×
Log in to StudySoup
Get Full Access to Clemson - BIOL 81383 - Study Guide
Join StudySoup for FREE
Get Full Access to Clemson - BIOL 81383 - Study Guide

Already have an account? Login here
×
Reset your password

CLEMSON / Biology / BIOL 3050 / How bacteria may survive without a cell wall?

How bacteria may survive without a cell wall?

How bacteria may survive without a cell wall?

Description

                                                 UNIT 1 STUDY GUIDE Spring 2016 MICR 3050


How bacteria may survive without a cell wall?



OBJECTIVES:

Chapter 1

1. Define “microorganism” and describe the types studied by microbiologists  (cellular and acellular).

a. Microorganism: organisms and acellular entities too small to be clearly  seen by the unaided eye (generally less that 1mm in diameter)

b. Cellular: consisting of living cells (bacteria, humans)

c. Acellular: lacking cells (viruses)

2. Understand the importance of microorganisms (scope and relevance). a.  Most populous and diverse group of organisms

b. Play a major role in recycling essential elements (carbon, nitrogen,  oxygen, and sulfur)

c. Good source of nutrients (contain 50% of Earth’s carbon)

d. Excellent tools for study

3. Compare and contrast prokaryotic and eukaryotic microbial cells. a. Prokaryotes


How greatly a substance slows the velocity of light?



Don't forget about the age old question of What is the role of sex chromosomes?

i. Lack true membrane­bound organelles

ii. No nucleus – only nucleoid region

iii. Normally single celled

iv. Cell wall contains peptidoglycan (bacteria)

v. No meiosis 

vi. Smaller in size (0.2­2mm)

b. Eurkaryotes

i. Have membrane­bound organelles

ii. Have a nucleus 

iii. Multi cellular

iv. Cell wall does not contain peptidoglycan

v. Sex reproduction involves meiosis

vi. Larger in size (10­100mm)

4. Explain how the Universal Phylogenetic Tree was developed.

a. Isolate DNA

b. Perform PCR (polymerase chain reaction)

c. Compare DNA sequences and count # of unmatched sequences


How much light bends when it hit a different substance depends on the refractive indices of the media forming the interface?



d. # unmatched/total genes X 100 = % evolutionary distance

e. The lower the percentage, the more closely related the species are – more  closely positioned on the tree

f. Lines have to do with relatedness, not time

5. Distinguish between the three domains of life and explain their relatedness. a. Bacteria

i. Prokaryotes – lack nucleus and membrane bound organelles Don't forget about the age old question of What is the debate of nature vs nurture?

ii. Single­celled

iii. Cell wall with peptidoglycan

b. Archaea

i. Prokaryotes – lack nucleus and membrane bound organelles

ii. Single­celled

iii. Lack peptidoglycan in cell walls

iv. Have unique membrane lipids

c. Eukarya

i. Have nucleus and membrane bound organelles

ii. Generally larger than bacteria or archaea

iii. Unicellular or multicellular

6. Describe the microorganisms of the three domains. 

a. Bacteria

i. Single­celled

ii. Cell wall contains peptidoglycan

iii. Abundant in soil, water, air, and in/on other organisms Don't forget about the age old question of How are proteins localized within a cell?

iv. Beneficial in breaking down dead plant and animal material

b. Archaea

i. Prokaryotes

ii. Lack peptidoglycan in cell walls

iii. Unique rRNAsequences

iv. Have unique membrane lipids

v. Live in extreme conditions

c. Eurkarya

i. Eukaryotes

1. Protises

a. Generally larger than most bacteria and archaea

b. Unicellular

2. Yeast

a. Unicellular

3. Mold

a. Multicellular

7. Be familiar with the current theories of microbial evolution and the evidence used to support these theories.

a. Mutation of genetic material causes new genotypes, if the genotypes  results in a new phenotype, and the phenotype allows the for better  survival within an environment the individual with the mutation is more  likely to reproduce – eventually causing the species to change  If you want to learn more check out What is nuclear magnetic resonance used for?

8. Define the prokaryotic “species” and the bacterial strain. 

a. Species: a collection of strains that share many stable properties and differ  significantly from other groups of strains

b. Strain: consists of the descendants of a single, pure microbial culture  9. Explain how microorganisms are named.

a. Genus first species second

b. Both are italicized, the genus is capitalized

c. Cocci – sphere shapes

d. Bacilli – rod­shaped

e. Spirilli – spiral shaped

10. Know the contributions of the scientists discussed to the science of microbiology. a. Robert Hooke

i. Coined term “cell”

ii. Found blue mold on shoe leather 

iii. First to publish drawings of microorganisms in scientific drawing b. Leeuwenhoek

i. Made microscopes (30­300x magnification)

ii. First to observe and accurately describe bacteria (thought they  were small animals)

11. Explain the theory of Spontaneous Generation and explain how it was disproved. a. Spontaneous generation: living organisms can develop from nonliving or  decomposing matter We also discuss several other topics like How do you know a solution is saturated?

b. Required several scientists to disprove

i. Francesco Redi (1668) 

1. Discredited spontaneous generation for large animals

2. Steak and in jars (sealed or unsealed) experiment We also discuss several other topics like Why do you believe and behave the way you do? why do other people believe and behave differently from you? what are the consequences of the answers to those two questions?

ii. Louis Pasteur (1861)

1. Used Pasture flask which had long neck to prevent 

microbes from entering

iii. John Tyndall (1820­1893(

1. Demonstrated that dust carried microorganisms using box 

coated in glycerine

2. Discovered heat­resistance bacteria

iv. Ferdinand Cohn

1. Discovered bacteria form endospores when conditions are 

poor; these activate and germinate when condition improve

2. Endospore: dormant version of a bacteria that can survive 

extreme conditions

12. List Koch’s Postulates and describe how they are used to determine the cause of a disease (including the microbiological techniques employed).

a. Establish the relation between a particular microorganism and a particular  disease

i. The suspected pathogenic organism should be present in all cases  of the disease and absent form healthy animals

ii. The suspected organism should be grown in pure culture

iii. Cells from a pure culture of the suspected organism should cause  disease in a healthy animal

iv. The organism should be reisolated and shown to be the same as the original

b. Koch used agar and petri dishes

i. Agar: useful because it doesn’t melt at body temp

ii. Petri dishes: have airways for oxygen to enter

iii. Streaking helps a pure culture grow on the agar plate

13. Be aware of the major fields in microbiology and various job opportunities in  these fields.

a. Immunology

i. Produce vaccinations

b. Industrial Microbiology

i. Perform pasteurization to prevent bacteria from spoiling food  products

c. Microbial Ecology

i. Use enrichment cultures and selective media

ii. Study soil

d. Molecular Microbiology

i. Study DNA and genetic alteration

ii. Perform PCR 

Chapter 2.1 – 2.4

14. Know the terms associated with microscopy.

a. Bright­field microscope: light is used to illuminate an image; specimen  shows up dark with a bright background

b. Dark­field microscope: image is formed by light reflected or refracted by  the specimen; produces a bright image ob the object against a dark  background

c. Electron microscope: uses electrons instead of light as the illuminating  beam

i. Transmission EM: show cross section

ii. Scanning: show 3D images

d. Focal point – point where all the light rays are focused

e. Focal length – distance between the center of the lens and the focal point f. Parfocal – lenses stay in focus when you increase the objective

g. Parcentric – center of the images stays in the center as you increase the  objective

15. Define and understand the concepts of magnification, resolution, and refractive  index (including the factors that affect them and how).

a. Magnification – enlarge the image of something

i. Affected by focal length

1. Shorter focal length = greater magnification

ii. For bright­field microscopes, magnification is limited by the 

resolutions (anything above 1500x becomes too blurry)

b. Resolution – ability of a lens to separate or distinguish between small  objects that are close together

i. Resolution Equation

1. d = 0.5(wavelength)/NA

ii. Affected by wavelength

1. Decrease wavelength = greater resolution

a. Use blue light

iii. Affected by numerical aperature (NA)

1. Higher NA = greater resolution

2. NA = nsin θ

3. Increase NA by increase n (refractive index) or   (angle at  θ

which light hits the specimen

a. Increase n by using oil

b. Increase   by shortening the working distance θ

c. Refractive index – measure of how greatly a substance slows the velocity  of light 

i. How much light bends when it hit a different substance depends on the refractive indices of the media forming the interface

16. Describe the attributes and limitations of the microscopes discussed and how they  are used.  

a. Bright­field 

i. Limited resolution

ii. Requires staining

b. Dark­field 

i. Good for observing internal structures

ii. Great for observing motility

iii. Can observe living specimens, unstained

c. Electron Microscope

i. Greater for extremely high magnification

ii. Requires a vacuum and metal staining

17. Compare and contrast light and transmission electron microscopes. a. EMs use electrons instead of light as the illuminating beam

b. EM have much higher resolution because the wavelength of the electron  beam is much shorter than light

c. EM images must be obtained in a vacuum so air particles don’t disturb  electron beam

18. Explain the preparation and staining of specimens.

a. Staining increases visibility of specimen

b. Accentuates specific morphological features

c. Preserves specimens by denaturing the enzymes

d. Fixation – preserves specimens and fixes them in position

i. Heat fixation – fixed to the slide using high heat; preserves overall  morphology, may distort appearance of internal structures

ii. Chemical fixation – fixed using chemical substance (such as  formaldehyde); used with larger, more delicate organisms, can 

preserve morphology and internal structures

e. Staining – makes internal and external structure of cell more visible by  increasing contrast with background

i. Chromophore group – chemical group that give dye its color

ii. Ability to bind to cells

19. Compare and contrast the characteristics of basic and acidic dyes. a. Basic dyes

i. Dyes with positive charge

ii. Bind to negatively charged structured

b. Acidic dyes

i. Dyes with negative charge

ii. Bind to positively charged structure

c. Mot bacteria have a negative charge on their surface, so commonly we use basic dyes in the lab

20. Distinguish between simple staining, differential staining, and negative staining. a. Simple staining: a single staining agent is used

b. Differential staining:  

21. Know the steps of the Gram stain and understand how it differentiates gram positive and gram­negative bacteria.

22. Describe the acid­fast stain, endospore stain, capsule stain, and flagella stain. Chapter 7.5

23. Compare and contrast defined and complex media.

a. Defined media: all components and their concentrations are known (the  exact chemical formulas

b. Complex media: media contains some ingredients of unknown or  concentration 

i. Ex: beef extract, agar, soil, peptones, pancreatic juices

24. Distinguish between general purpose, enriched, minimal, selective, and  differential media.

a. General purpose media: supports the growth of many microorganisms, all  you can tell is a basic colony morphology

i. Ex: agar

b. Enriched media: general purpose media is supplemented by blood or other nutrients 

i. Ex: chocolate/blood agar, media with soil 

c. Minimal media: contains minimal necessities for growth of the wild type;  contains only inorganic salts, simple carbon sources, and water

i. Wild­type: make all their essential for growth on their own in a 

natural environment – survive in minimal media

ii. Mutant type: don’t make all essential necessary for growth and  require some nutrients to be provided by media – cannot survive in

minimal media

d. Selective media: favor the growth of some microorganism but inhibit the  growth of other

i. MacConkey agar selects for gram­negative (contains CV and salts  that inhibit gram­positive bacterial growth)

e. Differential media: distinguish between different groups of 

microorganisms based on their biological characteristics

i. Blood agar differentiates between hemolytic and nonhemolytic 

cells

1. Alpha hemolytic cells partially break down blood and turn 

the plate green/yellowish

2. Beta hemolytic cells completely break down blood cells 

and turn the agar clear

3. Other colonies will appear tan as usual

ii. MacConkey agar

1. Differentiates between lactose fermenters versus 

nonfermenters

2. pH indicator turns pink if acid is being produced

3. Lactose fermenters produce acid and turn plate pink

25. Define and describe a “pure culture” of bacteria, and know the techniques used to  isolate one.

a. Pure culture: population of cells arising from a single cell

b. A mixture of cells is applied to an agar surface so that individual cell  colonies are well separated from each other

c. Countable plate has 30­300 colonies

d. Streak plate

i. Spread a mixture of cells on an agar surface with an inoculating  loop – cells reproduce to form colony; 4 quadrants

ii.

e. Spread plate

i. Small volume is diluted and transferred to agar surface; culture is  spread evenly with a sterile hockey stick

f. Pour plate

i. Diluted sample is mixed with liquid agar

ii. Mixture of cells and agar are poured into sterile culture dishes  (some of the colony are imbedded in the agar)

26. Describe aseptic technique.

a. Flame loop

b. Open tube – hold cap in pinky

c. Flame top of tube

d. Collect bacteria from tube

e. Flame top of tube

f. Replace cap from pinky

27. Be able to set up a dilution and calculate cell concentration from a plate count. 28. Describe microbial growth on solid surfaces and its significance in identifying  bacterial species.

a. Form: punctiform, circular, filamentous, irregular, rhizoid

b. Elevation: flat, raised, convex, pulvinate

Chapter 3.1 – 3.5

29. Recognize and know the cell morphologies (shapes and arrangements) of  prokaryotes.

a. Shape: cocci and bacilli most common

b. Arrangement: determined by plane of division and degree of separation  after division

i. Cocci­spheres

1. Diplococci – pairs

2. Streptococci – chains

3. Staphylococci – grape­like clusters

4. Tetrads – 4 cocci in a square

5. Sarcinae – cubic configuration of 8 cocci

ii. Bacilli – rods

1. Vibrios – comma shaped

2. Spirilla – rigid helices

3. Spirochetes – flexible helices

iii. Filamentous – mycelium, network of long, multicellular filaments iv. Pleomorphic – variable in shape

30. Know the size ranges for bacteria, viruses, and eukaryotic cells. a. Eukaryotes: 0.8 um – hundred of um

b. Bacteria/Archaea: 0.2um – 750 um

c. Virus: 0.01 um  – 1 um

31. Understand the relationship of the size of the cell and its surface area to volume  ratio. 

a. The smaller the cell, the greater the surface to volume ratio

b. Because of the increased surface area to volume ratio 

32. Explain the advantages of being small. 

a. Advantages of increased surface area to volume ratio:

i. Nutrients exchange happens faster

ii. Wastes expelled faster

iii. Cell grows faster

iv. Cell reproduces and divides faster

v. Short generation time allows better ability to adapt to changes in  the environment

33. Describe the structure and functions of the plasma membrane of Bacteria and be  able to label it. 

a. Plasma membrane structure

i. Lipid bilayer composed of phospholipids

ii. Amphipathic lipids

1. Polar ends – hydrophilic

2. Non­polar tails – hydrophobic

iii. Phosphate group is negatively charged which allows basic stains to bind to it

iv. Saturation levels of membrane lipids reflect environmental 

conditions

1. More hyrdrogen makes it more saturated 

2. More double bonds make it more unsaturated

3. When environment is very hot the lipid becomes more 

saturated so it will exist as solid in room temp

4. When environment is cold the lipids will be more 

unsaturated, liquids at room temp

b. Plasma membrane functions

i. Encompasses the cytoplasm

ii. Selectively permeable barrier selects what is able to enter the  bacteria

iii. Interacts with external environment 

1. Receptors for detection of and response to chemicals in 

surroundings

2. Transport systems

3. Metabolic processes

a. Electron transport chain is located in cell membrane

of bacteria

34. Compare and contrast the structure, composition, and functions of the cell walls  of gram­positive and gram­negative bacteria.  Be able to label them. 35. Describe the effects of lysozyme and penicillin on a bacterial cell wall. 36. Explain how bacteria may survive without a cell wall.

37. Describe capsules and slime layers and discuss their functions. 

DISEASES*

38. For each of the microbial diseases listed below, be able to briefly describe the  following:

a. cause (name of bacterium or virus)

b. general characteristics of the microbe (bacterium – Gram reaction and shape,  virus – type of genome [DNA or RNA] and shape)

c. route of transmission

d. characteristic symptoms.

Tuberculosis

Bubonic Plague

Tetanus

Smallpox

Rabies

Pertussis

*Even if we do not cover these diseases in class, you are still responsible for the   information.  

UNIT 1 ANIMATIONS TO WATCH:

    http://highered.mheducation.com/sites/0073402400/student_view0/index.html: Chapter 3 ­ “Procaryotic Cell Shapes”

NOTE:  Unless otherwise stated, you are responsible for all of the unit objectives even if they are not covered in lecture (see textbook).

Page Expired
5off
It looks like your free minutes have expired! Lucky for you we have all the content you need, just sign up here