Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/

Podobné dokumenty
METABOLISMUS. -látková přeměna energie, syntézy, životní projevy. -souhrn všech anabolických a katabolických procesů v buňce

Biogeochemické cykly biogenních prvků

Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Čáslav, Masarykova 248

05 Biogeochemické cykly

Metabolismus, taxonomie a identifikace bakterií. Karel Holada khola@lf1.cuni.cz

Život ve stojatých vodách : mikrobiální smyčka v potravních sítích

Fyziologie buňky. RNDr. Zdeňka Chocholoušková, Ph.D.

Biologické odstraňování nutrientů

Biologické odstraňování nutrientů

Fermentace. Na fermentaci je založena řada potravinářských výrob. výroba kysaného zelí lihovarnictvní pivovarnictví. mlékárenství.

Buněčné dýchání Ch_056_Přírodní látky_buněčné dýchání Autor: Ing. Mariana Mrázková

Metabolismus. Source:

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Energetický metabolizmus buňky

MIKROORGANISMY EDÍ. Ústav inženýrstv. enýrství ochrany ŽP FT UTB ve Zlíně

METABOLISMUS SACHARIDŮ

Hydrolytické a acidogenní mikroorganismy

Dekompozice, cykly látek, toky energií

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Biologie 30 Metabolismus, fotosyntéza, dýchání, glykolýza, kvašení

TECHNIKA PRO ZPRACOVÁNÍ ODPADŮ (13)

FOTOSYNTÉZA Správná odpověď:

DÝCHÁNÍ. uložená v nich fotosyntézou, je z nich uvolňována) Rostliny tedy mohou po určitou dobu žít bez fotosyntézy

Metabolismus krok za krokem - volitelný předmět -

Oxidace proteinů, tuků a cukrů jako zdroj energie v živých organismech

B4, 2007/2008, I. Literák

Koloběh živin ve vodě a půdě

Energie fotonů je předávána molekulám chlorofylu A, který se zachyceným fotonem excituje (uvolní se energeticky bohatý elektron).

Látky jako uhlík, dusík, kyslík a. z vnějšku a opět z něj vystupuje.

14. Fyziologie rostlin - fotosyntéza, respirace

DEKOMPOZICE, CYKLY LÁTEK, TOKY ENERGIÍ

Výţiva a transport látek

Metabolismus. - soubor všech chemických reakcí a příslušných fyzikálních procesů, které souvisejí s aktivními projevy života daného organismu

Jaro 2010 Kateřina Slavíčková

Digitální učební materiál

ANABOLISMUS SACHARIDŮ

C1200 Úvod do studia biochemie 4.2 Velké cykly prvků. OpVK CZ.1.07/2.2.00/

FYZIOLOGIE ROSTLIN VÝŽIVA ROSTLIN 1) AUTOTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN 2) HETEROTROFNÍ VÝŽIVA ROSTLIN

Vymezení biochemie moderní vědní obor, který chemickými metodami zkoumá biologické děje (bios = řecky život) spojuje chemii s biologií poznatky velmi

Otázka: Metabolismus. Předmět: Biologie. Přidal(a): Furrow. - přeměna látek a energie

Ukázky z pracovních listů z biochemie pro SŠ A ÚVOD

Eva Benešová. Dýchací řetězec

- metabolismus soubor chemických reakcí probíhajících v živých organismech a mezi organismy a jejich životním prostředím

METABOLISMUS SLOUČENINY S MAKROERGNÍMI VAZBAMI

2.2. Základní biogeochemické pochody. Ing. Petr Stloukal Ústav ochrany životního prostředí Fakulta technologická Univerzita Tomáše Bati Zlín

Hlavní parametry přírodního prostředí ph a Eh

Digitální učební materiál

9. Citrátový cyklus, oxidační dekarboxylace pyruvátu a anaplerotické dráhy

BUŇKA A ENERGIE. kajman brýlový Caiman crocodilus Kostarika, Biologie 8, 2017/2018, Ivan Literák

14. Biotechnologie Výroba kvasné kyseliny octové Výroba kyseliny citronové Výroba kvasného etanolu Výroba sladu a piva

Otázka: Základní děje na buněčné úrovni. Předmět: Biologie. Přidal(a): Growler. - příjem látek buňkou

Sacharidy a polysacharidy (struktura a metabolismus)

Biochemie, Makroživiny. Chemie, 1.KŠPA

AUTOTROFNÍ HETEROTROFNÍ

BUŇKA A ENERGIE. kajman brýlový Caiman crocodilus Kostarika, Biologie 6, 2015/2016, Ivan Literák

Metabolismus mikroorganismů

Praktické cvičení č. 11 a 12 - doplněno

Metabolismus příručka pro učitele

Ohlašovací prahy pro úniky a přenosy pro ohlašování do IRZ/E-PRTR

Dýchací řetězec (Respirace)

Energetika a metabolismus buňky

Voda jako životní prostředí rozpuštěné látky : sloučeniny dusíku

životní cyklus bakterií = úsek mezi dvěma děleními = generační doba o syntéza buněčného materiálu o replikace DNA o rozdělení buňky

Didaktické testy z biochemie 2

Biosyntéza sacharidů 1

Biologické odsiřování bioplynu. Ing. Dana Pokorná, CSc.

základní přehled organismů

Anaerobní mikrobiální procesy - teorie, praxe a potenciál pro bioremediace ANAEROBNÍ LABORATOŘ. Metabolismus. Respirace. Fermentace.

základní přehled organismů

Název: Fotosyntéza, buněčné dýchání

Fotosyntéza (2/34) = fotosyntetická asimilace

DYNAMIKA BAKTERIÁLNÍHO RŮSTU

Sylabus pro předmět Biochemie pro jakost

Přehled energetického metabolismu

Biologické čištění odpadních vod - anaerobní procesy

Stavba prokaryotické buňky

Charakteristika složky 3) cytochrom-c NADH-Q-reduktasa cytochrom-c- oxidasa ubichinon cytochromreduktasa

Katabolismus - jak budeme postupovat

Koloběh látek v přírodě - koloběh dusíku

Úvod do mikrobiologie

POTRAVINÁŘSKÁ MIKROBIOLOGIE

Bioenergetika. přeměny energie v živých organismech

ZÁKLADNÍ METABOLICKÉ TYPY + VELKÉ CYKLY PRVKŮ. (doplňky, poznámky, zajímavosti a komentáře)

Přednáška 6: Respirace u rostlin

5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku. 5. Příjem, asimilace a fyziologické dopady anorganického dusíku

ROZDĚLENÍ A POŽADAVKY NA KATEGORIE FUNKCE VÝROBKU, KATEGORIE SLOŽKOVÝCH MATERIÁLŮ. Jana Meitská Sekce zemědělských vstupů ÚKZÚZ Brno

1. ročník Počet hodin

SYSTÉMY BIOLOGICKÉHO ODSTRAŇOVÁNÍ NUTRIENTŮ

Je to vznik složitějších látek z látek jednodušších, při čemž se energie spotřebovává.

Mikrobiální ekologie vody. Znečištění: 9. Znečištění a (bio)degradace DEGRADACE / BIODEGRADACE DEGRADACE / BIODEGRADACE

DYNAMICKÁ BIOCHEMIE. Daniel Nechvátal ::

MIKROBIOLOGIE (pro zahradnické obory) Díl 1. Obecná část

fce jater: (chem. továrna, jako 1. dostává všechny látky vstřebané GIT) METABOLICKÁ (jsou metabolicky nejaktivnější tkání v těle)

Materiály k přednáškám z mikrobiologie

Mikrobiologické zkoumání potravin. Zákonitosti růstu mikroorganismů v přírodním prostředí, vliv fyzikálních faktorů na růst mikroorganismů

Intermediární metabolismus. Vladimíra Kvasnicová

Řízení metabolismu. Bazální metabolismus minimální látková přeměna potřebná pro udržení života při tělesném i duševním klidu

Biologické čištění odpadních vod - anaerobní procesy

FOTOSYNTÉZA. Mgr. Alena Výborná Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou VY_32_INOVACE_01_1_07_BI1

Modul 02 Přírodovědné předměty

Transkript:

Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/15.0316

Materiály k přednáškám z předmětu Mikrobiologie a virologie část mikrobiologie BOT/MVP a BOT/MVPX Katedra botaniky PřF UP v Olomouci RNDr. Barbora Mieslerová, Ph.D. Doc. RNDr. Michaela Sedlářová, Ph.D. VERZE LS 2010/2011 Byly inovovány v rámci projektu: Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/15.0316

METABOLISMUS Procesy látkové přeměny Souhrn všech anabolických a katabolických procesů v buňce Biochemické reakce vytvářejí metabolické dráhy nebo uzavřeny do kruhů (Krebsův cyklus) Daný metabolit může být vytvořen více než jednou metabolickou drahou (alternativní dráhy) KATABOLISMUS rozklad substrátu - uvolnění energie energie uložena v makroergních fosfátových vazbách v ATP (vznik fosforylací z ADP) Procesy aerobní respirace Procesy anaerobní respirace Procesy kvašení ANABOLISMUS - biosyntéza buněčných součástí - nízkomolekulárních (cukrů, fosfátů, AK, org. kyselin) i vysokomolekulárních látek - dodání energie Metabolické pochody probíhají v buňce současně! Reakce exergonické - energie je uvolňována Reakce endergonické - energie musí být dodána

Způsoby tvorby energie ATP v bakteriální buňce 1. Tvorba ATP na úrovni substrátu - vysokoenergetická molekula fosfátu je přenesena z katabolizovaného organického substrátu na ADP za tvorby ATP -organický fosfát + enzym + ADP ATP (Např. kys. fosfoenolpyrohroznová) - procesy kvašení, energeticky málo účinné 2. Tvorba ATP oxidativní fosforylací - v průběhu respirace chemoorganotrofních b. - vysokoenergetické e - ze substrátu přenášeny elektrontransportním řetězcem (přenašeče FAD, NAD), kde probíhá syntéza ATP 1/ aerobní respirace = přenos H + a e - až na kyslík 2/ anaerobní respirace = přenos H + a e - na anorg. sloučeninu 3. Tvorba ATP fotofosforylací - přeměna fotonů (světlo) na vysokoenergetické e - a přenos elektrontransportním řetězcem za syntézy ATP - fotosyntetizující bakterie

ROZDĚLENÍ MIKROORGANISMŮ PODLE ZDROJE C A ENERGIE ZDROJ ENERGIE ZDROJ UHLÍKU ORGANICKÉ LÁTKY CO 2 Organotrofní org. Litotrofní org. FOTOTROFNÍ ORGANISMY SVĚTLO Fotoorganotrofní org. Fotolitotrofní org. Purpurové nesirné bakterie Zelené nebo purpurové sirné bakterie CHEMOTROFNÍ ORGANISMY CHEMICKÁ LÁTKA Chemoorganotrofní org. Většina bakterií a mikromycet Chemolitotrofní org. Nitrifikační, železité,sirné bakterie

METABOLISMUS CHEMOORGANOTROFNÍCH BAKTERIÍ Přeměna organických látek na látky s nižší energetickou hladinou probíhá 2 způsoby: Fermentace (kvašení) - koncový akceptor e - a H+ org. sloučenina - akceptor se vytváří v průběhu procesu - nevyžaduje O 2 - různé koncové produkty podle druhu b. - i 1 druh více produktů, podíl závisí na ph Respirace - koncový akceptor e - a H+ anorg. sloučenina (u aerobní O 2 ) - tvorba H 2 O, CO 2 - redukcí se vytváří energie GLYKOLÝZA - nejběžnější způsob degradace cukrů, meziproduktem je pyruvát/ k. pyrohroznová - vznik 2 molekuly ATP - uvolněné H + odstraněny NAD + KVAŠENÍ - NADH z glykolýzy je během fermentace reoxidován na NAD + při redukci pyruvátu nebo jeho metabolitů

FERMENTACE = KVAŠENÍ - způsob získávání energie jen u chemoorganotrofních bakterií = procesy anaerobní dehydrogenace přeměna substrátu na jednoduché látky (mají stále ještě vysokou energetickou hladinu). - aktivace fosforylací za účasti ATP + enzymů - přenos H + dehydrogenázami - vznik malého kvanta energie - substrát organické látky - cukry - přeměna po metabolických drahách - hlavním meziproduktem kyselina pyrohroznová

KVAŠENÍ 1. Etanolové Původci: Saccharomyces, Torula /kvasinky/, Zymomonas Produkt: etanol Sumární rovnice : C 6 H 12 O 6 2 CH 3 CH 2 OH + 2 CO 2 Metab. dráha: EMP /Embden-Meyerhof- Parnasova/ Energetický výtěžek: 2 ATP/1mol Význam - alkoholické výrobky, kynuté pečivo 2. Mléčné - homofermentativní Původci: Lactobacillus bulgaricus, L. casei, Streptococcus lactis Produkt: kys. mléčná C 6 H 12 O 6 2 CH 3 CHOHCOOH - glykolýza Energetický výtěžek: 2 ATP - heterofermentativní Původci : Lactobacillus brevis Produkt: kys. mléčná + kys. octová + etanol + H 2 + CO 2 + CH 3 COOH + C 2 H 5 OH + H 2 + CO 2 Metab. dráha: fosfoketolázová Energetický výtěžek: 2 ATP Význam - k. mléčná hromadění ve svalech při hypoxii, zubní kaz, výroba kys.zelí, mléčných výrobků

KVAŠENÍ pokrač. 3. Propionové Původci: r. Propionibacterium, Clostridium propionicum 3 C 6 H 12 O 6 4 CH 3 CH 2 COOH + 2 CH 3 COOH + CO 2 Produkt: kys. propionová, kys. octová Metab. dráha: EMP Propionát- protiplísňové činidlo, sýrařství-výroba ementálu 4. Máselné Původci : anaerobní b. rodu Clostridium, C. butyricum 4 C 6 H 12 O 6 3 CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 2 CH 3 COOH + CO 2 + 10 H 2 Produkt: kys. máselná, kys. octová Metab. dráha: glykolytická dráha Voňavkářství, ale i nežádoucí kontaminace v sýrařství 5. Smíšené Původci : enterobaktérie, r. Bacillus, r. Pseudomonas Produkt: kys. octová, mravenčí, mléčná, jantarová, izopropanol, 2,3-butandiol, vodík a CO 2 Metab. dráha: glykolýza, př. hexózomonofosfátová dráha

KVAŠENÍ pokrač. 6. Polysacharidů Kvašení glykogenu a škrobu Původci : r. Clostridium, r. Bacillus - α-amylázy - enzymy, oligosacharidy maltóza (maltáza), glukóza Kvašení celulózy Původci : Clostridium celobioparum... celulóza (celuláza) celobióza (celobiáza) glukóza Produkt: kys. mravenčí, octová, máselná, mléčná... Kvašení pektinu Původci : Clostridium felsineum, Bacillus macerans - pektiny, celulóza + protopektiny (pektináza) kys. pektinová (pektoláza) Produkt: kys. octová, máselná, CO 2, H 2 7. Aminokyselin Původci : r. Clostridium - proteolytické enzymy - endo a exopeptidázy - volné aminokyseliny vstupují do biosyntéz 8. Heterocyklických sloučenin /deriváty purinu, pyrimidinu../ Původci : anaerobní b., r. Clostridium... - amoniak, CO 2, - produkty kvašení pyrimidinů, kys.octová navíc u purinů a pyridinů

- koncový akceptor e- a H + anorg. sloučenina (u aerobní respirace O 2 ) - tvorba H 2 O, CO 2 - redukcí se vytváří energie RESPIRACE

AEROBNÍ RESPIRACE - oxidace organického substrátu molekulovým kyslíkem - v cytoplazmatické membráně prokaryot - přenos vodíku a elektronů prostřednictvím komplexního transportního řetězce až na kyslík, který se slučuje s H na vodu - současně s přenosem H + a e - probíhá postupná oxidace organického substrátu (alkoholy, sacharidy, lipidy, uhlovodíky, polysacharidy, ) - vyšší energetický výtěžek: C 6 H 6 O 12 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O + 38 ATP 1/ Úplná oxidace substrátu - probíhá až do vytvoření CO 2 cyklické metabolické dráhy: Krebsův cyklus (c. kyseliny citrónové) Azotobacter vinelandii, E. coli pentózový cyklus (hexózomonofosfátová dráha) fakultativní anaerobní b. - Enterobacter aerogenes, E. coli.. + alternativní dráhy - oxidace lipidů, uhlovodíků, polysacharidů, heterocyklických sloučenin 2/ Neúplná oxidace substrátu - po vytvoření určitého metabolitu zastavení oxidace substrátu (alkoholy a sacharidy) a hromadění meziproduktu (mastné kyseliny, ketony, org. kyseliny) r. Acetobacter a Gluconobacter

Hlavní metabolické dráhy pro přeměnu monosacharidů: EMP - Embden- Meyerhoff Parnasova dráha HMP - Hexózomonofosfátová dráha (dovoluje produkci pentóz pro syntézu nukleotidů) ED Entner- Doudoroffova dráha (běžná u bakterií, neprůkazná u hub) KC Krebsův cyklus

ANAEROBNÍ RESPIRACE - oxidace organického substrátu přenosem H + a e - na kyslík vázaný v molekule anorganické látky - soli kys. dusičné, sírové, oxid uhličitý - pochody probíhají za přísně anaerobních podmínek - přenos H + a e - prostřednictvím cytochromreduktázy - u chemoorganotrofních b. je org. substrát donorem H + a e - i zdrojem C - u chemolitotrofních b. - donor H + a e - anorg. látky, ale zdroj uhlíku CO 2 Procesy anaerobní respirace 1. Redukce dusičnanů na dusitany Escherichia, Shigella, Klebsiella, Staphylococcus, Mycobacterium 2. Denitrifikace redukce dusičnanů až na molekulový dusík nebo oxid dusný. 3. Redukce síranů /desulfurikace/ produkce sirovodíku Desulfovibrio 4. Redukce oxidu uhličitého /metanové kvašení/ Methanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina

DENITRIFIKAČNÍ BAKTERIE Mají schopnost redukovat nitráty na nitrity, případně až na molekulární dusík Nejznámější příklad je anaerobní dýchání (konečný akceptor elektronů kyslík z dusičnanu) C 6 H 12 O 6 + 4 NO 3-6 CO 2 + 6 H 2 O + N 2 (enzym NITRATÁZA) Většina nitrát redukujících bakterií redukuje NO 3 na NO 2-, které jsou vylučovány do prostředí Zástupci: r. Escherichia, Citrobacter, Klebsiella, Salmonella, Staphylococcus, Mycobacterium, Bacillus, Pseudomonas, Achromobacter Jen málo bakterií je schopno úplné denitrifikace, redukce až na plynný dusík 2NO 2 - + 3H 2 + 2H - N 2 + 4H 2 O Zástupce: Paracoccus denitrificans, ale i autotrofní zástupci Thiobacillus, Thiosphaera, Sporovibrio ferrooxidans Tento proces je fyziologicky významný. Probíhá v různých typech vod (kromě přírodních lokalit i např. při snižování obsahu NO 3 - ve zdrojích pitné vody nebo v biologických čistírnách odpadních vod) Půda je pak únikem N 2 do atmosféry zbavována základní živin pro rostliny

Escherichia Salmonella Staphylococcus Paracoccus denitrificans

SULFÁTREDUKUJÍCÍ (DESULFURIKAČNÍ) BAKTERIE (SRB) Mají schopnost využívat kyslík ze síranů jako akceptory elektronů a tvořit touto cestou sirovodík a sulfidy. Morfologicky různorodá skupina anaerobních bakterií. Jde o biologickou desulfurikaci SO 4 2- + 8 e - + 8 H + S 2- + 4H 2 O SRB jsou striktně anaerobní, vyžadují nízký redox potenciál Rostou na jednoduchých organických sloučeninách (mastné kyseliny, mléčnan, pyrohroznan), které oxidují na octan (Desulfovibrio, Desulfomonas) nebo na CO 2 (Desulfotomaculum) Zástupce: Desulfovibrio, Desulfotomaculum Význam SRB ve vodním prostředí spočívá ve schopnosti nahromadit v anaerobních podmínkách značná kvanta H 2 S. Jejich růst není nahromaděným H 2 S omezován. Permanentní populace se vyskytují zejména v sedimentech s nevyčerpatelným zdrojem síranu (moře, slaná jezera). V mořích - kmeny rostoucí při 104 C a tlaku až 100 MPa. H 2 S je biologicky produkován např. v sedimentech stojatých vod, v neřízených vyhnívajících procesech, ve vlhkých neprovzdušňovaných půdách Silné redukční podmínky nebezpečí koroze kovových i betonových konstrukcí ve vodě.

Desulfovibrio Desulfotomaculum Desulfuromonas

METANOGENNÍ BAKTERIE Předpokládalo se, že využívají kyseliny a alkoholy za produkce metanu V současnosti: Jsou striktně litotrofní a syntetizují CH 4 pouze z CO 2 a H 2, zatímco jejich doprovodná mikroflóra provádí rozklad organických kyselin (mravenčí, octová) a alkoholů na CO 2. Tvorba metanu je tedy komplexní proces jehož se zúčastňuje několik skupin bakterií V posledních letech intenzivně studovány i v oblasti čištění odpadních vod a likvidaci kalů, pevných odpadů a v neposlední řadě v produkci bioplynu. V menší míře dochází v přírodě ke spontánní tvorbě metanu v sedimentech stojatých vod (tvorba bublinek na hladině) Rody: Methanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina, Methanomicrobium. (ARCHAEA) Metanogenní bakterie jsou striktní anaerobové. Methanobacterium Methanococcus Methanosarcina

METABOLISMUS CHEMOLITOTROFNÍCH MIKROORGANISMŮ Získávají energii pro biosyntetické pochody oxidací anorganických sloučenin Mohou ve výživě postrádat organické látky Pokud je bakterie schopna využívat k zisku energie i organickou látku, jedná se o chemolitotrofii fakultativní, není-li tomu tak, mluvíme o chemolitotrofii obligátní. Jsou aerobní Nitrifikace (oxidace sloučenin dusíku) Sulfurikace (Oxidace síry a jejich sloučenin) Oxidace sloučenin železa

NITRIFIKAČNÍ BAKTERIE Oxidují amoniak na nitrit a nitrát 2 skupiny: bakterie nitritační (oxidují amoniak na dusitany) NH + 4 + 0,5 O 2 2H + + H 2 O + NO 2 + 272kJ Zástupci: r. Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosocystis, Methylsinus, Methylocystis, heterotrofové (Pseudomonas, Alcaligenes, aktinomycety) Bakterie nitratační (oxidují dusitany na dusičnany) NO - 2 + 0,5 O 2 NO - 3 + 71 kj Zástupci: r. Nitrobacter, Nitrocystis, aktinomycety i některé vláknité houby (Aspergillus flavus) Ekologický i ekonomický význam nitrifikace spočívá především v ovlivnění výživy rostlin Většinou autotrofní organismy x možná i heterotrofní nitrifikace (popisovaná v přirozených ekosystémech včetně vod (jezera, odpadní vody) Nitrifikační bakterie ve značném množství v půdě značné množství nitrátů se pak dostane do povrchových i podzemních vod. Při sledování samočisticích procesů indikuje zvýšený počet nitrifikačních bakterií pokročilou fázi rozkladných procesů organického znečištění, kdy již výrazně převažují mineralizační pochody

Nitrosomonas Nitrosococcus Nitrobacter Aspergillus flavus

SULFURIKAČNÍ BAKTERIE Energii získávají oxidací anorganických látek (síry) (sulfurikační bakterie) a zdrojem uhlíku pro stavbu buněk je CO 2. Chemolitotrofní. THIONOVÉ BAKTERIE Tyčinky, Např. r. Thiobacillus Průvodním jevem při oxidaci volné síry těmito bakteriemi je pokles ph až na 1. V některých horninách se vyskytují ve velkém množství v pramenech nebo kyselých důlních vodách působí korozivně na betonové vodní stavby i kovové součásti 2 S + 3O 2 + 2 H 2 O 2 H 2 SO 4 + energie Síra, která je v průběhu oxidace získávána je na přechodnou dobu ukládána vně buněk. Striktní aerobie. Některé druhy mohou získávat energii alternativně oxidací sirných sloučenin nebo Fe 2+ na Fe 3+. Nejvýznamnější je Thiobacillus ferrooxidans - schopnost využívat železo ze sulfátů, ale i ze sulfitů, případně železo elementární, které bakterie rozpouštějí Hlavní energetický zdroj přeměna Fe + 2 na Fe + 3 4FeSO 4 + 2H 2 SO 4 + O 2 2 Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2 H 2 O Thiobacillus ferrooxidans

Druhou skupinou bezbarvých sirných bakterií jsou VLÁKNITÉ SIRNÉ BAKTERIE, vyskytující se v místech přísunu H 2 S i O 2, tvoří nápadné VLÁKNITÉ POVLAKY na dně stojatých vod. Jsou nebarevné a vyžadují pro růst CO 2 Oxidují sulfidy na síru, kterou ukládají jako rezervní látku uvnitř buněk, získávají tak energii Po vyčerpání sulfidů oxidují intracelulárně síru, když ji vyčerpají, organismus hyne. H 2 S + 0,5 O 2 S + H 2 O + 172 kj S + 0,5O 2 + H 2 O H 2 SO 4 + 494 kj Typičtí zástupci vodní mikroflóry. Zástupci Thiothrix, Beggiatoa, Thiobacterium. Dokáží akumulovat značné množství síry, a některé druhy mají význam při mikrobiálním loužení rud. Jsou bezbarvé, vláknité. Vyskytují se ve sladkých vodách i v mořích za přítomnosti H 2 S. Bývají sukcesním organismem při rozkladu organické hmoty (např. nárostů ve stojatých vodách) a objevují se v biocenózách čistíren. Beggiatoa

ŽELEZITÉ BAKTERIE Bakterie schopné redukované formy železa oxidovat a při tom využít energii, která se při této oxidaci uvolňuje pro své metabolické procesy. Někdy jsou fyziologicky spojeny se vztahem k oxidaci manganu. Rostou ve vodách kde se buď železo hromadí nebo kam je přinášeno trvale i v menším množství (nejčastěji z geologických vrstev v místě vodního zdroje). Mohou být litotrofní, organotrofní; oxidační procesy můžou nebo nemusí poskytovat energii Oxidují Fe 2+ na Fe 3+ které se jako rezavá sraženina Fe (OH) 3 usazuje v pochvách buněk nebo je vylučována do prostředí Současně probíhají oxidoredukční pochody ve vodě za přítomnosti sirovodíku: Fe 2 O 3 + 3 H 2 S FeS + 3 H 2 O + S Železité bakterie se mohou vyskytovat v podzemních vodách, minerálních pramenech i v pitné vodě všude, kde je zajištěn stálý a dostatečný přísun železa, složka mikroflóry důlních vod Zástupci: Gallionella, Leptothrix, Cladothrix, Siderocapsa, Sideromonas, Siderocystis Thiobacillus ferrooxidans kromě železa oxiduje i redukované sloučeniny síry.

Převážná většina jsou aerobní, rostoucí za mezofilních i psychrofilních podmínek Autotrofní, heterotrofní Mají inkrustace z Fe(OH) 3 ve svém slizovitém obalu nebo bez obalu a trojmocné železo je vylučováno do okolí buněk. 4FeCO 3 + 6H 2 O + O 2 4 Fe(OH) 3 + 4 CO 2 + 238 kj Siderocapsa Leptothrix ochracea Gallionella ferruginea

Některé železité bakterie oxidují kromě železa i mangan, který mohou někdy i preferovat Oxidované množství soli manganu však musí být proti zdrojům železa podstatně vyšší, neboť energetický zisk je při oxidaci na čtyřmocný mangan menší MANGANOVÉ BAKTERIE bakterie oxidující dvojmocné formy manganu na čtyřmocné a vyšší formy MnCO 3 + H 2 O Mn(OH) 2 + CO 2 + 216 kj Tyto druhy mají pochvy, stopky či kapsule po nějaké dobře silně inkrustovány sloučeninami Mn 4+, které jim dávají výrazné tmavohnědé až černohnědé zbarvení. Vyskytují se při úpravě vody na pitnou ve zdrojích se zvýšeným obsahem manganu, ve stojatých vodách při hromadném rozkladu zelené hmoty Zástupce: Clonothrix Clonothrix

METABOLISMUS FOTOTROFNÍCH MIKROORGANISMŮ Schopnost využívat světlo jako zdroj energie OXYGENNÍ FOTOSYNTÉZA Sinice, prochlorofyta Fotolitotrofní organismy - Voda donorem elektronů, oxid uhličitý je fixován na organické sloučeniny a jako vedlejší produkt se uvolňuje kyslík. Tato reakce se dá zjednodušeně vyjádřit rovnicí: 6 CO 2 + 12 H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 + 6 H 2 O Tylakoidy (Chlotofyl a (b,c,d)) Fykobilizómy (Fykobiliproteiny) Anabaena sp.

ANOXYGENNÍ FOTOSYNTÉZA Některé bakterie jsou také schopny využívat světlo jako zdroj energie. Díváme se na ně jako na přežitky počátku evoluce fotosyntézy, neboť nevyužívají jako zdroj vodíku vodu, ale sulfan. Tato fotosyntéza tedy probíhá za nepřítomnosti kyslíku, nazýváme ji tedy anoxygenní fotosyntéza. Fotolitotrofové Jsou to purpurové sirné bakterie (Chromatium) a zelené sirné bakterie (Chlorobium). Vodík pro redukci CO 2 poskytují anorganické sloučeniny (sirovodík nebo thiosíran) Chromatium Chlorobium

Fotoorganotrofové Organické sloučeniny slouží jako zdroj vodíku pro redukci oxidu uhličitého a také jako zdroj uhlíku Nesirné purpurové bakterie (Rhodospirillaceae) Rostou jako fotoorganotrofové, za přítomnosti O 2 jako chemoorganotrofové Bakteriochlorofyly u fototrofních bakterií Rhodopseudomonas Purpurové nesirné bakterie Purpurové sirné bakterie Zelené bakterie a nebo b a nebo b c,d nebo e malé množství a