Δ.Π.Μ.Σ. Επιστήμη & Τεχνολογία Υδατικών Πόρων

Δ.Π.Μ.Σ. Επιστήμη & Τεχνολογία Υδατικών Πόρων ΒΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΟ ΥΔΑΤΙΝΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΔΙΑΦΑΝΕΙΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Κ. ΝΟΥΤΣΟΠΟΥΛΟΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΜΠ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ, ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ, ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΒΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΟ ΥΔΑΤΙΝΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Βιοχημεία είναι η επιστήμη που ερευνά τα χημικά φαινόμενα της ζωής (χημεία της ζωντανής ύλης = χημεία της ζωής ). Γιατί μελετάται η βιοχημεία? Είναι ένας από τους σημαντικότερους τομείς των επιστημών και μελετάται ως : ένας κλάδος της βιολογίας (βασική επιστήμη) μία εφαρμοσμένη επιστήμη (ιατρική, βιομηχανία, βιοτεχνολογία, γεωργία, περιβαλλοντική τεχνολογία)

Συνοπτική ύλη μαθήματος Μικροοργανισμοί στο υδάτινο περιβάλλον, ταξινόμηση μικροοργανισμών, μέθοδοι μικροσκοπικής παρατήρησης μικροοργανισμών κυτταρική δομή και λειτουργία βακτηριδίων, μυκήτων και πρωτόζωων. Χημική σύσταση μικροοργανισμών, μηχανισμοί πρόσληψης τροφών, ανάπτυξη μικροοργανισμών, κινητικές ανάπτυξης, επίδραση περιβαλλοντικών παραμέτρων. Στοιχειομετρία μικροβιακής ανάπτυξης (ημιαντιδράσεις), η έννοια του συντελεστή μετατροπής βιομάζας. Ένζυμα (βασικές αρχές και κινητικές). Ενέργεια και μεταβολισμός, μεταφορείς ενέργειας και ηλεκτρονίων. Βιοχημικές οδοί (καταβολισμός - αναβολισμός), ο ρόλος της ενέργειας στη σύνθεση. Μικροοργανισμοί και βιοχημικές διεργασίες κατά την επεξεργασία υγρών αποβλήτων (τύποι μικροοργανισμών και κύριες μεταβολικές διεργασίες, κινητικές ανάπτυξης, διαφορική ανάπτυξη και δυναμική πληθυσμών, νηματοειδείς μικροοργανισμοί). Βιοαντιδραστήρες και επίδραση του καθεστώτος ροής και μίξης στις διεργασίες επεξεργασίας. Ασθένειες που μεταδίδονται με το νερό (παθογόνα βακτηρίδια, πρωτόζωα και ιοί), οι μικροοργανισμοί ως δείκτες ποιότητας του νερού, μέθοδοι αποστείρωσης, απολύμανσης και υγειονοποίησης. Χρήση βιολογικών δεικτών για την κατάταξη υδάτινων σωμάτων σε κατηγορίες ποιότητας.

Προτεινόμενη βιβλιογραφία Madigan, Martinko, Parker, Brock: Βιολογία των μικροοργανισμών, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, 2005. Brock, Madigan, Martinko, Parker "Biology of Microorganisms" Prentice-Hall Inc. Pescot, Harley, Klein "Microbiology" Wm.C.Brown Publishers, 1990 L. Grady, H.C. Lim, Biological Wastewater Treatment: Theory and Applications, Marcel Dekker Inc., New York and Basel. J. Wanner " Activated Sludge Bulking and Foaming Control" Technomics Publishing Co, Lancaster-Basel, 1994.

http://postgra.hydro.ntua.gr/ Πρόσθετο υλικό μαθήματος

Βασικοί ορισμοί Μικροοργανισμοί: μεγάλη και ποικίλη ομάδα μικροσκοπικών οργανισμών αποτελούμενοι από ένα κύτταρο ή μία μικρή ομάδα κυττάρων. Κύτταρο: η θεμελιώδης μονάδα της ζωής (ένα ανοιχτό σύστημα που μεταβάλλεται συνεχώς. Πληθυσμοί: συναθροίσεις συγγενικών κυττάρων που έχουν προέλθει από γονιδιακές διαιρέσεις ενός κυττάρου. Ενδιαίτημα: η περιβαλλοντική θέση στην οποία αναπτύσσεται ένας μικροβιακός πληθυσμός. Μικροβιακή κοινότητα: συνάθροιση κυτταρικών πληθυσμών που συμβιώνουν και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Οικοσύστημα: το σύνολο των ζωντανών οργανισμών συμπεριλαμβανομένου του περιβάλλοντος στον οποίο διαβιούν (υδατικά, χερσαία, ανώτεροι οργανισμοί).

Κατηγορίες οργανισμών Μακροοργανισμοί Προκαρυωτικοί? Ευκαριωτικοί Ζώα Φυτά Μικροοργανισμοί Αρχαία Βακτήρια Άλγη Πρωτόζωα Μύκητες

Το δένδρο της ζωής Τα 5 βασίλεια Ζώα Φυτά Μύκητες Προκαρυώτες Πρωτόζωα, άλγη Βακτήρια

Το δένδρο της ζωής Από τα 5 βασίλεια στους τρεις εξελικτικούς χώρους BIOΛOΓIA TΩN MIKPOOPΓANIΣMΩN ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

BIOΛOΓIA TΩN MIKPOOPΓANIΣMΩN ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ Στάδια βιολογικής εξέλιξης στη γη

BIOΛOΓIA TΩN MIKPOOPΓANIΣMΩN ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

Μικροοργανισμοί και άνθρωπος Ιατρική: παθογόνοι νοσογόνοι μικροοργανισμοί, φάρμακα Γεωργία: ψυχανθή φυτά, πέψη μηρυκαστικών, ασθένειες Τρόφιμα: συντήρηση τροφών, τροφικές μολύνσεις, παραγωγή γαλακτοκομικών, προϊόντων αρτοποιίας, αλκοολούχα ποτά. Ενέργεια: παραγωγή φυσικού αερίου (μεθάνιο), παραγωγή βιομάζας από φωτοτροφικούς μικροοργανισμούς, βιοκαύσιμα. Περιβαλλοντική τεχνολογία: επεξεργασία λυμάτων, αποκατάσταση εδαφών. Βιοτεχνολογία: αξιοποίηση μικροοργανισμών σε μεγάλης κλίμακας βιομηχανικές διαδικασίες παραγωγής (προϊόντα μεγάλης εμπορικής αξίας). Η σημασία του απείρως μικρού στη φύση είναι απείρως μεγάλη (Louis Pasteur)

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ ΟΜΑΔΟΠΟΙΗΣΗ ΣΕ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΜΕ ΚΟΙΝΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΝΟΜΑΣΙΑ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΓΙΑ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΓΕΝΕΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΜΟΡΙΑΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Πρωτείνες Νουκλεϊκό οξύ

ΙΕΡΑΡΧΙΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ ΒΑΣΙΛΕΙΟ ΦΥΛΟ ΤΑΞΗ ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑ ΓΕΝΟΣ ΕΙΔΟΣ (KINGDOM) (PHYLUM) (CLASS) (FAMILY) (GENUS) (SPECIES) ΟΝΟΜΑΣΙΑ ΒΑΣΕΙ ΕΙΔΟΥΣ ΚΑΙ ΓΕΝΟΥΣ π.χ. ΓΕΝΟΣ : Escherichia ΕΙΔΟΣ : coli ONOMA : Escherichia coli (E. Coli) Άλλα παραδείγματα: M. parvicella (Microthrix parvicella) Ps. aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa) S. dysenteriae (Shigella dysenteriae) BERGEY S MANUAL OF SYSTEMATIC BACTERIOLOGY

Φυλλογεννετικό δένδρο βακτηρίου M. parvicella

ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΟΡΑΤΟΥ ΦΩΤΟΣ ΦΩΤΕΙΝΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΟΡΑΤΟΥ ΦΩΤΟΣ ΣΚΟΤΕΙΝΟΥ ΠΕΔΙΟΥ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΟΡΑΤΟΥ ΦΩΤΟΣ ΑΝΤΙΘΕΤΩΝ ΦΑΣΕΩΝ (PHASE CONTRAST) ΦΘΟΡΙΖΟΝ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ (FLUORESCENCE MICROSCOPE) ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ T.E.M. (Μετάδοσης) S.E.M. (Σάρωσης) SCANNING TUNNELING MICROSCOPE

ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΦΩΤΟΣ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΜΕΓΕΘΥΝΣΗ 1000-1500 > 100,000 ΔΙΑΚΡΙΤΟΤΗΤΑ (RESOLUTION) 0,2 μm 0,5 nm

Μικροσκόπιο φωτεινού πεδίου Μικροσκόπιο αντίθεσης φάσεων Μικροσκόπιο σκοτεινού πεδίου BIOΛOΓIA TΩN MIKPOOPΓANIΣMΩN ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

Μικροσκόπιο αντίθεσης φάσεων Μικροσκόπιο αντίθεσης φάσεων Χρωστική Gram Χρωστική Neisser

Μικροσκόπιο φθορισμού Μικροοργανισμοί PAO Μικροσκόπιο φθορισμού Μικροοργανισμοί AOB Μικροσκόπιο φθορισμού Μικροοργανισμοί Anammox

BIOΛOΓIA TΩN MIKPOOPΓANIΣMΩN ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ MICROBIOLOGY PRESCOTT, HARLEY, KLEIN

MICROBIOLOGY PRESCOTT, HARLEY, KLEIN

Χρήση λογισμικών ανάλυσης εικόνας (image analysis)