Mikrobiologija Predavanje 1

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Sveučilište u Zagrebu Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

CILJ KOLEGIJA ’Upoznati se s povijesnim putem razvoja mikrobiologije ’ Saznati što su makromolekule, kakva im je struktura i uloga ’ Upoznati se s građom mikroskopa i pripremom uzoraka za mikroskopiranje ’ Upoznati općenita svojstva mikroorganizama (prokariotske i eukariotske stanice) i njihovu sistematiku i nomenklaturu ’ Saznati što su enzimi i vrste energijskih metabolizama u mikroorganizama ’ Upoznati metabolizamske razlike među mikoorganizmima, uzgoj u laboratorijskim uvjetima te rast i razmnožavanje

Preddiplomski studij: EKOINŽENJERSTVO Kolegij : MIKROBIOLOGIJA

Dr. sc. Felicita Briški, red. prof. [email protected]

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

“Mikrobi su svugdje, mikrobi su svemoćni, mikrobi će imati posljednju riječ”

POVIJEST RAZVOJA MIKROBIOLOGIJE (I)

Luis Pasteur

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Sadržaj I dijela • • • •

POVIJEST MIKROBIOLOGIJE MIKROBNI SVIJET OTKRIĆE OPTIČKE LEĆE STARA TEORIJA O POSTANKU ŽIVOTA I POBIJANJE STARE TEORIJE • KLASIFIKACIJA MIKROORGANIZAMA • KLASIFIKACIJA ŽIVIH BIĆA od 1990.

POVIJEST MIKROBIOLOGIJE • • • • •

Stvaranje Zemlje Pojava mikroorganizama Stvaranje atmosfere s O2 Pojava prvog hominida Pojava modernog čovjeka -

prije prije prije prije prije

4,6 milijarde godina 3,6 milijarde god. 2-1,5 milijarde god. 3,6 milijuna god. 130 tisuća godina

MIKROBIOLOGIJA - mlada znanstvena disciplina, tek malo više od 100 godina - iako prvi zapisi o mikroorganizmima vode već u 17. stoljeću

1

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Vremenska linija stvaranja živog svijeta 4,6 md.

3,8 md.

3,6 md.

555 mil.

500

420

360 mil.

450 milijuna god. – artropodi prelaze na tlo 420 “ “ - razvijaju se kopnene biljke 360 “ “ - četveronožni kralježnjaci dolaze na kopno 250 mil.

248

225

130

65

3,6 mil.

130 tis.

4,6 milijarde god. – veliki prasak i nastanak ZEMLJE 3,8

“

“

- replikacija molekula prekursora DNK

3,6

“

“

- pojava jednostaničnih bakterija, O2 u atmosferi

555 milijuna god. - razvijaju se višestanični morski organizmi 500

“

“

- razvijaju se kralježnjaci slični ribama

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

250 milijuna god. 248 milijuna 225 milijuna 130 “

- nastaje super-kontinent, prisutne šume, reptili - nestanak većine života, razaranje kontinenta - pojava dinosaura - današnji raspored kontinenta, pojava cvijeća

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

65

milijuna - veliki asteroid pada na poluotok Jukatan, nestaju dinosaurusi

3,6

milijuna - u Africi živi prvi hominid, od milja nazvan “Lucy” - počinje ledeno doba i nestaju sisavci

130 tisuću god. - razvijaju se anatomski moderni ljudi 75 tisuća god. kasnije - njihovi nasljednici stvaraju pećinske slike, početni razvoj svijesti

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

OTKRIĆE OPTIČKE LEĆE ¾ Omogućilo napredak mikrobiologije ¾ ANTONY van LEEUWENHOECK (1632. – 1723.) - nizozemski trgovac suknom - znanstvenik-amater - izradio oko 247 jednostavnih mikroskopa (P=270 ×), prije toga postojali samo s povećanjem oko 50× - Kraljevsko društvo u Londonu izvještavao o otkrićima - promatrao gljivice, plijesni, najveće bakterije, protozoe

MIKROBNI SVIJET

¾ Mikroorganizmi: - sićušni, veličine nekoliko μm ¾ Imaju važnu ulogu u prirodi ¾ Ljudi su upotrebljavali: - neke vrste mikroorganizama stoljećima, - a nisu bili svjesni mnoštva ostalih ¾ Prva istraživanja: datiraju još iz 17. stoljeća

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Mikroskopi van LEEUWENHOECKA (lijevo) LISTERA (1830. desno) RAZLIČITE FOKUSNE TOČKE

Kromatska aberacija

i

1 FOKUSNA TOČKA

Akromatska aberacija

2

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

STARA TEORIJA O POSTANKU ŽIVOTA I POBIJANJE STARE TEORIJE

Pokus Francesca Redi

¾ Još od Aristotela ( 384-352 p.n.e.) tvrdilo se: “Iz starih krpa spontanom generacijom nastaju miševi” ¾ Teorija spontane generacije – zadržala se do 16. stoljeća ¾ Francesco Redi se prvi suprotstavio:  dokazao da se u gnjilom mesu ličinke ne razvijaju same od sebe,  nego su one razvojni oblici muhe

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

¾ Luis Pasteur, francuski kemičar (1822. –1895.) – zadao konačni udarac teoriji spontane generacije

¾ Pokus – otvoreni grlić boce izvučen u obliku gušćeg vrata

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

¾ Robert Koch, njemački liječnik (1843.-1910.) Pasteurov suvremenik, otkriva uzročnike: ¾ bedrenice, ¾ tuberkuloze i ¾ kolere ¾ Pronalazi postupke za proučavanje bakterija ¾ Teorija o postanku bolesti: postavio 4 osnovna postulata za priznavanje uzročnika neke bolesti

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

¾ John Tyndall engleski istraživač (1820.1893.) – dokazao da prašina u zraku nosi bakterije (termolabilne i termostabilne).

¾ Njegovi pokusi su osnova višekratne sterilizacije, nazvane po njemu “TINDALIZACIJA” (detalje naučiti iz udžbenika)

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Četiri Kochova postulata 1.

U bolesnog uvijek mora biti prisutan određeni mikroorganizam

2.

Taj mikroorganizam iz tijela mora se izolirati u laboratoriju u čistoj kulturi

3.

Izdvojena čista kultura mora uzrokovati istu bolest kada se ponovo unese u organizam

4.

Iz pokusno cijepljenog organizma mora se mikroorganizam ponovo izdvojiti u čistoj kulturi

3

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

KLASIFIKACIJA MIKROORGANIZAMA

1901. - Robert Koch istražuje uzročnike malarije na Brijunima mikroskop (lijevo) i bista isklesana u stijeni (desno)

¾ 1886. Haeckel: uz 2 carstva BILJKE i ŽIVOTINJE uvodi 3. carstvo PROTISTA ¾ 1938. Copeland: bakterije svrstava u 4. carstvo MONERA ¾ 1959. Whittaker: Izdvaja FUNGE u 5. carstvo ¾ Krajem 1970-tih Whoese i Fox predlažu filogenetsku klasifikaciju: - stvaraju dendrograme na osnovi sekvenciranja 16S rRNK - uvode pojam arheobakterija ¾ 1990. prihvaćena filogenetska klasifikacija i predložene su 3 DOMENE

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

I.

KLASIFIKACIJA ŽIVIH BIĆA od 1990. ¾ 3 DOMENE (imperij,nadcarstvo, područje) I Domena bakterija II Domena arhea III Domena eukarija

IV Virusi – nisu biološke jedinke ali su biološki značajni

¾ Carstva za sada nedefinirana, pa su bakterije svrstane u kola I

II III IV V

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

BAKTERIJE (lat. bacteria) – prosječna veličina stanica 1-5 µm

(lat. phylum) Kolo Eubacteria (prave bakterije) prokarioti, jednostanični, oblici štapićasti i sferični, prisutni svugdje, većina saprofiti a neki patogeni Kolo Cyanobacteria – prokarioti, filamentozni oblik ili želatinozne kolonije, fotosintetske stanice Kolo Proteobacteria - N-fiksirajuće bakterije Kolo Spirochetes - spiralne bakterije Kolo Chlamydiae - intracelularni paraziti

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Mikroskopski snimak preparata nekih predstavnika pravih bakterija

Lactobacillus sp.štapići u lancu

Mikroskopski snimak preparata nekih predstavnika modrozelenih bakterija (graditelji Zemljine atmosfere)

Nostoc Oscillatoria Streptococcus pyogenes – koki u lancu

4

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

II. ARHEA - (lat. Archaea)

Mikroskopski snimak preparata nekih predstavnika metanogenih bakterija

Grupa mikroorganizama koja živi u ekstremnom okolišu: 1. Carstvo Crenarchaeota: termofili 2. Carstvo Euryarchaeota: metanogeni i halofili 3. Carstvo Korarchaeota: mikroorganizmi prisutni u nekim vrućim izvorima Methanothrix

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Nakupine stanica Methanosarcina

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Mikroskopski snimak preparata nekih predstavnika Protista jednostanične protozoe Lionotus – plivajuća cilijata Vorticella – pričvršćena cilijata

III. EUKARIJE (lat. Eukarya) ¾ Eukariotske stanice:

jednostanične i višestanične, veličina od 10 - 100 µm 1. Carstvo Protista - jednostanični organizmi, poznatiji naziv praživotinje, veličina od 2 do > 100 µm 2. Carstvo Fungi - jednostanični a) plijesni: spore φ = 2 - 6 µm b) kvasci: stanice φ = 5 - 8 µm Neki predstavnici Funga tvore i askospore φ = 8 - 9 µm - višestanični (mesnate gljive) 3. Carstvo Plantae - višestanični organizmi 4. Carstvo Animalia - višestanični organizmi

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Euplotes – puzajuća cilijata

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Mikroskopski snimci preparata nekih predstavnika jednostaničnih Fungi

Mikroskopski snimak preparata nekih predstavnika višestaničnih biljnih vrsta

spore

Kvasac Saccharomyces

stanice Plijesan Aspergillus

askospore askospore

POKOŽICA LUKA Plijesan Sordaria

PRESJEK KORJENA KUKURUZA

5

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Mikroskopski snimak preparata nekih predstavnika višestaničnih biljnih vrsta

Mikroskopski snimak preparata višestanične životinjske vrste

• Preparat svinjske kože

VODENA KUGA

DLAČICA PRAŠNIKA

Fakultet kemijskog inž inženjerstva Sveuč Sveučiliš ilište u Zagrebu i tehnologije

Pitanja za ponavljanje 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Opišite doprinos van Leeuwenhoecka u razvoju mikrobiologije. Objasnite staru teoriju o postanku života. Opišite i nacrtajte pokus Francesca Redija. Kako su Pasteurovi pokusi riješili pitanje mikroorganizama u zraku (i nacrtajte)? Što znate o John Tyndallu. Uloga Roberta Kocha u mikrobiologiji i navedite koja je 4 zahtjeva postavio u teoriji o postanku bolesti. Ukratko objasnite razvoj klasifikacije mikroorganizama. Kada i koju su klasifikaciju mikroorganizama predložili Whoese i Fox. Navedite prosječnu veličinu bakterijske stanice. Navedite prosječnu veličinu stanice kvasca.

6