OPĆA MIKROBIOLOGIJA Suljić Nadina

1. Koji je od navedenih naučnika zaslužan za napredak i otkriće u pojedinim granama mikrobiologije?

Fleming – otkrio pencilin Hook – prvi otkrio ćeliju u biljnom materijaluKoch – dokazao da mikroorganizmi uzrokuju bolestiAntony van Leewenhoek – prvi otkrio bakterijeLister – prvi uveo dezinfekciju u hirurgijiLuj Paster – opovrgnuo teoriju spontane generacijeErlich -------------

2. Koji su dokazi bili izneseni u prilog ideji o spontanoj generaciji?

Vjerovanje o samoniklom ili o spontanom postanku života tkz. „spontana generacija“ susreće se od najstarijih generacija, a i danas je prisutna kod primitivnih naroda. Jedan od pristalica tog vjerovanja bio je i poznati grčki filozof Aristotel, pa se zahvaljujući njemu to vjerovanje održalo do renesanse. Čak je i poznati ljekar i alhemičar van Helmont tvrdio da se iz starih krpa spontanom generacijom razvijaju miševi, pa je opisao postupak samoniklog nastajanja miševa iz starih prljavih krpa, pšenice i sira .

3. Kako su Pasterovi ogledi riješili pitanje mikroorganizama u vazduhu tj. kako mikroorganizmima u vazduhu nije bilo dozvoljeno da osujete njegov eksperiment?

Teoriju o spontanoj generaciji oborio je francuski hemičar Louis Paster, koji je 1864. Podnijeo izvještaj o spontanoj generaciji izvodeći pokus s bocom izvučenog grlića u obliku gusičijeg vrata, čime su izbjegnuti svi prigovori dotadašnjim pokusima.

4. Povežite navedene mikroorganizme sa njihovim osobinama!

Alge –ćelijski zid izgrađen od celulozeBakterije – ć. zid izgrađen od peptidoglikana (mureina)Gljive – ć. zid izgrađen od hitinaProtozoe – nemaju ćelijskog zidaVirusi – nemaju ćelijuKvasci – ć. zid izgrađen od glukana (manan)

5. Kojoj grani mikrobiologije najbolje pristaju ovi naučnici?

Područje: Naučnik koji:a) Imunologije – istražuje uzročnike AIDS- ab) Mikrobne ekologije – istražuje biorazgradnju toksičnih otpadakac) Mikrobne genetike – proučava simptome AIDS- ad) Mikrobne fiziologije – istražuje proizvodnju ljudskih proteina pomoću bakterijae) Molekularne biologijef) Proizvodnje cjepiva

6. Jasno izložite ulogu mikroorganizama u:

a) Biološkoj kontroli štetočina:Insekti šire bolesti, oštećuju i uništavaju poljoprivredne kulture, stoga je njihovo uništavanje važno kako za poljoprivredu tako i za humanu medicinu. Danas se različite vrste bakterija koriste za uništavanje insekata. U SAD se koristi bakterija BACILLUS THURINGIENSIS za uništavanje gusjenica na djetelini, crva na sjemenu, insekata koji oštećuju zrno kukuruza, crva koji napadaju kupus, listove duhana i voća. Ova bakterija sintetizira proteinske kristale toksične za probavni trakt insekata. Ove bakterije se osuše i u obliku praha nanesu po površini biljke.Korištenjem bakterija i drugih mikroorganizama za suzbijanje insekata ne remeti se prirodna ravnoteža u poljoprivrednom zemljištu, šumama i vodama, dok se veliki broj hemijskih insekticida ne može lako razgraditi pomoću mikroorganizama u tlu, pa u tlu zaostaju kao toksične materije. Te materije se ispiranjem zemljišta, vodenim putem prenose u rijeke i jezera. Zatim se putem vode veliki

1

broj insekticida unese u organizam riba i drugih životinja i postaje toksičan za njih. Mnoge od tih materije mogu biti odgovorne za genetske nedostatke kod mnogih životinja.Nedostatak hem. sredstava za zaštitu je u tome što se svake godine moraju dodavati u većim koncentracijama, jer su nove generacije insekata sve otpornije i ne uništavaju se koncentracijama koje su korištene u početku primjene.

b) Kruženju elemenata:Hemijske promjene koje obavljaju organizmi općenito se nazivaju metabolizam. Mikroorganizmi imaju presudnu ulogu kao razlagači u biohemijskom ciklusu. Prosta anorganska jedinjenja se prevode u složena pomoću fotosintetičkih organizama, koji su glavni izvor hrane za mnoge životinjske potrošače. Mikroorganizmi razgrađujusložene organske materije stvarajući prosta jedinjenja koja ponovo koriste fotosintetički organizmi. Na ovaj način se stalno obavljaju procesi razgradnje i sinteze u kojima materije ne nestaju, nego se provode iz jednog oblika u drugi.

c) Normalnoj mikroflori:Saprofitni (neškodljivi) mikroorganizmi obuhvataju normalnu mikrofloru, koja ima harmoničan odnos sa domaćinom. Unutrašnjost zdravog ljudskog tijela po pravilu ne sadrži mikroorganizme.

d) Obradi mulja:Obrada se provodi u kombinaciji sa različitim fizičkim i hemijskim postupcima uz sudjelovanje korisnih mikroorganizama. Uklanjaju se nepoželjne tvari i štetni mikroorganizmi. Odstrane se glomazne čvrste tvari, raznim fizičkim metodama (sijanjem), nakon čega se odstranjuje organski tekući materijal, koji bakterije pretvaraju u sporedne produkte kao što su: CO2, nitrati, fosfati,H2S,CH4, amonijak koji se koriste u razne svrhe. Mulj sadrži 89% vode s neznatnom količinom čvrstih, suspendiranih tvari. Ostatak su otpadne tvari.

e) Proizvodnji humanog inzulina:Tehnike rekombinacije gena koriste se za proizvodnju velikog broja prirodnih proteina. Ljudski se geni mogu unijeti u ćeliju bakterije ili kvasaca koja tada može sintetisati specijalno jedinjenje sa novom genetičkom informacijom. To su značajni proizvodi, npr. inzulin – hormon koji smanjuje nivo glukoze u krvi kod diabetesa.Inzulin je tesko dobiti, on se jeftino proizvodi pomoću genetički različitih mikoroorganizama.

f) Proizvodnja cjepiva:Cijepljenje je postupak umjetnog izazivanja imunološkog odgovora organizma na određene mikroorganizme ili njihove toksine. Postupak se provodi unošenjem oslabljenih živih mikroorganizama (atenuirane vakcine) ili njihovih imunogenih dijelova (inaktivirane vakcine) u organizam koji želimo imunizirati, odnosno cijepiti.Savremena cjepiva se dobivaju od avirulentnih mikroorganizama ili neživih patogena iz izolata patogena i tehnike rekombinantne DNK.

7. Poveži naučnike sa njihovim tumačenjem teorije o fermentaciji!

Pasteur – do vrenja ne dolazi ako se šećerni rastvori zagriju i ako se potom onemogući pristup nesterilnog vazduhaStahl – fermentacija je posljedica razbijanja molekula djelovanjem sila među molekulamaFabrioni – živi organizmi su „upleteni“ u vrenje šećernih rastvoraGay Lussac – dokazao da je vazduh neophodan za fermentaciju i kvarenje konzerviranih namirnicaSchwann, Kutzing, Cagniard Latour – fermentaciju uzrokuju kvasciBuchner – kvaščeve ćelije proizvode enzim zimazu, koji je efikasan van ćelijeAppert ------------

8. Navedi prednosti jednoćelijskih proteina u odnosu na biljne i životinjske proteine.

Protein je proizveden na industrijskim otpacima i predstavlja nove izvore hrane za gladno stanovništvo. Oni brzo rastu i ostvaraju prirast za neke kulture, 15 – 50 puta veći. Imaju primjenu i u medicini za proizvodnju velikog broja proizvodnih proteina koji se tradicionalno i skupo izoliraju i prečišćavaju.

2

9. Navedi prednosti i mane jednoćelijskih proteina u odnosu na proteine žitarica.

Prednosti jednoć. proteina nad žitaricama je u tome što mikroorganizmi veoma brzo rastu, pa mogu proizvesti veliki prirast u proteinima. Ti prirasti su 15 puta veći od prinosa spje i 50 puta veći od prinosa kukuruzom. Npr. 500 kg kvasca može u jednom danu proizvesti oko 50 t proteina.Mana ovog načina proizvodnje je što proteini ejdnoćelijskih organizama nisu posebno ukusni, pa zahtjevaju dodavanje različitih materijala za poboljšanje ukusa. Iz anvedenog razloga se pretežno koriste kao dodatak krmnoj smjesi.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

10. Koja je razlika između prokariotskih i eukariotskih ćelija i koji mikroorganizmi pripadaju prokariotima, a koji eukariotima?

Razlikuju se u prvom redu prema strukturi ćelijskog zida, membrane i organela.1. PROKARIOTI, koji obuhvataju eubakterije (bakterije i cijanobakterije) i arheobakterije, imaju male veličine ćelije od 0,5 do 3 µm u prosjeku. EUKARIOTI obuhvataju protozoe, alge, gljive, lišajeve i ćelije biljaka i životinja. Krupnije su od prokariota (kvasci: 5 – 10 µm, protozoe: 2 – 400 µm).2. Kod PROKARIOTA genetički materijal (DNK) nije obavijen membranom, dok EUKARIOTI imaju „pravo“ jedro (karion ili nukleus), obavijeno jedarnom membranom.3. PROKARIOTI nemaju ni druge membranom obavijene organele (mitohondrije, Golđijev aparat, lizosomi, hloroplasti), dok EUKARIOTI posjeduju vrlo rasprostranjen sastav unutrašnjih struktura (predhodno navedenih).4. DNK prokariota nije povezana sa histonima (hromosomskim proteinima), a DNK eukariota je čvrsto povezana ovim hromosomskim proteinima.5. Ćelijski zid PROKARIOTA gotovo uvijek sadrži polisaharidni kompleks – peptidoglikan (murein), dok se razmnožavaju binarnom fisijom tj. poprečnim dijeljenjem, a kod EUKARIOTA nema peptidoglikana. U toku procesa diobe DNK se replicira (udvostručuje) – kopira i ćelija se dijeli na dvije nove ćelije.6. Broj hromosoma kod PROKARIOTA je 1, kod EUKARIOTA više od 1.7. Kada je u pitanju genetska rekombinacija, kod PROKARIOTA su prisutne parcijalne, transfer DNA, dok je kod EUKARIOTA mejoza i fuzija gameta.8. Flagele pomoću kojih se kreću PROKARIOTI (pseudopodije) su tanje, nego kod EUKARIOTA (cilije i flagele).

11. Koje su najvažnije ćelijske organele za opstanak živog organizma?

Za opstanak živog organizma važne su sljedeće ćelijske organele: jedro, mitohondrije, endoplazmatski retikulum,ribosomi, Golđijev aparat, lisosomi i mikrotjelašca. U osnovi svi živi organizmi imaju istu građu i sadrže: nukleinske kiseline (DNK, RNK), proteine, lipide, fosfolipide.

12. Navedi unutar kojeg raspona se kreću veličine bakterija, koji su osnovni oblici bakterija i njihovi izvedbeni oblici.

Najveći broj bakterija ima prečnik od 0,2 – 2,0 µm i dužinu 2 – 8 µm.Po obliku, sve bakterije možemo podijeliti na 5 osnovnih oblika i to:

1) Okruglaste (kugličaste) – Coccus (bobica), čiji izvedbeni oblici zavise od diobe (dijeljenja).Koki koje nakon diobe nastavljaju život kao pojedinačni oblici nazivaju se monokoki ili mikrokoki – Micrococcus, a ako ostaju u parovima, nazivaju se diplokoki – rod Diplococcus. One koje nakon dijeljenja ostaju u nizu ili lančano povezane, nazivaju se streptokoki – rod Streptococcus. Ukoliko se dijele u dvije ravni i ostaju u grupi od 4 ćelije, nazivaju se tetrade – rod Tetracoccus. Rod Staphylococcus čine oblici nazvani stafilokoke, koje nakon diobe u ravni tvore nakupine nalik na grozd grožđa. Sarcine – paketići od po 8 koka zajedno.

2) Štapićaste bakterije – Bacillus (mali štapići). Izvedbeni oblici su:Bacili – rod Bacillus (samostalne nakon diobe), diplobacili – rod Diplobacillus (međusobno povezane), streptobacili – rod Streptobacillus (vezane u lanac nakon diobe), kokobacili – rod Cocobacillus (oblikom liče na koki).

3

3) Oblik spirale – Spirillum. Ove bakterije nikad nisu ravne i imaju jedan ili više zavoja. Izvedbeni oblici ovih bakterija su: vibrioni – rod Vibrio (liče na zarez), zatim spirile – rod Spirillum, koje podsjećaju na izduženo slovo S, spirohete – rod Spirochaete su oblici sa većim brojem oštrih zavoja.

4) Oblik spljoštene kocke (kvadra) – Arcula. To su pljosnate pravougaone bakterije sa rubovima pod uglom od 90°, a najčešće se pojavljuju u parovima ili nakupinama po 32 – 64 ćelije.

5) Oblik zvijezde – Astra ili Stella. Zvjezdast oblik imaju bakterije iz roda Astra, a oblik rozete bakterije iz roda Caulobacter.

13. Objasni hemijsku građu i funkciju ovih struktura:a) Bakterijskog ćelijskog zida

b) Kapsula (čahur):Kada je glikokaliks čvrsto vezan za ćelijski zid, tada se naziva kapsula, a ako jeslabo priljubljen – sluzavi sloj. Prisustvo kapsule može se odrediti postupkom negatvivnog bojenja (tušem).Razlikujemo mikrokapsule (0,2 mm) i makrokapsule (iznad 0,2 mm). Bakterije koje stvaraju kapsulu su oblika glatkih, sjajnih kolonija ili S- kolonija. Svi S- oblici poslije prelaze u R- kolonije. S- omotač posjeduju Arheobakterije kod kojih on često predstavlja jedini sloj oko citoplazmatske membrane, a kod nekih on ima ulogu ćelijskog zida. Kod Gram neg. arhea ovaj omotač se naslanja na citoplazmatsku membranu, a kod Gram poz.na ćelijski zid. S- omotač štiti ćeliju od promjene pH vrijednosti, osmotskog stresa, enzima, a također štiti i patogene mikroorganizme i pomaže njihovu virluentnost (sposobnost da izazovu bolest).Kapsula, sluzavi sloj i S- omotač su izgrađeni od vode, homopolisaharida, heteropolisaharida i ponekad proteina. Najveći broj kapsula izgrađen je od polisaharida ili kompleksa polisaharida i proteina.Funkcija: Štiti ćeliju od dehidratacije kada je napovršini, a neke patogene bakterije od fagocitoze (proždiranja) i razgradnje koju obavljaju leukociti i time povečava sposobnost bakterija da uzrokuju bolest.Osobina kapsule ili ljepljivog glikokaliksa je i ta da bakteriji omogućuje napad (vezivanje) na različite površine. Bakterije kada se pričvrste, mogu opstajati na različitim površinama; stijene u brzim rijekama, na korijenu biljaka, čovječijim zubima i tkivu... Npr. karijes na zubu – Streptococcus mutans.Može da posluži kao izvor hrane nakon što ćelija razgradi i iskoristi šećere u kojima je pohranjena energija.Također predstavlja i dopunsku osmotsku barijeru

c) Flagela kod bakterija

d) Citoplazmatske membrane bakterija

e) Mezosoma:Citoplazmatska membrana bakterija često sadrži jedan ili više dugačkih nabora ili mezosoma. Oni se vide sa nukleoidom zajedno pri ili tik do mjesta gdje se ćelija dijeli. Mezosome nemaju eukariotske ćelije . Iako njihova stvarna uloga u potpunosti nije razjašnjena, predpostavlja se da oni imaju ulogu u razmnožavanju i metabolizmu.Funkcija: Učestvuje u početku stvaranja poprečne pregrade i oni pričvrščuju bakterije DNK na citoplazmatsku membranuUčestvuje u dijeljenju DNK u svaku ćeliju kćerku tokom poprečne diobe. Neki naučnici navode i da:Stvaraju ATP, i drugu imaju ulogu pri izlučivanju enzima iz ćelijeSposobnost ćelije da koncentriše hranjive materije može biti povećana u prisustvu mezozoma, jer napori povećanjem, povećavaju citoplazmatske membrane.

f) Običnih i seks pili

g) Nukleoida:Nukleoid je nediferencirano jedro koje ima ulogu jedra. Ne sadrži jedarnu membranu i nema diobeno vreteno. U njemu je DNK kružnog oblika i sa proteinom gradi jedan hromosom. Samo neke bakterije

4

Vibrio cholere i na više od jedne. U toku diobe ćelije imaju više nukleoida, jer se genetički materijal duplira. Nukleoid je povezan sa mezozomima i citoplazmatskom emmbranom. Nukleoid ima najčešće okruglast ili štapićast oblik. Nukleoid bakterijske ćelije sadrži DNK- bakterijski hromozom, nosilac genetičke informacije neophodne za strukturu i funkciju ćelije. Za razliku od eukariotske, ćelije bakterijskih hromozoma ne sadrže histone. Osim bakterijskog hromosoma bakterije često sadrže malu kružnu dvostruku ovojnicu molekula DNK- plazmid.

h) Ribosoma:Ribosomi su mala okrugla tjelašca vidljiva elektronskim mikroskopom. Po građi i funkciji su kompleksni. Sastoje se od proteina i RNK . U matriksu ribosoma sintetišu se proteini koji sezadržavaju u ćeiji, a na membrani koji se transportuju. Proteini se sastoje od 50 – 150 polipeptidnih lanaca. Ribosomi prokariota su manji od eukariota. Sve eukariotske i prokariotske ćelije sadrže ribosome čija je osnovna funkcija sinteza proteina. Izgrađeni su od 2 podjedinice. Prokariotski ribosomi se razlikuju od eukariotskih po broju proteina i vrsti molekule RNK.

i) Gasnih vakuola i karbosisoma:Gasne vakuole ili aerosoli su ispunjene gasom. Nalaze se u ćelijama anoksigenih fototrofnih bakterija, u ćeliji bezbojnih nitastih bakterija, cijanobakterija, halofilnih. Kod cijanobakterija gasne vakuole su ispunjene azotom. Zahvaljujući tome lebde u vodi. Sa površine intenzivne svjetlosti broj vakuola se povećava i one štite od prevelike insolacije. To su unutarćelijske uklopine obavijene proteinskommembranom kod mnogih vodenih prokariota –cijanobakterija, aerobnih fotosintetskih bakterija i halobakterija. Uloga je u održavanju životnih funkcija, tako da omogućavaju opstanak ćelije u dubini vode dok ne dobije dovoljno kisika, svjetla i hranjivih materija.

14. Šta su plazmidi i koja im je funkcija?

15. Uporediti ćelijski zid gram – pozitivnih i gram – negativnih bakterija?

16. Šta su protoplasti, a šta sferoplasti – objasniti?

17. Šta su L – oblici i kako nastaju?

Atipične bakterijske ćelije su L- oblici. L- oblici su mutanti bakterija sa direktnim ćelijskim zidom.Neka hranjiva jedinjenja i antibiotici pobuđuju mnoge bakterije da proizvode L- oblike. Iako se mnogi L- oblici mogu vratiti u izvorne bakterijske oblike, oni koji se ne vrate su postojani.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

18. Kako materije prolaze kroz citoplazmatsku membranu prokariotskih i eukariotskih ćelija?

Kod prokariotskih i eukariotskih mikroorganizama materije se transportuju kroz citoplazmatsku membranu na dva načina: pasivnim i aktivnim transportom.Pasivnim transportom materije prolaze kroz membranu sa mjesta veće na mjesto manje koncentracije bez utroška energije (ATP) u ćeliji. Pri aktivonm transportu ćelije koriste energiju u obliku adenozin-3-fosfata (ATP).

19. Navedite i ukratko objasnite pasivne načine transporta kroz citoplazmatsku membranu?

20. Šta je osmotski pritisak i šta označavaju pojmovi izotoničan, hipotoničan i hipertoničan?

21. Objasni osobenosti aktivnog transporta?

Pri aktivnom transportumaterije se prenose najčešće u smjeru iz okoline prema unutrašnjosti, čak kada je koncentracija veća u unutrašnjosti. Aktivni prenos ovisi o proteinskim nosačima u citoplazmatskoj membrani i za prenos svake molekule ili grupe postoje različiti nosači.

5

22. Obasni suštinu transporta putem premještanaj grupa i za koje je mirkobe značajan?

Poseban oblik aktivnog prenosa prisutan kod prokariota je premještanje grupa pri čemu se materije koje se prenose kroz membranu hemijski mijenjaju. Čim se materija promjeni i uđe u ćeliju, citoplazmatska membrana za nju postaje nepropusna, tako da ona ostaje u ćeliji. To je posebno važno iz razloga što ćelija može danagomilava različite materije čak i onda kada se one nalaze u okolini ćelije u malim koncentracijama. Za premještanje grupe potrebno je utrošiti energijukoja se nadoknađuje sa fosfoenolpiruvatom (FEP). Kao primjer prenošenja grupe može se uzeti prenos glukoze u ćeliju. Na ovaj način prokariotski organizmi usvajaju glukozu, fruktozu, celobiozu.

23. Koji rodovi bakterija i kada obrazuju endospore, gdje se stvaraju i zašto služe?

24. Objansi ukratko proces sporulacije ili sporogeneze?

Proces nastajanja endospora unutar vegetativne ćelije poznat je pod nazivom sporulacija ili sporogeneza. U prvom stadiju mogu se izolirati replicirani bakterijski hromozomi i mali dijelovi citoplazme iz dijelova urasle citoplazmatske membrane označene „septum spore“. Ona stvara dvostruku membranu koja okružuje hromosome i citoplazmu. Struktura koja okružuje samo unutrašnjost izvorne ćelije naziva se „ čelna“ spora (prednja). Oko membrane stvara se debeli proteinski omotač spore, a između dva sloja citoplazmatske membrane je debeli sloj peptidoglikana. Kada endospora sazrije, ćelijski zid se razori (lizira) i endospora se oslobađa. Tokom sporogeneze potpuno se odstranjuje najveća količina vode u citoplazmi, pa kod spore izostaju metabolizamske reakcije. Sporin omotač sadrži: DNK, malu količinu RNK, ribosome, enzime i malo važnih molekula.U kasnijem razvojnom stadiju sporin omotač sadrži izrazito veliku količinu organske kiseline nazvane DIPIKOLINSKA kiselina povezana ionima Ca u Ca- dipikolinat.

25. Kako su endospore smještene u ćeliji i koliki im je prečnik?

Prečnik endospora može biti jednak, manji ili veći od prečnika vegetativne ćelije. Zavisno od vrste bakterije mogu biti smještene: terminalno (na kraju), subterminalno(blizu kraja), središnje (usred vegetativne ćelije).

26. Objasnite ukratko po čemu se endospore razlikuju od vegetativne ćelije?

Najvažnija razlika je u izvanrednoj otpornosti spore na uticaj vanjskih faktora (povišena temp., dehidrataciju supstrata, hemijskim agensima, otrovima). Spore kod neki bakterijskih vrta ostaju žive i pri temp. od 120°C u toku 3h, ali većina uginu pri temperaturi 121°C u toku 15- 20 h. Otporne su na niskim teperaturama. U tečnom azotu prežive na -190°Cdo 6 mjeseci, a neke podnose temp. -253°C. Otporne su na sušenje, a Bacillus anthracis u suhoj sredini živi više od 60 god. Smrtonosne konc. hemijski agenasa za uništavanje endospora su za 104 do 155

puta veće nego za uništavanje vegetativnih ćelija. Hemijskim analizama utvrđeno da spore sadrže manje vode od vegetativne ćelije, a prisustvo dipokolin kiseline čini sporin omotač otpornijim. Endospore ne propuštaju boju, pa ostaju neobojene. Posebnom metodom bojenja mogu se obojiti i jasnije identificirati od vegetativnog dijela ćelije.

27. Koji bakterijski rodovi sintetiziraju pigmente i koja je funkcija pigmenta?

28. Kako možemo povećati osjetljivost bakterija prema uticaju svijetlosti i gdje se ovaj metod koristi?

Senzibilnost bakterija na vidljivi dio svjetlosnog spektra može se povećati ukoliko ćelije obojimo anilinskom bojom (metilenskom - plavom) i potom izložimo djelovanju svjetlosti, i tada ugibaju brže. Ova metoda se koristi kod ubijanja patogenih bakterija, osobito na farmama gdje se gaje životinje za dobit krzna i zoološkom vrtu. Postupak se izvodi tako da se u vodi za piće stavlja metil-plavo ili neka dr. boja fotoosjetljive bakterije bivaju ubijene već pri normalnom dnevnom svjetlu.

29. Šta je endoplazmatski retikulum i koja mu je funkcija?

6

30. Koju funkciju vrše ribosomi kod prokariota i eukariota, gdje su smještene i gdje se ovaj metod koristi?

.........ribosomi prokariota i eukariota su okrugla tjelašca vidljiva elektronskim mikroskopom, po građi i funkciji veoma komplexni. Pričvrščeni su na vanjskoj površini endoplazmatskog retikuluma

31. Sa kojim citoplazmatskim organelama je povezan ponekad Golgijev kompleks?

Prisutan je u eukariotskim ćelijama, a izgrađen od 4-8 tankih spljoštenih vrečica (cisterni) s proširenim dnom. On je ponekad povezan s endoplazmatičnim retikulumom. Uloga: Sekretorna

Sinteza ugljenihidrataPovezivanje ugljenihidrata i proteina u komplex – glikoprotein.

32. Objasnite građu i funkciju mitohondrija!

33. Koja je funkcija hloroplasta i koji ih mikroorganizmi sadrže?

34. Koja je uloga lizosoma i centriola u eukariotskoj ćeliji?

Za razliku od mitohondrija lizosomi imaju samo jednu membranu. Sadrže digestivne fermente koji razgrađuju mnoge molekule. Ovi enzimi mogu lizirati bakterije koje su ušle u ćeliju, npr. Leukociti koji fagocitiraju bakterije imaju veliki broj lisosoma. Znači ovi enzimi mogu razgraditi bakterije koje su ušle u ćeliju. Centriole imaju ulogu u ćelijskoj diobi u eukariotskoj ćeliji i oni imaju značajnu ulogu u obrazovanju cilija i flagela.

35. Šta je nuklearna envelopa i koja je funkcija njezinih pora?

Jedro ili nukleus je od citoplazme odvojeno dvostrukom membranom koja se zove nuklearna envelopa – jedarni omotač. Sičušne pore u jedrovoj membrani omogučavaju jedarnu kombinaciju sa citoplazmom i membranskom mrežom u citoplazmi nazvanom endoplazmatični retikulum. Materije koje ulaze i izlaze iz jedra prolaze kroz ove sitne pore.

36. Šta su nukleoli, a šta su nukleosomi?

U nukleoplazmi su prisutna okrugla tijela nukleoli ili jedarca. Oni su mjesto gdje se vrši sinteza ribosomske RNK. Jedarce nije obavijeno membranom i gušće je konzistencije. Kombinacija od 165 parova baza DNK i 9 molekula 4. histona definiše se kao nukleosom. Nukleosomi su osnovne strukturne jedinice hromosoma. Prokarioti nemaju histone, ne stvaraju nukleosome.

37. Po čemu se razlikuje prokariotska od eukariotske citoplazmatske membrane?

38. Šta je endocitoza i koji su tipovi endocitoze - objasni?

39. Koje se hemijske materije nalaze u sastavu ćelijskog zida bakterija, algi, biljaka, gljiva i kvasaca?

Ćelijski zid je manje ili više iste građe kod svih bakterija, a osnovno jedinjenje je peptidoglikan – murein, koji ćelijskom zidu daje čvrstoću. On se sastoji od polisaharidnog i proteinskog dijela. U polisaharidni dio ulaze 2 šećera: N- acetilglukozamin i N- acetilmuraminska kiselina.Ćelijski zid kod algi je izgrađen od celuloze, to su fotosintetički organizmi. Ćelijski zid biljaka tj. biljni ćelija kod kojih je glavna materija ćelijskog zida celuloza. Ćelijski zid gljiva je izgrađen od hitina. Jednoćelijski oblici gljiva su kvasci. Njihov ćelijski zid sadrži polisaharide glukan i manan.

40. Koje su organele za kretanje prisutne kod eukariotskih mikroorganizama, kako su građene i kod kojih predstavnika su prisutne?Protozoe – najveći broj se kreće pomoću pseudopodija (lažne nožice), flagela (bičeva) i cilija (treplji). Amebe se kreću pseudopodijama, a ostale imaju flagele i cilije. Najveći broj bakterija se kreće pomoću flagela.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

7

41. Definiši pojam metabolizma i objasni šta je katabolizam, a šta je anabolizam?

42. Šta su enzimi i koja im je funkcija?

43. Koje su najvažnije osobine enzima? Nabrojte!

44. Zašto se biološke oksidacije opisuju kao dehidrogenacije?

45. Objasni strukturu i funkciju ATP-a.

46. Objasni pojam fosforiliacije.

47. Putem kojih mehanizama se stvara ATP u toku metabolizma?

48. Iz kojih jedinjenja mikroorganizmi dobivaju energiju i na koji način?

Prvi korak u katabolizmu organskih molekula je razgradnja složenih molekula u jednostavnija jedinjenja (depolimerizacija). Skrob se razgrađuje na jednostavnije šećere kao što je glukoza, proteini na aminokiseline, masti na masne kiseline i glicerol, a nukleinske kiseline na nukleotide. Iako se na ovaj način ne proizvodi značajnija energija ovim putem se osigurava veliki broj malih molekula, što čini početni materijal za metabolizam.U prvom fotosintetskom procesu (reakcija na svjetlu) sunčevo svjetlo je upotrijebljeno za izbacivanje elektrona iz molekule donora (hlorofil) što dovodi do nastajanja ATP. To su serije reakcija kataliziranih enzimima koji koriste novostvorene ATP (adenozin – 3- fosfat) i NADPH (koenzim- nikotinamid – adenin – dinukleotid fosfat) za nastajanje org. molekula u toku vezivanja atmosferskog CO2. Vezivanje C u reakciji fotosinteze zavisi od prisutnosti molekula na koje se CO2 može vezati. Toj svrsi služi ribuloza – 1,5- difosfat- glavno jedinjenje.Tokom oksidacije ovih org. spojeva organizmu proizvode energiju aerobnom respiracijom, anaerobnom respiracijom i vrenjem. Iako se veliki dio ove energije gubi u obliku toplote, ćelije ostatak energije koriste u obliku ATP za odvijanje brojnih aktivnosti.

49. Definiši pojam i navedi puteve glikolize!

50. Objasni suštinu EMP puta i njegov energetski bilans?

51. Objasni suštinu ED puta i navedite kod kojih bakterija je prisutan?

52. Koja je uloga PF puta i kod kojih je mikroorganizama prisutan?

On se sa glikolizom susreće kod velikog broja bakterija. U ovom katalitičkom putu se proizvodi riboza koja se proizvodi za sintezu nukleinskih kiselina i NADPH koji se koristi za ostale reakcije sinteze uključujući vezivanje CO2 u proces fotosinteze. PF put služi kao veza sa glukozom za nastajanje pentoznih jedinica i reduktiranog koenzima NADPH.

53. Putem kojih hemijskih reakcija se proteini uključuju u Krebsov ciklus?

Proteini su makromolekule koje bez pomoći tj. razgradnje ne mogu proći kroz citoplazmatsku membranu. Mikroorganizmi sintetiziraju ekstracelularne proteaze i peptidaze, a navedeni enzimi cijepaju proteine na aminokiseline koje mogu biti prenesene kroz citoplazmatsku membranu. Prije nego što aminokiseline budu katabolizirane one moraju biti prevedene u jedinjenja koja mogu ući u Krebsov ciklus. U transformaciji nazvanoj dezaminacija uklanja se na aminokiseline – aminogrupa u obliku amonijum jona (NH4) koji se izlučuje iz ćelije. Preostali dio aminokiseline može se uključiti u Krebsov ciklus. Druga transformacija obuhvata dekarboksilaciju (uklanjanje COOH grupe) i dehidrogenaciju (uklanjanje H+ atoma). Aminokiseline se različitim postupcima mogu prilagoditi da bi ušle u Krebsov ciklus.

54. Zašto se niz hemijskih reakcija tokom aerobnog disanja opisuje kao ciklus i šta se dešava sa piruvatom (pirogrožđanom kiselinom) prije njezinog ulaska u Krebsov ciklus?

Krebsov ciklus (ciklus limunske kiseline) je dobio ime po Hansu Krebsu koji je otkrio neka jedinjenja koja se pojavljuju u ovom ciklusu, a sastoji se od niz hemijskih reakcija kataliziranih jednostavnim enzimima. Taj niz

8

reakcija se opisuje kao ciklus zato što je jedinjenje na početku reakcije - oksaloacetat identično jedinjenju na početku reakcija – oksaloacetatu. Molekule piruvata dobivene glikolizom ili nekim drugim putem neprekidno se uključuju u ovaj ciklus. Prije početka K. .iklusa mora se pirogrožđana kis. Podvrgnuti enzimskom uklananju CO 2.

Taj prelazni korak između dva ciklusa omogućuje jedinjeju sa dva C da se poveže sa koenzimom A u obliku acetil

≈ CoA radi početka sljedeće reakcije u Krebsovom ciklusu.

55. Na koje se stadije dijele sve reakcije u Krebsovom ciklusu i koliki je ukupni energetski efekat?

Devet reakcija u ciklusu limunske kiseline mogu se podijeliti u 3 stadija:Stadij A – pripremni stadij, obuhvata 3 reakciji (nastajanje citrata, akonitata i izocitrata).Stadij B – stadij izdvajanja energije, obuhvata 4 reakcije ( nastajanje £ - ketoglutarne kiseline, sukcinil - CoA, sukcinata i fumarata).Stadij C – regeneracija početne materije, obuhvata 2 reakcije ( nastajanje malata i oksaloacetata).

Svaka molekula piruvata koja se oksidira putem ovog ciklusa uzrokuje nastajanje 12 molekula ATP. Pošto se od svake molekule glukoze može proizvesti 2 molekula piruvata iz jedne molekule glukoze dobija se 24 molekulaATP ( 2x12 = 24).

56. Koliko ukupno molekula ATP – a stvaraju aerobni prokariotski mikroorganizmi po molekulu glukoze, koliko u procesu glikolize, zatim u pripremi piruvata za uključivanje u Krebsov ciklus i u samom Krebsovom ciklusu?

Prokariotski aerobnimikroorganizmi stvaraju ukupno 38 molekula ATP iz molekula glukoze tokom aerobne respiracije glukoze. U procesu glikolize nastaje 2 ATP supstratnom fosforilacijom, a u sličnom procesu dobiju se još 2 ATP u Krebsovom ciklusu ( to su 2 GTP). Ukupno 10 NADH proivodi 30 ATP – a, 2 FADH mogu proizvesti 4 ATP, sve u toku oksidativne fosforilacije – što je ukupno 38 ATP.

57. Definiši pojam aerobne fermentacije i navedite najznačajnije aerobne fermentacije?

Neki mirkoorganizmi vrše nepotpunu oksidaciju glukoze tako da se kao krajnji proizvod dobiju neke organske kiseline i različit broj molekula CO2, NADH, FADH. Ove respiracije su nazvane aerobne fermentacije. Najčešće su prisutne sirčetna, fumarna, ćilibarna, limunska fermentacija.

58. Kako nastaje sirćetna kiselina, koje su bakterije najznačajnije i gdje se koristi?

Pri sirćetnoj fermentaciji kao krajnji produkt se dobiva sirćetna kiselina. Razlaganje glukoze do pirogrožđane kiseline odvija se po EMP putu. Pirogrožđana kiselina se zatim dekarboksilira do acetaldehida, a njegovom oksidacijom nastaje sirćetna kiselina. Pored glukoze supstrat za stvaranje sirćetne kiseline može biti i etil alkohol koji se oksidira do acetaldehida, a daljnom oksidacijomnastaje sirćetna (acetatna) kiselina. Mikroorganizmi koji imaju ovaj tip respiracije pripadaju bakterijama i nazivaju se sirćetnim bakterijama, a najpoznatije su: Acetobacter aceti, Acetobacter xylinoides, Acetobacter suboxydans, Acetobacter acidophylum. Ove bakterije se koriste za proizvodnju sirćetne kiseline, ako koncentracija alkohola nije veća od 10 – 13 % .

59. Na koji način nastaje i koji se mikroorganizmi koriste za proizvodnju limunske kiseline?

U procesu respiracije nekih gljiva, među kojima je najpoznatija vrsta Aspergillus niger, iz glukoze nastaje limunska kiselina. U kiseloj sredini pirogrožđana kiselina se oksidiše uz pomoć koenzima NAD+, zatim se dekarboksilira (izdvajanje CO2) i sjedinjuje se sa CoA, pri čemu nastaje acetil – CoA. Reakcijom acetil – CoA i oksalsirćetne kiseline nastaje limunska kiselina. Zahvaljujući ovom tipu respiracije vrsta Aspergillus niger se koristi u industriji proizvodnje limunske kiseline.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

60. Definiši pojam anaerobne respiracije (disanja)?

Uporediv anaerobni proces sa biološkim oksidacijama, u kojima kiseonik nije upotrijebljen kao konačan akceptor elektrona naziva se anaerobna respiracija. U anaerobnoj respiraciji se i I redu rastvaraju jedinjenja: CO 2, NO2, NO3, SO4. Veliki broj fakultativno anaerobnih bakterija može reducirato NO3 i NO2 u anaerobnim uslovima. Ovaj

9

tip reakcije omogućava rast organizama kada nema slobodnog O2, ali tada se nagomilavaju nitriti proizvedeni redukcijom NO3 koji mogu biti toksični za organizme.

61. Definiši pojam fermentacije (vrenja)?

Tek nakon što se glukoza razgradi do pirogrožđane kiseline može se koristiti u procesu respiracije ili u nekoj fermentaciji. Fermentacija je proces koji:

1) Oslobađa energiju iz šećera ili drugih organskih molekula (aminokiselina, organskih kiselina, purina)2) Ne zahtjeva O2, ali se može odvijati u prisustvu O2

3) Ne zahtjeva Krebsov ciklus ili neki drugi elektrotransportni lanac4) Kao konačni akceptor elektrona koristi organsku molekulu5) Proizvodi malu količinu ATP po jedinici početnog materijala, jer velike količine energije ostaju u

hemijskim vezama konačnog produkta kao što je mliječna kiselina ili etanol. Konačni produkt različitih vrsta vrenja što ih mikroorganizmi stvaraju od pirogrožđane kiseline su: etanol, mliječna kiselina, sirćetna kiselina, mravlja kiselina, acetosirčetna, aceton.

62. Ukratko objasni hemizam alkoholnog vrenja, navedite mikroorganizme koji u njemu učestvuju i značaj ovog procesa?

Dobilo je ime po tome što je etanol jedan od glavih produkata. Tokom ovog fermentacijskog puta, piruvat se prevodi u etanol i ugljen dioksid. Kod većine mikroorganizama prva faza alkoholnog vrenja do privata odvija se po EMP putu razgradnje glukoze.U drugoj fazi se vrši dekarboksilacija piruvata pri čemu nastaje acetaldehid i CO2 . Acetaldehid je krajnji akceptor vodika koji se izdvojio u EMP putu i vezao za NAD. Primanjem ovog vodika (redukcijom) acetaldehid prelazi u etanol.U procesu alkoholnog vrenja učestvuje veliki broj kvasaca, kao što je npr. Saccharomyces cerevisiae, ali i manji broj bakterija vrste roda Saccharomonas – šećerne bakterije. Ovaj put je važan u mikrobiologiji hrane i industrijskoj mikrobiologiji, pa se primjenjuje u proizvodnji piva, vina i destilovanih alkohola. Ovo vrenje ima veliku ekonomsku važnost.

63. Objasni ukratko hemizam homofermentativnog puta mliječnog kiselog vrenja, koji ga mikroorganizmi provode i gdje je značajan?

Ovo vrenje predstavlja fermentacijski put od velikog ekonomskog značaja, jer se koristi u proizvodnji sira i ostalih mliječnih proizvoda. Odvija se uz pomoć bakterija mliječnog kiselinskog vrenja. Značajni rodovi bakterija koji stvaraju mliječnu kiselinu su: Lactococcus, Streptococcus i Lactobacillus. U procesu mliječnog vrenja redukuje se piruvat do laktata (mliječne kiseline), a reakcija je povezana prvo sa ponovnom oksidacijom koenzima NADH u NAD+. Kada se mliječni kiselinski fermentacijski put odvija EMP putem glikolize tada se taj put naziva homofermentativni, jer je jedini konačan produkt mliječne. Njega provode bakterije iz roda: Lactococcus, Streptococcus, Pediococcus i različite vrste iz roda Lactobacillus. Ovaj put je važan osobito u mljekarstvu. Primjenjuje se u proivodnji mlijeka, jogurta, kefira, sira i ostalih mliječnih proizvoda.

64. Objasni hemizam heterofermentativnog vrenja, koji ga mikroorganizmi provode i gdje ima primjenu?

Za razliku od homofermentativnog puta neki mikroorganizmi razgrađuju glukozu u heterofermentativnom putu mliječnog kiselinskog vrenja koristeći: Pentozo – fosfatni put (FEP) prije nego EMP glikolize. Vrenje dobilo ime po tome što se osim mliječne kiseline kao konačan proizvod dobiva etanol i CO2.U ovom putu se proizvodi samo 1 molekula ATP po molekuli glukoze. Bakterije: Leuconostoc, Bifidobacterium i neke vrste iz roda Lactobacillus . Ovaj put pomoću bakterija roda Leuconostoc važan je u proizvodnji kiselog kupusa i drugog kiselog povrća.

65. Zašto je propionsko vrenje specifično u odnosu na ostala vrenja, koji ga mikroorganizmi provode i gdje je značajno?

Konačan produkt ovog fermentativnog puta je propionska kiselina. Ovaj metabolitski put katalizuju bakterije koje su posebno zanimljive, jer imaju sposobnost da započinju vrenje sa mliječnom kiselinom kao supstratom. Mikroorganizmi roda Propionbacterium, gram+ štapići - proizvode propionsku kiselinu u metabolizmu ugljenih hidrata. Sposobnost iskorištavanja konačnog produkta nekog drugog fermentacijskog puta dosta je neobično i on

10

omogućuje vrstama roda Propionbacterium da provode naknadnu fermentaciju tokom proizvodnje sira. Bakterije mliječne kiseline prerađuju početne supstrate u mlijeku – laktozu u mliječnu kiselinu, dok bakterije propionske kiseline potom prerađuju mliječnu kiselinu u propionsku, sirčetnu i CO2. Vrste roda Propionbacterium započinju vrenje tek nakon što se mlijeko zgruša. Oslobađanjem CO2 tokom ovog vrenja stvaraju se mjehurići gasa u polučvrstoj masi sira koji obezbjeđuje poroznost ili šupljikavost sira (švajcarski šupljikavi sir). Propionska kiselina koja nastaje pri ovom procesu daje švajcarskom siru karakterističan ukus (aromu).

66. Na osnovu čega je dobilo naziv mješovito kiselo vrenje, koji ga mikroorganizmi provode i zašto je značajno?

Ovo vrenje je dobilo ime po tome što se kao konačan proizvod dobiva čitav niz različitih hemijskih jedinjenja. Ova fermentacija se odvija uz pomoć predstavnika iz porodice Enterobacteriacea. Ovo je velika porodica u kojoj dominantno mjesto pripada vrsti Escherichia coli i na stotine drugih bakterija. Pri ovom putu se piruvat dobiven tokom glikolize prevodi u različite proizvode i to: etanol, acetat, laktat, vodik i CO 2. Tokom njihovog nastanka reducirani NADH se oksidira u NAD+. Nastanak acetata je praćen fosforilacijom na različitim supstratima, pri čemu se stvara ATP.

67. Ukratko objasnite hemizam butanolnog vrenja, navedite koji ga mikroorganizmi provode i njegov značaj.

Obavljaju bakterije iz roda Clostridium. Tako npr. bakterije vrsta Clostridium acetobutylicum u toku ovog vrenja proizvodi butanol i aceton, pa se fermentacija naziva aceton butilna fermentacija. Može se koristiti za proizvodnju acetona i butanola, koji imaju komercijalnu primjenu kao efikasni rastvarač boja i lakova.

68. Koji su ključni intermedijarni proizvodi pri bakterijskoj biosintezi glikogena i životinjskoj biosintezi glikogena i kako nastaju?

Ključni intermedijarni proizvod pri bakterijskoj sintezi glikogena je adenozin – difosfoglukoza – ADP6. Ovaj se molekul stvara kada molekul ATP reaguje sa glukoza – 6- fosfatom. Nastale podjedinice se povezuju i tokom reakcija dehidratacije obrazuju glikogen. Životinje sintetiziraju glikogen i mnoge druge ugljikohidrate iz uridin – difosfoglukoza (UDP), koristeći UTP kao izvor energije.

69. Na koji način ćelija vrši bisintezu lipida, iz kojih jedinjenja i putem kojih reakcija?

Pošto su različizi po hemijskom sastavu, lipidi se sintetiziraju različitim putevima. Ćelija sintetizira masti povezujući glicerol i masne kiseline.Glicerolski dio masti dobiva se od di – hidroksi – aceton – fosfata, jednog od među produkata tokom glikolize. Masne kiseline, koje predstavljaju duge lance ugljikovodika, stvaraju se kada po dva ugljikova atoma u obliku acetil – CoA povezuju jedan sa drugim. Kao i kod sinteze polisaharida, velike jedinice masti i ostalih lipida povezuju se u reakcijama dehidratacije koje zahtjevaju energiju, a koja nužno ne mora biti u obliku ATP.

70. Iz kojih izvora se koriste jedinjenja za biosintezu aminokiselina i putem kojih procesa?

Aminokiseline predstavljaju jedinjenja neophodna za sintezu proteina. Neki mikroorganizmi npr. Escherichia coli, sadrže enzime neophodne za odvijanje reakcije sinteze iz glukoze i anorganskih soli, bez kojih se ne može odvijati sinteza ni jedne aminokiseline. Oni mikroorganizmi koji posjeduju neophodne enzime mogu direktno sintetizirati sve aminokiseline ili indirektno od međuprodukata metabolizma ugljikohidrata koji nastaju u PFP (pentozno – fosfatni put) i ED putu i Krebsovom ciklusu. Krebsov ciklus je važan izvor jedinjenja potrebnih u sintezi aminokiselina. Dodatkom amino grupa piruvatu ili pogodnoj organskoj keto kiselini dolazi do nastajanja aminokiseline. Ako ta amino grupa potiče od neke aminokiseline proces se naziva transaminacija. Najveći broj aminokiselina unutar ćelije je namijenjen za sinezu proteina. Prekursori za sintezu aminokiselina se dobivaju iz PFP i ED puta.

71. Koja su jedinjenja neophodna za biosintezu purina i pirimidina i u kojim putevima se proizvode?

U biosintezi purina i pirimidina učestvuju i određene aminokiseline: asparginska, glicin i glutamin proizvedene u Krebsovom ciklusu.Ugljikovi i azotovi atomi dobiveni od tih aminokiselina stvaraju purinski i pirimidinski prsten, a energija za sintezu osigurana je iz ATP. Za sintezu proteina neophodne su i DNK i RNK molekule. Osim toga

11

nukleotidi kao što su ATP, NAD+, NADP+ imaju značajnu ulogu u stimuliranju ili inhibiranju ćelijskog metabolizma.

72. Na koji način možemo uticati na rast i djelovanje mikroorganizma?

Ako je ćelija optimalno upotrijebila raspoloživu energiju, ona mora da funkcioniše, tj. da sintetizira za sebe neophodne produkte. Radi katalize tih biosintetskih reakcija neophodni su specifični biološki katalizatori – enzimi, pa je uticaj na njihove enzimske reakcije jedan od načina kontrole rasta i djelovanja mikroorganizama, posebno bakterija. Najveći broj enzima može se razoriti ili ihibirati pomoću određenih fizičkih i hemijskih agenasa.

73. Objasnite ukratko kompetitivnu i nekompetitivnu inhibiciju.

Enzimske aktivnosti također mogu biti ihibirane materijama koje hemijski sliče normalnim supstratima, a koje se međusobno takmiče za aktivno mjesto na enzimu. Ovaj oblik interferencije se naziva kompetitivna inhibicija. Kompetitivni ihibitori se takmiče sa supstratom za aktivno mjesto na enzimu. Kada se jednom poveže na aktivnom mjestu, on omogućava povezivanje enzima sa supstratom. Pošto kompetitivni inhibitor nije toliko sličan kao normalan supstrat, enzim ne može da katalizuje reakciju u kojoj bi se dobio konačan produkt (npr. Inhibicija sinteze folne kiseline). U nekompetitivnoj inhibiciji, inhibitor se ne može ireverzibilno vezati na aktivno mjesto ili može da promjeni oblik enzimu tako što se povezuje na mjesto različito od aktivnog, a ono se naziva alosteričko mjesto. Vezivanje za neko drugo, a ne alosteričko mjesto, i promjene oblika aktivnog mjesta koga izaziva inhibitor dolazi do inaktiviranja enzima. Promjena oblika može biti reverzibilna i ireverzibilna.

74. Objasnite «feedback» inhibiciju.

Osnovnu regulaciju enzimskog djelovanja kod mikroorganizama čini sposobnost promjene oblika molekule enzima. Alosteričko djelovanje je primjer sposobnosti mehanizma u kojem enzim može biti povremeno aktiviran ili inaktiviran.Ovakva interakcija javlja se kod enzima koji imaju dva mjesta povezivanja, jedno aktivno mjesto i drugo alosteričko mjesto na koje se vežu molekule opisane kao alosterički podobne (prikladne). Tim povezivanjem se mjenja oblik enzima, pa se on aktivira ili inaktivira. Često alosteričke interakcije zajedno učestvuju u tzv. «feedback» inhibiciji koja je poznata kao biološka kontola.U mnogim enzimatskim reakcijama konačni produkt inhibira ili potiskuje reakcije koje su taj produkt proizvele. Navedeni način kontrole je opisan kao «feedback» inhibicija.Kao primjer ove inhibicije može se uzeti sinteza aminokiseline - izoleucin kod bakterije Escherichia coli.

75. Na bazi kojih parametara se utvrđuje prisustvo enzima neophodnih za vrenje šećera kod mikroorganizama i kako se dokazuje?

Kad jedan organizam posjeduje enzime neophodne za vrenje određenog šećera to se općenito može utvrditi stvaranjem organskih kiselina uz stvaranje gasa ili bez njega. To je povezano sa dodavanjem određenih netoksičnih pH – indikatora u podlogu ili njihovim dodavanjem nakon rasta mikroorganizama. Snižavanje pH vrijednosti pokazuje da se odigrala reakcija vrenja i da su nastale organske kiseline.

76. Šta se dokazuje putem Durhamovih epruveta, a šta putem Smithovih fermentacijskih epruveta?

U tečnim podlogama se stvaranje gasa zapaža pojavom mjehurića ili hvatanjem gasa u male staklene epruvetice poznate kao Durhamove epruvetice, koje su obrnuto okrenute u fermentacijskoj podlozi prije autoklaviranja. U toku vrenja nastali gas istiskuje tečnost i Durhamove epruvetice, a u njima zadržava gas u obliku manjeg ili većeg mjehurića. Durhamove epruvete ukazuju na prisustvo ili odsustvo gasa. Za razliku od Durhamovih epruvetica, Smithove se mogu upotrijebiti za određivanje relativne količine proizvedenog gasa. Prednost se daje Smithovim zbog preciznog određivanja zapremine proizvedenog gasa. Određivanje zapremine gasa vrši se mjerenjem količine gasa u epruveti prije i nakon dodavanja lužine za apsorpciju CO2. Tako se može odrediti relativni udio proizvedenog CO2. Pošto je preostali gas nakon apsorpcije u prvom redu vodik, ovim mjerenjem se utvrđuje odnos između stvorenog vodika i CO2.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

77. Definiši autotrofne mikroorganizme, navedite kako se dijele i objasnite!

12

Ugljik usvajaju iz CO2 ili karbonata i iz njih sintetišu organska jedinjenja. Za sintezu organskih jedinjenja autotrofni mikroorganizmi troše ili svjetlosnu energiju (fotoautotrofi) ili hemijsku energiju (hemoautotrofi).Fotoautotrofni (fotosintetski) mikroorganizmi koriste energiju sunčeve svjetlosti, a sinteza organske materije iz CO2 i vode uz korištenje sunčeve svjetlosti naziva se fotosinteza. U ovu grupu mikroorganizama spadaju alge, cijanobakterije, zelene i purpurne sumporne bakterije.Hemoautotrofni mikroorganizmi enrgiju za sintezu organske materije iz CO2 i H2O dobivaju oksidacijom neorganskih i organskih jedinjenja. Oksidaciju neorganskih jedinjenja radi dobivanja energije vrše hemolitotrofni mikroorganizmi. Oksidaciju organskih jedinjenja radi dobivanja energije vrše hemoorganotrofni mikroorganizmi.

78. Definišite heterotrofne mikroorganizme i navedite kako se dijele uz objašnjenje.

Ugljik usvajaju iz organskih jedinjenja – ugljikohidrata, proteina i lipida. Međusobno se razlikuju po vrstama jedinjenja koja usvajaju, a što zavisi od enzimatskog sistema koga posjeduju. Neki mikroorganizmi iz ove grupe mogu da usvajaju samo određene monosaharide, neki samo celulozu, a neki samo skrob.Ova grupa mikroorganizama je najzastupljenija u prirodi. Veoma su značajni, jer vrše mineralizaciju organskih jedinjenja do biljnih asimilativa, te na taj način omogućuju kruženje materije.Heterotrofni mikroorganizmi koji ugljik koriste iz mrtve organske materije nazivaju se saprofiti, a oni koji ugljik koriste iz živog organizma nazivaju se paraziti.

79. Kako dijelimo mikroorganizme prema izvoru azota? Objasnite ukratko!

Aminoheterotrofi – mikroorganizmi koji koriste organski oblik azota. Razlažu složena organska jedinjenja do aminokiselina i amonijaka koji se koriste za biosintezu proteina ili se uključuju u dalje mikrobiološke transformacije.Aminoautotrofi – mikroorganizmi koji koriste neorganske izvore azota (amonijak, nitriti, nitrati, azot suboksid (NO2), azot monoksid (NO) i elementarni azot)Nitrifikatori – mikroorganizmi koji koriste amonijačni oblik azota za dobivanje energije i veliki broj drugih mikroorganizama za biosintezu aminokiselina.Denitrifikatori – koriste nitratni , nitritni i gasoviti oblik azota kao akceptore elektrona.Azotofiksatori – koriste elementarni azot i prevode ga u amonijačni oblik koji se direktno ili naknadno uključuje u biosintezu proteina kod biljaka.

80. Definišite rast ćelije, objasnite šta prati rast ćelije, šta je generacijsko vrijeme i kako se izražava brzina rasta?

Pod rastom ćelije se podrazumijeva kvantitativno povećanje strukturnih ćelijskih sastojaka, pri čemu dolazi do povećanja mase i veličine ćelije. Ćelijski rast je obično pračen diobom (dijeljenjem) – pri čemu od jedne ćelije nastaju dvije, od dvije 4, od 4 osam itd., pa istovremeno sa rastom ćelije dolazi do povećanja broja ćelija. Novonastale ćelije predstavljaju populaciju određenog mikroorganizma. Vrijeme potrebno za udvostručavanje broja mikroorganizama u populaciji naziva se generacijsko vrijeme, dok se brzina rasta izražava brojem generacija u jedinici vremena.

81. Koje su faze putem kojih se odvija rast populacije? Objasnite ukratko.

Rast i razmnožavanje se odvija kroz nekoliko faza:1) LAG – faza rasta - naziva se i faza suzdržanog rasta. Prelazno je razdoblje za bakterije koje su prenesene

u nove spoljašnje uslove. U tom periodu bakterije sintetiziraju neophodne enzime, pa mogu rasti u novoj sredini. Tokom ovog razdoblja ne povećava se broj ćelija, većih su dimenzija, sa povećanim učešćem proteina , DNK, suhe materije i sa izraženijom metabolizamskom aktivnošću. U ovoj fazi jedan dio ćelije ugine, a druge koje su se prilagodile datim uslovima, rastu i na kraju faze počinju da se razmnožavaju.

2) LOG – faza ili logaritamska – kada su spoljašnji uslovi povolji započinje dijeljenje ćelije, a potom se ubrzava rast i ćelije ulaze u log ili eksponencijalnu fazu. Sve ćelije u populaciji nisu životno sposobne, pa pojam rasta podrazumjeva ireverzibilni prirast žive materije, tj. žive su one ćelije koje se mogu razmnožavati na čvrstim ili tečnim hranjivim podlogama. Tokom ove faze kada se ćelije podijele binarnim dijeljenjem stvara se nova generacija leija. Nakon I dijeljenja nastaju 2 ćelije, od 2 nastaju 4.. Budući da se tokom ratsa troše hranjive materije, a nagomilavaju otpadne, neophodno je određivanje broja živih ćelija da bi se mogao odrediti kraj log faze.

13

3) Stacionarna faza – u određenoj se tački brzina rasta počinje smanjivati i počinje III faza. To je period rasta populacije u kome se ćelije i dalje dijele, ali su rast i odumiranje ćelije podjednaki – isti broj živih i mrtvih ćelija. Pred kraj faze, razmnožavanje usporava, izumire veći broj ćelija zbog nepovoljnih uslova sredine. U ovoj fazi mikroorganizmi su dosta otporni, fiziološki dosta aktivni , pa se koriste za proizvodnju tj. sintezu komercijalno važnih produkata: antibiotika, enzima...

4) Faza uginuća (odumiranja) – U stacionarnoj fazi se stvaraju uslovi koji ubrzavaju odumiranje, dolazi do nagomilavanja toksičnih otpadnih materija, pa nakon kratkog perioda postignuta je IV faza. Broj živih ćelija se smanjuje geometrijskom progresijom obrnutoj onoj u II fazi. Žive ćelije još neko vrijeme mogu opstati u ovoj fazi. Neke mogu podnositi povećano nagomilavanje otpadnih materija, a neke se mogu razmnožavati lako sa ekstremnim dugim generacijskim vremenom.

82. Šta je sinhroni rast i u koju svrhu se koristi?

Sinhroni rast podrazumijeva da su sve ćelije iste starosti. To se postiže uzastopnim mjerenjem temperature, dodavanjem svježe hranjive podloge na početku stacionarne faze ili selekcijom ćelija koje se nalaze u istoj fazi rasta. Mikroorganizmi se u sinhronom rastu ne mogu dugo držati, jer dolazi do diobe, a time do stvaranja ćelija različite starosti.

83. Koji su načini razmnožavanja najčešće zastupljeni kod mikroorganizama?

Mikroorganizmi se mogu razmnožavati na 2 načina: bespolno i polno. Uglavnom se razmnožavaju bespolno, dok se polno razmnožavaju samo u nepovoljnim uslovima za život. Zbog toga je polno rijetko zastupljeno i u njemu dolazi do genetskog osvježavanja vrste.

84. Kako se mikroorganizmi bespolno razmnožavaju, koji su načini vegetativnog razmnožavanja i kod kojih mikroba su prisutni?

Kod mikroorganizama postoje različiti načini bespolnog razmnožavanja. Ono može biti vegetativno i sporulativno. Vegetativno se odvija putem dijeljenja, pupljenja, fragmentacije, segmentacije. Dijeljenje je zastupljeno kod bakterija, algi, protozoa, kvasaca i gljiva. Pupljenje kod kvasaca, protozoa i neki bakterija. Fragmentacija kod:višećelijskih končasti algi, gljiva, končasti bakterija. Segmentacija je karakteristična za gljive i aktinomicete.

85. Koji se mikroorganizmi razmnožavaju dijeljenjem i koji je kod bakterija najzastupljeniji način razmnožavanja?

Diobom se razmnožavaju bakterije, alge, protozoe, kvasci i gljive. Najveći broj bakterija se razmnožava binarnim dijeljenjem ili poprečnom diobom (proces bespolnog razmnožavanja gdje se jedna ćelija dijeli na 2 nezavisne ćelije, tj. stvaraju se 2 nove ćelije od roditeljske). Pri ovom načinu diobe bakterijske ćelije se dijele na 2 nove tako da svaka ćelija pored DNK dobiva i druge strukturne jedinice ćelije. U samom procesu binarnog dijeljenja ćelija se prvo izdužuje, a zatim dolazi do uvlačenja ćelijskog zida i raspodjele jedarnog i ćelijskog materijala. Nakon toga se obrazuju poprečni ćelijski zid koji dijeli ćeliju i njen sadržaj na dvije nove, a nakon toga se ćelije razdvajaju i svaka ponovo ponavlja navedeni ciklus.

86. Objasnite vegetativno razmnožavanje pupljenjem i navedite mikroorganizme kod kojih je prisutno.

Pupljenje je način vegetativnog razmnožavanja karakterističan za kvasce, protozoe i neke bakterije. Na površini ćelije kvasca formira se mali pupoljak (blastospora) koji raste dok ne dostigne veličinu majčine ćelije. Nakon toga se pupoljak odvaja i nastavlja život samostalno. Kod nekih kvasaca pupoljci ostaju vezani za majčinu ćeliju. Pupljenje se kod bakterija odvija na isti način kao kod kvasaca. Ovaj se proces naročito dobro može uočiti kod vrsta bakterija iz roda Caulobacter.Kod protozoa pupljenje je prisutno kod onih vrsta koje su pričvršćene za podlogu (kamen ili biljni materijal). Kada pupoljci narastu oni se odvajaju od majčine ćelije i dalje se razdvajaju kao samostalne jedinke.

87. Šta je sporulacija i kod kojih je mikroorganizama prisutna?

14

Sporulacija je način bespolnog razmnožavanja karakterističan za alge i gljive. Kod algi spore se obrazuju u vegetativnim ćelijama ili sporangijama. Spore mogu biti pokretne i nepokretne. Pokretne se zovu zoospore i formiraju se u zoosporangijama, nepokretne aplanospore – u aplanosporangijama. Kod končastih gljiva formira se više vrsta spora: zoospore, sporangiospore, konidije, piknospore, ecidospore, hlamidospore, artrospore, blastospore.

88. Kako se vrši polno razmnožavanje i kod kojih mikroorganizama je prisutno?Pri polnom razmnožavanju dolazi do spajanja dvije haploidne ćelije (gameti), pri čemu nastaje diploidan zigot. Poslije perioda mirovanja zigot direktno klija u novu jedinku ili se iz njega obrazuju zoospore, a potom iz zoospora nove jedinke. Polni način razmnožavanja zastupljen je kod: gljiva, protozoa, algi i nekih bakterija.

89. Koji polni način je zastupljen kod bakterija? Objasniti!

Konjugacija je polni način razmnožavanja u kome se dvije roditeljske ćelije spajaju preko konjugacionog mostića. Kod bakterija se konjugacija vrši pomoću seksualnih pili, a da bi se taj način obavio neophodno je prisustvo ćelije sa faktorom fertiliteta.

90. Kako se gljive polno razmnožavaju i koje vrste polni spora stvaraju končaste gljive?

Gljive se polno razmnožavaju putem izogamije, heterogamije, oogamije. Prvo dolazi do spajanja haploidnih muških i ženskih polnih ćelija pri čemu nastaje zigot, sa dva haploidna jedra, zatim se ta dva jedra spajaju u jedno diploidno jedro. Ono se potom dijeli redukcionom diobom (mejozom) pri čemu ponovo nastaju ćelije sa haploidnim jedrom. Končaste gljive u toku polnog procesa stvaraju polne spore – oospore, zigospore, askospore, bazidospore.

91. Navedite osnovne osobenosti (karakteristike) termogenih mikroorganizama.

Oni višak energije, koja može iznositi i do 75% od ukupne oslobođene, transformišu u toplotu. Količina oslobošene energije zavisi od vrste mikroorganizama i od uslova u kojima se odvija mikrobiološki proces. Termogeni mikroorganizmi se brzo razmnožavaju, stvaraju krupne kolonije, imaju aktivan enzimatski sistem i prilagođeni su na život na višim temperaturama. U ove mikroorganizme spadaju neke sporogene bakterije, aktinomicete, alge, gljive. Oni se stvaraju u posebne sistemske kategorije, jer se u sredinama gdje nema odgovarajućih uslova ponašaju kao mezofili. Ako se njihove spore nađu u konzervama sa hranom one preživljavaju sterilizaciju i kvare hranu. Termogeneza je proces zagrijavanja sredine pomoću termogenih mikroorganizama.

92. Definišite pojam fotogenih mikroorganizama, kojim grupama pripadaju i gdje se nalaze?

Oni višak energije otpuštaju u oliku svjetlosti, a ta pojava se naziva bioluminiscencija. Da bi došlo do emitovanja svjetlosti mikroorganizmi zahtjevaju 3 – 5 % NaCl u hranjivoj sredini, prisustvo O 2 i temperaturu od 15 – 40ºC. Ukoliko ovi uslovi nisu ispunjeni fotogeni mikroorganizmi žive kao i drugi saprofiti. Mikroorganizmi koji emituju svjetlost pripadaju bakterijama, gljivama, protozoama. Fotogene bakterije su najzastupljenije u morima. Fotogeni mikroorganizmi su prisutni na ribljem i drugim vrstama mesa. Fotogene gljive se nalaze u trulim panjevima i staroj drvenoj građi.

93. Definišite toksikogene mikroorganizme, navedite kako se toksini dijele, šta su po hemijskom sastavu i koji ih mikrobi produkuju?

Oni u toku metabolizma sintetišu jedinjenja toksična za druge mikroorganizme, biljke, životinje i ljude. Mogu se izlučivati iz ćelije i to su egzotoksini, a ako ostaju u ćeliji onda su to endotoksini. Egzotoksini su po strukturi proteini enzimatske prirode i proizvode ih Gram+ bakterije i neke gljive.Endotoksini su po hemijskom sastavu lipopolisaharidi i toksični su u većim koncentracijama. Proizvode ih Gram -

bakterije, rikecije i virusi. Najaktivniji proizvođači toksičnih jedinjenja u tlu su aktinomicete. Među gljivama aktivni producenti toksina su vrste iz roda Penicillium, iz roda Aspergillus – vrsta Aspergillus flavus, koja proizvodi aflatoksin.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

94. Objasnite zašto je kiseonik štetan za obligatne anaerobe.

15

Striktni ili obligatni anaerobi ne tolerišu nikakvu količinu slobodnog kiseonika u njihovoj sredini. Energiju dobivaju u procesu anaerobne fermentacije, a akceptor vodika i elektrona je neko organsko jedinjenje tipa aldehida ili ketona. Oni su prisutni u dubljim slojevima tla, u organima za varenje, mlijeku, mliječnim proizvodima, mesu i mesnim prerađevinama, silaži i dr. Obligatne anaerobe bakterije ne sintetiziraju enzime (superoksid dismutazu, katalazu i peroksidazu), pa je stoga sredina koja sadrži kiseonik za njih toksična.

95. Kako reakcija sredine utiče na mikroorganizme (ukratko objasniti)?

Mjerenje relativne kiselosti ili alkalnosti rastvora naziva se pH vrijednost. Prema kiselosti ili alkalnosti rastvora ili supstrata mikroorganizme možemo podijeliti na:

a) Acidofilne – najviše rastu u sredinama koje imaju pH oko 5. b) Neutrofilne – najviše rastu pri pH 6,5 – 7,5.c) Alkalofilne – zahtjevaju alkalnu sredinu pH 8 – 10 ili 12.

Svaka od tih grupa mikroorganizama ima minimalnu, maksimalnu i optimalnu pH vrijednost. Najveći broj bakterija najbolje raste na neutralnoj do slabo alkalnoj pH sa normalnim rasponom od pH 6,0 do 9,0.

96. Definiši pojam osmotskog pritiska, kako on utiče na mikroorganizme i kako se rastvori dijele prema koncentraciji rastvorljivih materija?

Na rast mikroorganizama također utiče snaga ili pritisak što se pojavljuje u ćeliji kada voda prodire kroz ćelijske membrane. Ta snaga ili sila koja tjera vodu poznata je kao osmotski pritisak. On je rezultat težnje molekula vode da prolaze kroz membranu radi izjednačavanja koncentracija sa obje strane. U živim ćelijama se nalazi voda koja sadrži rastvorene soli, šećere i ostale materije, a koje daju određen osmotski pritisak rastvoru. U sredini koja sadrži više rastvorljivih materija bit ce i viši osmotski pritisak.Rastvori se dijele na: izotonične, hipertonične i hipotonične.

97. Kako rastvori sa visokim koncentracijama soli i šećera utiču na mikroorganizme i gdje je taj postupak našao praktičnu primjenu?

Rastvori sa visokim koncentracijama soli i šećera izluče vodu iz ćelije u okolinu, zbog čega dolazi do dehidratacije ćelije (uklanjanje vode, sušenje) i inhibicije metabolitskih reakcija. Ovaj proces isušivanja ćelije u hipertoničnim rastvorima primjenjuje se za zaštitu mesa i riba, jer mikroorganizmi koji sudjeluju u kvarenju tih proizvoda ne mogu rasti u rastvoru koji sadži 30% NaCl. Na sličan način se vrši zaštita džemova, želea i sirupa ( tj. dodatkom od 40 do 60% šećera).

98. Objasnite ukratko uz primjer šta su halofilni, a šta halotolerantni mikroorganizmi?

Mikroorganizmi koji podnose velike koncentracije NaCl zovu se halotolerantni mikroorganizmi. Oni u svojoj ćeliji povećavaju koncentraciju rastvorene supstance i tako spriječavaju izlazak vode iz ćelije.Halofilni mikroorganizmi su adaptirani na život u hipertoničnim rastvorima u kojima većina mikroorganizama ne može da živi. Za svoj rast zahtjevaju visoke koncentracije NaCl – a. Halofilne bakterije žive u morima i zaslanjenim zemljištima, a najpoznatiji rod je Halobacterium. Stafilokoki koje normalno žive u ljudskoj koži su halotolerantne bakterije, koje mogu rasti pri povećanoj konc. NaCl, ali najbolje rastu u normalnim uslovima (0,85% NaCl).

99. Kako hemijski agensi utiču na mikroorganizme, šta su antiseptici, a šta dezinficijensi?

Hemijski agensi mogu uticati na mikroorganizme mikrobicidno i mikrobistatično. Mikrobicidi uništavaju mikroorganizme, a mikrobistatici zaustavljaju dalji rast i razvoj mikroorganizama.Hemijski agensi koji se koriste za uništavanje patogenih mikroorganizama koji izazivaju oboljenje ljudi i životinja zovu se antiseptici (alkoholi, fenoli, salcilna kiselina, kvaterne amonijumove baze, hlor, jod i dr.)Dezinficijensi se koriste za uništavanje mikroorganizama na površinama , kao što su radni stolovi, posuđe i sl. Sredstva za dezinfekciju su uglavnom toksične materije, koje ne pokazuju neku specifičnost u odnosu na vrstu živog organizma, odnosno ćelije već koagulacijom ili na neki drugi način izazivaju denaturaciju enzima, kako u tkivima viših organizama tako u ćelijama mikroorganizama.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

16

100. Šta su hromosomi i u kolikom su broju prisutni u prokariotskim i eukariotskim ćelijama?

Hromosomi su ćelijske strukture koje sadrže gene, koji fizički nose nasljednu informaciju. To su tjelašca koja se sastoje iz dvostruke ovojnice DNK i proteina tipa histona i protamina. U ćeliji prokariota prisutan je jedan hromosom izgrađen od jednog dvostrukog spiralnog lanca DNK. Kod eukariota u zavisnosti od vrste prisutan je veći broj hromosoma.

101. Šta su mutacije i na čemu se zasnivaju, koje vrste mutacija poznajete i šta je supresorska mutacija?

Mutacije su nasljedne promjene u genetskom materijalu, odnosno u strukturi i količini nasljednog materijala – DNK. Mutacije su promjene koje se dešavaju u hromosomima. Zasnivaju se na izmjenama u redosljedu baza unutar nukleotida, a to uslovljava izmjenu u sintezi proteina, čime se smanjuju karakteristike potomstva u odnosu na roditelje, odnosno nastaje genetski izmjenjena populacija.Vrste mutacija: spontane, indukovane, supresorske...Mutacije se stalno prenose na potomstvo, ali se može desiti da se u potomstvu u daljim mutacijama ponovo uspostavi početni redosljed baza. To dovodi do vraćanja prvobitnih svojstava, a pojava se zove povratna ili supresorska mutacija.

102. Šta je rekombinacija gena, koji načini rekombinacije su prisutni kod bakterija i na šta ona utiče?

Rekombinacija gena je razmjena gena između dvije molekule DNK pri čemu nastaju nove kombinacije gena na hromosomu. Kod bakterija su poznata tri načina putem kojih se genetička informacija rekombinuje, odnosno prenosi:

a) Transformacijab) Konjugacijac) Transdukcija

Genetska rekombinacija doprinosi genetskoj – raznovrsnosti populacije, a to predstavlja izvor promjene u populaciji.

103. Objasnite transformaciju kao genetsku rekombinaciju.

Transformacija je prenošenje dijela DNK iz mrtvih ćelija davaoca (donora) u žive ćelije primaoca (akceptora), a ostvaruju se uzgojem jednih mikroorganizama u hranjivoj podlozi koja sadrži mrtve kulture drugih mikroorganizama. Taj prenešeni djelić DNK se veže za odgovarajući segment na DNK akceptora i daje nove osobine nastalim jedinkama. Dio DNK recipijenta na čije mjesto je došla nova genetska informacija se enzimatski razgradi. Potomstvo novonastalih ćelija nastavlja proizvodnju DNK istog svojstva koje je izazvalo transformaciju.

104. Definišite konjugaciju kao genetsku rekombinaciju i navedite u čemu se razlikuje od transformacije?

Konjugacija je prenošenje genetskog materijala neposrednim kontaktom dvije ćelije. Da bi se proces obavio potrebne su ćelije koje posjeduju faktor fertiliteta (F+). F faktor je također građen iz dvojne DNK u vidu prstena, ali je manji od prstena DNK hromosoma. Konjugacija se od transformacije razlikuje u dvije glavne karakteristike: Za konjugaciju je potreban neposredni kontakt ćelije sa ćelijom, ćelije koje se konjugiraju moraju biti sexualno diferencirane (suprotnog tipa fertilnosti), tj. ćelije donori moraju nositi plazmid F+, a ćelije akceptori F- ne smiju.

105. Šta su plazmidi i po čemu se razlikuju od bakterijskog hromosoma?

Plazmidi su mali DNK molekuli koji sadrže 2 – 250 gena. Samostalno se repliciraju u bakterijskim ćelijama i nasljeđuju u njihovim potomcima. Oni nose gene za otpornost prema antibioticima, gene za azofiksaciju i sl. Od bakterijskih hromosoma plazmidi se razlikuju po tome što geni koje nose obično nisu bitni za rast ćelije. Prenošenje plazmida iz jedne u drugu ćeliju može se vršiti pomoću faga, a također i transformacijom.Ćelija donor sadrži tzv. konjugacijski plazmid i on se naziva F faktor i on nosi genetičku informaciju (gene) za:- Replikaciju vlastite DNK- Nastanak specijalnih struktura

17

106. Ukratko objasnite konjugaciju na primjeru Escherichia coli.

Kod Escherichie coli faktor F je bio prvi plazmid za kojeg je utvrđeno da se prenosi između ćelija tokom konjugacije. Donor koji nosi F faktor (F+) isti prenosi u ćeliju aceptora (F-) tako što se preko seks pile F+ spoji sa F- i kroz šupljine pile se F faktor prenese iz donora u aceptor. Nakon toga F- postaje F+, može ostat autonoman- u novoj ćeliji ili se veže za njen hromosom.

107. Na koji način dolazi do abortivne transdukcije?

Kod transdukcije se fag ponaša kao pasivni nosilac genetskog materijala. Fag otkine djelić DNK donora, a zatim uđe u ćeliju recipijenta i ugradi se u njegov hromosom. Na taj način nastanu jedinke sa novim osobinama koje se dalje prenose na potomstvo. Ponekad se unijeti dio DNK ne ugradi u hromosom recipijenta, nego ostane samostalan na fagu, ne replicira se i akceptoru daje nove osobine. Prilikom dijeljenja ćelije ovaj dio DNK odlazi samo u jednu ćeliju i to se naziva abortivna transdukcija.

108. Kako se plazmidi prenose između ćelije?

Prenošenje plazmida iz jedne u drugu ćeliju se može vršiti pomoću faga, a također i putem transformacije. Ukoliko se koristi transformacija, ćelije se predhodno drže u rastvoru Kalcijum hlorida, kako bi se povećala propusnost membrane.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

109. Šta su arheobakterije i u kojim osobinama se razlikuju od eubakterija?

Arheobakterije imaju jedinstvena obilježja: predstavljaju tip stanice koja ne nalikuje niti jednoj eubakterijskoj stanici. Imaju jedinstvenu kombinaciju obilježja:- promjer 1mm, - nemaju jezgre omeđene membranom, - ribozomi su 70 S.Arehobakterije se razlikuju po nekoliko osobina:- Stanične stjenke im ne sadržavaju peptidoglikan, - citoplazmatska membrana sadrži neobične lipide i - imaju jedinstvene tipove RNK.

110. Šta su bakterije i koja im je uloga?

Bakterije su prokariotski mikroorganizmi koji sadrže bakterijsku r – RNK i membranske lipide koji su po sastavu diacil glicerol diestri. Zbog njihove velike rasprostranjenosti, načina ishrane i sposobnosti prilagođavanja, bakterije imaju ključnu ulogu u kruženju materija. One zajedno sa ostalim mikroorganizmima:- omogućuju ishranu biljaka,- pomažu varenje hrane kod domaćih životinja,- koriste se u prehrambenoj industriji za preradu i dobijanje prehrambenih proizvoda,- u farmaceutskoj industriji,- proizvodnji silaže i dr.

Pored velike korisne uloge, neke bakterije su štetne. One uzrokuju kvarenje namirnica, oboljenja ljudi, životinja i biljaka.

111. Navedite koji rodovi spadaju u grupu gram – negativnih aerobnih štapića i njihove najvažnije osobine.

1. Rod Pseudomonas – zajedničko ime ovih bakterija pseudomonadi. To su štapičasti oblici koji imaju polarne bičeve. Mnoge vrste izlučuju izvanstanične pigmente, a jedna vrsta tvari plavozelene pigmente.

Neki rodovi su važni u medicini:2. Lagionella – danas poznate kao legioneloze, ne rastu na uobičajnim podlogama za izolaciju i ne mogu se

obojiti uobičajnim postupcima. Dokazano je da prebivaju u rijekama i nastanjuju cijevi za dobavu toplote, rashladnim tornjevima.

18

3. Neisseria – rod diplokoka koje ne tvore endospore. One su aerobne ili fakultativno anaerobne: parazitiraju na membrani sluznice u organizmu.

4. Moraxella – aerobni kokobacil, nalik jajetu. Moraxella Laconata je uzročnik konjuktivitisa.5. Brucella – mali nepokretni kokobacili, preživljavaju fagocitozu. Uzrokuju brucelozu na sisavcima.6. Brodetella – nepokretni štapići Brodetella Pertusis izazivaju veliki kašalj. Bradyrhizobium sp. važne su u

poljoprivredi.7. Agrobacterium tumefaciens – biljni patogen koji uzrokuje bolest kod biljaka, žulj ili oteklinu.8. Acetobacter i Glukonobacter – važne aerobne bakterije, pretvaraju etanol u vinski ocat.

112. Navedite najvažnije osobine porodice Enterobacteriaceae i imena rodova.

Crijevne bakterije obuhvataju skupine bakterija koje se nalaze u probavnom traktu ljudi i životinja. Neke vrste su stalni stanovnici, a neke dolaze samo u oboljeli organizam. Najveći broj predstavnika fermentiraju glukozu i druge ugljikohidrate. Ove bakterije obuhvataju pokretljive i nepokretljive vrste. Pokretljive imaju peritrihne bičeve. Mnoge vrste imaju pile koje im pomažu da se pričvrste na membranu sluznice. Proizvode proteine koji se zovu bakteriocini i uzrokuju cijepanje drugih vrsta bakterija. Ti proteini pomažu održavanju ekološke ravnoteže različitih enterobakterija u probavnom sistemu. Važni rodovi: Escherichia, Serratia, Proteus, Yersinia, Erwinia, Salmonella, Shigela, Enterobacter.

113. Navedite osobine vrste Escherichia coli i objasnite zašto je važna?

To su štapićaste Gram - pokretne bakterije. Fakultativni anaerob i nalazi se u probavnom sistemu. Pokazatelj je fekalnog zagađenja. Najčešće se ne smatra patogenim mikroorganizmom. Može uzrokovati infekciju mokraćnih puteva, a određeni slojevi proizvode enterotoksine koji uzrokuju dijareju.

114. Navedite osobine roda Salmonella i objasnite zašto je važna?

Gotovo svi predstavnici ovog roda su potencijalni patogeni. Zajednički žive u prbavnom traktu životinja, posebno peradi i goveda. U nedovoljno higijenskim uvijetima mogu zagaditi hranu. Tifus, bolest koju prouzrokuje Salmonella typhi - najraširenija bolest ovog roda. Bolesti probavnog sistema - nazvane salmoneloze, manje su raširene od tifusa, a uzrokuju ih neke ostale vrste Salmonella.

115. Navedite koji su najznačajniji rodovi gram – pozitivnih štapića okruglastih bakterija koji stvaraju endospore, vrste tih rodova i njihov značaj?

Dva najznačajnija roda su: Bacillus anthracis – uzrokuje antraks, bolest goveda, ovaca, konja. Može biti prenesena i na čovjeka.Bacillus thuringiensis – najpoznatiji mikrobni patogen u kukaca. Sintetizira intercelularne kristale toksičnih glikoproteina tokom sporulacije (stvaranje endospora)Clostridium – obligatno anaeroba. Uzrokuje: tetanus – Cl. tetani, botulizam – Cl. botulinum, plinsku gangrenu, dijareju – Cl. Perfringens.

116. Navedite koji je najznačajniji rod iz grupe asporogenih gram – pozitivnih štapića, zašto je značajan i koja je najznačajnija patogena vrsta i njen značaj?

Glavni predstavnik je rod Lactobacillus. Kod ljudi lactobacili se nalaze u vagini, probavnom sistemu i u usnoj šupljini. Industrijska primjena laktobacila je u proizvodnji kiselog kupusa i raznog povrća pravljenog u slanoj vodi, zatim u proizvodnji sirutke i jogurta. Patogena Listeria monocytogeneses oneštećuje namirnice i krmu, dok kod trudnica može uzrokovati oštećenja ploda, pa i njegovu smrt.

117. Nabrojte i opišite najmanje tri tipa fungalnih bespolnih spora.

Stvaraju se u procesu jednostavnog dijeljenja ćelije bez oplodnje i uzrokuju mnoge bolesti kod ljudi.1) Konidije ili konidiospore – stvaraju se u posebnim hifama – konidioforama. Nisu osobito otporne na

okolišne uvjete, lagane su i šire se zračnom strujom, pridonose širenju plijesni.Razločitog su oblika i veličine, što je karakteristika vrste. Konidiofore sa konidijama se mogu formirati slobodno na površini kolonije ili u unutrašnjosti posebnih tvorevina koje se zovu piknidi. Takve konidije se zovu piknospore.

19

2) Artospore – nastaju unutar hifa gdje njihove stanične stijenke zadebljaju i odjeljuju se.3) Sporangiospore – smještene su u tkz. mješnicama. Kada spore sazriju mješnica puca i spore ispadaju

van. Uglavnom su neopasne za ljude.

118. Opišite ove pojmove: hifa, micelij, plijesan, septa.

Plijesni su velika skupina gljiva čije je tijelo građeno od gustog sistema cijevastih stanica, bez hlorofila, najčešće bezbojnih. Građa im je nitasta, a niti – hife (končaste tvorevine) čine isprepletenu masu koja se naziva micelij. Hife mogu biti septirane (pregrađene nitima zvanim septe) i neseptirane (ne postoje fizičke granice na osnovu kojih bi se razlikovale pojedinačne stanice).

119. Šta su to mikoze, a šta mikotoksikoze, navedi primjer!

Svaka fungalna infekcija naziva se mikoza. Sve mikoze su infekcije gljivama duboko unutar tijela. One mogu zaraziti veliki broj tkiva i organa npr. mikoza nazvana kandidoza, uzrokovana je kvascem Candida albicans i može se pojaviti kao vulvaginalna kandidoza tokom trudnoće. Mnoge gljive ne mogu uzrokovati infektivne bolesti, ali sintetiziraju toksične tvari koje se zajedničkim imenom nazivaju mikotoksinima, a bolesti uzrokovane njima nazivaju se mikotoksikoze npr. Vrsta roda Amantia.

120. Šta su protozoe, koja im je uloga i jesu li štetne?

One su nefotosintetički mikroorganizmi koji nemaju ćelijski zid. Najveći broj protozoa izvrsno se kreće pomoću pseudopodija (lažne nožice), flagela (bičeva) i cilija (treplji). Protozoe su odgovorne za mnoge široke rasprostranjene bolesti npr. Malariju, triposomijazu – bolest spavanja i amebnu dizenteriju. Uloga:- utiču na razgradnju organske tvari- neparazitske protozoe su odlučujuća karika u lancu ishrane - učestvuju u razgradnji hrane u prirodnim zajednicama- u organima za varenje regulišu brojnost bakterija- Izvori su proteina- pomažu varenje celuloze.

121. Šta su alge i od čega im ovisi broj?

To su fotosintetički eukariotski mikroorganizmi. One su tipični autotrofni mikroorganizmi koji iz ugljen dioksida i vode uz pomoć energije svjetlosti sintetišu organsku materiju. Broj im ovisi od količine sunčeve svjetlosti i vode. Najčešće su vodeni mikroorganizmi, iako neke prebivaju u tlu ili na drveću kada raspolažu dodatnom količinom vode.

122. Šta je virus (kako se virusi mogu definisati)?

Virusi (Viralia) su grupa ultramikroskopskih obligatnih intracelularnih parazita, koji se mogu razmnožavati samo u ćelijama živih organizama (višećelijskih i jednoćelijskih). Oni su izazivači bolesti kod ljudi, životinja, biljaka i mikroorganizama. Virusi su paketi infektivne nukleinske kiseline i tipični predstavnici parazitizma. Može se definisati kao hemijski agens koji ima sljedeće osobine:- Ima jednolančane molekule RNK i DNK prekrivene omotačem koji se sastoji od jednog ili više proteina- Nukleinsku kiselinu može da prenese iz jedne ćelije domaćina u drugu- Može direktno upotrijebiti enzimatski sistem ćelije za svoje umnožavanje- Nema sposobnosti binarnog cijepanja- Nedostaje mu bilo koji ciklus energetskog metabolizma kao i u ostalih oblika - Nema sposobnost vlastitog metabolizma bilo kojeg oblika

123. Šta su antivirusni agensi po hemijskom sastavu i na koji način inhibiraju viruse?

Većina antivirusnih agenasa su derivati nukleinskih kiselina. Oni ometaju sintezu DNK i RNK viriona. Međutim, na nesreću nekih antivirusni agensi (citozin – arabinozid) onemogućavaju sintezu DNK kod virusa i ljudskih ćelija i zbog toga imaju ograničenu primjenu.

20

21

22