Ćwiczenie 5 Temat: Metabolizm drobnoustrojów, Streszczenia z Mikrobiologia

Pobierz Ćwiczenie 5 Temat: Metabolizm drobnoustrojów i więcej Streszczenia w PDF z Mikrobiologia tylko na Docsity! Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie; Katedra Mikrobiologii Przemysłowej i Żywności Przedmiot: Mikrobiologia, Ćwiczenie 5 Ćwiczenie 5 Temat: Metabolizm drobnoustrojów Metabolizm obejmuje ogół przemian chemicznych zachodzących w komórce drobnoustrojów, dzięki którym dochodzi do wzrostu komórek oraz ich rozmnażania. Reakcje te są katalizowane przez enzymy, a do ich przeprowadzenia niezbędna jest energia i określone związki chemiczne stanowiące tzw. substancje odżywcze. Metabolizm obejmuje:  anabolizm – reakcje biosyntezy substancji prostych i złożonych,  katabolizm – reakcje prowadzące do rozkładu związków nieorganicznych i organicznych, które dostarczają prekursorów do biosyntezy składników oraz niezbędną do przemian energię,  amfibolizm – szlaki metaboliczne, w których zachodzą procesy dysymilacyjne dostarczające energii lub produktów pośrednich bezpośrednio włączanych w drogi anaboliczne (np. szlak glikolityczny, cykl Krebsa) Sposób odżywiania się drobnoustrojów określają trzy elementy: źródła węgla, elektronów i protonów oraz energii. Drobnoustroje korzystają z dwóch źródeł energii: energii słonecznej – fototrofy oraz energii chemicznej – chemotrofy. Ze względu na prowadzony sposób odżywiania drobnoustroje dzielimy na:  autotrofy – wykorzystują dwutlenek węgla przekształcany w reakcjach redukcji do związków organicznych. Źródłem elektronów i protonów dla tych drobnoustrojów są związki nieorganiczne (litotrofy) lub organiczne (organotrofy),  heterotrofy – wykorzystują organiczne formy węgla, dzielą się na prototrofy: drobnoustroje zdolne do wzrostu na podłożach zawierających jeden prosty związek organiczny i zestaw soli mineralnych (np. Escherichia coli, mikroflora naturalnych środowisk ubogich w substancje odżywcze) oraz auskotrofy: wymagają do wzrostu podłóż o bogatym i złożonym składzie substancji odżywczych (np. bakterie fermentacji mlekowej, mikroflora chorobotwórcza) Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie; Katedra Mikrobiologii Przemysłowej i Żywności Przedmiot: Mikrobiologia, Ćwiczenie 5 Oddychanie Proces biologicznego utleniania substratu oddechowego, polegający na odłączeniu od niego protonów i elektronów, które przenoszone są na akceptor. W czasie procesu wyzwala się energia, którą komórka może magazynować w postaci ATP. Przenośnikami protonów i elektronów są enzymy i koenzymy, a szereg kolejnych przenośników elektronów nazywa się łańcuchem oddechowym. Drobnoustroje różnią się długością łańcucha oddechowego, a związane z tym są różne typy oddychania:  oddychanie tlenowe (utlenianie biologiczne, w którym ostatecznym akceptorem elektronów i protonów jest tlen atmosferyczny),  oddychanie beztlenowe (utlenianie biologiczne, w którym ostatecznym akceptorem elektronów i protonów jest związek nieorganiczny – np. oddychanie azotanowe; redukcja azotanów; oddychanie siarczanowe; dysymilacyjne redukcja siarczanów),  fermentacja (proces utleniania biologicznego zachodzący w warunkach beztlenowych, w którym ostatecznym akceptorem protonów i elektronów jest związek organiczny). Fermentacje Głównym substratem oddechowym w procesach fermentacji są węglowodany, które przekształcane są w różnych cyklach (np. glikolitycznym, pentozo-fosforanowym, fruktozo-6- fosforanowym), z wydzielaniem różnych produktów końcowych. Niektóre drobnoustroje prowadzą niepełne utlenianie substratu oddechowego w warunkach tlenowych w cyklu kw. glukonowego, którego produktem końcowym są kwasy organiczne. Przemiany te nazywane są tzw. fermentacjami (octowa, cytrynowa). W technologii żywności największe zastosowanie ma proces fermentacji mlekowej (prowadzonej przez paciorkowce oraz pałeczki fermentacji mlekowej); propionowej oraz alkoholowej. Szkodliwymi procesami fermentacyjnymi w przetwórstwie spożywczym są fermentacja mrówkowa – prowadzona przez pałeczki grupy coli oraz fermentacja masłowa, którą przeprowadzają beztlenowe laseczki przetrwalnikujące Clostridium sp. (z tzw. grupy sacharolitycznej). Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie; Katedra Mikrobiologii Przemysłowej i Żywności Przedmiot: Mikrobiologia, Ćwiczenie 5 Część praktyczna – ćwiczenie 5 Zdolność drobnoustrojów do prowadzenia poszczególnych przemian związków węgla i azotu jest cechą diagnostyczną. Celem ćwiczeń z tego zakresu tematycznego jest określenie zdolności wybranych szczepów pochodzących z kolekcji kultur Katedry Mikrobiologii Przemysłowej i Żywności do prowadzenia: fermentacji różnych substratów, redukcji azotanów oraz gnilnego rozkładu białek. 1. Określenie sposobu metabolizowania glukozy Obserwacja hodowli prowadzonych w warunkach tlenowych i beztlenowych na pożywce Hugh-Leifsona następujących szczepów:  Bacillus cereus,  Escherichia coli,  Clostridium tyrobutyricum Na podstawie wzrostu i objawów rozkładu substratu (zmiana barwy pożywki, produkcja CO2) podać sposób metabolizowania glukozy (utlenianie, fermentacja) przez badane szczepy. Szczep Wygląd hodowli warunki tlenowe Wygląd hodowli warunki beztlenowe Sposób metabolizowania glukozy Bacillus cereus Escherichia coli Clostridium tyrobutyricum 2. Określenie zdolności szczepów do wykorzystywania różnych substratów w procesie fermentacji: alkoholowej, mlekowej, propionowej, mrówkowej i masłowej Obserwacja hodowli szczepów:  Saccharomyces cerevisiae  Lactococcus lactis ssp. lactis  Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus  Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie; Katedra Mikrobiologii Przemysłowej i Żywności Przedmiot: Mikrobiologia, Ćwiczenie 5  Propionibacterium freudenreichii ssp. Shermanie  Escherichia coli  Clostridium tyrobutyricum w pożywce peptonowej z purpurą bromokrezolową i rurką Dűrhama oraz substratami: glukozą (G), galaktozą (GAL), sacharozą (S), laktozą (L) i mleczanem wapnia (ML). Na podstawie wzrostu i objawów fermentacji (zmiana barwy, produkcja CO2, skrzep) ocenić zdolność badanych szczepów do rozkładu poszczególnych substratów. Szczep Rozkład substratu (kwas/gaz) Hodowla na mleku Rodzaj prowadzonej fermentacji G GAL S L ML Saccharomyces cerevisiae Lactococcus lactis ssp. lactis Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii Escherichia coli Clostridium tyrobutyricum 3. Określenie synergistycznego oddziaływania Lactococcus lactis ssp. lactis oraz Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris Wykonać próbę V-P z hodowli wspólnej szczepów na mleku – wyjaśnić na czym polega synergistyczne oddziaływanie w tym przypadku. 4. Określenie zdolności wybranych szczepów do metabolizowania związków azotowych Materiał stanowią hodowle następujących szczepów (każde stanowisko bada 1 szczep):  Bacillus subtilis Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie; Katedra Mikrobiologii Przemysłowej i Żywności Przedmiot: Mikrobiologia, Ćwiczenie 5  Escherichia coli  Micrococcus roseus  Pseudomonas fluorescens  Proteus vulgaris  Candida lipolytica Wykonać posiewy badanego szczepu do następujących podłóż:  pożywka z KNO3 i rurką Dűrhama – celem określenia zdolności do metabolizowania azotanów (V), posiew za pomocą ezy;  podłoże z mlekiem odtłuszczonym – celem określenia zdolności do hydrolizy kazeiny, posiew izolacyjny;  słupek żelatynowy – celem określenia zdolności do hydrolizy (upłynniania) żelatyny, posiew metodą kłutą;  pożywka peptonowa z tryptofanem – celem określenia zdolności rozkładu tryptofanu do indolu, posiew za pomocą ezy. Inkubację prowadzić w warunkach tlenowych w temperaturze 30°C. Odczyt wyników (na ćwiczeniu 6) 1. Zdolność szczepu do metabolizowania azotanu (V) ocenić na podstawie:  obecności azotanu (III) – do wgłębienia płytki porcelanowej wprowadzić 2-3 krople odczynnika Griessa (roztwór kwasu sulfanilowego i α-naftyloaminy w kwasie octowym) i jałową pipetą dodać 2-3 krople hodowli badanego szczepu; w obecności azotanu (III) mieszanina zabarwi się na kolor różowy, czerwony lub bordowy,  obecność produktów gazowych – produkty te zbierają się w rurce Dürhama. 2. Zdolność szczepu do hydrolizy białek ocenić na podstawie:  wystąpienia stref przejaśnienia wokół kolonii na agarze z mlekiem,  rozrzedzenia żelatyny. 3. Zdolność szczepu do rozkładu tryptofanu ocenić na podstawie obecności indolu:  do hodowli na pożywce z tryptofanem dodać kilka kropli odczynnika Kovačsa – czerwona obrączka na powierzchni świadczy o obecności indolu.