Κεφάλαιο 1: Εισαγωγή. Κεφάλαιο 2: Η Βιολογία των Ιών

Transcript

1 Κεφάλαιο 1: Εισαγωγή 1.1 Μικροοργανισμοί, Μικροβιολογία και Μικροβιολόγοι Μικροοργανισμοί Μικροβιολογία Μικροβιολόγοι Σύντομη Ιστορική Εξέλιξη της Μικροβιολογίας Η Συμβολή των Μικροοργανισμών στον Πλανήτη Γη Μικροβιακοί πληθυσμοί, κοινωνίες, οικοσυστήματα Η επίδραση των μικροοργανισμών στον άνθρωπο Η επίδραση των μικροοργανισμών στη γεωργία Η επίδραση των μικροοργανισμών στη βιομηχανία τροφίμων Ο ρόλος των μικροοργανισμών στην ανακύκλωση του νερού Βιοεξυγείανση (Bioremediation): χρήση των μικροοργανισμών στη διαδικασία αποικοδόμησης των ρυπαντών Μικροοργανισμοί και ενέργεια Βιοτεχνολογία και μέλλον Στοιχειώδης Βιοχημεία του Μικροβιακού Κυττάρου Μόρια του κυττάρου Η Εξέλιξη των Μικροοργανισμών και η Θέση τους στον Έμβιο Κόσμο Οι θεμελιώδεις αρχές της κυτταρικής ζωής Τα βασικά χαρακτηριστικά του ζώντος κυττάρου Θεωρίες εξέλιξης των μικροοργανισμών Ταξινόμηση των Μικροοργανισμών Μικροβιακό Κύτταρο Προκαρυωτικό Κύτταρο Μορφολογικά χαρακτηριστικά Χημική Σύσταση Δομή Το ευκαρυωτικό κύτταρο Μορφολογικά χαρακτηριστικά Χημική σύσταση Δομή Κεφάλαιο 2: Η Βιολογία των Ιών 2.1 Γενικά Περί Ιών Ιστορία της Ιολογίας Ορισμός των ιών Γενικά χαρακτηριστικά των ιών Χημική σύσταση των ιών Δομή των ιών Αντιγραφή των ιών Ιοί Βακτηρίων : Βακτηριοφάγοι ή Φάγοι Η βιοδοκιμή της παρουσίας των βακτηριοφάγων Μορφολογία και δομή των βακτηριοφάγων... 94

2 2.2.3 Αντιγραφή των φάγων Αντιγραφή ενός λοιμογόνου φάγου: ο λυτικός κύκλος Αντιγραφή των υπολοιμογόνων φάγων Φυτικοί Ιοί Μορφολογία φυτικού ιού Αντιγραφή φυτικών ιών Ζωικοί Ιοί Αντιγραφή των ζωικών ιών Η τεχνική των ιστοκαλλιεργειών Προσρόφηση Διείσδυση Ενδοκυτταρική ανάπτυξη Βιοσύνθεση του ιϊκού DNA Βιοσύνθεση των RNA ζωικών ιών Ωρίμανση και Απελευθέρωση Συσχέτιση Ιών και Πλασμιδίων - Ογκογόνοι Ιοί Ταξινόμηση των Ιών Ιοειδή Κεφάλαιο 3: Μικροβιακή Θρέψη (Στοιχειά Βιοχημείας και Μεταβολισμού των Μικροοργανισμών) 3.1 Περί Θρεπτικών Απαιτήσεων των Μικροοργανισμών Άνθρακας Άζωτο Οξυγόνο Φωσφόρος και Θείο Αυξητικοί παράγοντες Κατηγορίες Μικροοργανισμών Ανάλογα με τον Τρόπο Θρέψης τους Ως προς την πηγή άνθρακα Ως προς την πηγή ενέργειας Ως προς την πηγή υδρογόνου ή/και ηλεκτρονίων Ως προς το συνδυασμό των απαιτήσεων τους σε άνθρακα, ενέργεια, υδρογόνο ή/και ηλεκτρόνια Μικροβιολογικά Θρεπτικά Υποστρώματα Ορισμός Κατηγορίες μικροβιολογικών θρεπτικών υποστρωμάτων Κατηγορία I: ως προς τη χημική σύσταση (γνωστή ή άγνωστη) Κατηγορία II : ως προς το είδος των μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σ' αυτά Κατηγορία III : ως προς το αν υποστηρίζεται περισσότερο η αύξηση των βακτηρίων ή των μυκήτων Κατηγορία IV: ως προς το αν είναι υγρά ή στερεά Κατηγορία V: ως προς το αν υποστηρίζεται η αύξηση των αναερόβιων μικροοργανισμών Κατηγορία VI: θρεπτικά υποστρώματα εμπλουτισμού Κατηγορία VII : θρεπτικά υποστρώματα για μικροβιολογικές βιοδοκιμές

3 Κατηγορία VIII: θρεπτικά υποστρώματα για τον προσδιορισμό και ταυτοποίηση των μικροοργανισμών Κεφάλαιο 4: Η Μικροβιακή Αύξηση και η Κινητική της 4.1 Εισαγωγή Βασικές έννοιες και αρχές Αύξηση μικροβιακού πληθυσμού Κυτταρική αύξηση Αύξηση και σύνθεση των μακρομορίων Μικροβιακή Αύξηση σε Κλειστό Περιβάλλον Αύξηση σε μη περιοριστικές συνθήκες περιβάλλοντος - Βασικές εξισώσεις αύξησης Αύξηση σε περιοριστικές συνθήκες περιβάλλοντος Επίδραση της συγκέντρωσης του υποστρώματος στον ειδικό ρυθμό αύξησης κάτω από περιοριστικές συνθήκες περιβάλλοντος Περιορισμός της αύξησης εξ' αιτίας της εξάντλησης του υποστρώματος που περιορίζει την αύξηση - Συντελεστής Απόδοσης Απόκλιση του συντελεστή απόδοσης - Ενέργεια συντήρησης Αποκλίσεις των παραμέτρων κατά την αύξηση των μικροοργανισμών κάτω από περιοριστικές συνθήκες Μικροβιακή Αύξηση σε Ανοικτό Περιβάλλον - Συνεχής Καλλιέργεια Κινητική του συστήματος συνεχούς καλλιέργειας Ο ρυθμός αραίωσης Ο ρυθμός αραίωσης και η συγκέντρωση της βιομάζας Ο ρυθμός αραίωσης και η συγκέντρωση του υποστρώματος που περιορίζει την αύξηση Η βιομάζα και η συγκέντρωση του υποστρώματος που περιορίζει την αύξηση σε συνθήκες δυναμικής ισορροπίας Δημιουργία και διατήρηση των συνθηκών δυναμικής ισορροπίας Ο κρίσιμος ρυθμός αραίωσης, D crit, ο υπολογισμός του μέγιστου ειδικού ρυθμού αύξησης από την κινητική απομάκρυνσης των μικροοργανισμών από το δοχείο καλλιέργειας Κεφάλαιο 5: Μικροβιακή Καλλιέργεια 5.1 Εξειδικευμένες Μικροβιακές Τεχνικές για την Καλλιέργεια των Μικροοργανισμών στο Εργαστήριο Ορισμός μικροβιακής καλλιέργειας Απομόνωση μικροοργανισμού σε καθαρή καλλιέργεια Μέθοδος διαδοχικών αραιώσεων Μέθοδος παραλλήλων γραμμών σε στερεό θρεπτικό υπόστρωμα Διασπορά των μικροοργανισμών σε τρυβλίο Petri Αραίωση του εμβολίου με θρεπτικό υπόστρωμα σε τρυβλίο Μορφολογία και αύξηση αποικιών

4 5.2 Εκτίμηση του Μικροβιακού Πληθυσμού Ολικός αριθμός κυττάρων (άμεση μικροσκοπική καταμέτρηση) Εκτίμηση του αριθμού βιώσιμων κυττάρων Προσδιορισμός της συγκέντρωση της βιομάζας Μέθοδος ηθμομεμβράνης (διήθηση) Κεφάλαιο 6: Έλεγχος της Μικροβιακής Αύξησης 6.1 Η Έννοια του Μικροβιακού Ελέγχου Έλεγχος της μικροβιακής αύξησης με φυσικές μεθόδους Θερμότητα Διήθηση Ψύξη Αφυδάτωση Οσμωτική πίεση Ακτινοβολία Έλεγχος της μικροβιακής αύξησης με χημικές μεθόδους Αρχές που διέπουν μια αποτελεσματική απολύμανση Είδη απολυμαντικών Αντιβιοτικά Ιντερφερόνες Κεφάλαιο 7: Επίδραση Φυσικοχημικών Παραγόντων στη Μικροβιακή Αύξηση 7.1 Γενική Εκτίμηση Περί Συνθηκών Περιβάλλοντος των Μικροοργανισμών Η Επίδραση της Θερμοκρασίας στη Μικροβιακή Αύξηση Κατηγορίες μικροοργανισμών ανάλογα με το θερμοκρασιακό τους άριστο Μοριακή βιολογία των θερμόφιλων οργανισμών Μοριακή βιολογία των ψυχρόφιλων και ψυχρότροφων Η Επίδραση της Οξύτητας και Αλκαλικότητας στη Μικροβιακή Αύξηση (pη) Κατηγορίες μικροοργανισμών ανάλογα με το εύρος του pη Υδατοπεριεκτικότητα Περιβάλλοντος Κεφάλαιο 8: Μικροοργανισμοί και Περιβάλλον Βιογεωχημικοί Κύκλοι Στοιχείων 8.1 Εισαγωγή Οι Κύκλοι του Ανθρακα, Υδρογόνου και Οξυγόνου Ο κύκλος του άνθρακα Ο άνθρακας στην τροφική αλυσίδα Μεθανογένεση

5 Οξυγένεση Κύκλος του μονοξειδίου του άνθρακα Μικροβιακή αποικοδόμηση πολυσακχαριτών Μικροβιακή διάσπαση λιγνίνης Η κίνηση άνθρακα σ' ένα υδάτινο οικοσύστημα Ο κύκλος του υδρογόνου Ο κύκλος του οξυγόνου Κύκλοι Αζώτου, Θείου, Φωσφόρου, Σιδήρου και άλλων Στοιχείων Ο κύκλος του αζώτου Δέσμευση του μοριακού αζώτου (Ν2) Αμμωνοποίηση Νιτροποίηση Αναγωγή νιτρικών και απονιτροποίηση Ο κύκλος του θείου Οξειδωτικές μετατροπές θείου Υδροθερμικοί διέξοδοι Αναγωγική μετατροπή του θείου (S) Ο κύκλος του φωσφόρου Ο κύκλος του σιδήρου Ο κύκλος του μαγγανίου Ο κύκλος του ασβεστίου Ο κύκλος του υδραργύρου Κεφάλαιο 9: Βιοποικιλότητα των Μικροοργανισμών: Βακτήρια, Αρχαία και Ευκαρυωτικοί Οργανισμοί 9.1 Μικροβιακή Ταξινόμηση και Φυλογένεση Ταξινόμηση Φυλογένεση Προκαρυωτικοί Οργανισμοί Βακτήρια Αρνητικά κατά GRAM βακτήρια Θετικά κατά GRAM βακτήρια Αρχαία Το κυτταρικό τοίχωμα των Αρχαίων Λιπίδια και μεμβράνες των Αρχαίων Γενετικά, μοριακά και μεταβολικά στοιχεία της βιολογίας των Αρχαίων Ταξινόμηση των Αρχαίων Ευκαρυωτικοί Οργανισμοί Μύκητες Διασπορά και σπουδαιότητα των μυκήτων Δομή των μυκήτων Θρέψη και μεταβολισμός των μυκήτων Αναπαραγωγή Εργαστηριακές Ασκήσεις Κανονισμός Εργαστηριακών Ασκήσεων

6 Άσκηση 1η Μικροβιολογικά θρεπτικά υποστρώματα - Ασηπτικές μέθοδοι εργασίας - Αποστείρωση Άσκηση 2η Εμβόλιο - Μέθοδοι εμβολιασμού Άσκηση 3η Απομόνωση μικροοργανισμού σε καθαρή καλλιέργεια Άσκηση 4η Εκτίμηση των παραμέτρων προσδιορισμού του μικροβιακού πληθυσμού Άσκηση 5η Εκτίμηση της μικροβιακής αύξησης σε κλειστό σύστημα καλλιέργειας (batch culture) Άσκηση 6η Επίδραση της θερμοκρασίας και του pη στη μικροβιακή αύξηση Άσκηση 7η Έλεγχος της μικροβιακής αύξησης - Αντιμικροβιακοί παράγοντες Άσκηση 8η Προσδιορισμός της μεταβολικής δραστηριότητας του εδαφικού μικροβιακού πληθυσμού - Ειδική ενεργότητα φωσφατασών Άσκηση 9η Μικροβιολογία εδάφους - Κύκλος αζώτου Άσκηση 10η Μικροβιολογία τροφίμων: Ποιοτικός και ποσοτικός έλεγχος του γάλακτος 415 Άσκηση 11η Ταυτοποίηση βακτηρίων και ζυμών Άσκηση 12η Ταυτοποίηση Νηματοειδών Μυκήτων