Kordamisküsimuste vastused (3)

Eesti Maaülikool - Bioloogia - Mikrobioloogia

5 VÄGA HEA

Mikrobioloogia üldkursuse kordamisküsimused ja vastused

Mikrobioloogia aine ja ajalooline areng
Mikro – väike

Bio – elu

Logos – õpetus
Teadus väga väikestest palja silmaga mitte nähtavatest organismidest, mikroobidest. Mikroobid on ühed algelisemad elusloomad maa peal. Mikrobioloogiat saab jagada bakterioloogia , mükoloogia, viroloogia , algoloogia.
Bakterioloogia - uurib baktereid.
Mükoloogia - uurib hallitusseeni.
Viroloogia – uurib viiruseid
Algoloogia – uurib lihtsamaid vetikaid jm.
Mikrobioloogia ajalugu
Mikrobioloogia isaks peetakse Anthony von Leuwenbock’i, avastas bakterid , vere- ja spermarakud, mikroskoopilised ümarussid ja keraloomad. Raamat “ Looduse seadused”. Tegi algelisi mikroskoope.
Louis Pasteur ( 1822- 1895 ) – tõi esimesena välja mikroorganismide osi ainete keemilisel muutumisel hja haigestumisel. Leidis, et suhkur muudetakse piimhappeks spetsiaalsete ainete toimel. Alkoholi käärimist kutsuvad esile pärmseened. Pärmseened ja piimhappebakterid suudavad elada ja paljuneda anaeroobses õhkkonnas. Kutsutakse bakutatiivseteks anaeroobideks. Võihappe bakterite puhul avastas seda, et hapnik on peaaegu eluks kahjulik. Vajalikku hapnikku saavad orgaanilistest ühenditest, kutsudes esile lagunemist.
Robert Koch ( 1843-1954 ) – näitas, et siberikatku tekitajaks on Baccillus avdarcsis, avastas tuberkuloosi tekitaja , koolera tekitaja, želatiini võidakse kasutada erinevates söötmetes. Agaragarit kasutatakse nüüd peamisena söötmetes
Joosep Listern ( 1827-1912 ) – tuntud inglise arst, kirurg . Tegi kindlaks, et veremürgistuse tekitavad teatud bakterid, mis satuvad haava ja hakkavad seal mädanema.
S.N. Vinogratski ( 1856 .1953 ) – uuris nitrifitseerivaid baktereid. Taandamisprotsessist võtavad osa mikroorganismid .
M. W. Beijverinck ( 1852 - 1931 )– isoleeris ja avastas mügarbakterid. Moodustuvad peamiselt liblikõieliste taimede peal. Aitavad siduda õhu lämmastikku. Avastas, et tubaka mosaiikhaiguse puhul on tegu “elava organismiga” ( viirus ).
Aleksander Fleming ( 1881-1955 )– avastas lüsosüümi, valguline element, mida leidub inimese pisaras, süljes. Avastas penitsiliini ( antibiootikumi)

Montagniari ja Gallo – identifitseerisid inimesel immuunpuudulikkuse põhjustava viiruse ( HIV ).

Mikrobioloogia areng Eestis
Sai alguse Tartu Veterinaaria Instituudis ja Tartu Ülikoolis, kus siis kujunes välja haigusttekitavate ehk patogeensete bakteritega tegelev haru.
19. sajandil levisid väga paljud mikroobilise päritoluga haigused. Siberikatku suri igal aastal mitmeid tuhandeid loomi ja umbes 15000 inimest. Koolera, epideemia.
Esimese silmapaistva avastuse tegi Friedrich Branell – avastas siberikatku tekitaja ja selle vahelise seose.
Robert Koch – avastas samuti siberikatku tekitaja.
19. sajandil Bravel süstis surnud loomade verd elusatele loomadele ja kõik need loomad surid. Järeldas, et haigus levib vere kaudu. On võimelised tekitama spoore ja levib ka õhu kaudu.
Voldemar Gutman – Tartu Ülikooli professor , võttis kasutusele tuberkuliini . Valmistatud tuberkuloosi bakterite abil. Aitas kindlaks määrata looma tuberkuloosi.
Mallenis – levinud haigus hobustel, hobuste tatitõbi – väga levinud tsaari Venemaal.
Otto Kalning ja C. Hellmann – töötasid esimestena maailmas välja malleuse deagnostikumi malleiini.
Johan G. N. Dragendorff – asutas Tartu Ülikooli juurde sanitaarjaama, mis tegeles peamiselt toiduainete, pinnase ja vee bakterioloogiliste uurimustega. Nõukogude ajal kandusid Tartu uurimused ka Tallinnasse.
Martin Gross – juhtimisel moodustati Tartu Ülikooli agronoomiateaduskonna juurde põllumajandusliku ja piimanduse mikrobioloogia kateeder, kus tegeleti piimandussaadusi kahjustavate mikroorganismide uurimisega.
EPA asutamisel 1951 a loodi selle koosseisu ka piimanduse ja mikrobioloogia kateeder, eesotsas Jaan Klaariga.
Paul Rahno – oli üks mullamikrobioloogia rajajaid , uuris bakterväetisi kui mullabakterite arengut mõjutavaid tegureid.
Osvald Halliku – pani aluse 1938a Tartu Ülikooli taimehaiguste katsejaamas taime viiruste, eriti kartuli viirushaiguste ökoloogia ja tõrje alal.

Mikroorganismide taksonoomia
Taksonoomia on teadus mikroobide klassifikatsioonist. Mitmeid sajandeid on püütud mikroobe klassifitseerida. Esimest korda tehti saksa bioloogide soovitusel jagamine eukarüootideks ja prokarüootideks.
Prokarüootide hulka kuuluvqd bakterid ja sinivetikad . Eeltuumsed rakud , kus rakus olevad organismid ei ole eraldatud rakumembraaniga, vaid on vabad. DNA esineb tsütoplasmas vabalt.
Eukarüoodid – algloomad , vetikad ( ka sini- rohevetikad ), mikroskoopilised seened, taimed, loomad. Päristuumsed, kus rakud on ümbritsetud rakumembraaniga.
Viirused – tänapäevani klassifikatsioon võtab arvesse morfoloogilisi, füsioloogilisi ja bioloogilisi omadusi.
Mikroorganisme peetakse vanimateks meie planeedil. Algselt püüti mikroobide klassifitseerimisel aluseks võtta morfoloogiat ( kuju, suurus jne ). Praegu võetakse aluseks nii morfoloogilisi, füsioloogilisi kui ka bioloogilisi tunnuseid.
Morfoloogilised tunnused – kuju ( pulgakujulised, ümarad, keerdunud, komakujulised mikroobid ). Suurus, pikkus, läbimõõt, ümaratel bakteritel diameeter ; mobiilsus ( liikuvad ja liikumatud ), kolooniad , kolooniate suurus ja värvus, värvumine grammi järgi, spooride moodustumine ( spoore moodustavad ja mittemoodustavad bakterid ).
Füsioloogilised ja bioloogilised tunnused – hapniku vajadus, kasvu temperatuur, toitainete vajadused, ainevahetuse saadused , pH ja ensüümide moodustumine.
Loetuid mikroobe jaotatakse taksonoomiliselt: 1) liik; 2) perekond; 3) sugukond ; 4) selts; 5) klass; 6) riik.
Selle süsteemi aluseks on liik ühendatud perekondadeks jne.
Identifikatsioon ( samastamine ) – klassifikatsiooni praktiline kasutamine, kus tundmatud mikroobid samastatakse tundmatute mikroobide järgi. Näiteks, kui toiduainetest kasvavad välja teatud mikroobid, siis tehakse kindlaks kasulikud ja kahjulikud mikroobid.
Nomenklatuur – esimene sõna tähistab perekonna nimetust , perekonnanimele järgneb liiki iseloomustav sõna. Sugukonna nimi tuleneb perekonnanimest.
Põhiline taksonoomiline ühik on liik, mille all peetalse silmas ühe genotüübiga mikroobi, mille tunnused avalduvad standartsetes tingimustes ühesuguselt.
Liike iseloomustab ühine päritolu, kohastumine toitumiseks kindlas keskkonnas, ühesugune ja iseloomulik liigisisene ainevahetus , üksteisele sarnane geneetiline aparaat , morfoloogilised ja füsioloogilised tunnused.
Mikroobide omaduste aluseks olev geneetiline omadus tagab neile suhteliselt kindla aluse. Osad organismi liigid jaotatakse veel alamliikidesse ning sealt edasi informatsioonoallikasse.

Olulisemad mõisted mikrobioloogias

Mikroobitüvi – kultuur, mis on isoleeritud kindlast ainest ( toiduaine, inimorganism ).
Mikroobi populatsioon – elementaarne populatsiooni ühik, erilisi barjääre ei ole, ristamine saab toimuda vabalt. Koosneb sama liigi isenditest.
Mikroobi kloon – koosneb iseseisvast rakust, mis on ( puhaskultuur saadud ühest rakust ) ühest ja samast mikroobiliigist koosnev kunstlikul söötmisel väljakasvatatud mikroobide kogum.
Segakultuur – sisaldab mitut liiki mikroobe.
Puhas kultuur – ühest ja samast mikroobiliigist kunstlikul söötmel kasvatatud mikroobide kogum.
Taksonoomia meetodid:

Numbriline taksonoomia – põhineb mikroobide füsioloogilistel ja morfoloogilistel antigeensetel struktuuridel.
Võrreldakse tundmatute mikroobide tunnuseid tuntud mikroobide tunnustega arvutiprogrammi abil. Arvutatakse välja koefitsient. Kui on sarnasus 95%, siis suurema tõenäosusega on tegu ühe ja sama liigiga . Saadakse uuritava ja etalontüve vahel sarnane protsent.
2) Kemotaksonoomia – meetod, kus mikroobirakkude ehituslike ja metaboolsete komponentide kindlaks tegemisel kasutatakse keemilisi omadusi. Näiteks gaas , vedelik, kromotograafia . Määratakse nukleiinhapete proteiinid ( DNA, RNA ), rasvhapete koostis.
3) Molekulaarkineetiline taksonoomia – põhineb mikroorganismide nukleiinhapete struktuuri uurimisel . Kasutatakse näiteks polümeraasiahela reaktsiooni.
Mikroorganismide fübogenees ehk ajalooline areng – RNA abil on tänapäeval võimalik kindlaks teha, kui kaua aega tagasi mikroobid maapinnale tekkisid.

Pärmseente ehitus, paljunemine, kasutusalad ja tuntumad liigid
Pärmseente sugulinepaljunemine. Spoore moodustades – suguliselt; pungudes – mittesugulised paljunevad.
Plasmogaania – tsütoplasma ühinemine.
Karüogaania – tuumade ühinemine.
Spoorid moodustuvad askuses ehk spoorikotis. Moodustuvad askusspoorid.
Tuntumad pärmseente liigid

Debaromytses hansenii – levinumaid pärmseeni piimas ja piimatoodetes. Tal on ümarad ovaalsed rakud, mis asetsevad üksikuna, paaris või lühikeste ketikestena. Askuses moodustab ta harilikult ühe, harvem kaks ümarat spoori . Laktoosi ei fermentseeri ega kasuta nitraate .

Klyveromyces marxianus var. marxianus – teda võib leida jogurtist, kuid kuulub rohkem keefiri ja kumõssi mikrofloorasse. Tal on ümarad, ellipsikujulised või lühisilinderjad rakud, mis asetsevad üksikult, paaris või lühikeste ketikestena. Võib moodustada 1-4 sirbi - või neerukujulist askospoori. Laktoosi ei fermenteeri ega kasuta nitraate.

Klyveromyces marxianus var. lactis – võib leida piimast, jogurtist, hapendatud petist, koorest jt toodetest. Tal on ümarad, ellipsikujulised ja harva silinderjad rakud, mis asetsevad üksikult, paaris või harvem kobaratena. Võib moodustada 1-4 ümarat või ellipsoidset askospoori. Ta fermenteerib, kuid ei kasuta nitraate.

Saccharomyces cerevisiae – kasutatakse peamiselt käärimis- ja kondiitritööstustes, kuid teda võib leida ka keefirist ja juustudelt. Tal on ümara, ellipsoidse või lühisilinderja kujuga rakud, mis asetsevad üksikult, paaris, lühikeste ahelatena või kobaratena. Ta moodustab 1-4 askospoori. Ta ei fermenteeri laktoosi ega assimileeri nitraate.

Candida kefyr – teda võib leida keefirist, hapendatud petist ja juustudelt. Tal on munakujulised rakud. Mõned tüved võivad fermenteerida laktoosi, nitraate nad ei assimileeri.

Candida lacticondensis – tema munakujulisi rakke võib leida suhkruga kondenseeritud piimast. Ta ei fermenteeri laktoosi, kuid assimileerib nitraate.
Mikroskoopilised seened
Paljunevad nii suguliselt kui ka mittesuguliselt, pungudes. Seeni uurivat teadust kutsutakse mükoloogiaks, teadlasi mütoloogideks. Seentest tulenevaid haigusi nimetatakse mükoosideks.
Põhilise osa seeni võib leida maismaalt, vähem on neid merevees . Paljud neist on patogeensed ning seetõttu kutsuvad esile taimedel ja loomadel mitmesuguseid haigusi. On ka kasulikke. Näiteks 2/3 maskulaartaimedest moodustavad koosluse juurte ja taimede vahel. Osad neist mõjutavad ka atimede paljunemist. Ka osad samblikud on seotud seentega . Seened võivad olla nii kasulikud kui kahjulikud.
Koos bakterite ja teiste orgaanilisteühenditena lagundavad nad teisi ühendeid, lõhustades neid lihtsamateks ühenditeks. Sel teel vabanevad surnud organismidest C, P, N ja teised ühendid, mis on omakorda kättesaadavad teistele organismidele. Üle 5000 liigi leidub neid seeni, mis toovad majaduslikku kahju põllusaadustele, aiataimedele ja ka metsikutele taimedele.
Kõige paremini kasvavad seened pimedas niiskes keskkonnas, kus leidub orgaanilist materjali. Enamik seentest on saprofüüdid, mis saavad toitaineid surnud orgaanilisestainest. Nagu enamik baktereid, eritavad ka seened elektrolüütilisi ensüüme, mis aitavad … väliskeskkonna substraate. Seejärel omastavad nad lõhustunud ühendid.
Tähtsamaks varuaineks glükogeen. Enamus seeni kasutaavd süsivesikuid, eelistatavalt glükoosi, miltoosi ja lämmastikühendeid aminohapete ja valkude sünteesiks.
Tavaliselt on seened aeroobsed. Osad pärmseened on falkulatiivsed anaeroobid, mis suudavad kasvada nii hapnikuga kui hapnikuta keskkonnas. Falkulatiivsed anaeroobid saavad energiat kääritamisel, kuhu alla käib näiteks glükoosist etüülalkoholi produtseerimine.

Hallitusseente ehitus, paljunemine, kasutusalad ja tuntumad liigid
Hallitusseentel on tuum eraldunud rakust. Enamus hallitusseeni koosneb silinderjatest rakkudest, mis moodustavad hargnevaid seeneniidikesi ehk hüüfe. Nendest hüüfidest moodustub mütseen. Enamik seeni areneb orgaanilistel ainetel , kuhu kuuluvad näiteks toiduained. Toituvad valkudest, süsivesikutest, rasvadest . Osa neist ainetest läheb hallitusseente kasvuks, teine osa lagundatakse seente ainevahetusprotsessidel. Tekivad CO2, vesi, alkohol jt ained.
Osad liigid produtseerivad ka mürgiseid aineid – mükotoksiin ( alfatoksiinid ). Mükotoksiinid võivad omakorda sattuda loomorganismi , põhjustab ohtu.
Hallitusseened paljunevad nii suguliselt kui ka mittesuguliselt. Mittesugulisel paljunemisel paljunevad nad spooride või eostega. Areneb seeneniidistik.
Eosed jagunevad:

endogeenseteks ( sisemisteks ),

eksogeenseteks ( välimisteks ).
Endogeensed tekivad erilistes eoslates. Eoste valmimisel sporangiumi kest lõhkeb ja eosed pääsevad väliskeskkonda. Mõnedel seentel moodustuvad eosed hüüfide otsas. Selliseid väliseid ehk eksogeenseid spoore, nimetatakse koniidideks. Tekivad koniidikandjatel. Koniidid asetsevad koniidikandjatel, kas üksikult, mitmekesi või ahelana.
Koniidid on mitmesuguse värvuse ja kujuga ning võivad õhuga üsna kaugele kanduda.
Sugulise paljunemise puhul ühinevad kaks rakku, mis kattub paksu kestaga ja muutub eoseks ( sügoodiks ). Kui eoseid pole veel tekkinud, pole mütseeli järgi hallitusseeni võimalik määrata.

Lihtvärvimine ja Grami järgi värvimine ning nende erinevus

Mikrobioloogias levinumad steriliseerimis- ehk steriilimisviisid
Levinumad viisid. Steriilimine on söötmete, töövahendite vabastamine kõikidest mikroobidest. Puuduvad elavad mikroobid, spoorid.
Bakteriotsiidne toime – surmav mõju mikroobidele: kõrge temperatuur jne.
Bakteriostaatiline toime – bakterite kasv ja paljunemine on pidurdatud. Ka mitmesugused värvid.
Steriilimise edukus sõltub: 1) steriilitava keskkonna omadustest ( happelisus , niiskus );
2) mikroobi eluvorm – a) vegetatiivsed bakterid; b) eoseid moodustavad bakterid.
3) bakteri füsioloogia;
4) mikroobi liik.
Jaotatakse: 1) kuumsteriliseerimine – mikroobide häving toimub kõrgetel temperatuuridel , denaturatsioon .
2) Toiduainete steriliseerimine – a) surmapunkt – madalaim temperatuur, millega mikroobid surmatakse 10 minuti jooksul.
b) Minimaalne surmaaeg – aeg, mis kulub surmamiseks vedelsöötmes vastaval temperatuuril.
3) Märgkuumutamine – mõjub kõrgetemperatuur koos niiskusega.
4) Vees keetmine – vegetatiivsed mikroobid hävivad 15-30 minuti jooksul ( 100 c või üle selle ).
5) Pastoriseerimine – kuumtöötlemisviis, eesmärgiks hävitada ainult haigusttekitavad mikroobid.
UHT – piim, mille põhjustab kõrge temperatuur – kõrgpastöriseerimine.
Töödeldavast temperatuurist tõstetakse 1-2 korda 140-150 C-le.
Ratsioneerimis… -
Autoglaavimine – steriliseerimine auruga rõhu all, vee temperatuur üle 100C
Kuivkuumutamine – toimub vastavates ahjudes. Steriliseeritakse peptritasse (2h).
Leegis kuumutamine – külviaasade, kolvisuudmete jt steriliseerimine. Kõige levinum viis.
Külmsteriliseerimine – kasutatakse erinevaid aineid. Keemiline steriliseerimine, alkoholiga puhastamine, põhjustavad valkude denatureerumist, mis põhjustavad valkude surma.
Mehhaaniline steriliseerimine – läbi filtrite ( keraamiline filter ). Bakterite, gaaside, mikroobide vabastamine läbi peenepoorilise filtri.
Iooniseeriv kiirgus ( gamma kiired ), põhjustavad vees vabade radikaalide teket, mis ühinevad DNA-ga ja saavad bakterile saatuslikuks.
Mitteiooniseerivad kiired – lõhub mikroobide DNA ( UV-kiired ).

Erinevad külviviisid ja söötmete tüübid
Sööde on selline keskkond, kus mikroobid saavad kasvada, elada ja paljuneda. Kuus tähtsamat makroelementi: C, H, O, N, P, S. Mikroelemendid : Zn, Mn, Ni, Na, Si, Se.
Kasvufunktsioonid – orgaanilisedühendid, mida mikroobid ise toota ei suuda ( aminohapped ).
Söötmeid on võimalik liigitada koostise järgi:
1)Looduslikud söötmed: ( piim, puljong, marja- ja puuviljamahlad ) kasutatakse mitmete mikroobi kultuuride säilitamiseks.
2) Sünteetilised söötmed: kindla koostisega, valmistamisel kasutatakse destilleeritudvett ja puhtaid kemikaale. Kasutatakse mikroobide toitumisnõudluste ja rakust välja erituvate õhendite uurimiseks.

Komplekssöötmed: sisaldavad pärmi, liha ja taimeekstrakte, kasutatakse peptooni.
Töö ülessannete järgi:

Selektiivsööde – osade mikroobide areng on füüsikaliste ja keemiliste protsesside poolt reguleeritud. Nt temperatuur.

Diferentsiaalsööde – võimalik eristada erinevate mikroobide tüvesid.

Rikastussööde – tingimused teatud bakterite kasuks. Lisatud on vastavaid toitained , mida kasutavad mikroobid.
Konsistentsi järgi:

Vedelsööde – kasutatakse defidreeritud toitepuljongit, mis sisaldab lihaekstrakte ja peptooni. Puudub tarretumisaine.

Tardsööde – agar , saadakse punastest merevetikatest ja sööde tardub 42C juures. Ta on mikrobioloogiliselt identne želatiiniga. Sisaldavad geelistajaid. Miinuseks on temperatuur.

Poolvedelad söötmed – seal on geelistaja kontsentratsioon madal ( 0,2-0,3 % ).
Väga vähesed mikroobid suudavad agarat lõhustada. Meie kasutame põhimõtteliselt komplekssöötmeid.
Okuleerimine – külvatava kultuuri külvamine.
Tuntumad külviviisid:

Joonkülv – külviaasaga võetalse inokulum ühest katseklaasist ja pannakse teise, mis toimub sik-sakiliste või sirgjooneliste liigutustega mööda söötme pinda. Kasutatakse tihti mikroobide puhaskultuuri eristamiseks.

Pindkülv – agarplaadile kantakse külviaasagaagarakultuur. Aetakse kogu söötme pinna ulatuses laiali.

Pistekülv – külvinõelaga agartulpa. Kasutatakse mikroobide olemasolu määramiseks.

Külv vedelsöötmesse – vedelsöötmesse külvatakse külv külviaasa või pipeti abil.

… - inokulum jaguneb kogu söötmesse; Mikroobidest moodustuvad kolooniad kasvavad nii söötme sisse kui ka pinnale.
8. Võihappeline käärimine
Võihappelist käärimist põhjustavad mikroobid on grampositiivsed obligaatsed anaeroobid. Neid leidub rohkesti mullas, taimedes, vees, sõnnikus, aga ka piimas ja juustus. Moodustavad eoseid ja tavapastöriseerimisel ( 72 C 15-20sek, selle aja jooksul peavad enamuse baktereid hävinema) nad ei hävine. Toovad esile ebameeldivat lõhna ja maitset . Võihappelisel käärimisel tekib süsivesikutest, alkoholidest, piimhappest ja selle sooladest võihape. Seal juures eralduvad CO2, H2, vulkaanilised happed . Võihappe batsillide optimaalne kasvutemperatuur 30-40C. Tüüpilisem Clostridium butycum.
CH3CH2CH2COOH – võihape
Süsivesikute allikana kasutavad nad suhkrut, tärklist ja manniiti. Võihappeline käärimine toob majandusele kahju, sest põhjustab

80% sisust ei kuvatud. Kogu dokumendi sisu näed kui laed faili alla