περιβάλλοντος μετατρέπονται σε κυτταρικά συστατικάκάτω από τον έλεγχο των γονικών κυττάρων

3. Διαφοροποίηση: Μια μορφή διαφοροποίησης σε έναμονοκύτταρο μικροοργανισμό είναι η δομή του σπορίου,συνήθως σαν στάδιο του κύκλου αύξησης τουμικροοργανισμού

Τα βασικά χαρακτηριστικά του ζώντοςκυττάρου

Θεμελιώδεις αρχές της ζωής4. Χημική σηματοδότηση: Τα κύτταρα επικοινωνούν

ή αλληλεπιδρούν κυρίως μέσω χημικών ουσιώνπου απελευθερώνονται ή προσλαμβάνονται απόαυτά

5. Εξέλιξη: Τα κύτταρα εξελισσόμενα εμφανίζουνσταδιακά νέες βιολογικές ιδιότητες. Ταφυλογενετικά δένδρα παρουσιάζουν τηνεξελικτική σχέση και συγγένεια μεταξύ τωνκυττάρων

Θεωρίες εξέλιξης μικροοργανισμών (Λινναίος)

Φυτά Μύκητες Ζώα

Πρώτιστα (Haeckel)(ευκαρυωτικά φύκη και πρωτόζωα)

Προκαρυωτικά(βακτήρια)

Προγονικές μορφές

• Μέχρι το 1977: προκαρυωτικοί = πρόγονοι όλων των οργανισμών (προ-)

Βάσει του rRNA που μεταλλάσσεται αργά:

Βακτήρια Αρχαιοβακτήρια Ευκαρυωτικά

Κοινός πρόγονος

Αρχή ζωής

Θεωρίες εξέλιξης μικροοργανισμών (Συνέχεια)

Ενδοσυμβιοτική Θεωρία

Νεότερα -πρεσβύτερα ευκαρυωτικάΒακτήρια (χλωροπλάστες, μιτοχόνδρια)

Ταξινόμηση μικροοργανισμών (Λινναίος)

– Λατινική γλώσσα– Δύο ονόματα: Γένος (με κεφαλαίο το πρώτο

γράμμα)Είδος (με μικρό το πρώτο γράμμα)

– Είτε με italics είτε υπογραμμίζονται– Το όνομα του γένους τη πρώτη φορά που αναφέρεται

στο κείμενο είναι ολόκληρο. Στη συνέχεια συντομεύεται με το πρώτο γράμμα, τελεία και το όνομα του είδους.

– Staphylococcus aureus S. aureus– Το όνομα συνήθως δίνει κάποια χαρακτηριστικά

Κανόνες Ταξινόμησης

1. Χρήση όλης της υπάρχουσαςπληροφορίας

2. Εφαρμογή κοινής λογικής σε κάθε βήμα3. Χρήση ελάχιστου αριθμού βιοδοκιμών

όπου:1. Καθαρή καλλιέργεια2. Καθορισμός θρεπτικών απαιτήσεων3. Μικροσκοπική εξέταση4. Εξέταση αυξητικών παραγόντων

Μικροβιακό κύτταρο

Δομές: Ευκαρυωτική-Προκαρυωτική

– Και οι δυο δομές έχουν παρόμοια χημική σύσταση καιχρησιμοποιούν τις ίδιες χημικές αντιδράσεις γιαμεταβολισμό, αποθήκευση ενέργειας και σύνθεσηπρωτεϊνών

– Διαφέρουν ως προς τη δομή κυτταρικού τοιχώματοςκαι μεμβρανών και τη παρουσία οργανιδίων

– Στα προκαρυωτικά το DNA δεν καλύπτεται απόμεμβράνη και δεν σχετίζεται με ιστόνες

– Στα προκαρυωτικά (κυτταρικό τοίχωμα-πεπτιδογλυκάνη) και συνήθως διαιρούνται μεδιχοτόμηση

Προκαρυωτικό κύτταρο-Μορφολογικά χαρακτηριστικά

• Μέγεθος: 0,5-1,0 μm πλάτος / 2,0-100 μmμήκος. Το μέγεθος μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια του κύκλου αύξησης

• Σχήμα: Κόκκοι-βάκιλλοι-σπειρίλλια– Διάταξεις βακτηριακών κυττάρων

Χημική Σύσταση Προκαρυωτικών

Νερό: 70-85% επί του νωπού βάρους του κυττάρου

DNA 3-4%RNA 10-20%Πρωτεϊνες 50%Πολυμερή τοιχώματος 20%Λιπίδια 10%C 50%O 20%N 10-15%H 10%P 2-6%S Μικρό ποσοστόH2O 70-85%

Δομή

– Το βακτηριακό κύτταρο αποτελείται από διαφορετικές δομές που λειτουργούν συγχρόνως.

– Κάποιες είναι κοινές για όλα τα είδη, κάποιες υπάρχουν μόνο σε κάποια είδη και κάποιες υπάρχουν μόνο κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες περιβάλλοντος.

– Κυτόπλασμα με DNA, ριβοσώματα, αποταμιευτικά υλικά και άλλα κυτταρικά έγκλειστα

– πλασματική μεμβράνη

Μαστίγια, ινίδια, κροσσοί– Έξω από το κυτταρικό τοίχωμα

Μαστίγια: Λεπτές, νηματοειδείς μορφές από τη κυτταρική μεμβράνη διαμέσου του κυτταρικού τοιχώματος. Προφέρουν κίνηση

Ινίδια και κροσσοί: Λεπτότερα, μικρότερα, πιο ευθύγραμμα και περισσότερα από τα μαστίγια. Χρησιμοποιούνται για προσκόλληση. Κυρίως στα Gram-. Παράγοντας F (δότες-δέκτες βακτηριακής σύζευξης).

Κυτταρικό τοίχωμα

Προσδίδει στερεότητα στο κύτταρο

Απαραίτητο για τη κυτταρική διαίρεση και αύξησητου κυττάρου

Διαφέρει σε πάχος από βακτήριο σε βακτήριο(ταξινόμηση). Περίεχει ένα πολυμερές πουλέγεται πεπτιδογλυκάνη (μουρεϊνη) και που είναιαδιάλυτο, πολύ δυνατό και άκαμπτο

Φράγμα για κάποιες ουσίες ενώ επιτρέπει τηνείσοδο θρεπτικών συστατικών

Κυτταρικό τοίχωμα (συνέχεια)

Με βάσει το πάχος του τα βακτήριαχωρίζονται σε δύο ομάδες:

Gram+: περισσότερη πεπτιδογλυκάνη (= ή >του 50%). Εμπεριέχονται καιπολυσακχαρίτες και τειχικά οξέα)

Gram-: λεπτότερο τοίχωμα (με λιποπολυ-σακχαρίτες) που όμως καλύπτεται απόεξωτερική μεμβράνη

Χρώση κατά Gram:• Τα κύτταρα βάφονται με κρυσταλλικό

ιώδες και ιώδιο. Αποχρωματίζονται μεαλκοόλη.– Όταν ένα αρνητικό κατά Gram βακτήριο

εκπλυθεί με αλκοόλη τα λιπίδια τηςεξωτερικής μεμβράνης διαλύονται καιαπομακρύνονται

– Αποσταθεροποίηση εξωτερικής μεμβράνηςκαι αύξηση διαπερατότητας της.

– Το σύμπλοκο κρυσταλλικού ιώδους και ιωδίουεκπλένεται. Αποχρωματισμός κυττάρου

Γλυκοκάλυκας (κάψα)

• Αποτελείται από πολυμερή

• Λειτουργίες: προσκόλληση βακτηρίου σε επιφάνειες, προστασία από αφυδάτωση και δράση ιών

• Συγκρατεί μεγάλη ποσότητα νερού– Κάψα: όταν έχει συγκροτημένη δομή και καλή επαφή

με κυτταρικό τοίχωμα– Βλέννα: όταν είναι λεπτό, χαλαρό, υδατοδιαλυτό

στρώμα

Κυτοπλασματική μεμβράνη

• Μεταξύ τοιχώματος και κυτοπλάσματος

• Αποτελείται από δύο στρώματα 2-3nm και ένα 4-5nm

• Χημική σύσταση:– Λιπίδια (20-50% ουδέτερα και φωσφολιπίδια), – πρωτεϊνες (50%) και – εξόζες (3-30%)

Κυτοπλασματική μεμβράνη (συνέχεια)

• Μεταφορά ουσιών– Διαβάθμιση συγκέντρωσης ή ηλεκτρικού δυναμικού– Ενεργός μεταφορά

• Λειτουργίες:– Εκλεκτική πρόσληψη ή αποβολή ουσιών– Ένζυμα που εμπλέκονται στη παραγωγή ενέργειας

(ATP) και σύνθεση κυτταρικού τοιχώματος– Σύνθεση μεμβρανικών πρωτεϊνών, εκκριτικών

πρωτεϊνών, λιπιδίων– Συμμετέχει στο διαχωρισμό του DNA, μεταφορά

ηλεκτρονίων κατά την αναπνοή και φωτοσύνθεση

Μεσοσωμάτια

• Μεμβρανώδη σωμάτια που περιβάλλονται από απλή μεμβράνη που είναι προεκτάσεις της κυτοπλασματικής μεμβράνης

• Έρχονται σ’επαφή με τη κυτοπλασματική μεμβράνη και το χρωμόσωμα:– Λαμβάνουν μέρος στο διπλασιασμό του DNA– Συμμετέχουν στη κυτταρική διαίρεση

Έγκλειστα κυτοπλάσματος

•Μεταχρωματικοί κόκκοι– Μεγάλα σε μέγεθος έγκλειστα που χρωματίζονται

κόκκινα με μπλε χρωστικές.– Αποθέματα P, πηγές ενέργειας– Χαρακτηριστικοί για το Corynebacterium diphtheriae

όπου έχουν διαγνωστική σημασία

•Κόκκοι πολυσακχαρικής φύσης– Από γλυκογόνο ή άμυλο– Με ιώδιο χρωματίζονται καφεκόκκινο ή μπλε

αντίστοιχα

Έγκλειστα κυτοπλάσματος (συνέχεια)

• Λιπιδικά έγκλειστα– Στα γένη Mycobacterium, Bacillus, Azotobacter κ.α.– Κοινό για τα βακτήρια έγκλειστο το πολυ-β-

υδροξυβουτυρικό οξύ (αποταμιευτικό προϊόν)

• Έγκλειστα θείου– Τα θειοβακτήρια αποκτούν ενέργεια με την οξείδωση

του θείου και των ενώσεων του– Οι κόκκοι θείου είναι γι’ αυτά ενεργειακά αποθέματα

Έγκλειστα κυτοπλάσματος (συνέχεια)

• Καρβοξυσώματα– Πολυεδρικά ή εξαγωνικά έγκλειστα που περιέχουν το

ένζυμο ριβουλο 1,5-διφωσφορική καρβοξυλάση– Απαραίτητο στα βακτήρια που χρησιμοποιούν το CO2

σαν πηγή άνθρακα

• Κυστίδια αερίου– Σε βακτήρια του υδάτινου περιβάλλοντος– Ρόλος: Διατήρηση της άνωσης των κυττάρων ώστε το

κύτταρο να παραμένει στο σωστό βάθος στο νερό καινα προσλαμβάνουν ικανές ποσότητες οξυγόνου,φωτός και θρεπτικών

Αδρανείς σχηματισμοί: Ενδοσπόρια

– Σπόρια ή κύστεις που δημιουργούνται εντός τουκυττάρου

– Αποκλειστικά στα βακτήρια– Μεταβολικά ανενεργείς σε δυσμενείς συνθήκες

περιβάλλοντος (ξηρασία, υψηλές θερμοκρασίες)– Σε ευνοϊκές συνθήκες περιβάλλοντος βλαστάνουν και

ακολουθούν το κύκλο ζωής ενός κανονικού κυττάρου– Συνήθως στα γένη Bacillus και Clostridium– Παχύ τοίχωμα και διαθλαστικά– Μικρότερη κυτταρική υγρασία και μεγάλες ποσότητες

διπικολινικού οξέως– Δοκιμασία για ενδοσπόρια: 80οC για 10 min. 30οC για

24 h. Αποικίες= ενδόσπόρια

Βακτηριακή πυρηνική περιοχή

– Αποτελείται από το DNA που καταλαμβάνεισυγκεκριμένη περιοχή στο κυτόπλασμα (δενείναι διάχυτο παντού)

– Σε μη αυξανόμενο κύτταρο είναι περίπουσφαιρικό

– Σε αυξανόμενο κύτταρο είναι μια ακανόνιστουσχήματος μάζα DNA από την οποίαεκτείνονται θηλιές στο κυτόπλασμα

– Το πυρηνικό υλικό διαιρείται πριν από τοκύτταρο

Χημική δομή-Διπλασιασμός του DNA

– Ο διπλασιασμός του DNA γίνεται ημισυντηρητικά– Ο διπλασιασμός του DNA είναι μήνυμα για

κυτταροδιαίρεση– Η ολοκλήρωση του εγκάρσιου τοιχώματος είναι

μήνυμα για νέα διαίρεση του DNA– Κάθε βακτήριο έχει ένα γονότυπο που αποτελείται

από το DNA του κυττάρου και τα πλασμίδια (πιθανάολική κληρονομήσιμη πληροφορία)

– Φαινότυπος εξαρτάται από το ποσοστό του γενετικούυλικού που έχει εκφραστεί κάτω από τις συγκεκρι-μένες συνθήκες περιβάλλοντος

– Ένας γονότυπος έχει πολλούς φαινότυπους

Χημική δομή-Διπλασιασμός του DNA (συνέχεια)

– Αλλαγές στο γενετικό υλικό συμβαίνουν σπάνια (1 στοεκατομμύριο)

– Υπάρχουν τεχνικές στο εργαστήριο (ακτινοβολία,ακτίνες Χ, χημικές ουσίες, χρήση αντιβιοτικών,προσβολή του βακτηρίου από ιό) που αυξάνουν τοποσοστό

– Η μεταλλαγή είναι μια αλλαγή στη νουκλεοτιδικήακολουθία ενός γονιδίου. Κληρονομήσιμη

– Ο ανασυνδυασμός είναι η πορεία που οδηγεί σε νέοσυνδυασμό γονιδίων ενός χρωμοσώματος. Γενετικάστοιχεία που βρίσκονται σε δύο διαφορετικάγονιδιώματα έρχονται σ’ επαφή και ενώνονταιδίδοντας ένα νέο συνδυασμό γονιδίων

Χημική δομή-Διπλασιασμός του DNA(συνέχεια)

– Τρόποι ανασυνδυασμού:• Μεταγωγή (μέσω ιών)• Μετασχηματισμό (ευκολότερα μεταφέρεται το

χρωμοσωμικό απ’ ότι το πλασμιδιακό DNA• Σύζευξη (απαιτείται κυτταρική επαφή) Παράγοντας

F δότες-δέκτες

Χημική δομή-Διπλασιασμός του DNA (συνέχεια)

Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί μπορεί ναπεριέχουν:

– Χρωμόσωμα: Εξαιρετικά μακρύ, διπλό, κυκλικό μόριοDNA

– Πλασμίδιο: Σχετικά κοντό, ευθύ ή κυκλικό μόριο DNA– Ιό: Απλό ή διπλό DNA ή RNA– Μεταθετικά στοιχεία: Διπλό μόριο DNA πάντα εντός

ενός άλλου μορίου DNA

Πλασμίδια

• Συνήθως κυκλικά (σπανίως ευθύγραμμα) μόριαDNA

• Περιέχουν 5-100 γονίδια• Υπάρχουν και αντιγράφονται ανεξάρτητα από το

υπόλοιπο DNA, αλλά συγχρόνως με αυτό• Έχουν βρεθεί στους περισσότερους

μικροοργανισμούς και σε λίγους μόνοευκαρυωτικούς

• Περισσότερα από ένα πλασμίδια στο κύτταρο• Επίσωμα: πλασμίδιο ενσωματωμένο στο

χρωμόσωμα που έχει χάσει την ικανότητα τηςαυτόνομης αντιγραφής του

Πλασμίδια

• Φέρουν γονίδια που:– Ελέγχουν την αντιγραφή τους στο κύτταρο-

ξενιστή– Επιτρέπουν τη μεταφορά των πλασμιδίων

από το ένα κύτταρο στο άλλο– Αγνώστων χαρακτηριστικών

• Διαφέρουν από τους ιούς:– Δεν προκαλούν βλάβη στα κύτταρα-ξενιστές

(αντίθετα είναι ωφέλιμα)– Δεν έχουν εξωτερική μορφή ενώ οι ιοί έχουν

Συνεισφορά πλασμιδίων στην Οικολογία

• Πολλές φαινοτυπικές λειτουργίες οφείλονται σταπλασμίδια

• Πρώτες ενδείξεις μετά τη χρήση αντιβιοτικών-πλασμίδια R

• Πρωταρχικό ρόλο στην αναδιοργάνωση τουγενετικού υλικού των βακτηρίων και οδηγεί στηδιασπορά γονιδίων ανάμεσα σε άτομα του ίδιουή και διαφορετικού πληθυσμού– Διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην επιβίωση του

οργανισμού κάτω από συνθήκες πίεσης

Ευκαρυωτικό Κύτταρο

• Φύκη, πρωτόζωα, μύκητες, ζώα, φυτά– Οι τρεις πρώτες ομάδες ανήκουν στους

μικροοργανισμούς• Πολυπλοκότερο του προκαρυωτικού• Μέγεθος:

– Μεγάλη διακύμανση στο μέγεθος (διάμετρος=0.7-2000 μM)

– Το μεγαλύτερο μέγεθος δίνει στο κύτταρο τηςμεγαλύτερης προσαρμοστικότητας αφού υπάρχειδιαθέσιμος χώρος για το γενετικό υλικό και τα ένζυμα

• Σχήμα:– Ποικίλει από απλό σφαιρικό, ωοειδές έως και

νηματοειδές

Ευκαρυωτικό Κύτταρο (συνέχεια)

Χημική σύσταση– Παρόμοια με αυτήν του προκαρυωτικού

Δομή• Βασική διαφορά η ύπαρξη οργανιδίων που

περιβάλλονται από μεμβράνη– Μικρονημάτια: διαμέτρου 4-7nm διάχυτα στο

κυτόπλασμα ή οργανωμένα. Σημαντικά για τη κίνησηκαι τις αλλαγές του σχήματος

– Μικροσωλινίσκοι: Νηματοειδή οργανίδια, λεπτά,διαμέτρου 25nm, πρωτεϊνικής φύσης. Ρόλο στηδιατήρηση του κυτταρικού σχήματος, κίνηση καιενδοκυτταρική μεταφορά ουσιών

Ευκαρυωτικό Κύτταρο (συνέχεια)

– Ενδοπλασματικό δίκτυο:• Δίκτυο μεμβρανών που δημιουργούν σακκίδια.• Δύο τύποι: τραχύ και λείο.• Σημαντικό για τη μεταφορά πρωτεϊνών, λιπιδίων

και ίσως και άλλων ουσιών μέσα στο κύτταρο. Ταλίπη και οι πρωτεϊνες συντίθενται από ένζυμα πουσχετίζονται με το Ε.Δ. και οι πολυπεπτιδικέςαλυσίδες συντίθενται στα ριβοσώματα τουτραχέως Ε.Δ.

Ευκαρυωτικό Κύτταρο (συνέχεια)

– Σύμπλοκο Σύστημα Golgi:• Μεμβρανώδες σύστημα που δημιουργεί σακκίδια

χωρισμένα μεταξύ τους όπου δεν υπάρχουνριβοσώματα.

• Σε όλα σχεδόν τα ευκαρυωτικά. Σε μερικούςμύκητες, όπου δεν είναι πολύ καλά δομημένο.

• Αποθηκεύονται ουσίες που προορίζονται γιαέκκριση και συμμετέχει στη δημιουργίαμεμβρανών. Στους μύκητες προσφέρει υλικό γιατην επέκταση του κυτταρικού τοιχώματος και τηνεπάκρια αύξηση των υφών

• Σχετίζεται με το λείο Ε.Δ. τόσο δομικά όσο καιλειτουργικά

Ευκαρυωτικό Κύτταρο (συνέχεια)

– Λυσοσωμάτιο και Εδοκύτωση:• Συντίθενται από το σύστημα Golgi και το Ε.Δ.• Σφαιρικά και περιβάλλονται από απλή μεμβράνη• Περιέχουν πεπτικά ένζυμα μακρομορίων

(ενδοκύτωση)– Ευκαρυωτικά ριβοσώματα:

• 80S ριβόσωμα διμερές από 60S υποομάδα και40S.

• Κάποια ενωμένα με το τραχύ Ε. Δ.• Διαφέρουν από τα 70S ριβοσώματα των

προκαρυωτικών (αντιβιοτικά)• Συμβάλλουν στη πρωτεϊνοσύνθεση

Ευκαρυωτικό Κύτταρο (συνέχεια)

– Μιτοχόνδρια:• Υπάρχουν στα περισσότερα ευκαρυωτικά• Κύκλος τρικαρβοξυλικού οξέως, αναγέννηση του ATP μέσω

μεταφοράς ηλεκτρονίων, οξειδωτική φωσφορυλίωση• Αποτελούνται από εξωτερική διπλή μεμβράνη, ριβοσώματα,

DNA,μεγάλους κρυστάλλους Ca3(PO4)2. Το DNA τους είναικυκλικό

– Χλωροπλάστες:• Υπάρχουν στα φύκη και περιέχουν χρωστικές όπως

χλωροφύλλη, καροτένια κλπ• Χρησιμοποιούν το φως για να μετατρέψουν το CO2 και το

H2O σε υδατάνθρακες και Ο2 (φωτοσύνθεση)• Συνηθως ωοειδείς και περιέχουν DNA, ριβοσώματα, λιπίδια,

άμυλο

Ευκαρυωτικό Κύτταρο (συνέχεια)

– Ευκαρυωτικός πυρήνας και κυτταρική διαίρεση:• Κέντρο ελέγχου και γενετικής πληροφορίας• Περιβάλλεται από πυρηνική μεμβράνη μέσα στην οποία

υπάρχουν τα χρωμοσώματα• Στη πυρηνική μεμβράνη υπάρχουν πόροι από όπου γίνεται

επικοινωνία πυρήνα-κυτοπλάσματος (RNA)• Πορείες μίτωσης και μείωσης απαραίτητες για σωστή

χρωμοσωμική σύνθεση θυγατρικών κυττάρων• Απλοειδής αριθμός χρωμοσωμάτων χαρακτηριστικός του

είδους αλλά υπάρχουν ζύμες πολυπλοειδείς ή ανευπλοειδείς.

Ευκαρυωτικό Κύτταρο (συνέχεια)

– Ευκαρυωτικός πυρήνας και κυτταρικήδιαίρεση:

• Ανασυνδυασμός κατά την αναπαραγωγή• Εναλλαγή απλοειδούς-διπλοειδούς γενεάς

σύνηθες στους μύκητες• Συνολική γενετική πληροφορία του ευκαρυωτικού

προέρχεται: Χρωμόσωμα, πλασμίδια,μιτοχόνδρια/χλωροπλάστες, ιό, μεταθετά στοιχεία

• Κύτταρα όπως οι ζύμες Saccharomyces cerevisiaeδιαιρούνται με εκβλάστηση ενώ οι μυκητιακές υφέςμε επάκρια αύξηση

Ευκαρυωτικό Κύτταρο (συνέχεια)

– Κυτταρικό τοίχωμα:• Πολλά ευκαρυωτικά κύτταρα δεν έχουν τοίχωμα• Άλλα (φύκη, μύκητες) έχουν άκαμπτο τοίχωμα από

πολυσακχαρίτες (γλυκάνη, χιτίνη, κυτταρίνη). Στακύτταρα αυτά δεν επιτρέπεται η φαγοκύττωση έτσιτα μόνα θρεπτικά συστατικά που δέχονται είναιδιαλυτές ουσίες που διέρχονται μέσα από τοκυτταρικό τοίχωμα

• Πλεονεκτήματα του τοιχώματος: οι υφές τωνμυκήτων διατρυπούν τους ιστούς του ξενιστή ή δενδημιουργούνται οσμωτικά προβλήματα

Βιολογία των Ιών

• Ενδείξεις για την ύπαρξη ιών λόγω της μόλυνσης πουπροκαλούν στα ανώτερα ζώα και φυτά

• Προσπάθειες για τον έλεγχο της ασθένειας ευλογιάξεκίνησαν στη Κίνα πριν από 2000 χρόνια.

• Το 1885 ο Pasteur αναπτύσσει το εμβόλιο της λύσσας• Η ιολογία των φυτών άρχισε το 1886 όταν ο Mayer

ανακάλυψε τη μολυσματική φύση της μωσαϊκής τουκαπνού

• Το 1892 ο Ivanovski αναφέρει ότι ο παράγοντας τηςμωσαϊκής του καπνού μπορεί να περνά μέσα απόμικροβιοκρατικά φίλτρα

• Το 1898 οι Loeffler και Frosch αποδεικνύουν ότι οπαράγοντας που προκαλεί τον αφθώδη πυρετό σταβοωειδή διέρχεται μέσω ηθμού και με το διήθημαμολύνονται υγιή ζώα.

Βιολογία των Ιών

• Το 1935 κρυσταλλώνεται ο ιός τηςμωσαϊκής του καπνού και παράλληλα μετη χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίουαποδείχθηκε πως οι ιοί είναι συμπλέγματανουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών και ημορφολογία των πρωτεϊνών του καψιδίουποικίλει

• Σήμερα γνωρίζουμε ότι οι ιοί παρασιτούνσε όλα τα είδη οργανισμών

Ορισμός

– Αντιπροσωπεύουν το όριο ανάμεσα στουςζώντες οργανισμούς και στις μη ζωντανέςδομές

– Το νουκλεϊκό τους οξύ δεν δρα συνεχώςγι΄αυτό και χρησιμοποιούμε τους όρουςλειτουργικά ενεργοί ή αδρανείς

– Virus: λατινικά το δηλητήριο– Virion: το μολυσματικό σωματίδιο του ιού– Χαρακτηριστικά: σύσταση, απλή οργάνωση,

μηχανισμός αναπαραγωγής

Βακτήρια Rickettsiae Ιοί• Ενδοκυτταρικά παράσιτα - + +

Κυτοπλασματική μεμβράνη + + -Αγενής αναπαραγωγή + + -

• Διηθητά μέσω <2nm πόρους - - + Ύπαρξη DNA και RNA + + -Μεταβολισμός/αναγέννηση ATP + +/- -Ριβοσώματα + + -Ευαισθησία στα αντιβιοτικά + + -

• Ευαισθησία στις ιντερφερόνες - - +

Γενικά χαρακτηριστικά

• Υπάρχουν σε όλες τις μορφές ζωής

• Υποχρεωτικά παράσιτα άρα ανίκανα νααναπτυχθούν σε θρεπτικά υποστρώματα

• Ξεχωρίζουν από:– το μέγεθος: 10-100 μικρότεροι από τα βακτήρια.

Ορατοί μόνο με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο– το περιεχόμενο νουκλεϊκό οξύ: Μόνο ένα τύπο

νουκλεϊκού οξέως (DNA ή RNA) που περικλείεται σ’ένα πρωτεϊνικό μανδύα ή περίβλημα (envelope)

Γενικά χαρακτηριστικά

– τις μεταβολικές ιδιότητες: Δεν έχουνμεταβολικούς μηχανισμούς. Χρησιμοποιούντην ενέργεια και το σύστημα παραγωγήςπρωτεϊνών του ξενιστή για την αναπαραγωγήτους. Διακρίνονται δύο μορφές:ενδοκυτταρική και εξωκυτταρική (πακέτογονιδίων)

Χημική σύσταση

• Νουκλεϊκό οξύ: είτε DNA είτε RNA μονόκλωνο ήδίκλωνο, ευθύ ή κυκλικό (1-50%). Μπορεί να περιέχουναπό 3 γονίδια μέχρι και 400. Σε μερικούς ιούς τογενετικό υλικό είναι τεμαχισμένο.

• Πρωτεϊνη: Συνήθως αποτελεί το μεγαλύτερο τμήμα τουιού (50-90%). Ρόλος της η προστασία του γενετικούυλικού και φέρει υποδοχείς για τη προσκόλληση του ιούστο ξενιστικό κύτταρο– Εκτός από τις δομικές πρωτεϊνες μερικοί ιοί περιέχουν ένζυμα

(λυσοζύμη) που διευκολύνουν την είσοδο του νουκλεϊκού οξέωςτου ιού στο κύτταρο ή πολυμεράσες

• Οι μεγαλύτεροι ιοί έχουν επί πλέον λιπίδια με τα οποίασχηματίζουν ένα στρώμα λιπιπρωτεϊνης

Δομή ιών

• Το σωματίδιο του ιού αποτελείται απόνουκλεϊκό οξύ που περιβάλλεται απόπρωτεϊνικό κάλυμμα το καψίδιο. Τονουκλεϊκό οξύ μαζί με το καψίδιοαποτελούν το νουκλεοκαψίδιο. Σεμερικούς ιούς το νουκλοκαψίδιοπεριβάλλεται από τον μανδύα.

• Μερικοί ιοί έχουν πιο πολύπλοκη δομή(κεφαλή, ουρά)

Αντιγραφή ιών

• Αντιγράφονται μόνο σε ζωντανά κύυταρα• «Αντιγραφή» γιατί η πορεία πολλαπλασιασμού

τους είναι διαφορετική απ’ εκείνη των κυττάρων• Ο τρόπος εισόδου διαφέρει από ιό σε ιό• Το καψίδιο δεν εισέρχεται στο ξενιστικό κύτταρο• Μελετήθηκαν ουσιαστικά οι βακτηριοφάγοι αλλά

ο τρόπος αντιγραφής είναι παρόμοιος σε όλουςτου ιούς

• Ο χρόνος που απαιτείται για να ολοκληρωθεί οβιολογικός κύκλος του ιού είναι 20-30 min ως και6-40 hr

Αντιγραφή ιών

Οι φάσεις της πορείας αντιγραφής του ιού είναι:• Προσρόφηση• Διείσδυση• Ενδοκυτταρική ανάπτυξη

– Πρώϊμα στάδια αντιγραφής– Αντιγραφή νουκλεϊκού οξέως του ιού– Σύνθεση πρωτεϊνών του ιού

• Συναρμολόγηση• Ωρίμανση και απελευθέρωση των νέων ιών• Λύση του ξενιστικού κυττάρου

Ιοί βακτηρίων: Βακτηριοφάγοι ή φάγοι

• Κύκλοι:– Λυτικός ( φάγοι λοιμογόνοι)– Λυσιγενείας (φάγοι υπολοιμογόνοι)

• Βιοδοκιμή της παρουσίας των φάγων– Εμφάνιση διαφανών περιοχών σε

στερεοποιημένη καλλιέργεια βακτηρίων:πλάκα. Ισχύει για τους λυτικούς μόνο φάγους.

Φυτικοί ιοί

• Λιγότερο μελετημένοι– Δύσκολο να απομονωθούν ώστε να

μελετηθούν– Αρκετοί μεταφέρονται με έντομα και

μελετώνται σε ιστοκαλλιέργειες εντόμων• Ιός μωσαϊκής του καπνού (TMV)

– Απομονώνεται από πρωτοπλάστες φυτικώνκυττάρων

Μορφολογία του σωματιδίου φυτικού ιού

• Αρκετοί έχουν ελικοειδές εύκαμπτο ήάκαμπτο καψίδιο (TMV), άλλοι εικοσα-εδρικό

• Οι περισσότεροι– έχουν ένα τύπο πρωτεϊνης και– είναι RNA ιοί

Αντιγραφή φυτικών ιών

• Το γενετικό υλικό– Με RNA-εξαρτώμενη RNA πολυμεράση που

αντιγράφει το ιϊκό RNA ή– Με ιϊκή-ειδική RNA αντιγραφάση

• Η πρωτεϊνη του καψιδίου δημιουργείται βάσειτου γονιδιώματος του ιού

• Η συναρμολόγηση του ιού είναι αυτόματηδιαδικασία

Μετάδοση φυτικών ιών

• Μεταδίδονται σε μεγάλες αποστάσεις μέσω τουαγγειώδους ιστού

• Εξάπλωση γίνεται κυρίως μέσω:– τραυμάτων φυτικού ιστού– γύρη– νηματώδεις– Έντομα (αφίδες)

• Μόλυνση προφανής από τις κηλίδες στουςφυτικούς ιστούς (έλλειψη χλωροφύλλης)

• TMV: μεταφέρεται από κύτταρο σε κύτταρο.Απαιτούνται ειδικές πρωτεϊνες. Μηχανισμόςδράσης όχι καλά μελετημένος.

Ζωϊκοί ιοί

• Η είσοδος του ιού γίνεται με ενδοκύττωση(ολόκληρος ο ιός εισέρχεται στο ξενιστικόκύτταρο). Ο διαχωρισμός του γενετικού υλικούαπό το καψίδιο γίνεται εντός του ξενιστού.

• RNA ιοί– Ρετροϊοί με διαδοχική φάση αντιγραφής RNA και DNA

και υπεύθυνοι για διάφορα είδη καρκίνου και AIDS• DNA ιοί• Αντιγραφή διαμερισματοποιημένη

– Αντιγραφή DNA (από τη ξενιστική DNA-πολυμεράση)και μεταγραφή RNA γίνεται στο πυρήνα. Ακολουθούνοι μετατροπές στο RNA ώστε να γίνει «ώριμο RNA»

– Μετάφραση στο κυτόπλασμα

Αντιγραφή ζωϊκών ιών

• Ίδια στάδια με αυτά των βακτηριοφάγων (8-40ώρες)

1. Μελέτη σε ιστοκαλλιέργειες– Πολλοί ιοί έχουν ένα μόνο είδος ξενιστικού κυττάρου

ή περιορισμένο αριθμό ξενιστικών κυττάρων σταοποία μπορούν να πολλαπλασιαστούν

– Η κυτταρική ευαισθησία του ξενιστή επηρεάζεταιαπό:• παρουσία υποδοχέων του ιού πάνω στη μεμβράνη• ικανότητα του κυττάρου να λειτουργήσουν οι κατάλληλες

πορείες μέχρι να αρχίσει η αντιγραφή του ιού

• Μέσο αναπαραγωγής ζωϊκών ιών (γιαπαραγωγή αντιγόνων και διάγνωση τηςασθένειας) η καλλιέργεια ζωϊκών ιστών

• Εύχρηστες όσες περιέχουν ενεργά πολλαπλα-σιαζόμενα ιστοκύτταρα– Συνήθως ιστοί ζώου εν ζωή ή που μόλις έχει

νεκρωθεί– Επεξεργασμένοι με ελαφρά πρωτεολυτικά ένζυμα

(αποδιοργάνωση αλλά ζωντανά)– Καλλιέργεια (σε ειδικά τρυβλία) σε θρεπτικά υπο-

στρώματα με αντιβιοτικά– Προσκόλληση στην επιφάνεια του τρυβλίου και

ανάπτυξη σε monolayer κυττάρων• Πιθανόν να υπάρχουν ιοί σε λανθάνουσα κατάσταση σε

τέτοιες καλλιέργειες

2. Χρήση ζώων

– Η μόλυνση αναγνωρίζεται από χαρακτηριστικάσημάδια και συμπτώματα της ασθένειας

• Ευαισθησία στη μόλυνση• Πιθανότητα λανθάνουσας μόλυνσης με τον ίδιο ή άλλο ιό

(λανθάνοντες ιοί που διεγείρονται)• Τρόπος εμβολιασμού

– Ευρέως διαδεδομένος ξενιστής ζωϊκών ιών τοαναπτυσσόμενο έμβρυο κότας όπουαναπτύσσονται και κάποιοι ιοί θηλαστικών καιστους οποίους το κοτόπουλο δεν είναι ευαίσθητο

Προσρόφηση

• Προσκόλληση συγκεκριμένης πρωτεϊνηςτου ιού σε αντίστοιχη συγκεκριμένη θέση(υποδοχέα/πρωτεϊνη ή γλυκοπρωτεϊνη)του ξενιστικού κυττάρου

• Στο μηχανισμό της προσρόφησης στηρί-ζονται σκευάσματα ενάντια της μόλυνσηςαπό τον ιό

Διείσδυση

Στους ιούς με μανδύα γίνεται με:• Ενδοκύττωση: η κυτοπλασματική μεμβράνη

αναδιπλώνεται δημιουργώντας κενοτόπια πουεγκλωβίζουν στοιχεία από το εξωτερικό τουκυττάρου. Δυνατόν να εγκλωβιστεί και ιός. Εάνυπάρχει καψίδιο διαλύεται μαζί με τοπεριεχόμενο του κενοτοπίου και ελευθερώνεταιτο νουκλεϊκό οξύ.

• Σύντηξη του μανδύα με την κυτοπλασματικήμεμβράνη και απελευθέρωση του καψιδίου στοκυτόπλασμα (HIV)

Ενδοκυτταρική ανάπτυξη

• Διαχωρισμός ιϊκού νουκλεϊκού οξέως απότο καψίδιο– Με τη χρήση λυσοσωμικών ενζύμων

DNA ιοί

• Βιοσύνθεση του ιϊκού DNA– Το DNA των ζωϊκών ιών (συνήθως διπλασιά-

ζεται στο πυρήνα χρησιμοποιώντας τα ιϊκάένζυμα ενώ οι πρωτεϊνες συνθέτονται στοπρωτόπλασμα με ένζυμα του ξενιστικούκυττάρου

• Ιοί papova (papovavirures):– Δεν υπάρχουν ένζυμα στο σωματίδιο του ιού.

Αναγκαστικά χρησιμοποιεί τα ξενιστικά. Δίκλωνοκυκλικό DNA. Πχ. SV40 ογκοιός.

• Ιοί έρπητα (herpesviruses):– Δίκλωνο ευθύ DNA. Κυστώδης πυρετός κρυώματος,

αφροδισιακός έρπης, ανεμοβλογιά, έρπης ζωστήρ,λοιμώδης μονοπυρήνωση κ.α. Μερικοί ιοί έρπηταπροκαλούν καρκίνο

– Η σύνθεση του DNA γίνεται στο πυρήνα, όπουσυντίθεται και όλο το νουκλεοκαψίδιο. Ο μανδύας τουιού αποκτάται κατά την εκβλάστηση του νέουσωματιδίου του ιού από τη πυρηνική μεμβράνη

• Ιοί pox:– Μεγάλη ομάδα και μεγάλου μεγέθους ιοί.

Δίκλωνο DNA, πρωτεϊνούχο διπλό στρώμα,άλλα πρωτεϊνικά στρώματα και μεμβρανικόκάλυμμα. Αντιγράφονται στο κυτόπλασμα.Είσοδος με φαγοκύτωση. Απελευθέρωση μετη λύση του κυττάρου. Smallpox προσβάλλειμόνο ανθρώπους και πιθήκους. Ο ιός poxπροσβάλλει βοοειδή, λαγούς, πρόβατα.Κοινά αντιγόνα.

• Αδενοιοί (adenoviruses):– Ευθύ δίκλωνο DNA που αντιγράφεται στο

πυρήνα. Ελαφρά αναπνευστικά προβλήματα.

RNA ιοί

• Picornaviruses+RNA +/-RNA +RNA

ιϊκή αντιγραφάση (ιϊκό)

αντιγραφόμενη μορφή

πρωτεϊνες (ξενιστής-πρωτεϊνάσες καψιδίου ιός)

RNA ιοί

• Ρεοϊοίπρωτεϊνες

+/-RNA +mRNAμεταγραφάσες αντιγραφάση

+/-RNA (ιϊκό)

RNA ιοί

Ιοί με αρνητικό μονόκλωνο RNA (ιλαράς, παρωτίτιδας)ιϊκή μεταγραφάση

+mRNA πρωτεϊνες-RNA

+/-RNA -RNAιϊκή αντιγραφάση (ιϊκό)

RNA ιοί

Ρετροϊοί (Rous sarcoma, HIV) RNA εξαρτώμενη DNA πολυμεράση

+RNA -DNA +/-DNAΑντίστροφη Αντιγραφάσημεταγραφάση

μεταγραφή

+RNA +mRNA

πρωτεϊνη

Ρετροϊοί

• Χαρακτηριστικό τους η αντίστροφη μεταγραφάσηπου διεξάγει την αντίδραση:

RNA DNA

– Αρχικά συνθέτει ένα συμπληρωματικό κλώνο DNAπου στη συνέχεια αντιγράφεται για το σχηματισμό τουδίκλωνου μορίου DNA.

– Το ιϊκό DNA ενσωματώνεται στο ξενιστικό και ποτέδεν αποκόπτεται από το ξενιστικό χρωμόσωμα.

– Επειδή η ενσωμάτωση είναι μέρος του κύκλου τηςζωής των ιών, η συχνότητα της είναι πολύ ψηλή καιμπορεί να συμβεί σ’οποιαδήποτε θέση τουχρωμοσώματος.

Ωρίμανση και Απελευθέρωση

• Συναρμολόγηση του πρωτεϊνικού καψιδίου• Απόκτηση (σε πολλούς) του λιποπρωτεϊ-

νικού μανδύα όπου:– Οι πρωτεϊνες συντίθενται από τον ιό– Οι υδατάνθρακες και τα λίπη από τη

κυτοπλασματική μεμβράνη του ξενιστή.– Ο μανδύας περιβάλλει το καψίδιο κατά τη

πορεία της εκβλάστησης

Συσχέτιση ιών και πλασμιδίων-Ογκογόνοι ιοί

• Οι κακοήθεις όγκοι (καρκινώματα) μπορεί ναπροκύψουν με διαφορετικούς τρόπους.

– Ανεξάρτητα από την ογκογόνο διαδικασία, η τελικήκακοήθης αύξηση κατευθύνεται από το DNA τωνελεύθερα πολλαπλασιαζομένων κυττάρων.

– Η μετατροπή του κυττάρου σε καρκινικό οφείλεται σεμετασχηματισμό ή επαναπροσανατολισμό του DNA.

– Ο παράγοντας που ενεργοποιεί το πολλαπλασιασμότων κυττάρων είναι ένα γονιδιακό προϊόν.

Σχηματισμός φυτικών όγκων

• Παρουσιάζονται σε πολλά φυτά (στο 50% πουέχουν εξεταστεί) και μειώνουν τη ροή τωνθρεπτικών μέσα στο φυτό

• Αποκαλούνται:– καρκίνος του βλαστού (crown galls) και– Καρκίνος ρίζας (root galls)

• Μόλυνση με Agrobacterium tumefaciens– Περίτριχα μαστιγωτό, Gram -, βακτήριο του εδάφους

που μοιάζει με Rhizobium.– Μόλυνση από πληγές– Πολλαπλασιασμός στους μεσοκυττάριους χώρους– Τα μολυσματικά στελέχη έχουν το Ti πλασμίδιο

Σχηματισμός φυτικών όγκων

– Μετά τη μόλυνση του φυτού από το μολυσματικόβακτήριο τα πλασμίδια ενσωματώνονται στο φυτικόχρωμοσωμικό DNA

– Ευθύνεται για τον ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμόκυττάρων (όγκος)

– Μετάδοση σε άλλα φυτά με μεταμόσχευση τμήματόςτου. Μετά τον ογκογονικό μετασχηματισμό βακτήριοκαι πλασμίδιο μπορεί να καταστραφούν

– Το πλασμιδιακό DNA είναι υπεύθυνο για τηπαραγωγή των οπινών (οκτοπίνη και νοπαλίνη),αμινοξέων που χρησιμοποιούνται ως πηγές αζώτουμόνο από το βακτήριο

Σχηματισμός φυτικών όγκων

– Το Ti πλασμίδιο χρησιμοποιείται ως φορέαςγια τη μεταφορά εξωγενούς DNA στα φυτά.

– Το γονίδιο που καθορίζει την ανάπτυξη τουόγκου αποκόπτεται από το πλασμίδιο καιαντικαθίσταται με άλλα γονίδια

– Τα γονίδια του ξένου DNA προφανώςσυμπεριφέρονται ως επικρατή γονίδια

Σχηματισμός ζωϊκών όγκων από ιούς

Οι μελέτες γίνονται σε ιστοκαλλιέργειες πουχάνουν την ιδιότητα να αυξάνονται σε monolayerπαρουσία ογκογόνων ιών.

Ο SV40 και οι Polyoma ιοί(DNA ιός) μπορούν ναενσωματώσουν το DNA τους στο γονιδίωμα τουξενιστή. Το μετασχηματισμένο αυτό ξενιστικόDNA προκαλεί το σχηματισμό όγκων ότανενίεται σε πειραματόζωα.

RNA ιοί (ρετροιοί) και ο Rous sarcoma ιός στακοτόπουλα

Ταξινόμηση ιών

Αρχικά βασίστηκε στις ασθένειες πουπροκαλούν.

Σήμερα, υπάρχει διεθνές σύστηματαξινόμησης των ιών στο οποίο φέρουνλατινικό όνομα

Εύκολος διαχωρισμός είναι η διαίρεση τουςσε DNA (κυρίως βακτηριοφάγοι και οιμεγάλοι ιοί ζώων) και RNA (ιοί φυτών,μικροί ιοί ζώων και λίγοι βακτηριοφάγοι)ιούς

Ιοειδή

Γυμνά μόρια RNA υπεύθυνα για κάποιεςασθένειες φυτών (πατάτες, κίτρα,αγγούρια, χρυσάνθεμα, κοκκοφοίνικες καιάλλα φυτά)

Κυκλικά, μονόκλωνα RNA κατά 10 φορέςμικρότερα από το πιο μικρό γνωστό ιικόRNA. Περιέχονται περίπου 200-10.000αντίγραφα σε κάθε μολυσμένο κύτταρο

Δεν είναι γνωστός ο μολυσματικός τουςμηχανισμός

ΜΙΚΡΟΒΙΑΚΗ ΘΡΕΨΗ

Η χημική σύσταση του κυττάρουπροσδιορίζει ως ένα βαθμό και τις βασικέςθρεπτικές του απαιτήσεις:

• 70-90% νωπού βάρους νερό• C, O, N, H, P, S συστατικά των

υδατανθράκων, λιπιδίων, πρωτεϊνών,νουκλεϊκών οξέων και K, Ca, Mg, Fe, Clαποτελούν το 95% του ξηρού βάρους τωνκυττάρων

C

Όλες οι οργανικές ουσίες περιέχουν C μεεξαίρεση το CO2.

Ο C αποτελεί το σκελετό τωνυδατανθράκων, πρωτεϊνών και λιπιδίων(ενέργεια και δομικά συστατικά τουκυττάρου)

Ως προς τις απαιτήσεις τους για άνθρακα οιμικροοργανισμοί διακρίνονται σεαυτότροφους και ετερότροφους

N

Δεύτερο σημαντικό στοιχείο. Βασικό συστατικό των αμινοξέων (πρωτεϊνες)

Ως προς τις απαιτήσεις τους για άζωτο τα βακτήρια διακρίνονται σε:

• Αυτά που μπορούν να χρησιμοποιούν το ατμοσφαιρικό (αέριο άζωτο) με τη διαδικασία της δέσμευσης αζώτου π.χ. Rhizobium, Azotobacter, Clostridium

• Αυτά που χρησιμοποιούν ανόργανες πηγές αζώτου (νιτρικά και νιτρώδη)

• Αυτά που απαιτούν το άζωτο σε οργανικές ενώσεις (αμινοξέα, πεπτίδια)

O

Πολλά μεταβολικά συστήματα των μικροοργανισμώναπαιτούν οξυγόνο για τη λειτουργία της αερόβιαςαναπνοής.

Βάσει των απαιτήσεων τους για O2, οι μικροοργανισμοίδιακρίνονται σε:

• Αερόβιους που χρησιμοποιούν το μοριακό οξυγόνο καιπαράγουν περισσότερη ενέργεια (υποχρεωτικά αερόβιοι,δυνητικά αναερόβιοι)

• Αναερόβιους που δεν χρησιμοποιούν το μοριακόοξυγόνο (υποχρεωτικά αναερόβιοι, αεροανθεκτικάαναερόβιοι, μικροαερόφιλοι)

Υπεροξειδικές ρίζες – υπεροξεδική δισμουτάση – H2O2 –καταλάση – [OH-]

P

Συστατικό νουκλεϊκών οξέων, φωσφολιπι-δίων, πρωτεϊνών, συμπαραγόντων ενζύ-μων, και άλλων κυτταρικών δομών.

Όλοι σχεδόν οι μικροοργανισμοί χρησι-μοποιούν ανόργανα φωσφορικά άλατασαν πηγές P που αφομοιώνουν άμεσα.

S

Απαραίτητο για αμινοξέα, υδατάνθρακες,βιοτίνη, θειαμίνη.

Μερικοί μικροοργανισμοί χρησιμοποιούν ταθειικά άλατα σαν πηγή θείου, άλλοιαπαιτούν ανηγμένες μορφές θείου(κυστεϊνη)

K: απαιτείται για την ενεργότητα ενζύμων όπως εκείνων που εμπλέκονται στη πρωτεϊνοσύνθεση

Ca: συμβάλλει στη θερμική ανθεκτικότητα των ενδοσπορίων

Mg: συμπαράγοντας σε πολλά ενζυμικά συστήματα και σταθεροποιεί τα ριβοσώματα και τις κυτταρικές μεμβράνες

Fe: μέρος των κυτοχρωμάτων και συμπαράγοντας ενζύμων και πρωτεϊνών που μεταφέρουν e-.

Ιχνοστοιχεία:

Ni, Mn, Co, Cu, Mo, ZnΑπαραίτητα σε πολύ μικρές ποσότητες για

τη θρέψη.Συμπαράγοντες σε βασικά ενζυμικά

σύμπλοκα

Αυξητικοί παράγοντες:

• Αμινοξέα (για σύνθεση πρωτεϊνών)

• Πουρίνες-πυριμιδίνες (για σύνθεση νου-κλεϊκών οξέων)

• Βιταμίνες (συνθέτουν μέρος ή ολόκληρουςενζυμικούς παράγοντες)

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ ΤΟΝ ΤΡΟΠΟ ΘΡΕΨΗΣ

Ως προς τη πηγή άνθρακα

• Αυτότροφοι: που χρησιμοποιούν ως μόνη ή κύρια πηγήάνθρακα το CO2 και χρησιμοποιούν ως κύρια πηγήενέργειας το φως

• Ετερότροφοι: που χρησιμοποιούν οργανικές ενώσεις ωςκύρια πηγή άνθρακα

Όλες οι οργανικές ενώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούνσαν πηγές άνθρακα ή και ενέργειας από κάποιομικροοργανισμό, π.χ.– Pseudomonas: χρησιμοποιεί >100 οργανικές ενώσεις– Μεθανογενή βακτήρια: πηγές άνθρακα μόνο μεθάνιο και

αλκοόλη– Ακτινομύκητες: άμυλο, γλυκόλη, παραφίνη, ελαστικά– Κυτταρινολυτικά βακτήρια: μόνο κυτταρίνη

Ως προς τη πηγή ενέργειας

Δύο πηγές ενέργειας: φως και οξείδωση οργανικών και ανόργανων ουσιών

• Φωτοτροφικοί• Χημειότροφοι

– Χημειοοργανότροφοι (οργανικές ουσίες)– Χημειολιθότροφοι (ανόργανες ουσίες)

Ως προς τη πηγή H+ ή και ηλεκτρονίων

Λιθότροφοι: αναγωγικές ανόργανες ουσίες σαν πηγή ηλεκτρονίων

Οργανότροφοι: οργανικές ουσίες οι δότες ηλεκτρονίων ή ατόμων H+

Συνδυασμός απαιτήσεων σε C, ενέργεια, H+ ή και e-

1. Φωτολιθοτροφικοί αυτότροφοι ή φωτοαυτότροφοι:χρησιμοποιούν το φως ως πηγή ενέργειας και το CO2ως πηγή άνθρακα

2. Φωτοοργανοτροφικοί ετερότροφοι ή φωτοετερότροφοι:φωτοσυνθετικοί που χρησιμοποιούν οργανικές ουσίεςως δότη e- και ως πηγή C

I. Φωτοαυτότροφοι οργανισμοί: H+ ως δότη e-

3. Χημειολιθοτροφικοί αυτότροφοι: οξειδώνουναναγωγικές ανόργανες ενώσεις (Fe, N, S) για ενέργειακαι e-

I. Μυξότροφα:οργανικές και ανόργανες πηγές ενέργειας4. Χημειοοργανοτροφικοί ετερότροφοι ή

χημειοετερότροφοι: χρησιμοποιούν οργανικές ουσίεςσαν πηγές ενέργειας, H+, e- και C. Συνήθως το ίδιουλικό ικανοποιεί όλες τις απαιτήσεις.

Μικροβιολογικά Θρεπτικά Υποστρώματα

Κάθε υγρό ή στερεό μέσο το οποίο μπορείνα καλύψει τις ανάγκες ενός μικροβιακούκυττάρου. Περιέχει απαραίτητα νερό,πηγή C, πηγή ενέργειας, πηγή N και πηγήαλάτων. Συχνά η πηγή C και N είναι η ίδιαχημική ουσία

Κατηγορίες Μικροβιολογικών Θ. Υ.

Ι. Ως προς τη χημική σύσταση (γνωστή ή άγνωστη)

– Χημικώς ορισμένα Θ. Υ. ή συνθετικά Υ. : Η χημικήτους σύσταση είναι πλήρως γνωστή.

– Σύνθετα ή εμπειρικά Θ. Υ. (ή και πολύπλοκα ήφυσικά): Η σύστασή τους άγνωστη. Πλούσια σεθρεπτικά συστατικά και συνήθως καλύπτουν τιςθρεπτικές απαιτήσεις πολλών διαφορετικώνμικροοργανισμών π.χ. πεπτόνες, εκχύλισμα κρέατος,εκχύλισμα ζύμης (θρεπτικός ζωμός, TSB,MacConkey)

Κατηγορίες Μικροβιολογικών Θ. Υ.

ΙI. Ως προς το είδος των μικροοργανισμώνπου αναπτύσσονται σ’ αυτά

– Εκλεκτικά Θ.Υ.: Ευνοούν την αύξησησυγκεκριμένων μ/ο. Χολικά άλατα, φουξίνη,κρυσταλλικό ιώδες αναστέλλουν τα Gram +ευνοώντας την αύξηση των Gram –βακτηρίων π. χ. MacConkey.

– Διαγνωστικά Θ.Υ.: Δυνατός ο διαχωρισμόςανάμεσα σε ομάδες π. χ. αιματούχο,MacConkey.

Κατηγορίες Μικροβιολογικών Θ. Υ.

ΙΙΙ. Ως προς το αν υποστηρίζεται περισσό-τερο η αύξηση των βακτηρίων ή τωνμυκήτων

Για μύκητες: pH 3,8-5,6 και συνήθωςσάκχαρα ~4%

Για βακτήρια: pH 6,5-7,5

Κατηγορίες Μικροβιολογικών Θ. Υ.

ΙV. Ως προς το αν είναι υγρά ή στερεά

Υγρά Θ.Υ.: τα Θ. Υ. λόγω της χημικής τουςσύστασης είναι συνήθως υγρά

Στερεά Θ.Υ.: στερεοποίηση των υγρών Θ.Υ.γίνεται με τη προσθήκη του πολυσακχαρίτη agarσε συγκεντρώσεις 1-2% (συνήθως 1,8%).Εκχύλισμα φυκών που στερεοποιείται στους 40-42οC και επανυγροποιείται στους 80-90οC

Κατηγορίες Μικροβιολογικών Θ. Υ.

V. Ως προς το αν υποστηρίζεται η αύξηση τωναναερόβιων μ/ο

– Ανάπτυξη στον πυθμένα του σωλήνα– Προσθήκη αναγωγικού παράγοντα στο υγρό Θ.Υ.

δεσμευέι το διαλυμένο O2 με αποτέλεσμα να μην είναιπλέον διαθέσιμο στους μ/ο.

– Για αρχαιοβακτήρια που παράγουν μεθάνιο: Το Θ.Υ.βράζει για την εξαέρωση του διαλυμένου O2 και κατάτην καλίέργεια χρησιμοποιείται συνεχής ροή N2 για νααπομακρύνεται το μεθάνιο ενώ στο υλικό υπάρχεικυστεϊνη σαν αναγωγικός παράγοντας

– Αναερόβιοι κλίβανοι, αναερόβιες γυάλες

Κατηγορίες Μικροβιολογικών Θ. Υ.

VΙ. Θ.Υ. εμπλουτισμού– Υλικά που ευνοούν την αύξηση του συγκεκρι-

μένου είδους και όχι άλλων– Όταν ο μ/ο βρίσκεται σε μικρή συγκέντρωση

στο περιβάλλον– Salmonella

Κατηγορίες Μικροβιολογικών Θ. Υ.

VIΙ. Θ. Υ. για μικροβιολογικές βιοδοκιμές

Π.χ. αντίσταση σε αντιβιοτικά ή ύπαρξηαντιβιοτικών σε ορούς ή άλλα υγρά

Κατηγορίες Μικροβιολογικών Θ. Υ.

VIIΙ. Θ. Υ για τον προσδιορισμό και ταυτοποίησητων μ/ο

– Υπάρχουν εκατοντάδες τυποποιημένα Υ. στο εμπόριοπ.χ. Σύστημα API, Sensititer, Enterotube.

– Πλαστική επιφάνεια με πολλούς μικρούς σωλήνες, οκαθένας με διαφορετικό Θ.Υ. λυοφιλιομένο πουενυδατώνεται όταν προστεθεί η υγρή καλλιέργεια.Μετά την ανάπτυξη αξιολογείται το αποτέλεσμα.

Η μικροβιακή αύξηση και η κινητική της

Αύξηση είναι η μεγέθυνση της μάζας μέρους ήόλου του ζωντανού οργανισμού, πουεπιτυγχάνεται δια μέσου της σύνθεσης τωνμακρομορίων

– Ο Monod έθεσε τις θεμελιώδεις αρχές τηςμικροβιακής αύξησης

– Η σύνθεση και η δομή ενός μικροοργανισμού και οιφυσιολογικές του ικανότητες επηρεάζονται οριστικάαπό τη μέθοδο αύξησης και τις περιβαλλοντικέςσυνθήκες

– Οι γενικές αρχές της αύξησης σε όλους τουςμονοκύτταρους οργανισμούς είναι κοινοί, ανεξάρτητααν είναι ευκαρυωτικοί ή προκαρυωτικοί.

Βασικές αρχές της αύξησης σε κλειστά (batch)και σε ανοικτά ή συνεχή συστήματα αύξησης

Κλειστά συστήματα: Αρχικά υπάρχει περίσσειαόλων των απαραίτητων για την αύξησηθρεπτικών. Για ένα διάστημα η αύξησηπροχωρά με το μέγιστο ρυθμό.

Ανοικτά συστήματα: Γίνονται συνεχείς ήασυνεχείς προσθήκες και αφαιρέσεις. Οιπληθυσμοί αυξάνονται με ρυθμούςμικρότερους του μεγίστου κάτω απόπεριοριστικές συνθήκες υποστρώματος.

Κλειστός Κύκλος Αύξησης της Καλλιέργειας• Λανθάνουσα • Επιτάχυνσης• Εκθετική• Επιβράδυνσης• Στασιμότητας• Θανάτου

Time

Log CFU/ml

ΔιαύξησηΚαμπύλη δύο φάσεων ή το φαινόμενο διπλού

κύκλου αύξησης όταν το Θ.Υ. περιέχει μίγμα πηγών άνθρακα.

Π.χ. μίγμα γλυκόζης και σορβιτόληςπρώτα χρησιμοποιείται η γλυκόζη. Όταν όλη η γλυκόζη θα έχει μεταβολιστείτότε παράγονταιτα ένζυμα μεταβολισμούτης σορβιτόλης

Μικροβιακή Καλλιέργεια

Δοχείο καλλιέργειας + θρεπτικό υπόστρωμα +εμβόλιο μ/ου = μικροβιακή καλλιέργεια τουσυγκεκριμένου μ/ού

Δοχείο καλλιέργειας = γυάλινη κωνική φιάλη,τρυβλίο Petri, δοκιμαστικός σωλήνας, σωλήναςγενικής χρήσεως με βιδωτό πώμα κλπ.

Εμβόλιο μ/ο = μικρή ποσότητα εναιωρήματοςκυττάρων μ/ου που μεταφέρεται άσεπτα σεκαθαρό Θ.Υ.

Απομόνωση μ/ου σε καθαρή καλλιέργεια

Στο φυσικό περιβάλλον έχουμε μικτούςπληθυσμούς μ/ών. Κάθε κύτταρο που θαβρεθεί σε αποστειρωμένο στερεό Θ.Υ. θααναπτύξει μία αποικία με τα μορφολογικάχαρακτηριστικά του κυττάρου του μ/ού.

Πρώτες απομονώσεις καθαρής καλλιέργειαςαπό Koch

Μέθοδοι δημιουργίας καθαρής καλλιέργειας

• Μέθοδος διαδοχικών αραιώσεων• Μέθοδος παράλληλων γραμμών σε

στερεό θρεπτικό υπόστρωμα• Διασπορά των μ/ών σε τρυβλίο Petri στην

επιφάνεια του άγαρ• Αραίωση του εμβολίου με θρεπτικό

υπόστρωμα σε τρυβλίο (ενσωμάτωση στουγρό άγαρ)

Μορφολογία και αύξηση αποικιών

Βάσει της συνολικής εμφάνισης και μορφής τηςαποικίας σε στερεό Θ.Υ. γίνεται ένας κατ’ αρχήνπροσδιορισμός του μ/ού.

Σήμερα εξυπηρετεί πολύ η χρήση τουηλεκτρονικού μικροσκοπίου σαρώσεως για τηδομή των αποικιών.

Στην αποικία: ταχύτερη αύξηση συναντάμε στηπεριφέρεια. Στο κέντρο βρίσκονται τα πρώτακύτταρα που δημιουργήθηκαν και τα οποία είναιπιο πυκνά. Αποτέλεσμα να μεγαλώνουν πιοαργά (δύσκολη διάχυση θρεπτικών ουσιών,δημιουργία τοξικών μεταβολιτών)

Εκτίμηση μικροβιακού πληθυσμού

Βάσει:1. Αλλαγές στον αριθμό των κυττάρων2. Συγκέντρωση βιομάζας (O.D. του εναιωρή-

ματος των κυττάρων, του ξηρού βάρους τηςβιομάζας ανά ml καλλιέργειας

Η μέθοδος που χρησιμοποιείται εξαρτάται από τοείδος του μικροοργανισμού που εξετάζεται

Ολικός αριθμός κυττάρων (άμεση μικροσκοπικήκαταμέτρηση)

Καταμέτρηση κυττάρων στο κοινό μικροσκόπιο είτεσε στερεωμένο παρασκεύασμα είτε σε υγρόδείγμα καλλιέργειας σε ειδικέςαντικειμενοφόρους πλάκες τις πλάκες τύπουNeubauer. Αυτές είναι χαραγμένες καισχηματίζουν μικρά τετράγωνα γνωστού όγκουόπου και καταμετρούνται οι μ/οί. Στη συνέχειαγίνεται αναγωγή ανά ml καλλιέργειας.

Πλεονέκτημα το άμεσο αποτέλεσμα.

Μειονεκτήματα:

1. Δεν γίνεται διαχωρισμός νεκρών-ζωντανώνκυττάρων

2. Μικρά κύτταρα δεν είναι ευδιάκριτα και μπορείνα μην καταμετρηθούν

3. Απαιτείται μικροσκόπιο αντίθεσης φάσεωνόταν το δείγμα δεν είναι μόνιμο

4. Κύτταρα που κινούνται είναι δύσκολο νακαταμετρηθούν

5. Απαιτείται υψηλή συγκέντρωση κυττάρων(~107 CFU/ml)

Coulter Counter:

Ηλεκτρονικός καταμετρητής. Το εναιώρημαδιέρχεται με πίεση από μικρή οπή καικαταμετράται η αλλαγή στην ηλεκτρικήαντίσταση με ηλεκτρόδια που υπάρχουνστις δυο πλευρές της οπής.

Ακριβέστερα τα αποτελέσματα με ταμεγαλύτερα κύτταρα.

Καταμέτρηση και νεκρών κυττάρων.

Εκτίμηση του αριθμού βιώσιμων κυττάρων

Ο αριθμός των κυττάρων τα οποία είναι ικανά ναδιπλασιαστούν και να δώσουν νέα θυγατρικάκύτταρα, δηλαδή να δώσουν αποικίες στηνεπιφάνεια στερεού υποστρώματος.

Γίνεται λοιπόν καταμέτρηση των αποικιών σετρυβλίο με την προϋπόθεση ότι κάθε αποικίαπροκύπτει από ένα μόνο κύτταρο.

Μέθοδοι:ΔιασποράΕνσωμάτωση

Και στις δύο περιπτώσεις το δείγμα προέρχεται απόεναιώρημα μ/ών και είναι γνωστού όγκου, συνήθως 0,1-1,0 ml. Ο αριθμός των παραγόμενων αποικιών δενπρέπει να είναι μεγάλος, ώστε να είναι σωστή ηκαταμέτρηση (συνήθως 30-300). Ο κίνδυνος στατιστικούσφάλματος είναι μεγάλος, γι’ αυτό και απαιτούνταιπολλαπλοί σωλήνες στις κρίσιμες αραιώσεις.

Συνήθως ο αριθμός βιώσιμων κυττάρων εκφράζεται σανcfu/ml

C: ColonyF: FormingU: Units

Προσδιορισμός της συγκέντρωσης της βιομάζαςΜέθοδοι:

– Ξηρή βιομάζα: Οι μ/οί συλλέγονται με φυγοκέντρησηή διήθηση και ξηραίνονται στους 100-105οC για 12-18h για τα βακτήρια ή 24 h για τους μύκητες, και τοαποτέλεσμα εκφράζεται σε mg ξηρής βιομάζας ανά mlαρχικής καλλιέργειας.

– Εκτίμηση της πυκνότητας φωτομετρικά: Μέτρηση τηςπυκνότητας του εναιωρήματος καλλιέργειας και ηβιομάζα εκφράζεται σε μονάδες οπτικής πυκνότητας(Optical Density = OD). Κατασκευή πρότυπηςκαμπύλης της σχέσης οπτικής πυκνότητας καιαριθμού κυττάρων του μικροοργανισμού στον ίδιοχρόνο ανάπτυξης. Λιγότερο ευαίσθητη μέθοδος απότη μέθοδο καταμέτρησης των βιώσιμων κυττάρωναλλά είναι πιο εύκολη, λιγότερο δαπανηρή και δενκαταστρέφει το δείγμα. Χρησιμοποιείται πολύ, αλλάαπαιτείται συνεχής έλεγχος των δειγμάτων.

Μέθοδος ηθμομεμβράνης (διήθηση)

Χρήση μεμβρανών με πολύ μικρούς πόρους ώστενα συγκρατούνται τα βακτήρια. Οι ηθμοίτοποθετούνται στην επιφάνεια στερεώνυποστρωμάτων και επωάζονται μέχρι νασχηματιστούν ευδιάκριτες αποικίες. Ηκαταμέτρηση των αποικιών συνεπάγεται τοναριθμό των μ/ών που εμπεριέχονται στο αρχικόδείγμα.

Είναι δυνατόν να επιλεγούν εκλεκτικάυποστρώματα για την επιλογή συγκεκριμένωνμ/ών. Μέθοδος εκλογής για το νερό.

Χρήση μεθόδου για άμεση καταμέτρηση των μ/ών

Διήθηση μέσω μεμβράνης, χρώση του φίλτρου μεμαύρη χρωστική για καλό φόντο και στησυνέχεια χρώση των βακτηρίων με φθορίζουσαχρωστική (acridine orange) και καταμέτρηση σεμικροσκόπιο φθορισμού.

Συνήθως οι τιμές που λαμβάνονται με τη μέθοδοαυτή είναι υψηλότερες από τις τιμές πουλαμβάνονται με από τις μεθόδους καταμέτρησηςζώντων μ/ών.

Έλεγχος μικροβιακής αύξησης

Ένα μόνο κύτταρο E. coli σε λιγότερο από 48 hαυξανόμενο εκθετικά παράγει βιομάζα μεγαλύτερη απότη μάζα της γης.

Στη φύση η μικροβιακή αύξηση ελέγχεται με την εξάντλησηθρεπτικών στοιχείων.

Στα τρόφιμα είναι αναγκαίος ο έλεγχός της.

Ο έλεγχος των μ/ών άρχισε να απασχολεί τον άνθρωποαπό την εποχή του Lister (18..) όταν και εισήχθη ηέννοια της μείωσης των μικροβιακών μολύνσεων στονάνθρωπο.

Επιτυγχάνεται με:

• Αναστολή– Της γρήγορης αύξησης των βακτηρίων με βακτηριοστατικά

• Πλήρη καταστροφή του οργανισμού– Στέρηση της μικροβιακής αναπαραγωγικής ικανότητας

(αποστείρωση) με βακτηριοκτόναΟ έλεγχος μπορεί να γίνει με φυσικές (θερμότητα, χαμηλές

θερμοκρασίες, ξήρανση, οσμωτική πίεση, διήθηση καιακτινοβολία) ή χημικές (διαφορετικές ομάδες ενώσεων οιοποίες έχουν την δυνατότητα να καταστρέψουν τουςμικροοργανισμούς ή να μειώσουν την αύξησή τους πάνωσε διάφορα αντικείμενα) μεθόδους.– Από τη λίθινη εποχή χρησιμοποιείται η ξήρανση και το αλάτισμα

των τροφίμων.

Η δράση των διαφόρων αντιμικροβιακώνπαραγόντων εξαρτάται από:

• Το είδος των μ/ών– Pseudomonas και ενδοσπόρια ανθεκτικά σε φυσικούς

παράγοντες και αντιβιοτικά• Τη φυσική κατάσταση των μ/ών

– Ενδοσπόρια ανθεκτικότερα των κυττάρων πουεκβλαστάνουν

• Το οργανικό υλικό του περιβάλλοντος των μ/ών– Οργανική ύλη στο περιβάλλον του μ/ού τον

προστατεύει από χημικές αντιμικροβιακές ουσίες π.χ.στα τρόφιμα (κρέμα γάλακτος – αποβουτυρωμένογάλα)

• Το pH– Σε όξινες συνθήκες τα βακτήρια είναι πιο ευαίσθητα

στη θερμότητα ή σε αντισηπτικές χημικές ουσίες.

Στόχος πολλών αντιμικροβιακών παραγό-ντων είναι η κυτοπλασματική μεμβράνη.Καταστροφή λιπιδίων ή πρωτεϊνών τηςπροκαλεί τη λύση του κυττάρου.

Άλλοι αντιμικροβιακοί παράγοντες αναστέλ-λουν ένζυμα. Αναστολή ενζύμων σημαίνειάμεσο κυτταρικό θάνατο.

Έλεγχος της μικροβιακής αύξησης με φυσικές μεθόδους

Θερμότητα: ο σημαντικότερος παράγοντας που επηρεάζειτην αύξηση και βιωσιμότητα των μ/ών. Γι’ αυτό καιχρησιμοποιείται ευρέως ως παράγοντας αποστείρωσης(οικονομική και εύκολη μέθοδος). Μεγάλη διακύμανσηστις Τ που μπορούν να επιβιώσουν οι μ/οί.

Θερμικό σημείο θανάτου (Thermal Death Point – TDP): ηχαμηλότερη Τ στην οποία όλοι οι μ/οί που βρίσκονται σεένα υδάτινο εναιώρημα θανατώνονται σε 10 min.

Θερμικό χρόνος θανάτου (Thermal Death Time – TDT): οελάχιστος χρόνος που απαιτείται για να θανατωθούν όλατα βακτήρια μιας υγρής καλλιέργειας σε συγκεκριμένη Τ.

Έλεγχος της μικροβιακής αύξησης με φυσικέςμεθόδους

Δεκαδική μείωση του χρόνου (Decimal ReductionTime – DRT ή τιμή D): ο χρόνος σε min όπουνεκρώνεται το 90% των βακτηρίων σεσυγκεκριμένη Τ. Το DRT είναι πολύ χρήσιμηπαράμετρος στη κονσερβοποιϊα.

Η αποστείρωση ενός πληθυσμού θα κρατήσειπερισσότερο αν η Τ είναι χαμηλότερη. Πάνταπροσδιορίζεται ο χρόνος, η Τ και το αν ηαποστείρωση είναι υγρή ή ξηρή.

Υγρή θερμότητα: Νεκρώνει λόγω της κροκίδωσηςτων πρωτεϊνών, που προκαλείται από τηγεφύρωση των δεσμών H που δημιουργούν ητρισδιάστατη δομή των πρωτεϊνών στο χώρο.Π.χ. βράσιμο 100οC για 10 min σκοτώνειβλαστικές μορφές βακτηρίων, μύκητες και τασπόρια τους και πολλούς ιούς. Τα ενδοσπόριακαι κάποιοι ιοί δεν καταστρέφονται. Κάποιαενδοσπόρια δεν καταστρέφονται ούτε σε 20 hστους 100oC. Παρ’ όλα αυτά το ολιγόλεπτοβράσιμο χρησιμοποιείται για ασφαλή χρήσηφαγητού και νερού.

Υγρή θερμότητα υπό πίεση: Επιτυγχάνει θερμοκρασίεςάνω των 100οC. Χρησιμοποιείται συνήθως τοαυτόκαυστο σε πίεση 15 psi και στους 121οC. Όσουψηλότερη η πίεση στο αυτόκαυστο τόσο υψηλότερη καιη θερμοκρασία.

• Η αποστείρωση στο αυτόκαυστο είναι πιο αποδοτικήβρίσκονται σε άμεση επαφή με τον ατμό ή περιέχονταισε μικρού όγκου υδατικό διάλυμα. Ο ατμός με πίεση 15psi (121οC) καταστρέφει όλους τους μ/ούς σε 15 min.

• Δεν πρέπει να εγκλωβίζεται αέρας στο δοχείο γιατί οαέρας αυτός δεν μπορεί να αντικατασταθεί με ατμό.

• Χρησιμοποιείται για αποστείρωση Θ.Υ., οργάνων,ρούχων, οργάνων ενδοφλέβιας χρήσης, διαλυμάτων,συριγγών, οργάνων μεταγγίσεων και πολλών άλλωνυλικών που αντέχουν σε ψηλές Τ και πιέσεις.

Παστερίωση: Κλασσική παστερίωση για το γάλα63οC για 30 min. Σήμερα χρησιμοποιείταιυψηλότερη T (72οC) για 15 sec (HTST) και κατάτη μέθοδο αυτή το γάλα παστεριώνεταιπερνώντας μέσα από εναλλάκτη υψηλής T. Ηπαστερίωση μειώνει το συνολικό φορτίο ώστε τογάλα να διατηρείται εντός ψυγείου. Το γάλαμετά τη παστερίωση του μπορεί νααποστειρωθεί με τη διαδικασία της υπερβολικάυψηλής θερμοκρασίας (Ultra High T Treatment)140οC για 1-3 sec, οπότε και δεν χρειάζεταιψυγείο. Χρήσιμη μέθοδος για χώρες που δενυπάρχει ψυγείο.

Αποστείρωση ξηρής θερμότητας: Επιβάλλεται μετη διαδικασία της οξείδωσης. Η πιο απλήμέθοδος είναι η φλόγα του λύχνου Bunsen.Άλλη μέθοδος είναι η αποστείρωση με θερμόαέρα σε κλίβανο (170οC για ~2 hrs). Τέλοςμέθοδος ξηρής αποστείρωσης είναι ηαποτέφρωση η οποία χρησιμοποιείται γιαπλαστικά ποτήρια, σακούλες και εργαστηριακέςμπλούζες.

Κατά τη μέθοδο αυτή ο μηχανισμός νέκρωσης τωνκυττάρων είναι οξειδοαναγωγικές αντιδράσειςπου απαιτούν περισσότερο χρόνο καιυψηλότερες T για να συμβούν απ’ ότι ηκροκίδωση των πρωτεϊνών (υγρή θερμότητα).

Διήθηση: είναι η διαδικασία διέλευσης υγρού ή αερίουδείγματος ή υλικού μέσω ηθμού με πόρους τόσο μικρούςώστε να μην επιτρέπει τη διέλευση των μικροοργανι-σμών. Η διέλευση του υλικού γίνεται υπό κενό.

• Χρησιμοποιείται για υλικά ευαίσθητα στη θερμότηταόπως ένζυμα, εμβόλια, αντιβιοτικά κλπ.

• Αποτελούνται από κυτταρίνη ή πλαστικά πολυμερή. Τομέγεθος των πόρων τους είναι ομοιόμορφο και μπορείνα είναι και πολύ μικρό ώστε να συγκρατούν ιούς ήπρωτεϊνες (0,01μm) ή μεγαλύτερο 0,22-0,45μm όπουσυγκρατούνται βακτήρια.

• Ο αέρας είναι δυνατόν να αποστειρωθεί με διήθηση. Σεθαλάμους όπου η ροή του αέρα είναι συγκεκριμένη καιδιέρχεται μέσα από φίλτρα ώστε ούτε οι μικροοργανισμοίνα μολύνουν το περιβάλλον αλλά ούτε και το περιβάλλοντους μικροοργανισμούς.

Ψύξη: Εξαρτάται από το είδος και την έντασή της.

• Θερμοκρασία ψυγείου: 0-7οC, βακτηριοστατικήδράση (μειώνει τη μεταβολική δραστηριότητατων περισσοτέρων μ/ών). Υπάρχουν όμωςψυχότροφοι μ/οί όως και μ/οί που αναπτύσσο-νται σε θερμοκρασίες <0οC.

• Κατάψυξη: Αργή ψύξη καταστρέφει περισσότε-ρους μ/ούς απ’ ότι η γρήγορη γιατί προλαβαί-νουν και δημιουργούνται κρύσταλλοι στοκύτταρο.

Αφυδάτωση: Κατά την αφυδάτωση οι μ/οί δενμπορούν να αναπαραχθούν ή να αυξηθούν αλλάπαραμένουν ζωντανοί για χρόνια. Αρχίζουν ναπολλαπλασιάζονται όταν το νερό τους γίνει ξανάδιαθέσιμο.

Η ανθεκτικότητα των μ/ών στην αφυδάτωσηποικίλει. Οι πιο ανθεκτικές μορφές ζωής είναι ταενδοσπόρια των βακτηρίων και ακολουθούν οιιοί.

Σκόνη, ρουχισμός μπορεί να περιέχουναφυδατωμένους μ/ούς κάτι που πρέπει νασυνυπολογίζεται κατά τις απολυμάνσεις καιαποστειρώσεις χώρων.

Οσμωτική πίεση: η πίεση που ασκείται με σκοπό τηνεξίσωση των ταχυτήτων διαπίδυσης. Στο φαινόμενοαυτό στηρίζεται η χρήση άλατος και ζαχάρων στηδιατήρηση των τροφίμων.

Οι υψηλές συγκεντρώσεις των ουσιών δημιουργούνυπερτονικό διάλυμα με αποτέλεσμα το νερό πουβρίσκεται μέσα στο κύτταρο να απομακρύνεται και τοκύτταρο να αφυδατώνεται. Ακολουθεί συρρίκνωση τηςκυτταρικής μεμβράνης και απομάκρυνση της από τοκυτταρικό τοίχωμα (πλασμόλυση) και κυτταρικόςθάνατος.

Οι ζύμες και οι μύκητες είναι πιο ανθεκτικά στην οσμωτικήπίεση.

Ακτινοβολία: Γενικά επιδρά:• στο DNA στο οποίο μεταβάλλει.• αδρανοποιεί ή και καταστρέφει κάποια

ένζυμα.Η δράση της εξαρτάται από το μήκος

κύματος, την ένταση και τη διάρκεια.

Υπάρχουν δύο τύποι ακτινοβολίας από-στείρωσης: ιονίζουσα και μη-ιονίζουσα.

Ιονίζουσες ακτινοβολίες: Ακτινοβολία γ, ακτίνες Χ καιακτίνες ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας. Το μήκοςκύματος (<1nm) των ακτινοβολιών αυτών είναι μικρότεροαπό της μη-ιονίζουσας ακτινοβολίας και συνεπώςμεταφέρουν μεγαλύτερη ενέργεια.

• Οι ακτίνες γ παράγονται από ραδιενεργό κοβάλτιο.Οι ακτίνες Χ και οι ακτίνες ηλεκτρονίων υψηλήςενέργειας παράγονται από επιταχυντές ηλεκτρονίων.

• Οι ιονίζουσες ακτινοβολίες χρησιμοποιούνται πολύ στηβιομηχανία τροφίμων, φαρμακοβιομηχανίες,οδοντοτεχνία, χειρουργικά γάντια, καθετήρες, κλπ.

Μη-ιονίζουσα ακτινοβολία: Μήκος κύματος μεγαλύτεροαπό την ιονίζουσα ακτινοβολία (>1nm). Η υπεριώδηςακτινοβολία (UV) καταστρέφει το DNA των κυττάρωνπου εκτίθενται σ’ αυτήν παρεμποδίζοντας το σωστόδιπλασιασμό του. Το δραστικότερο μήκος κύματος πουπροκαλεί νέκρωση των μ/ών είναι τα 260nm πουαπορροφάται από το DNA. Για να επέλθει ο θάνατοςείναι υποχρεωτική η έκθεση του μ/ού στην ακτινοβολία.Εάν καλύπτονται από υλικά όπως χαρτί, γυαλί ή ύφασμαδεν επηρεάζονται.

• Χρησιμοποιείται για αποστείρωση ορών, εμβολίων,πόσιμου νερού και υδατικών αποβλήτων.

• Το UV δημιουργεί προβλήματα στα μάτια, καίει το δέρμακαι δημιουργεί καρκίνο δέρματος. Τα επικίνδυνα μήκηκύματος του ηλιακού φωτός απορροφώνται από τοστρώμα του όζοντος της ατμόσφαιρας. Η αντιμικροβιακήδράση του ηλιακού φωτός οφείλεται στο σχηματισμότοξικών μορφών οξυγόνου.

Αρχές που διέπουν μια αποτελεσματικήαπολύμανση

Ιδιότητες:• Συγκέντρωση

– Πολύ αραιό: αναποτελεσματικό ή βακτηριο-στατικό αντί του βακτηριοκτόνου

– Πολύ πυκνό: πιθανόν επικίνδυνογια τα άτομαπου έρχονται σε επαφή με την ουσία

• pH υλικού προς απολύμανση– Πολλές φορές επιδρά στη δράση του

απολυμαντικού/αντισηπτικού

Είδη απολυμαντικών

1. Φαινολικές ενώσεις:

– Lister: χρησιμοποιεί τη φαινόλη γιααπολύμανση δωματίου.

– Σήμερα αποφεύγεται η χρήση της λόγω τουερεθισμού που προκαλεί στο δέρμα.Αποτελεσματική όταν χρησιμοποιείται σεσυγκεντρώσεις άνω του 1% (ερεθισμός)

• Παράγωγα της φαινόλης ή φαινολικές ενώσεις:

– περιέχουν το μόριο της φαινόλης και έχουν υποστείχημική μετατροπή για να μειωθεί η ερεθιστική τουςδράση ή να αυξηθεί η αντιμικροβιακή τους ικανότητα,σε συνδυασμό με ένα σαπούνι ή άλλοαπορρυπαντικό.

– Προκαλούν τραύματα στις μεμβράνες, αδρανοποιούνένζυμα ή προκαλούν κροκίδωση πρωτεϊνών.

– Είναι δραστικές παρουσία οργανικών ενώσεων.– Σταθερές για μακρά χρονικά διαστήματα.

– Κρεσόλη και λιζόλη: απολυμαντικά– Εξαχλωροφαίνιο: δρα κυρίως εναντίων των

Gram + κόκκων που δημιουργούν επιδερμικέςμολύνσεις. Χρησιμοποιείται ευρέως στανοσοκομεία.

– Χλωροεξιδίνη: Χρησιμοποιείται στηχειρουργική σε συνδυασμό με άλλααπολυμαντικά. Χαμηλή τοξικότητα. Βλάβεςστη κυτοπλασματική μεμβράνη και δραστικήέναντι πολλών βακτηρίων αλλά και ιών μεμανδύα.

2. Αλογόνα: I2,Cl2, F2 και λιγότερο το Br2χρησιμοποιούνται σαν αντιμικροβιακοίπαράγοντες.

– Ι2: από τα δραστικότερα και παλαιότερα(1830, Αμερική) αντισηπτικά. Δρα εναντίονόλων των ειδών βακτηρίων, πολλώνενδοσπορίων, μυκήτων και αρκετών ιών.Συνδέεται με τη τυροσίνη, οξειδώνει θειώδειςομάδες αμινοξέων και αναστέλλειμικροβιακή πρωτεϊνική λειτουργία.

– Cl2: είτε ως αέριο είτε σε συνδυασμό με άλλαχημικά. Η δράση του οφείλεται στουποχλωρικό οξύ (HOCl) που σχηματίζεταιόταν το Cl2 προστεθεί στο νερό. Ο τρόποςδράσης του HOCl δεν είναι γνωστός.Συνήθως εμποδίζει ένζυμα.

Διαχέεται με την ίδια ευκολία που διαχέεται τονερό διαμέσου του κυτταρικού τοιχώματος.Χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό: τουπόσιμου νερού σε υγρή μορφή αερίου Cl2 ,εξοπλισμό εστιατορίων σαν διάλυμα[Ca(OCl)2], οικιακό εξοπλισμό σαν NaOCl,κ.α.

Αλκοόλες: Νεκρώνουν βακτήρια, μυκήτες και ιούςμε μανδύα. Δεν επιδρούν σε ενδοσπόρια καιιούς χωρίς μανδύα. Μετουσιώνουν πρωτεϊνες,διαλύουν τα λιπίδια της μεμβράνης και τουμανδύα των ιών. Επίσης, μετά τη δράση τουςεξατμίζονται γρήγορα χωρίς κατάλοιπα.– Δεν θεωρούνται ικανοποιητικά αντισηπτικά γιατί: δεν

καταστρέφουν ενδοσπόρια, και δημιουργούν έναστρώμα κροκιδωμένων πρωτεϊνών κάτω από τοοποίο τα βακτήρια συνεχίζουν να αυξάνονται.

– Η βακτηριακή δραστικότητα αυξάνεται όσο αυξάνεταιτο μήκος της αλυσίδας του άνθρακα.

– Χρησιμοποιούνται συχνότερα η αιθανόλη και ηισοπροπανόλη. Άριστη συγκέντρωση αιθανόλης το70% σε νερό. Πολλές φορές οι δύο αλκοόλεςχρησιμοποιούνται για να επάγουν τη δράση άλλωνουσιών.

Βαρέα μέταλλα: Ag, Hg, Cu, Zn θεωρούνταιαντισηπτικά.– Ολιγοδυναμική δράση: πολύ μικρές ποσότητες

βαρέων μετάλλων αναστέλλουν την ανάπτυξηβακτηρίων στερεής καλλιέργειας.

– Συνήθως ενώνονται με τις –SH ομάδες τωνπρωτεϊνών και τις μετουσιώνουν.

– Ο Ag χρησιμοποιείται σαν αντισηπτικό σε 1%διάλυμα AgNO3.

– O Hg χρησιμοποιείται σαν διάλυμα HgCl. Τομερκουριόχρωμα είναι οργανικές ενώσεις Hg καιυπάρχει στα οικιακά φαρμακεία.

– Ο Cu σαν CuSO4 χρησιμοποιείται στις πισίνες για ταπράσινα φύκη. Το CuO είναι το πιο διαδεδομένοαντιμυκητοκτόνο στις βαφές.

– Ο Zn χρησιμοποιείται σαν ZnCl2 για πλύσεις τηςστοματικής κοιλότητας.

Απορρυπαντικά: Ουσίες πο μετατρέπουυδατοαπωθητικές επιφάνειες σε επιφάνειες πιοεπιδεκτικές εφύγρανσης γιατί είναι αμφίδρομεςουσίες.– Σαπούνια: υδατοδιαλυτά άλατα Na ή P μεγάλης

αλυσίδας λιπαρών οξέων. Μειονέκτημα ότιιζηματοποιούνται εύκολα σε όξινο ή αλκαλικό pH.

– Συνθετικά απορρυπαντικά: δεν δημιουργούν ιζήματα.Διακρίνονται σε:

– Ανιοντικά πχ. Σαπούνι με τύπο [C9H19COO]-Na+

– Κατιοντικά πχ. Χλωριούχο κετυλοπυριδίνιο ή Ceeprynμε τύπο [CH5NC16H33]+Cl-

– Μη ιοντικά πχ. Πολυσουρβικό 80

Παράγωγα οργανικών οξέων: Χρησιμοποιείται μεγάλοςαριθμός οργανικών οξέων για τον έλεγχο των ευρωτών(μούχλας). Η ενεργότητα των οξέων αυτών έχει σχέσημε την ικανότητα τους να αναστέλλουν ενζυμική καιμεταβολική δραστικότητα και όχι με την οξύτητα τους.Τα οργανικά οξέα καταγράφονται στις ετικέτες πολλώντροφών και καλυντικών.

• Σορβικό οξύ: (ή άλας σορβικού καλίου), χρησιμοποιείταισαν αναστολέας μυκήτων σε αλκαλικές τροφές όπως τοτυρί.

• Βενζοϊκό οξύ: έχει αντιμυκητιακή δράση σε χαμηλές τιμέςpH και χρησιμοποιείται σε μη αλκοολούχα ποτά και άλλααλκαλικά τρόφιμα.

• Προπιονικό ασβέστιο: εμποδίζει την αύξηση μυκήτωνστο ψωμί.

Αλδεϋδες: είναι οι πιο δραστικές αντιμικροβιακές ενώσεις.Αδρανοποιούν τις πρωτεϊνες σχηματίζονταςομοιοπολικούς δεσμούς μέσα στο μόριο της πρωτεϊνης.

• Φορμαλδεϋδη: αέριο εξαιρετικά απολυμαντικό. Συνήθωςχρησιμοποιείται το υδατικό της διάλυμα 37%. Άριστηδράση σε βιολογικά δείγματα για απενεργοποίηση ιώνκαι εμβολίων.

• Γλουταραλδεϋδη: Λιγότερο ερεθιστική, περισσότεροδραστική από τη φορμαλδεϋδη. Χρησιμοποιείται σταεργαλεία των νοσοκομείων (και αναπνευστήρες).Συνήθως χρησιμοποιείται το υδατικό διάλυμα 2% καιείναι βακτηριοστατικό, ιοστατικό (για 10 min χρήση) καισποριοστατικό (10 hrs). Η μόνη χημική ουσία πουθεωρείται και αποστειρωτική.

Αέρια χημειοαποστειρωτικά:

• Οξείδιο του αιθυλενίου (C2H4O): Αποδιατάσσειτις πρωτεϊνες αντικαθιστώντας με την αλκυλικήομάδα -CH2CH2OH πρωτεϊνικές ρίζες όπως -SH,-COOH και –OH. Συνήθως νεκρώνει όλα ταμικρόβια ακόμα και τα ενδοσπόρια, αλλά απαιτείμακρά έκθεση (4-18 hr). Είναι τοξικό καιεύφλεκτο στη καθαρή του μορφή, γι’ αυτό καιχρησιμοποιείται αναμεμιγμένο με αδρανή αέρια(διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο).

Οξειδωτικοί παράγοντες: οξειδώνουν τα κυτταρικάσυστατικά.

• ΄Οζον (Ο3): υψηλή ενεργειακά μορφή οξυγόνου.Συνήθως χρησιμοποιείται για να ενισχύσει τηναπολύμανση του νερού με το χλώριο. Η δράση τουόμως είναι πολύ σύντομη και είναι πιο ακριβό από τοχλώριο.

• Υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η2Ο2): έχει ευρεία οικιακήκαι νοσοκομειακή χρήση. Καλό αντισηπτικό για ανοικτέςπληγές. Η δράση του υποβοηθείται από το ένζυμοκαταλάση που υπάρχει στα ανθρώπινα κύτταρα.Τελευταία χρησιμοποιείται και στη βιομηχανία τροφίμων.

• Υπεροξείδιο του βενζολίου: Αντισηπτικό για πληγές.Χρησιμοποιείται κυρίως για τα αναερόβια βακτήρια.

Αντιβιοτικά: χημικές ουσίες που παράγονται από κάποιουςμ/ούς (κυρίως στρεπτομύκητες) και τα οποίααναστέλλουν την ανάπτυξη ή/και νεκρώνουν άλλουςμ/ούς. Διακρίνονται από τις υπόλοιπες βακτηριοκτόνες ήβακτηριοστατικές ουσίες γιατί είναι φυσικά προϊόντα(προϊόντα του δευτερογενούς μικροβιακούμεταβολισμού) και όχι συνθετικά χημικά προϊόντα.

• Μέχρι σήμερα έχει ανακαλυφθεί ένας μεγάλος αριθμόςαντιβιοτικών ουσιών αλλά μόνο το 1% έχει ιατρικήσημασία.

• Σημαντική η πτώση του ποσοστού θανάτων παγκόσμιααπό την αντιμετώπιση των βακτηριακών μολυσματικώνμολύνσεων με αντιβιοτικά.

• Ημισυνθετικά: τα αντιβιοτικά που γίνονταιαποτελεσματικότερα με μια χημική μετατροπή.

Η ευαισθησία των μ/ών απέναντι στα αντιβιοτικάδιαφέρει. Γενικά τα Gram+ βακτήρια είναι πιοευαίσθητα από τα Gram-. Υπάρχουν όμωςκάποια αντιβιοτικά που δρουν εκλεκτικά σταGram- μόνο. Στόχοι του αντιβιοτικού είναισυνήθως το κυτταρικό τοίχωμα, η κυτταρικήμεμβράνη κ;αι οι διαδικασίες βιοσύνθεσης τωνπρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων.

• Ευρέως φάσματος: τα αντιβιοτικά που δρουντόσο κατά των Gram+ όσο και κατά των Gram-βακτηρίων. Χρησιμοποιούνται συχνότερα στηνΙατρική.

• Περιορισμένου φάσματος: αντιβιοτικό που δραεναντίον μόνο μιας ομάδας μικροοργανισμών.

Ιντερφερόνες: Αντι-ιϊκές ουσίες που παράγονται απόπολλά ζωϊκά κύτταρα σαν απάντηση στη μόλυνση τουςαπό ιούς. Είναι πρωτεϊνες μικρού μοριακού βάρους πουεμποδίζουν το πολλαπλασιασμό των ιών σταφυσιολογικά κύτταρα.

• IFN-α: παράγεται από τα λευκοκύτταρα• IFN-β: παράγεται από κύτταρα συνδετικού ιστού• IFN-γ: παράγεται από κύτταρα του ανοσοποιητικού

συστήματος (λεμφοκύτταρα)• Ανακαλύφθηκαν κατά το φαινόμενο της ιϊκής παρεμπόδι-

σης όπου κύτταρο που έχει μολυνθεί από ένα ιόπαρεμποδίζει τη μόλυνση του ίδιου κυττάρου από άλλοιό. Παράγονται σε μεγάλες ποσότητες από κύτταρα πουέχουν μολυνθεί με ιό χαμηλής μολυσματικότητας και σεμικρές από κύτταρα που έχουν μολυνθεί με ιό υψηλήςμολυσματικότητας. Οι ιοί υψηλής μολυσματικότηταςαναστέλλουν τη πρωτεϊνοσύνθεση πριν προλάβει ναπαραχθεί αρκετή ιντερφερόνη.

• Δεν παρουσιάζουν ειδικότητα έναντι των ιών αλλά έναντιτου κυττάρου ξενιστή. Οι ιντερφερόνες που παράγονταιαπό ένα κυτταρικό τύπο κάποιου ζώου αναγνωρίζουνυποδοχείς μόνο στο συγκεκριμένο τύπο και ζώο και έτσιαναστέλλεται η μόλυνση του ζώου από άλλους ιούς,χωρίς να υπάρχει καμιά επίδραση στο πολλαπλασιασμόιών σε άλλα είδη ζώων.

• Ενδιαφέρον και σαν αντικαρκινινικοί παράγοντες.

• Η χρήση τους καθυστέρησε λόγω της δυσκολίαςπαραγωγής τους και του μεγάλου οικονομικού κόστους.Σήμερα παράγονται με τη βοήθεια της γενετικήςμηχανικής.

Επίδραση Φυσικοχημικών Παραγόντων στηΜικροβιακή Αύξηση

Συνήθως η αύξηση των μ/ών περιγράφεται κάτωαπό ελεγχόμενες φυσικοχημικές συνθήκες. Στοφυσικό περιβάλλον όμως υπάρχει μια συνεχήςεναλλαγή συνθηκών που επιβάλλει στους μ/ούςαντίστοιχη προσαρμογή. Οι μ/οί μπορούν ναανταπεξέρχονται σε ορισμένες δυσμενείςσυνθήκες με απλή επιβίωση.

Οι σημαντικότεροι περιβαλλοντικοί παράγοντεςπου παίζουν ρόλο στην αύξηση των μικροοργα-νισμών είναι: θερμοκρασία, pH, διαθεσιμότητανερού και οξυγόνο.

Επίδραση θερμοκρασίας στη μικροβιακή αύξηση

Ο σημαντικότερος περιβαλλοντικός παράγοντας πουεπηρεάζει το ρυθμό ανάπτυξης και νέκρωσης τωνκυττάρων. Αύξηση Τ συνεπάγεται αύξηση της ταχύτηταςτων χημικών και ενζυμικών αντιδράσεων του κυττάρου.Από κάποιο όριο και μετά, αρχίζουν ανεπανόρθωτεςκαταστροφές των πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων καιάλλων κυτταρικών συστατικών. Το θερμοκρασιακόεύρος των μ/ών περιλαμβάνει: ελαχίστη, αρίστη καιμεγίστη θερμοκρασία.

Οι τρεις τιμές του θερμοκρασιακού εύρους είναι συνήθωςχαρακτηριστικές του μ/ού χωρίς να είναι απόλυτες αφούεπηρεάζονται και από άλλους παράγοντες όπως το Θ.Υ.

Ελαχίστη

Μεγίστη

Αρίστη

Θερμοκρασία

Ρυθμ

ός Α

ύξησ

ης

Κατηγορίες μ/ών ανάλογα με το θερμοκρα-σιακό τους εύρος

• Υπερθερμόφιλοι ή άκρως θερμόφιλοι μ/οίμε άριστη Τ από 80οC και πάνω

• Θερμόφιλοι με άριστο 65-75οC• Μεσόφιλοι με άριστο 35-40οC• Ψυχρότροφοι ή ψυχροανθεκτικοί με άρι-

στο 20-30οC• Ψυχρόφιλοι άριστο 10-20οC

Χαρακτηριστικά των θερμόφιλων οργανισμών

• Τα θερμοκρασιακά όρια εξαρτώνται από το είδος τουυποστρώματος που μεγαλώνει ο μ/ός.

• Συνήθως μ/οί που έχουν άριστο πάνω από 45οCθεωρούνται θερμόφιλοι. Η διακύμανση της Τ στα φυσικάπεριβάλλοντα είναι μεγάλη: 50-70οC. Υλικά πουυφίστανται κομποστοποίηση (ζύμωση) έχουν Τ 60-65οC.

• Στη κατηγορία των ακραίων θερμόφιλων ανήκουν οι μ/οίτων θερμών πηγών, του υπερθερμικού περιβάλλοντοςτων ρωγμών του θαλάσσιου βυθού, των ηφαιστείων.Συνήθως οι μ/οί που απομονώνονται από ταπεριβάλοντα αυτά ανήκουν στην ομάδα τωνΑρχαιοβακτηρίων.

Μοριακή βιολογία των θερμόφιλων οργανισμών

• Έχουν ένζυμα και άλλες πρωτεϊνες που λειτουργούνάριστα σε υψηλές θερμοκρασίες. Υποκατάστατοαμινοξέως σε μια ή περισσότερες θέσεις επιτρέπει στοένζυμο να δημιουργεί πτυχές με διαφορετικό τρόπο ώστενα αποφεύγεται η αποδιάταξη λόγω υψηλήςθερμοκρασίας.

• Οι μεμβράνες περιέχουν κορεσμένα λιπαρά οξέα, άραέχουν υψηλότερο σημείο τήξης και παραμένουν άθικτεςστις υψηλότερες Τ.

• Τα Αρχαία δεν έχουν λιπαρά στις μεμβράνες τους αλλάπαράγωγα ενός C20-C20 διακυλογλυκερο-διαιθέρα. ΤοDNA τους προστατεύεται από πρωτεϊνες που είναιπροσδεμένες σ’ αυτό.

• Πάνω από τους 60οC απουσιάζουν τα ευκαρυωτικά.

Χαρακτηριστικά των ψυχρόφιλων και ψυχρότροφων

• Μέση Τ ωκεανών 5οC και βυθός 1-3οC. Στην Αρκτική καιΑνταρκτική υπάρχουν περιοχές παγωμένες στις οποίεςόμως υπάρχουν ψυχρόφιλοι μ/οί. Γι’ αυτούς η μέγιστη Ταύξησης είναι 15οC. Οι πιο μελετημένοι είναι κάποιαφύκη που αυξάνονται εντός και κάτω από τους πάγουςτων πολικών περιοχών.

• Υπάρχουν κάποιοι μ/οί που έχουν άριστη Τ 20-30οCαλλά αυξάνονται κανονικά και στους 0οC. Ονομάζονταιψυχρότροφοι και είναι πιο διαδεδομένοι από τουςψυχρόφιλους. Απομονώνονται από δείγματα εδάφους,ύδατος, τρόφιμα ψυγείου, κλπ. Αυξάνονται με πολύαργό ρυθμό και περιλαμβάνουν βακτήρια, μύκητες, φύκηκαι πρωτόζωα.

Χαρακτηριστικά των ψυχρόφιλων καιψυχρότροφων

• Έχουν ένζυμα που λειτουργούν καλύτερα στις χαμηλές T. Η κυτοπλασματική τους μεμβράνη μεταφέρει ενεργά ουσίες στις χαμηλές αυτές T. Περιέχει υψηλό ποσοστό ακόρεστων λιπαρών οξέων που επιτρέπουν στη μεμβράνη να διατηρεί τη ρευστότητα της στις χαμηλές T.

Επίδραση οξύτητας και αλκαλικότητας στη μικροβιακή αύξηση

pH=-log[H+]=log(1/[H+])

Η οξύτητα και αλκαλικότητα ενός διαλύματοςεκφράζεται ως pH από 0.0-14.0 με το 7.0να αντιστοιχεί στο ουδέτερο.

Το pH και η μικροβιακή αύξηση

Η αύξηση του κάθε οργανισμού απαιτεί συγκεκριμένοφάσμα τιμών pH (με τιμές ελάχιστη, άριστη και μέγιστη)χαρακτηριστικό του κάθε είδους. Με βάσει το pH οι μ/οίδιακρίνονται σε:

• Οξεόφιλοι: οι μ/οί που αναπτύσσονται σε pH 0.0-5.5

• Ουδετερόφιλοι: οι μ/οί που προτιμούν pH 5.5-8.0

• Βασεόφιλοι: οι μ/οί που προτιμούν pH 8.5-11.5

• Άκρως βασεόφιλοι: οι μ/οί που αναπτύσσονται σε pH 10και πάνω

• Τα περισσότερα βακτήρια και πρωτόζωα είναιουδετερόφιλα. Οι μύκητες προτιμούν το όξινοpH με άριστο ~5.0. Όξινο pH προτιμούν και ταφύκη. Οι τιμές αναφέρονται στο περιβάλλονανάπτυξης και όχι στο εσωτερικό του κυττάρουπου είναι πάντα ουδέτερο.

• Οι μικροοργανισμοί βρίσκουν συχνά τρόπους ναπροσαρμοστούν στις αλλαγές τουπεριβάλλοντος ώστε να επιβιώσουν.Salmonella typhimurium και E. coli συνθέτουνκάποιες πρωτεϊνες όταν μειωθεί το pH. Άλλοιμ/οί αλλάζουν οι ίδιοι το περιβάλλον παράγονταςπροϊόντα έκκρισης.

Υδατοπεριεκτικότητα περιβάλλοντος

Νερό: εξαιρετικός διαλύτης αλάτων, σακχάρων καιάλλων ενώσεων απαραίτητων για τη θρέψη τωνμ/ών. Στο περιβάλλον αύξησης του μ/ού αυτόπου έχει σημασία είναι η διαθεσιμότητα τουνερού, δηλαδή η ποσότητα του νερού πουυπάρχει στον περιβάλλοντα χώρο και που είναιδιαθέσιμη για το κύτταρο. Αυτό σχετίζεται με τηνύπαρξη σχετικής υγρασίας, τις συγκεντρώσειςτων διαλυμένων αλάτων και σακχάρων.

Το νερό εισέρχεται ή εξέρχεται στο κύτταρο λόγωόσμωσης (από υψηλή συγκέντρωση νερού σεχαμηλότερη) και όχι κάποιου άλλου ενεργούμηχανισμού.

Μ/οί που ζουν σε θαλάσσιο περιβάλλον (αλάτι 3%)απαιτούν ιόντα Na για την ανάπτυξή τους. Οιαλόφιλοι και οι άκρως αλόφιλοι απαιτούν 1-15%και -30% αντίστοιχα αλάτι

Γενικά οι μ/οί επιβιώνουν δύσκολα ή καθόλου σεσυνθήκες χαμηλής υδατοπεριεκτικότητας και γι’αυτό πολλές φορές αφυδατώνονται καιδημιουργούν σπόρια. Η βιομηχανία τροφίμωνχρησιμοποιεί τα χαρακτηριστικά αυτά γιασυντήρηση τροφίμων.

Μικροοργανισμοί και περιβάλλον

Στη Μικροβιολογία το περιβάλλον ορίζεταισαν το σύνολο των εξωτερικών συνθηκώνπου επηρεάζουν ένα οργανισμό ή μιαομάδα οργανισμών.

• Όλοι οι ζώντες οργανισμοί παίζουν σημαντικόρόλο στο φυσικό τους περιβάλλον, οι μ/οί όμωςπαίζουν τον σημαντικότερο γιατί:

– Ανακυκλώνουν σημαντικά στοιχεία (C, N, S, P) πουκατευθύνονται άμεσα ή έμμεσα από την ηλιακήενέργεια. Η ενέργεια απορροφάται, μετατρέπεται καιαποθηκεύεται περιστασιακά και σταδιακά ρέει μέσωτων οικοσυστημάτων. Εάν δεν συμβεί ανακύκλωσηενός στοιχείου μέσω των μικροβιακώνδραστηριοτήτων, δημιουργείται έλλειψη του στοιχείου= παύση ζωής.

– Βρίσκονται παντού και έχουν ποικίλες μεταβολικέςικανότητες.

– Έχουν υψηλούς ρυθμούς ενζυμικών ενεργοτήτων.

• Οι βιοχημικοί κύκλοι είναι βιολογικές και χημικέςπορείες κατά τις οποίες γίνεται η ανακύκλωσηκαι μετατροπή θρεπτικών ουσιών σημαντικώνγια τους μ/ούς, τα φυτά και τα ζώα. Συνήθωςείναι πολύπλοκοι, οξειδοαναγωγικοί κύκλοι.

• Κάθε χημική ένωση στοιχείου αποτελεί μιαδεξαμενή στο πλανήτη μας, πχ. το CO2 είναιδεξαμενή C. Οι δεξαμενές τείνουν να είναισταθερές σε παγκόσμια κλίμακα αλλάμεταβάλλονται κατά τη διάρκεια γεωλογικώνηλικιών.

• Ταξινόμηση: αναγνώριση και κατάταξηοργανισμών σε ομάδες βάσει των ομοιοτήτωντους.

– Διευθέτηση των μικροοργανισμών σε ομάδες ή τάξειςβάσει των αμοιβαίων ομοιοτήτων τους και τηςεξελικτικής τους συγγένειας (classification).

– Ονοματολογία μικροοργανισμών σε κλάδουςταξινόμησης με ονόματα που συμφωνούν με τουςκανόνες δημοσιευμένων παρατηρήσεων ερευνητών(nomenclature).

– Ταυτοποίηση (identification): διαδικασία τουπροσδιορισμού ενός απομονωμένου μικροβιακούστελέχους σε ποια ήδη αναγνωρισμένη τάξη, γένος,είδος ανήκει.

Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology

Φυλογένεση

Προσδιορισμός των ίδιων υψηλάδιατηρημένων ακολουθιών γονιδίων(highly conserved gene sequences) –δημιουργία δένδρου εξέλιξης

ΒακτήριαΚοινός πρόγονος

Αρχαία και Ευκάρυα

Προκαρυωτικοί οργανισμοί

Βακτήρια Αρχαία

Βακτήρια1. Αρνητικά κατά Gram βακτήρια

Βακτήρια γενικού, ιατρικού και βιομηχανικού ενδιαφέροντος

Σπειροχαίτες (Spirochaetes)Δύο οικογένειες: Spirochaetaceae με 6 γένη

Leptospiraceae με 2 γένηΧημειοετερότροφα βακτήρια. Μεγάλα σε μήκος

κύτταρα, ευέλικτα, ελικοειδούς σχήματος. Ηκίνηση τους οφείλεται σε μια μοναδικήμορφολογική δομή (αξονικό νημάτιο) που είναισύμπλεγμα περιπλασματικών πλασμιδίων καιβρίσκεται κάτω από τη περιπλασματικήμεμβράνη. Ευρέως διαδεδομένα στη λάσπη,νερό, θαλάσσιο βυθό ακόμα και στη στοματικήκοιλότητα.– Treponema pallidum– Borrelia recurrentis (relapsing fever) θνησιμότητα

40%– Leptospira interrogans (νεφρά, ήπαρ), αποβάλλεται

με τα ούρα

Αερόβια/μικροαερόφιλα, κινητά, ελικοειδή/δονακιοειδή(vibrioid) βακτήρια.

Κοινό χαρακτηριστικό το ευδιάκριτο ελικοειδές σχήμα. Δενέχουν αξονικά νημάτια, αλλά απλά μαστίγια.

Για τη Γεωργική Μικροβιολογία σημασία έχει το γένοςAzospirillum που σχετίζεται με τις ρίζες πολλών φυτώνκαι χρησιμοποιεί το ίδιο ουσίες που εκκρίνονται από ταφυτά ενώ τα φυτά χρησιμοποιούν το N που δεσμεύειαπό την ατμόσφαιρα.

Στην ίδια ομάδα ανήκουν και κάποια παθογόνα όπως τοHelicobacter που προκαλεί έλκη και καρκίνο στομάχου.Επίσης βακτήριο που ανήκει στην ομάδα αυτή είναι τοBdellovibrio που επιτίθεται σε άλλα βακτήρια και τακαταστρέφει.

Αρνητικοί κατά Gram αερόβιοι βάκιλοι και κόκκοι

1. Pseudomonas

Ευθείς ή καμπυλωτοί βάκιλοι με ένα ή πολλάμαστίγια. Τεράστια σημασία γιατί αποικοδομούνμια τεράστια ποικιλία οργανικών μορίων.Υπάρχουν παθογόνα για τον άνθρωπο (P.aeruginosa), για τα φυτά (P. syringae, P.solanacearum) ενώ άλλα είδη αλλοιώνουντρόφιμα στο ψυγείο (P. fluorescens).

2. Azotobacter και Rhizobium

Και τα δύο γένη δεσμεύουν το ατμοσφαιρικόάζωτο. Διαφέρουν μορφολογικά καιφυσιολογικά.

Το Azotobacter έχει μεγάλα κινητά ωοειδήκύτταρα, είναι ελεύθερο στο έδαφος καιδεσμεύει μόνο το ατμοσφαιρικό N.

Το Rhizobium είναι κινητοί βάκιλοι πουαυξάνονται συμβιωτικά μέσα σταφυμάτια των ψυχανθών.

3. Agrobacterium

Το γένος Agrobacterium ανήκει στην οικογένειαRhizobiaceae αλλά διαφέρει από το γένοςRhizobium γιατί δεν δεσμεύει το N και δενδημιουργεί φυμάτια στα φυτά. Αντίθεταδημιουργεί όγκους στα φυτά.

Το πιο μελετημένο είδος είναι το A. tumefaciensπου δημιουργεί όγκους βλαστού μέσω τουμεγάλου ογκοεπαγωγικού πλασμιδίου Ti.

4. Methylcoccaceae

Περιλαμβάνονται βάκιλοι, δονάκια και κόκκοι πουχρησιμοποιούν το μεθάνιο και τη μεθανόλησαν μοναδική πηγή άνθρακα και ενέργειας σεαερόβιες και μικροαερόβιες συνθήκες καιλέγονται μεθυλότροφα.

Methylococcus: σφαιρικά ακίνητα κύτταρα.Methylοmonas: Ευθύγραμμα ή καμπυλωτά

κύτταρα με ένα πολικό μαστίγιο.

Δυνητικά αναερόβιοι αρνητικοί κατά Gram βάκιλοι

1. EnterobacteriaceaeΒάκιλοι με περίτριχα μαστίγια. Δυνητικά

αναερόβιοι μ/οί με απλές θρεπτικέςαπαιτήσεις. Ανήκουν στη φυσική χλωρίδα τουεντέρου και αποικοδομούν σάκχαρα.

Escherichia: το πιο μελετημένο βακτήριοProteus: συνήθης στις ουρολοιμώξειςSalmonella: μολύνσεις εντερικής κοιλότηταςShigella: μολύνσεις εντερικής κοιλότηταςKlebsiella: πνευμονίαErwinia: φυτοπαθογόνο

2. VibrionaceaeΚαμπυλωτοί ή ευθύγραμμοι βάκιλοι, οξειδάση +,

και χρησιμοποιούν τη D-γλυκόζη σαν την μόνηπηγή C και ενέργειας.

Vibrio: V. cholerae, V. parahaemoliticus, V. fischeriPhotobacteriumAeromonasPlesiomonasEnhydrobacterΤα V. fischeri και Photobacterium είναι βιοφωτο-

βόλα: εκπέμπουν ένα κυανοπράσινο φώςλόγω της λουσιφεράσης.

Αναερόβιοι αρνητικοί κατά Gram, ευθύγραμ-μοι, καμπυλωτοί και ελικοειδείς βάκιλοι

Οικογένεια Bacteriodaceae

Το γένος Bacteroides ανήκει στη φυσιο-λογική χλωρίδα του ανθρώπινου εντέρου.Ακίνητοι οργανισμοί που δεν σχηματίζουνενδοσπόρια. Διασπούν κυτταρίνες,πηκτίνες και άλλους σύνθετους υδατάν-θρακες. Στο γένος ανήκουν και παθογόναείδη.

Θειο-αναγωγικά βακτήρια

Υποχρεωτικά αναερόβια που χρησιμο-ποιούν το θείο (So) ή τα θειϊκά (SO4) ωςαποδέκτες ηλεκτρονίων. Προϊόν τηςαναγωγής αυτής είναι το υδρόθειο. (Η2S).Ανήκουν 14 Gram- γένη. Το πιο μελετη-μένο είναι το Desulfovibrio.

Αναερόβιοι αρνητικοί κατά Gram κόκκοι

1. Rickettsiales

Βακιλόμορφα κοκκοειδή ή πλειμορφικά βακτήρια, χωρίς μαστίγια. Από τα μικρότερα σε μέγεθος βακτήρια. Όλα παρασιτικά ή συμβιωτικά (αυξάνονται στα ερυθροκύτταρα των σπονδυλοζώων.

Η οικογένεια Rickettsiaceae έχει σημαντικά παθογόνα του ανθρώπου και γι’ αυτό και έχει μελετηθεί πολύ. Εισέρχονται στο ξενιστικό κύτταρο με φαγοκύττωση και αναπαράγονται στο κυτόπλασμα. Το ξενιστικό κύτταρο λύεται ελευθερώνοντας νέα βακτήρια.

R. prowazekii και R. typhi προκαλούν τον πυρετό του τύφου

R. rickettsii προκαλεί τον Rocky Mountain FeverCoxiella burnetti προκαλεί τον πυρετό Q.

2. Chlamydiales

Οικογένεια Chlamydiaceae με μόνο γένος τα Chlamydia.Ακίνητα βακτήρια, κοκκοειδή, μικρού μεγέθους,αναπαράγονται εντός κυτοπλασματικών κυστιδίων τουξενιστή. Το κυτταρικό τους τοίχωμα είναι ανάλογο μεαυτό των Gram- βακτηρίων χωρίς όμως να περιέχειμουραμικό οξύ και λείπει και το ένα στρώμαπεπτιδογλυκάνης.

Έχουν ελλιπή μεταβολισμό και γι’ αυτό είναι υποχρεωτικάενδοκυτταρικά παράσιτα πτηνών και θηλαστικών.Έχουν το μικρότερο γονιδίωμα που υπάρχει σεβακτηριακό κύτταρο.

Διαφέρει ο μεταβολισμός τους από τα υπόλοιπα βακτήριαγιατί δεν αποικοδομούν υδατάνθρακες ή άλλες ουσίεςκαι δεν συνθέτουν ATP. Όταν εφοδιαστούν με κάποιαπρόδρομα στοιχεία από το ξενιστικό κύτταρο, μπορούννα συνθέσουν νουκλεϊκά οξέα, γλυκογόνο, λιπίδια,πρωτεϊνες. Προσβάλλουν τον άνθρωπο και άλλουςζωϊκούς οργανισμούς όπως τον παπαγάλο, γάτες,γαλοπούλες, πρόβατα, βοοειδή κ.α.

Mycoplasmatales

Βακτήρια χωρίς κυτταρικό τοίχωμα (άρα δεν προσβάλ-λονται από τη πενικιλλίνη) αλλά καταστρέφονται εξαιτίαςοσμωτικού σοκ ή παρουσία απορρυπαντικών. Επειδήπεριβάλλονται μόνο από κυτοπλασματική μεμβράνη τοσχήμα τους είναι ευμετάβλητο. Τα περισσότερα είδηαπαιτούν στερόλες για την αύξηση τους. Δυνητικάαναερόβια ή αναερόβια.

Όταν αυξάνονται σε τρυβλίο με στερεοποιημένο άγαρ οιαποικίες έχουν την εμφάνιση του «τηγανητού αυγού»γιατί το κέντρο της αποικίας βυθίζεται στο άγαρ ενώ ήπεριφέρεια απλώνεται στην επιφάνεια του. Έχουν απότα πιο μικρά γονιδίωματα ππου υπάρχουν στα βακτήρια.

Σαπρόφυτα, παράσιτα ή παθογόνα στα ζώα, φυτά ήέντομα.

Αρνητικά κατά Gram φωτοσυνθετικά βακτήρια καικυανοβακτήρια

Ροδοβακτήρια και χλωροβακτήρια: χρησιμοποιούνως δότη ηλεκτρονίων το H2S, S, H και οργανικάυλικά για την αναγέννηση του NAD και NADPHκαι όχι το νερό. Δεν παράγουν O2 αλλά πολλάέχουν έγκλειστα S.

Κυανοβακτήρια: φωτοσυνθέτουν χρησιμοποι-ώντας το νερό σαν δότη ηλεκτρονίων μεσύγχρονη αναγέννηση του Ο2.

Αερόβια χημειολιθότροφα βακτήρια καισυνεταιριστικοί οργανισμοί (G-)

Διακρίνονται σε τρεις ομάδες βάσει τωνπροτιμήσεων τους σε ανόργανες ουσίες:

• Νιτροποιά• Άχρωμα θειοβακτήρια• Βακτήρια οξείδωσης μαγνησίου

Νιτροποιά βακτήρια

Αερόβια, Gram- βάκιλοι, ικανοί να οξειδώ-νουναμμωνία ή νιτρώδη άλατα σε νιτρικά. Σημαντικάαπό οικολογικής απόψεως.

Άχρωμα θειοβακτήρια

Μονοκύτταροι βάκιλοι ή σπειρίλια, ακίνητοι ήκινητοί. Αυξάνονται αερόβια οξειδώνονταςανόργανες θειικές ενώσεις (S, H2S, H2SO4) σεθειικά άλατα. Παρότι μολύνουν το περιβάλλονμε οξέα και άλατα, βοηθούν στη γονιμότητα τουεδάφους μέσω της οξείδωσης του εδάφους τουθείου σε θειικά.

Βακτήρια με θήκες

Μερικοί βάκιλοι περιβάλλονται από θήκεςοργανικής ύλης και τα κύτταρα φαίνονταινα περιβάλλονται από ένα κύλινδρο. Οιθήκες είναι άχροες αλλά πολλές φορέςσυγκεντρώνουν οξείδιο του σιδήρου πουτους δίνει μια υποκίτρινη εμφάνιση.

Θετικά κατά Gram βακτήρια

MicrococcaceaeΑερόβια ή δυνητικά αναερόβια, θετικά στη

καταλάση βακτήρια. Σημαντικότερα γένη τα:• Micrococcus (διπλόκοκκοι ή τετράκοκκοι) που

δεν θεωρούνται σημαντικά παθογόνα και• Staphylococcus. Συναντώνται στις επιδερμικές

βλεννογόνους μεμβράνες των θερμόαιμωνζώων. Το S. aureus είναι το σημαντικότεροπαθογόνο του ανθρώπου.

Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus

Βακτήρια δυνητικά αναερόβια ή μικροαερόφιλα(εκτός από λίγα που είναι αναερόβια) , αρνητικάστη καταλάση.

Streptococcus: σε υγρά υποστρώματαεμφανίζονται σαν διπλόκοκκοι ή αλυσίδεςκόκκων. Δεν έχουν ενδοσπόρια. Είναι ακίνητα.Χημειοετερότροφα, ζυμώνουν σάκχαρα προςγαλακτικό οξύ. Βασικό ταξινομικόχαρακτηριστικό των κυττάρων είναι η ικανότητατους να μολύνουν ερυθροκύτταρα σε αιματούχουπόστρωμα.

α-αιμόλυση: ημιτελής λύση των κυττάρων, η οποίαδημιουργεί μια πρασινωπή ζώνη γύρω από τηναποικία του στρεπτοκόκκου.

β-αιμόλυση: ζώνη πλήρους αιμόλυσης γύρω απότην αποικία χωρίς αλλαγή του χρώματος τουυλικού.

γ-αιμόλυση: όταν δεν υπάρχει αιμόλυση.

Το πλέον επικίνδυνο ανθρώπινο παθογόνο είναι οS. pyogenes που ανήκει στη χλωρίδα τηςστοματικής κοιλότητας και της αναπνευστικήςοδού. Παθογόνα και τα α-αιμολυτικά S.pneumoniae και S. mutans.

Enterococcus: Το είδος E. faecalis ανήκειστη χλωρίδα του εντέρου, είναιπεριστασιακά παθογόνα που προκαλούνμολύνσεις της ουροδόχου κύστης. Τογένος αναπτύσσεται σε NaCl 6.5%.

Lactococcus: Το είδος L. lactisχρησιμοποιείται για τη παρασκευήβουτύρου και τυριού. Άριστη θερμοκρασίαοι 10οC, στους 45οC αναστέλλεται ηανάπτυξη του.

Leuconostoc: κόκκοι ή αλυσίδες κόκκων αρνητι-κών στη καταλάση. Ζυμώνουν σάκχαρα προςγαλακτικό οξύ. Χρησιμοποιούνται στη παραγω-γή κρασιού, ζυμώσεις λαχανικών, βουτύρου,τυριού. Ανθεκτικά στις μεγάλες συγκεντρώσειςσακχάρων, πρόβλημα στα σακχαρουργεία.

L. mesenteroides παράγει δεξτράνη απόσουκρόζη.

Τα γένη Streptococcus, Enterococcus,Lactococcus, Leuconostoc και Lactobacillusονομάζονται γαλακτικά βακτήρια. Όλα απαιτούνπολλές βιταμίνες, αμινοξέα, πουρίνες,πυριμιδίνες κλπ., στο θρεπτικό υλικό για νααναπτυχθούν.

Βάκιλοι και κόκκοι που σχηματίζουν ενδοσπόρια

Περίπου 10 είδη σχηματίζουν ενδοσπόρια με πιοσημαντικά τα Bacillus και Clostridium. Χημειοε-τερότροφοι βάκιλοι, περίτριχοι ή χωρίς μαστίγιακαι ακίνητοι.

Το γένος Clostridium αποτελείται από αναερόβιουςοργανισμούς, καταλάση -, ενώ το γένος Bacillusαποτελείται από αερόβιους ή δυνητικά αναερό-βιους, καταλάση + οργανισμούς.

Bacillus:

• Μέλη του γένους παράγουν αντιβιοτικά (βασι-τρασίνη, γραμισιδίνη, πολυμιξίνη).

• Το B. cereus δημιουργεί τροφικές δηλητηριάσειςκαι το B. anthracis προκαλεί την ασθένεια τουάνθρακα.

• Τα B. thurigiensis και B. sphaericus σχηματίζουντοξικούς πρωτεϊνικούς κρυστάλλους το λεγόμενοπαρασποριόσωμα και γι’ αυτό χρησιμοποιούνταισαν εντομοκτόνα στο βιοέλεγχο των γεωργικώνκαλλιεργειών.

Clostridium

Τα μέλη του είναι αναερόβια και θερμοανθεκτικά μεαποτέλεσμα να δημιουργούν πρόβλημα στηνκονσερβοποιεία. Ζυμώνουν αμινοξέα γιαπαραγωγή ATP, παράγουν τοξίνες και είναιπαράγοντες ασθενειών πχ. C. tetani για τοτέτανο, C. botullinum για την αλλαντίαση, C.perfringens για τροφικές δηλητηριάσεις.

Υπάρχουν όμως και στελέχη που αξιοποιούνταιβιομηχανικά όπως το C. acetobutylicum από τοοποίο παράγεται η βουτανόλη.

Βάκιλοι που δεν σχηματίζουν ενδοσπόρια

• Lactobacillus: δυνητικά αναερόβια ή μικροαερόφιλα,καταλάση -, παράγουν γαλακτικό οξύ σαν μοναδικόπροϊόν ζύμωσης και έχουν σύνθετες θρεπτικέςαπαιτήσεις. Άριστο pH 4.5-6.4. Μέρος της φυτικήςπανίδας και της μικροχλωρίδας του εντέρου. Συνήθωςδεν είναι παθογόνα. Προϊόν ζύμωσης λακτοβακίλων τογιαούρτι. Πρόβλημα αλλοίωσης τροφίμων ψυγείου.

• Listeria: αερόβιοι ή δυνητικά αναερόβιοι βάκιλοι,καταλάση + και κινητοί με περίτριχα μαστίγια. Η L.monocytogenes προκαλεί λιστερίωση και τροφικέςδηλητηριάσεις.

• Caryophanon: Αποκλειστικά αερόβιο, καταλάση +,κινητό, περίτριχο βακτήριο. Φυσικό του περιβάλλον ηκοπριά της αγελάδας.

Ασυνήθιστοι, μη σποριογόνοι θετικοί κατά Gramβάκιλοι

Περιλαμβάνονται 37 γένη. Σημαντικότερα τα:

Corynebacterium: Αερόβιοι, δυνητικά αναερόβιοι,καταλάση +βάκιλοι. Παρατηρούνται συχνάομάδες βακίλων γιατί κατά τη διαίρεση τακύτταρα δεν διαχωρίζονται, δημιουργώνταςδιάφορες διευθετήσεις στο χώρο. Πολλάακίνδυνα. Υπάρχουν όμως φυτικά και ζωϊκάπαθογόνα. Το C. diphtheriae είναι οαιτιολογικός παράγοντας της διφθερίτιδας τουανθρώπου.

Arthrobacter: Περιλαμβάνονται αερόβιοι θετικοί στηκαταλάση βάκιλοι αλλά και δυνητικά αναερόβιοιή και αναερόβιοι βάκιλοι. Μ/οί εδάφους. Τοχαρακτηρστικό του γένους είναι η εναλλαγή στοσχήμα του βακτηρίου από βάκιλο σε κόκκο καιτο αντίστροφο που συμβαίνει στους 25ο C.Έχουν την δυνατότητα να αποικοδομούνζιζανιοκτόνα και εντομοκτόνα και ευθύνονται γιατην ανοργανοποίηση σύνθετων οργανικώνουσιών.

Actinomyces: άποικοι θερμόαιμων ζωικών οργανι-σμών και ευθύνονται για τις ακτινομυκητιάσεις.Νηματοειδείς βάκιλοι με πραγματικές διακλα-δώσεις.

Mycobacteriaceae: Μόνο ένα είδος στηνοικογένεια το Mycobacterium. Αερόβιοι βάκιλοι,θετικοί στην καταλάση αυξάνονται αργά και ηεπώασή τους διαρκεί 2-40 ημέρες. Το κυτταρικότους τοίχωμα έχει υψηλό ποσοστό λιπιδίων καιπεριέχει κηρώδεις ουσίες με 60 -90 άτομαάνθρακα (μυκολικά οξέα), οξεάντοχα βακτήρια.Στην ομάδα ανήκουν τα παθογόνα:

M. tuberculosis: φυματίωση στον άνθρωποM. leprae: λέπρα στον άνθρωποM. bovis: φυματίωση στα βοοειδή

Αρχαία

Μορφολογία, φυσιολογία και ορισμένα δομικά στοιχείαδιαφέρουν κατά πολύ από τα υπόλοιπα βακτήρια.Gram+ ή Gram- σφαιρικά κύτταρα ή βάκιλοι, σπειροειδήή ακανόνιστου σχήματος ή πλεομορφικά. Μερικάσχηματίζουν απλά κύτταρα άλλα δημιουργούν νημάτια ήσυσσωματώματα.

Πολλαπλασιάζονται με διχοτόμηση, εκβλάστηση ήκατάτμηση.

Είναι αερόβιοι, δυνητικά αναερόβιοι ή αποκλειστικάαναερόβιοι μ/οί.

Χημειολιθότροφοι ή οργανότροφοι.

Μεσόφιλοι, άκρως θερμόφιλοι, άκρως ψυχρόφιλοι.– αυξάνονται σε Τ άνω των 100ο C ή στα παραθαλάσσια

επιφανειακά ύδατα της Ανταρκτικής

Κάποια είναι οξεόφιλα με άριστο pH το 2 και προτιμούν τιςθερμές πηγές πλούσιες σε θείο.

Κάποια είναι αλόφιλα γιατί αναπτύσσονται μόνο σε υψηλέςσυγκεντρώσεις NaCl.

Στην ομάδα ανήκουν οι μ/οί που παράγουν μεθάνιο (CH4)διότι χρησιμοποιούν ως πηγή ενέργειας το H2 και τοCO2. Οι μ/οί αυτοί χρησιμοποιούνται στις αναερόβιεςδιαδικασίες μικροβιακής διαχείρισης των αποβλήτων.

Κάποια είδη είναι συμβιωτικά του ζωικού πεπτικούσυστήματος.

Το κυτταρικό τοίχωμα των Αρχαίων

Η χημική του σύσταση και η δομή του διαφέρειαπό εκείνη των βακτηρίων. Χωρίζονται σεGram+ και Gram-.

Αρκετά Gram+ Αρχαία έχουν ένα παχύ, απλό,ομοιογενές στρώμα για τοίχωμα.

Τα Gram- δεν έχουν εξωτερική μεμβράνη ήπεπτιδογλυκάνη, αλλά ένα επιφανειακό στρώμαπρωτεϊνης ή υπομονάδες γλυκοπρωτεϊνης.

Σε κανένα από τα Αρχαία δεν έχει βρεθείμουραμικό οξύ ή D-αμινοξέα.

Λιπίδια και μεμβράνες των Αρχαίων

Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της ομάδας γιατίαποτελούνται από διακλαδιζόμενες, πολύμεγάλες αλυσίδες υδρογονανθράκων οι οποίεςπροσκολλώνται στη γλυκερόλη με ενώσειςεστέρων. Υπάρχουν και πολικά λιπίδια στιςμεμβράνες των Αρχαίων: φωσφολιπίδια,θειολιπίδια, γλυκολιπίδια.

Η σύσταση των λιπιδίων εξαρτάται από τιςπεριβαλλοντικές ακρότητες που ζει ο κάθε μ/ός.

Γενετικά, μοριακά και μεταβολικά στοιχεία τηςβιολογίας των Αρχαίων

Μικρό γονιδίωμα (παρόμοιο με αυτό τωνβακτηρίων)

Έχουν βρεθεί πλασμίδια.Το mRNA είναι πολυγονιδιακό και τα inducers

μοιάζουν με αυτά των βακτηρίων.Τα ένζυμα όμως όπως η RNA-πολυμεράση είναι

παρόμοια με αυτά των ευκαρυωτικών.Ο μεταβολισμός τους ποικίλει ώστε να μπορούν να

ανταπεξέλθουν στα περιβάλλοντα που ζουν.

Ταξινόμηση των Αρχαίων

Πέντε ομάδες:

ΜεθανογενήΘειοαναγωγάΆκρως αλόφιλαΑρχαία χωρίς κυτταρικό τοίχωμα

– Με ενισχυμένη μεμβράνη Άκρως θερμόφιλα θειοεξαρτώμενα

Ευκαρυωτικοί οργανισμοί – Μύκητες

Ξεχωριστό βασίλειο που περιλαμβάνειευκαρυωτικούς σποριογόνουςοργανισμούς χωρίς χλωροφύλλη μεαπορροφούσα θρέψη και φυλετική καιαφυλετική αναπαραγωγή.

Μυκητολογία με κλάδους τη μελέτη τωνμυκητοτοξινών και τις μυκώσεις πουπροκαλούνται στους ζωντανούςοργανισμούς.

Διασπορά και σπουδαιότητα μυκήτων

Κυρίως οργανισμοί εδάφους. Κάποιοιφυτοπαθογόνα, κάποιοι μολύνουν ζώα.Περίπου το ¼ των αγγειακών φυτώνσχηματίζουν συνδυασμούς μεταξύ των ριζώντους και των μυκήτων που καλούνται μυκόριζα.

Επιβλαβείς δράσεις:Φυτοπαθογόνοι, 5000 είδη επιτίθενται σε

εμπορικής αξίας καλλιέργειες και άγρια φυτά.Προκαλούν ασθένειες σε ζώα και στον άνθρωπο.

Οι μύκητες είναι σημαντικοί και επωφελείς για τον άνθρωπο:

Αποικοδομούν πολύπλοκα οργανικά υλικά, καθιστώντας τα κατάλληλα να χρησιμοποιηθούν από τους άλλους οργανισμούς.

Σημαντικοί για τις βιομηχανικές διαδικασίες που εμπλέκουν πολύπλοκες ζυμώσεις πχ. αρτοποιεία, οινοποιεία, ζυθοποιεία.

Ρόλο στη δημιουργία τυριού, σάλτσας σόγιας, εμπορική παραγωγή οξέων όπως κιτρικό και φαρμάκων όπως εργομετρίνη, κορτιζόνη.

Παραγωγείς πολλών αντιβιοτικών (πενικιλλίνη) και του ανοσοκατασταλτικού φαρμάκου κυκλοσπορίνη.

Εργαλεία για τη μελέτη των μεταβολικών λειτουργιών. Ο S.cerevisiae είναι ο ευκαρυωτικός μ/ός που έχει μελετηθεί περισσότερο.

Δομή μυκήτων

Το σώμα ή η βλαστική δομή των μυκήτωνκαλείται θαλλός και ποικίλει σε μέγεθοςαπό ένα κύτταρο (ζύμες) μέχρι έναπολυκύτταρο μύκητα.

Το μυκητιακό κύτταρο περιβάλλεται απόκυτταρικό τοίχωμα χιτίνης (που αποτελεί-ται από Ν-ακετυλογλυκοζαμίνη).

Ζύμες

Μονοκύτταροι μύκητες με απλό πυρήνα πουαναπαράγονται αφυλετικά με εκβλάστηση καιεγκάρσια διαίρεση ή φυλετικά μέσω σχηματι-σμού σπόρων. Κύτταρα μεγαλύτερα απ’ αυτάτων βακτηρίων σφαιρικά ή ωοειδή. Περιέχουνευκαρυωτικά οργανίδια.

Κάποιες ζύμες παράγουν εκβλαστήσεις που δεναποχωρίζονται μεταξύ τους και δημιουργούν έτσιτο ψευδομυκήλιο.

Οι αποικίες τους σε στερεό θρεπτικό υλικό είναιπαρόμοιες των βακτηρίων.

Ευρωτομύκητες

Οι μούχλες αποτελούνται από νήματα μεγάλουμήκους που καλούνται υφές. Μερικές υφές είναικοινοκυτικές ενώ άλλες φέρουν εγκάρσιατοιχώματα με ένα κεντρικό πόρο ή πολλούςπόρους. Οι πόροι διευκολύνουν τη κίνηση τουπρωτοπλάστη στον εσωτερικό των υφών.

Κάποιοι μύκητες είναι διμορφικοί με τη μορφήζύμης ή ευρώτα ανάλογα με τις συνθήκεςανάπτυξης.

Το μυκήλιο διακρίνεται σε αέριο μυκήλιο καιβλαστικό.

Θρέψη και μεταβολισμός μυκήτων

Αυξάνονται κυρίως στο σκοτάδι, σε υγρά πλούσια σεοργανικό υλικό.

Οι περισσότεροι είναι σαπροφυτικοί. Εκκρίνουν ένζυμαπου διασπούν τα υποστρώματα του περιβάλλοντος ταοποία στη συνέχεια απορροφά ο μύκητας υπό τη μορφήδιαλύματος.

Είναι χημειοοργανότροφοι και χρησιμοποιούν οργανικάυλικά σαν πηγή άνθρακα, ηλεκτρονίων και ενέργειας.

Το γλυκογόνο είναι το πρωταρχικό αποταμιευτικό υλικότων μυκήτων.

Χρησιμοποιούν υδατάνθρακες (κυρίως γλυκόζη καιμαλτόζη) και νιτρογενείς ουσίες για να συνθέσουν τααμινοξέα τους.

Θρέψη και μεταβολισμός μυκήτων

Συνήθως είναι αερόβιοι, αλλά υπάρχουν κάποιεςζύμες που είναι δυνητικά αναερόβιες.Αποκλειστικά αναερόβιοι μύκητες έχουν βρεθείστο στομάχι μηρυκαστικών.

Αυξάνονται καλύτερα σε pH = 5 που είναι όξινο γιατα περισσότερα βακτήρια.

Προτιμούν να αυξάνονται σε επιφάνειες παράμέσα στα υποστρώματα.

Αντέχουν σε υψηλότερες οσμωτικές πιέσεις απ’ ότιτα βακτήρια και έτσι αναπτύσσονται σε υψηλέςσυγκεντρώσεις σακχάρων και αλάτων.

Αναπαραγωγή (φυλετική και αφυλετική)

ΑφυλετικήΤο γονικό κύτταρο διαιρείται σε δύο θυγατρικά.Βλαστικά κύτταρα εκβλαστάνουν δημιουργώντας νέους

οργανισμούς

ΦυλετικήΑναπαραγωγή σπορίων μέσω μείωσης και στη συνέχεια

κυτταρικής διαίρεσης. Υπάρχουν πολλοί τύποιφυλετικών σπορίων.

Η φυλετική αναπαραγωγή εμπλέκει την ένωση συμβατώνπυρήνων. Μερικοί μύκητες αυτοαναπαράγουν φυλετικάγαμέτες στο ίδιο μυκήλιο, ενώ άλλα είδη απαιτούνδιασταύρωση μεταξύ δύο διαφορετικών μυκηλίων. Ηφυλετική αναπαραγωγή μπορεί να δημιουργήσει σπόρια.

Τα σπόρια είναι σημαντικά για τους μύκητες. Τομέγεθος, το χρώμα, το σχήμα και ο αριθμός είναιχρήσιμα για την αναγνώριση των μυκητιακώνειδών.

Συνήθως τα σπόρια είναι μικρά και ελαφρά καιμπορούν να αιωρούνται στον αέρα για μεγάλεςχρονικές περιόδους. Αυτό εξηγεί και τη μεγάληδιασπορά των μυκήτων στο περιβάλλον.

Συχνά διασπείρονται μέσω του σώματος πτηνώνκαι άλλων ζώων.

Τα λαμπερά χρώματα και η χνουδωτή υφήοφείλονται στις αέριες υφές και τα σπόρια, γι’αυτό η ταξινόμηση τους έχει σαν πρότυπο αυτάτα χαρακτηριστικά.