EUROPOS SĄJUNGA Europos socialinis fondas KURKIME ATEITĮ DRAUGE! Projektas BPD2004-ESF-2.4.0-01-04/0157 Naujausių gamtos mokslo žinių sklaidos mokytojams tinklas http://gamta.vdu.lt Projektą finansuoja Europos Socialinis Fondas http://www.esf.lt/ Projekto dalyviai: Vytauto Didžiojo Universitetas Lietuvos Miškų Institutas Lietuvos Zoologijos Sodas Utenos Kolegija Kauno Miesto Moksleivių Aplinkotyros Centras
Dr. O. Buzaitė Mikroorganizmų morfologinė ir metabolizmo įvairovė, simbiontiniai mikroorganizmai Mikroorganizmų morfologijos įvairovė Prokariotinių mikroorganizmų dydis nuo 0,1 0,2 iki 50µm skersmens. Vidutinis dydis 1-3 µm. Eukariotai didesni, nuo 2µm iki 200µm. Yra išimčių, pvz., žuvų simbiontas Epulopiscium fishelsoni yra 0,5mm ilgio ir 50µm skersmens. Prokariotų ląstelės gali būti apvalios (kokai), lazdelės formos (bacilos), lenktos lazdelės formos spirilės. Yra ir siūlinių bakterijų, spirochetų, bakterijų su ataugėlėmis, hifais. Kai kurios bakterijos turi gleivių sluoksnį arba glikokaliksą. Kai kurios, esant nepalankiom aplinkos sąlygom, gali suformuoti endosporas ląstelių viduje. Dar gali būti matomi žiuželiai, blakstienėlės, bei bakterijų ląstelių viduje esančios besikaupiančios medžiagos. Bakterijų paviršiaus struktūros Dalis bakterijų turi specialią struktūrą flagellum žiuželį. Kai kurios bakterijos gali slysti kietu paviršium, kai kurios gali keisti padėtį skystyje juose esančių dujų pūslelių pagalba. Tačiau dauguma judrių prokariotų turi žiuželius. Žiuželiai apie 20nm storio, todėl paprastu mikroskopu nematomi be specialaus dažymo, tik elektroniniu. Skirtingose bakterijose žiuželiai išsidėstę skirtingai. Gali būti iš vieno ar abiejų bakterijos galų (polinis išsidėstymas), viename gale gali būti grupė žiuželių, žiuželiai taip pat gali būti įterpti į daug vietų ląstelės paviršiuje. Fimbriae blakstienėlės. Taip pat kaip ir žiuželiai, baltymų dariniai, tik trumpesnis ir gausesni. Nėra aiški jų funkcija visais atvejais, bet patogeninių baterijų atveju jos naudojamos prisitvirtinimui prie šeimininko audinių. Taip pat bioplėvelių formavimuisi. Piliai paviršinės struktūros. Jos tarnauja kaip receptoriai kai kurioms virusinėms dalelėms, taip pat konjugacijoje dalyvauja. Glikokaliksas polisacharidų turinti medžiaga supanti ląstelę. Sudėtis skirtinga įvairiuose mikroorganizmuose, į ją įeina glikoproteinai ir įvairūs polisacharidai, įskaitant polialkoholius ir amino cukrus. Sluoksnis gali būti storas ar plonas, kietesnis ar skystesnis. Kietesnis, nepralaidus, turintis formą sluoksnis paprastai vadinamas kapsule, lengvai deformuojamas gleivių sluoksniu. 1
Reikalingas kai kurių patogeninių bakterijų prisitvirtinimui prie šeimininko. Bakterijas su kapsulėmis yra sunkiau atpažinti ir sunaikinti imuninės sistemos fagocitinėms ląstelėms. Be to, glikokaliksas gali sulaikyti tam tikrą vandens kiekį. Intarpai Ląstelėse kaupiamos įvairios medžiagos kaip energijos šaltinis ar medžiaga biosintezei (anglies šaltinis). Vienas iš labiausiai paplitusių intarpų poli-β -hidroksibutirinė rūgštis (PHB). Šios rūgšties monomerai (po 4 18, priklausomai nuo organizmo) sujungti į polimerus, o polimerai sudaro granules. Visa ši atsargnių medžiagų grupė vadinama poli β hidroksialkanoatu (PHA). PHA kaupia bakterijos ir archeobakterijosos, bet ne eukariotai. Kitas atsargoms kaupiamas produktas glikogenas. Daugelis organizmų kaupia fosforo atsargas formuoja polifosfatų granules. Daug prokariotų gali oksiduoti redukuotus sieros junginius, kaip sieros vandenilis ar tiosulfatas. Tai gali būti susiję su energetiniu metabolizmu ar biosinteze, tačiau abiem atvejais siera kaupiasi ląstelėje granulių pavidalu. Magnetosomos viduląstlinės kristalinės mineralo magnetito Fe 3 O 4 dalelės. Magnetosomos leidžia ląstelei reaguoti į išorinį magnetinį lauką. Šioms bakterijoms būdingas magnetotaksis orientavimasis arba judėjimas išilgai geomagnetinio lauko linijų. Nėra įrodymų, kad bakterijos turi kažkokią sensorinę sistemą reagavimui į magnetinį lauką, greičiausiai magnetosomos paprasčiausiai suteikia ląstelei magnetinių savybių. Magnetosomos apsuptos membrana, turinčia lipidų, baltymų ir glikoproteinų. Jų forma įvairi. Magnetosomos rastos eilėje vandens bakterijų ir dumbliuose (eukariotuose). Mikroorganizmų tarpusavio sąveika Bakterijos konkuruoja tarpusavyje ekosistemoje. Pagrindinė konkurencija dėl maisto šaltinių. Tačiau kai kurie mikroorganizmai išskiria specialias medžiagas, slopinančias kitų mikroorganizmų augimą. Pvz., grybai gamina ir išskiria antibiotikus, kurie neigiamai veikia bakterijas, kurios dažniausiai pasižymi daug didesniu augimo greičiu nei grybai. Taip pat vienos mikroorganizmų rūšys kitoms gali kenkti ir metabolizmo produktais, kurie gali būti toksiški: pvz., rūgštys, etanolis. Susikaupę metabolizmo produktai gali sudaryti netinkamas augmui sąlygas ir tiems patiems mikroorganizmams, kurie juos išskiria. Pvz., vyno mielės gamina 2
etanolį, tačiau nebegali gyventi aplinkoje kur jo koncentracija pasiekia daugiau negu maždaug 17proc. Taip pat galima kooperacija tarp mikroorganizmų sintropija. Vieno mikroorganizmo metabolizmo produktas panaudojimas kito mikroorganizmo. Komplementarus metabolizmas bakterijų rūšys gyvena kartu nes kartu vykdo metabolitinį procesą. Mikroorganizmai jūros gyvūnų simbiontai Šiltose povandeninėse versmėse 6 0-23 0 C (aplinkinio vandens temperatūra 2 0 C), teka 0.5 2 cm per sekundę greičiu, taip pat arba karštos versmės - 270 0 C-380 0 C, jų greitis 1-2m/s. Jose yra daug neorganinių medžiagų H 2 S, Mn 2 +, H 2, CO, kai kur NH 4 + - tai, ugnikalnių veiklos rezultatas. Juose gyvena daug sierą oksiduojantys mikroorganizmų Thiobacillus, Thiomicrospora, Thiothrix, Begiatoa Taip pat būna geležį, manganą, vandenilį oksiduojančių mikroorganizmų, taip pat metilotrofų kurie auga išmetame metano ir CO. Versmėse gyvena 2m ilgio sėslios kirmėlės Pogonophora, jos turi audinį trofosomą - pinties pavidalo audinį, kuriame yra daug prokariotų ląstelių, panašių į Thiovulum. Tai simbiontinės sierbakterės.s 2 O 2 3 - verčia į S 0 ir į SO 2 3 -. Labai įdomus simbiozės atvejis gyvūnų hemoglobinas suriša H 2 S, ne tik O 2, ir transportuoja į trofosomą. CO 2 mikrobai taip pat pasiima iš kraujo kaip anglies šaltinį. Sieros izotopų 34 S/ 32 S analizė rodo, kad į kirmėlių organizmą patenka siera būtent iš karštosios versmės (vandenyno sulfatuose kitoks sieros izotopų santykis) Dvigeldžiai moliuskai versmėse taip pat turi sierą oksiduojančių bakterijų. Sekvenavimas parodė, kad kiekviena gyvūnų rūšis turi savo pagrindinę bakterijų rūšį - simbiontą. Iš kitų simbiontų paminėtini ir metanotrofai. Kirmėlės Alvinella gyvena iki 80 o C temperatūros vandenyje. Jų kūnas padengtas simbiontinėmis filamentinėmis bakterijomis, jomis kirmėlės ir minta. Žmogaus organizme gyvenantys mikroorganizmai Mikroorganizmų, sudarančių normalią žmonių kūno mikroflora gentys Kūno dalis Mikroorganizmų pavadinimai Oda Staphylococcus, Corynebacterium, Acinetobacter, Pityrosporum (mielės), 3
Propionbacterium, Micrococcus Burnos ertmė Streptococcus, Lactobacillus, Fusobacterium, Veillonella, Corynebacterium, Neisseria, Actinomyces Kvėpavimo takai Streptococcu, Staphylococcus, Corynebacterium, Neisseria Virškinimo sistema Lactobacillus, Streptococcus,Bacteroides, Bifidobacterium, Eubacterium, Peptococcus, Peptostreptococcus, Ruminococcus, Clostridium, Escherichia, Klebsiella, Proteus, Enterococcus, Staphylococcus Šlapimo lytinė sistema Lactobacillus (vaginoje), Peptostreptococcus, Clostridium, Escherichia, Klebsiella, Proteus, Staphylococcus, Neisseria, Corynebacterium, Candida, Probotella Žarnyno dalys Sąlygos Mikroorganizmų gentys Skrandis Rūgštinė aplinka, ph 2, išskiriama HCl, vyksta makromolekulių skaidymas Plonoji žarna PH 4-5, vyksta maisto Enterococcus, Lactobacillus medžiagų skaidymas, amino ir riebiųjų rūgščių, monosacharidų ir vandens absorbcija Storoji žarna PH 7 Enterococcus faecalis, Bacteroides, Bifidobacterium, Eubacterium, peptococcus, Ruminococcus, Clostridium, Lactobacillus, Streptococcus, Staphylococcus 4
Ant odos sausoje aplinkoje gyvena Staphylococus aureus. Daug deguonies turinčioje aplinkoje - plaučiuose aerobas Mycobacterium tuberculosis. Anaerobinėje aplinkoje žarnyne Clostridium. Mikroorganizmų išskiriami produktai žmogaus organizme Vitaminų gamyba Tiaminas, riboflavinas, piridoksinas, Vitaminai B 12, K Dujų gamyba CO 2, CH 4, H 2 Kvapių medžiagų gamyba H 2 S, NH 3, aminai, idolas, skatolas, butiratas (sviesto rūgštis) Organinių rūgščių gamyba Acto, propiono, sviesto rūgštys Burnos ertmė seilės nelabai gera terpė mikrobams, turi maisto medžiagų, bet ir antibakterinių medžiagų lizocimo ir lactoperoksidazės. Kūdikių burnos ertmėje gyvena aerotolerantiniai streptokokai ir lactobakterijos, tuo tarpu išdygus dantims padaugėja anaerobinės mikrofloros. Normali žarnyno flora. Kuo toliau žarnynu nuo skrandžio, tuo aplinka mažiau rūgštinė ir yra daugiau bakterijų. E.coli fakultatyvus aerobas, storajame žarnyne gyvena obligatiniai anaerobai Clostridium ir Bacteroides, Enterococcus faecalis. Mažai lactobakterijų. Žarnyno mikroflora priklauso nuo dietos jei vartojama daugiau mėsos tai gausėja Bacteroides, jei vegetariškas maistas tai daugiau E.coli ir lactobakterijų. Bakterijos dalyvauja steroidų metabolizme. Po antibiotikų vartojimo gali išsivystyti nepalanki organizmui mikroflora Candida albicans (mielės), Staphylococcus, Proteus. Simbiontiniai mikroorganizmai atrajojančių gyvulių prieskrandyje Atrajojančių gyvulių prieskrandžiui būdinga: pastovi temperatūra 39 0 C, pastovus ph 6.5, anoxinė aplinka, rotaciniai judesiai - tam tikra peristaltika. Maistas ten išbūna 9-12h. Jame skaidoma celiuliozė pats gyvūnas neturi fermentų celiuliozės skaidymui. Gliukozę bakterijos paverčia acto, propionine, sviesto rūgštimis, kurios pro prieskrandžio sieneles patenka į kraują ir yra gyvūno maisto šaltinis. Taip pat gaminasi dujos - CO 2 ir metanas. Mikrobai taip pat gamina amino rūgštis ir vitaminus. 5
Dominuoja anaerobai. Fibrobacter succinogenes, Ruminoccocus albus - tai pagrindiniai celiuliozės skaidytojai gamina celiulazes. Laisva gliukozė fermentuojama. Krakmolą fermentuoja - Ruminobacter amylophylus, Succinomons amylolytica. Pektiną Lachnospira multiparus. Shwartzia sukcinatą verčia į propioninę rūgštį + CO 2, laktatą verčia į acetatą Selenomonas. Išsiskiria vandenilis, kuris sunaudojamas redukuoti anglies dvideginiui iki metano. Kitas vandenilio šaltinis yra formatas. Prieskrandyje daug dujų: 65 proc. Anglies dvideginio, 35proc. metano. Yra ir pirmuonių Ciliata. Jie obligatiniai anaerobai tai reta tarp pirmuonių. Kai kurie skaido celiuliozę, kai kurie gliukozę fermentuoja, kiti minta bakterijomis. Grybai. Obligatinis anaerobas - Neocalimastix, fermentuoja gliukozę į organines rūgštis. Jis praradęs mitochondrijas ir citochromus ir gyvena vien iš fermentacijos proceso. Grybai skaido ligniną, hemiceliuliozę ir pektinus. Mikrofloros pasikeitimas gali būti žalingas. Šeriant grūdais (nėra celiuliozės, yra tik krakmolas) padaugėja Streptoccokus bovis. Susidaro daug laktato, nuo rūgšties žūsta kita mikroflora, gyvulys gali žūti dėl acidozės. Todėl reikia kad gyvuliai lėtai pereitų prie grūdų dietos. Tada daugėja rūšių, gaminančių riebiąsias rūgštis. Analogiška virškinimo sistemą turi kai kurie banginiai bei lapais mintantis tropinis paukštis hoacinas. Arklių, triušių organizmuose fermentacija vyksta akląjoje žarnoje. Galvijų virškinimo sistema efektyvesnė, nes prieskrandžio mikroflora po atrajojimo patenka į rūgštinį skrandį, ir jie tampa baltymų šaltiniu, tuo tarpu arkliai ją pašalina. Kerpės Kerpes sudaro daug grybų rūšių ir gan ribotas dumblių rūšių, taip pat cianobakterijos (melsvadumbliai). Grybas sudaro karkasą, kuris apsaugo dumblius nuo lietaus ir vėjo erozijos, siurbia vandenį ir mineralines medžiagas. Grybas sekretuoja kerpių rūgštis specialias rūgštis, kurios tirpdo uolienas, išsiskiria maisto medžiagos. Saugo dumblį nuo išdžiūvimo grybas atsparesnis sausumui. Labai jautrios aplinkos užterštumui dėl to, kad naudoja praktiškai lietaus vandenį. 6
Augalų mikroorganizmų sąveika Mikorizė Ektomikorizė - kai grybų micelis formuoja apvalkalą apie šaknis. Endomikorizė kai micelis įsiskverbia į šaknies audinį. Ektomikorizė paplitusi vidutinio klimato miškuose ją sudaro bukai, spygliuočiai, ąžuolai. Beveik visos šaknys šiuose miškuose mikorizuotos. Endomikorizė būdinga 80proc. visų sausumos augalų. Grybas nenaudoja maistui medžio celiuliozės, gauna anglies šaltinį iš šaknų ir mineralines medžiagas iš dirvos. Grybai neauga ne simbiozėje todėl daugumą grybų sunku išauginti pramoniniu būdu. Grybai išskiria augalų augimą skatinančias medžiagas, kurios indukuoja morfologinius pasikeitimus šaknyje. Nedidelis rūšių specifiškumas viena pušies rūšis gali sudaryti simbiozę su 40 grybų rūšių. Augalas efektyviau pasiima maisto medžiagas iš dirvos ypatingai pastebima neturtingose dirvose jose pušis auga 2.5 karto greičiau. Agrobakterijos Sukelia vėžį augalams. Agrobacterium tumefaciens gumbus, A. rhizogenes šaknų išsišakojimą. Turi atitinkamai plazmidės Ti ir Ri, kurios integruojasi į augalo genomą.ti plazmidėje yra T-DNR, kurioje yra genai formuojantys auglį ir genai, atsakingi už modifikuotų amino rūgščių opinų gamybą. Oktopinas ir nopalinas (abu iš arginino) yra 2 pagrindiniai opinai. Juos gamina transformuotos plazmide augalų ląstelės ir jie naudojami bakterijų maistui. Bakterija prikimba prie augalo pažeidimo vietos. Susidaro bakterijų klasteriai ant augalo bakterija augina celiuliozes mikrofibriles. Ti plazmidėje yra vir genai reikalingi DNR pernešimui į augalą. Signalas vir genų ekspresijai - junginiai išsiskiriantys augale, esant pažeistam audiniui. VirA kinazė, kuri sąveikauja su signalinėmis molekulėmis ir fosforilina virg geno produktą.šis aktyvuoja kitus vir genus. VirD endonukleazė įkerpa Ti plazmide ties T-DNR. VirE yra prie viengrandės DNR besijungiantis baltymas, kuris transportuoja tdnr fragmentą į augalą. VirB yra bakterijos membranoje ir padeda pernešimui. TDNR yra onc genai enzimai, dalyvaujantys augalų hormonų produkcijoje, ir ops genai nulemiantys opinų biosintezę. Susidaro auglys. Ri plazmidė onkogenai padidina atsaką į auksiną, kas sukelia šaknų sustiprėjusį augimą. Taip pat lemia ir opinų gamybą. Agrobakterijos naudojamas augalų genų inžinerijoje pvz., galima suteikti augalams atsparumą herbicidams arba vabzdžiams. 7
Šaknų gumbelinės bakterijos Paplitusi simbiozė tarp ankštinių augalų ir gram neigiamų azoto fiksatorių. Susidaro gumbeliai šaknyse - dalyvaujant Rhizobium genties bakterijoms, esant Azorhizobium genties bakterijoms - gumbeliai ir šaknyje, ir stiebe. Normaliai nei vienas iš organizmų nefiksuoja azoto, Rhizobium gali fiksuoti azotą tik augdama grynoje kultūroje mikroaerofilinėse sąlygose. Deguonis reikalingas gauti energijai fiksavimui, bet jis taip pat ir inaktyvuoja fermentą nitrogenazę. Gumbelyje O 2 kiekis reguliuojamas leghemoglobinu, kuris riša O 2. Pavieniui nei augalas, nei rhizobium nesintetina leghemoglobino. Leghemoglobinas - raudonas turintis geležies. Surišto (komplekse su leghemoglobinu) ir nesurišto deguonies santykis yra 10000/1. Yra griežtas specifiškumas tarp augalų rūšių ir Rhizobium kamienų. Esant nespecifiškai infekcijai, ji gali būti neproduktyvi gumbeliai bus maži, balti (ne rausvi) ir nefiksuos N 2. Gumbelio formavimosi stadijos: Bakterija atpažįsta augalą, prisijungia prie šakniaplaukio. Vyksta bakterijų invazija į augalo audinius Bakterijos keliauja į pagrindinę šaknį Susidaro deformuotos bakterinės ląstelės, bakteroidai Tęsiasi bakterijos ir augalo ląstelių dalijimasis ir subrendusio gumbelio formavimasis. Ankštinių augalų šaknys sekretuoja daug organinių medžiagų, kurios skatina rizosferos mikrofloros augimą. Rhizobium ir Bradirhizobium bakterijos turi baltymą rikadeziną. Tai kalcį surišantis baltymas, manoma, kad jis jungiasi su kalciu ant šakniaplaukių paviršiaus. Angliavandenių turintys baltymai lektinai taip pat gali atlieka rolę bakterijų prisijungime. Dėl bakterijų išskiriamų medžiagų vadinamų nod faktorių, šakniaplaukis susigarbanoja. Bakterijos patenka per šakniaplaukio galą ir viduje suformuoja celiuliozinį vamzdelį, vadinamąją infekcijos giją. Taip augalo šaknys infekuojamos rizobijomis. Nod faktoriai stimuliuoja augalo ląstelių dalijimąsi, susidaro gumbelis. Bakterijos taip pat dauginasi ir keičia forma padidėja, šakojasi, deformuojasi - virsta bakteroidais. Bakteroidai po vieną ar grupėmis apsupami augalo ląstelės membranos ir taip formuojasi simbiosomos. Tik tada prasideda azoto fiksavimas. 8
Augalui žuvus ir gumbeliams suirus, bakteroidai patenka į dirvą. Jie negali daugintis, tačiau visada yra šiek tiek normalios lazdelės formos bakterijų, kurios gali daugintis ir infekuoti kitus augalus arba laisvai gyventi dirvoje. Gumbelių formavimasis Nod genai reikalingi gumbelių formavimosi etapams. Skirtingose Rhizobium rūšyse šie genai konservatyvūs, ir yra plazmidėse, vadinamose Sym. Sym taip pat turi specifiškumo genus, kurie nulemia tam tikru kamienu infekuojamos augalo rūšies pasirinkimą. Taigi kamieno specifiškumą galima keisti, vien tik transformuojant Sym plazmide rizobijas. NodABC genai įeina į chitiną panašių molekulių, vadinamų nod faktorių gaminimą. Jie sukelia šakniaplaukio susiraitymą ir augalo ląstelių dalijimąsi, dėl kurio susidaro gumbelis. Chemiškai nod faktorius yra N-acetilgliukozamino polimeras Jam būdingos įvairios modifikacijos, už kurias atsakingi kiti nod genai. node ir nodl genų produktai nulemia, kokius augalus šeimininkus galės infekuoti bakterijos. NodM gliukozamino sintazė, dalyvaujanti nod faktorių sintezėje. NodI ir NodJ - membraniniai baltymai, kurie eksportuoja nod faktorius iš bakterinės ląstelės. NodD kontroliuoja kitų nod genų transkripciją. Tai reguliatorinis elementas, kuris sąveikauja su molekulėmis induktoriais, o po to skatina transkripciją. Daugiausia induktoriai būna flavonoidai, medžiagos, būdngos augalams. Jie atlieka įvairias funkcijas augimo reguliavimą, apdulkinančių gyvūnų priviliojimą. Ankštiniai, skirtingai nuo kitų augalų išskiria daug flavonoidų iš šaknų, matomai tam, kad iššauktų rizobijų, esančių arti šaknų, nod genų ekspresiją. Kai kurie flavonoidai inhibuoja nod ir tai leidžia manyti, kad tai iš dalies apsprendžia rūšinį specifiškumą. Azoto fiksacija Nitrogenazė didelis dviejų komponentų baltymas su Fe ir Mb. Panašus fermentas kaip ir laisvose N 2 fiksuojančiose bakterijose. Jautrus O 2, gali redukuoti ne tik N2, bet ir acetileną. Bakteroidai yra visiškai priklausomi nuo augalo, kuris suteiki jiems energijos šaltinį. Pagrindiniai organiniai junginiai, kurie eina per simbiosomos membraną į bakteroidus yra citrato (Krebso) ciklo tarpiniai junginiai, tokie kaip sukcinatas, fumaratas, malatas. Jie naudojami kaip elektronų donoras, gaminant ATP ir taip pat kaip elektronų šaltinis redukuojant N2. Pirmas junginys su azotu yra amoniakas. Nors bakteroidai gali jį vartoti, amoniaką asimiliuojančių fermentų kiekis bakteroiduose yra mažas. Tuo tarpu augalo citozolyje yra daug amoniaką asimiliuojančio enzimo glutaminsintazės, dėl kurio susidaro amino rūgštis glutaminas. Be 9
glutamino, augalai, panaudodama fiksuotą azotą sintetina taip pat amino rūgštis asparginą, 4 metilenglutaminą, taip pat alantoiną. Kai kurie ankštiniai turi gumbelius ir ant stiebų. Daugiausia tropikuose, kur dirvose dažnai būna mažai azoto dėl didelio biologinio aktyvumo. Tropinis ankštinis Sesbania, jo simbiontas bakterija Azorhizobium caulindolans. Įdomu, kad stiebo rizobija gamina bakteriochlorofilą a, taigi potencialiai gali vykdyti fotosintezę, taigi dalį energijos azoto fiksavimui gali suteikti ir šviesa. Nauda abiems augalui azotas. Abipusis prisitaikymas, pvz., leghemoglobinas yra genetiškai koduojamas iš dalies augalo, iš dalies bakterijos. Azoto fiksavimas ne ankštiniuose augaluose Vandens papartis Azolla simbiozėje su cianobakterija Anabaena azollae. Papartis naudojamas praturtinti ryžių laukus azotu. Prieš sėdami ryžius leidžiama paparčiui užaugti vandens paviršiuje pievoje. Ryžiai užgožia paparčius, šie žūsta ir susidaro natūrali trąša. Alksnis (Alnus) turi šakninius gumbelius. Ten gyvena į streptomicetus panašūs siūliniai azoto fiksatoriai Frankia. Jų nitrogenazė jautri atmosferos deguoniui, tačiau Frankia gali fiksuoti (skirtingai nuo laisvai gyvenančių bakterijų Azotobacter) deguoninėmis sąlygomis, nes apsaugo savo nitrogenazę ląstelių galuose esančiuose specialiuose sustorėjimuose su storomis sienelėmis. Alksnis medis pionierius, užimantis neturtingus dirvožemius. Frankia, skirtingai negu rizobijos, gali sudaryti gumbelius su daugeliu augalų rūšių. Azospirillum lipoferum yra azoto fiksatorius, gyvenantis asocijuotas su tropinių žolių šaknimis, rizosferoje. T.p. gali kukurūzų. Padidina jų produkciją 10 procentų. Acetobacter diazotrophicus auga su cukrašvendrėm. Mikrobui reikia didelių cukraus koncentracijų, todėl manoma, kad jis labiau specializuotas simbiozei, nei Azospirillum. Augalų augimą skatinantys mikroorganizmai Mikroorganizmai gali veikti augalus, skatindami jų augimą tiesiogiai arba netiesiogiai. Tiesiogiai veikia: Išskirdami augalų augimo hormonus auksinus, citokininus, kurie skatina augalų augimą Modifikuodami pačių augalų hormonų sintezę. Padėdami įsisavinti maisto medžiagas iš dirvožemio, pvz, fosfatus, geležį ir kitus metalų jonus. 10
Netiesiogiai mikroorganizmai skatina augalų augimą stabdydami patogenų augimą. Patogenų augimas stabdomas dėl konkurencijos dėl maisto medžiagų, dėl mikroelementų, pvz., geležies vėlgi išskiriant sideroforus, dėl veikliųjų augalo audinių išskiriamų medžiagų. Taip pat vieni mikroorganizmai gali parazituoti kitus, pvz., mikoparazitizmas. Gali išskirti antibiotines medžiagas ir fermentus, parazitinių grybų sieneles. Be to, mikroorganizmai gali sukelti vadinamą indukuojamą augalų atsparumą patogenams. Praktinis darbas. Mikroskopinių preparatų ruošimas ir stebėjimas Reagentai ir darbo priemonės: Mikroskopiniai stikleliai (objektiniai ir dengiamieji) Imersinis aliejus Ilglaikiai preparatai: Įvairių morfologinių formų bakterijų preparatų rinkinys (lazdelės formos bakterijos, kokai, spirilės, spirochetos, žiuželiai, sporos ir kt.) Patogeninių mikroorganizmų preparatų rinkinys (Corynebacterium, Salmonella, Clostridium, Borrelia ir kt.) Vienaląsčių gėlavandenių dumblių preparatų rinkinys (Chlamydomonas, Chlorella, Microcytis ir kt.) Vienaląsčių jūrinių mikroorganizmų preparatų rinkinys Azotą fiksuojančių mikroorganizmų preparatų rinkinys (Anabaena ir kt.) Simbiontinių mikroorganizmų mikorizę sudarantys mikroorganizma, šaknų gumbelinės bakterijos ir kt. Darbui reikalingi prietaisai: Mikroskopai su vaizdo fiksavimo sistema (naudojami 20x, 40x, 60x ir 100x didinantis objektyvas, skaitmeninė vaizdo kamera) Kompiuteris įrašyto vaizdo stebėjimui 1. Mikroorganizmų morfologinės įvairovės apžvalga. Stebimi ilgalaikiai mikroskopiniai preparatai pagal temas: bakterijų morfologijos įvairovė, patogeniniai mikroorganizmai, gėlavandeniai ir jūriniai vienaląsčiai dumbliai, mikroskopiniai grybai. 11
2. Simbiontinių mikroorganizmų apžvalga. Stebimi ilgalaikiai mikroskopiniai preparatai pagal temas: azotą fiksuojantys dumbliai, šaknų gumbelinės bakterijos, mikorizę sudarantys mikroorganizmai. 3. Gyvų preparatų paruošimas, stebėjimas ir fotografavimas (filmavimas). Paruošiami gyvi natūralių vandens telkinių ir dirvožemio preparatai - vienaląsčiai dumbliai, mikorizę sudarantys mikroorganizmai ir kt. Literatūros sąrašas 1. M.T. Madigan, J.M. Martinko, J. Parker. Brock s Biology of Microorganisms, 2000. 2. Pečiulis J. Mikrobiologijos praktikos vadovas 1994. 3. John Ryals, Scott Uknes, Eric Ward. Systemic Aquired Rezistance, 1994. 4. Gary E. Harman, Charles R. Howell, Ada Viterbo, Ilan Chet, Matteo Lorito. Trichoderma species opportunistic, avirulent plant symbionts, 2004. 12