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Microbiology notes week 3

by: UNT_Scientist

Microbiology notes week 3 Biol 2041

Marketplace > University of North Texas > Biology > Biol 2041 > Microbiology notes week 3

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About this Document

This covers all of lecture 4 and part of lecture 5. Lecture 4 does include more information from the textbook as well as pictures (digital and hand drawn) to help you see the concepts better
Daniel Kunz
Class Notes
Biology, Microbiology, UNT
25 ?




Popular in Microbiology

Popular in Biology

This 13 page Class Notes was uploaded by UNT_Scientist on Sunday February 7, 2016. The Class Notes belongs to Biol 2041 at University of North Texas taught by Daniel Kunz in Winter 2016. Since its upload, it has received 14 views. For similar materials see Microbiology in Biology at University of North Texas.


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Date Created: 02/07/16
Microbiology Week 3 Lecture 4&5  ● Lecture 4  ○ Prokaryotes   ■ Eubacteria   ● Know as   ○ True bacteria   ○ Cyanobacteria (blue­green)  ■ Updated name for algae  ■ Archaebacteria  ● Known as   ○ Ancient bacteria   ○ Differentiation of prokaryotes   ■ Morphology   ● Coccus   ○ sphere  ● Rod  ● Spirillum  ● Spirochete  ● Budding and appendaged bacteria   ● Filamentous  ●   ■ Chemical composition   ■ Nutrient requirements   ■ Biochemical activities   ○ Comparison of prokaryotes and eukaryotes  Thing  Prokaryotes   Eukaryotes   DNA surrounded by  NO  YES  membrane  Membrane bound  NO  YES  organelles  Histones associated  NO  YES  with DNA   Cell wall with  YES  NO  peptidoglycan   Mitosis   NO  YES  Size  .2­2 um  10­100 um   ○ Bacterial structures  ■ Fig 4.6  ■ Structures unique to bacteria   ● Glycocalyx  ○ Sugar coat around cell  ○ Capsule  ■ When it's firmly attached around the cell   ■ Protects pathogenic bacteria from phagocytosis by  the cell of the host   ○ Slime layer   ■ When it is unorganized around the cell  ○ Function  ■ Makes it sticky   ■ Resists and makes it difficult to proceed with  phagocytosis   ● Example   ○ Plaque   ● Flagella   ○ Function   ■ Allows propulsion   ○ Made of protein  called flagellum   ○ Anchored to cell wall and membrane by basal body  ○ The hook rotates circularly   ■ Different from eukaryotes where it undulates  ○ Arrangements can be different around the cell  ■ Fig 4.7  ■ Atnichois   ● Without flagella   ■ Polar   ● Both ends of the cell   ● Monotratus   ○ On one pole (one end of the cell)  ● Lophotrichous   ○ Tuff coming from one pole  ● Amphitrichous   ○ Flagella on both poles   ■ Periatratus  ● Many flagella all over the cell   ○ Parts   ■ Filament   ● Contains flagellum around a hollow core  ■ Hook   ■ Basal body   ● Anchor to the cell   ○ Movement aka bacterial taxis  ■ Fig 4.6   ■ Run   ● When flagella rotate in a clockwise motion  ■ Tumble   ● When flagella stop rotating   ● Axial filament   ○ Called endoflagella   ○ Rotation causes cell to move in a twisting motion   ■ Spirochete bacteria  ■ Treponema pallidum   ● Fimbriae  ○ Can be all over surface   ○ Smaller than flagella    ○ Function   ■ Attachment   ● Pili  ○ Longer than Fimbriae   ○ 1 to 2 per cell   ○ Involved in DNA transfer between cells   ● Cell wall  ○ Made of peptidoglycan   ■ Repeating N­acetylglucosamine​AG) ​ nd  N­acetylmuramic acidNAM)  ■ Linked by short peptides chains in the D the type  ■ Linkages between NAM and NAG  ● Ether linkage with a Beta 1­4 linkage   ● The peptide bond attaches to the NAM  ● Fig 4.12  ○ Lysis   ■ Destruction of cell due to cell rupture   ○ Protoplast  ■ Wall­less cell where plasma membrane may remain  intact if lysis doesn't occur  ○ Difference between gram negative and gram positive cells   ■ Fig 4.13   ■ Gram negative  ● Above the double layer plasma membrane  the peptidoglycan rest with (10­20%) with a  outer membrane above that. Sticking out of  this is LPS   ○ Remember it's a sandwich    ■ Gram positive  ● Right above the double layer plasma  membrane is Peptidoglycan  (60­90%) with  polysaccharide teichoic acids  ○ Remember it's a chunk of meat on a  piece of bread   ■ Acid­fast cell wall   ● 60% lipid membrane prevents uptake of dye   ● Cell membrane   ○ Also known as inner membrane   ○ Inside cell wall in casing the cytoplasm   ○ Breakdown of nutrients and production of ATP   ○ Where moment across the layer occurs   ○ The plasma membrane  ■ Phospholipid bilayers   ■ Peripheral proteins   ■ Integral and transmembrane movement  ○ Fluid mosaic model   ■ Membrane is viscous   ■ Membrane moves unilaterally   ■ Made up of phospholipids and proteins   ○ Passive­downhill  ■ Along the gradient   ■ Simple diffusion   ● Just crosses the membrane  ○ Slower and linear   ■ Facilitated diffusion   ● Uses protein in the membrane to change or  add to item before entering the cell  ○ Not necessary   ● Rate of entry it quick but eventually settles  out as the concentration gradients equalize  as all carrier proteins are in use  ○ Active ­up hill   ■ Against the gradient   ■ ATP dependent   ■ Requires energy but not ATP directly   ● Something other than ATP used  ○ Transporters or permeases   ■ Simple diffusion   ● Doesn't use ATP  ○ Driven by energy in the proton  motive force    ● Uses membrane charge gradient   ● Used to maintain equilibrium   ● Uses first law of thermodynamics   ○ Energy can not be created or  destroyed only transformed  ● 2nd law of thermodynamics   ○ Trendcy for things is to favor entropy  ● Symporter   ○ Transports in   ● Antiporter   ○ Transport out  ■ Group translation   ● Mainly seen in bacteria  ● Chemical modification of transported  substance driven by phosphoenolpyruvate  ○ R­P  ■ ABC transporter   ● Periplasmic binding proteins are involved  and energy comes from ATP   ○ ATP­> ADP + P​i  ■ Facilitating diffusion   ● Proteins in the membrane function as  spaces for things to pass when the  corresponding receptors are present   ■ Osmosis   ● Net movement of solvent across membrane  ● Cytoplasm   ○ 70% water  ○ No cytoskeleton   ○ Has things suspended inside   ● Inclusions   ○ Ribosomes  ■ Fig 4.19  ■ Has a defined structure   ● Consists of a large subunit (50S) and small  subunit (30S)  ○ 50 and 30 equals 70S  ■ S is a suedberg   ■ Is the rate of sedimentation a  in an ultracentrifuge   ○ This differentiation is good for  antibiotics to fight bacteria and not  fight your own cells   ■ Composed of RNA and proteins    ○ Granular storage  ■ Phosphate   ■ Lipid   ■ Sulfur   ■ Specialized compartment   ● Carboxysome   ○ Involved in photosynthesis   ● Magnetosome   ○ Magnets to help orientation and  move  ■ Gas vacuoles   ○ Endospore  ■ Fig 4.21  ■ Makes a large structure and loose main part of cell  (vegetative cell)  ●     ○ Tolerant to heat and drought can last  up to 75 years  ○ Know structure of eukaryotic cell   ● Only plants have cells walls   ● In the cytoplasm there is the apprentice of a cytoskeleton   ○ Microtubules   ○ Actin and myosin   ● Are continuous not each other  ○ Nucleus /  ○ Endoplasmic reticulum  ■  Detoxification Lipid and CHO   ○ Golgi complex  ■ Pick up proteins   ■ Protein synthesis   ■ Distributed system   ○ Lysosomes   ■ Destruction   ○ Plasma membrane   ● Mitochondrian  ○ has to own matix   ○ Endosymbiosis theory   ■ We have 70s mitochondria and chloroplast inside  eukaryotic cells   ■ The antient cell absorbs this bacteria and both  benefit from being present in the cell   ● The bacteria can not replicate on their own   ■ Figure 10.2   ● Chloroplast   ● Table 4.2 differences between prokaryotic and eukaryotic cells   ● Cultivation and growth   ○ Minimum requirement for growth   ■ Chemical   ● Carbon,   ○ Biomass and energy  ● Nitrogen,   ○ Biomass and other cell components   ● Hydrogen,   ● Phosphorus   ● Sulfur  ● Water  ● Trace metals   ○ Fe Mg Ca K Mo  ● Growth factors  ○ Vitamins   ● Oxygen   ○ Toxic oxygen species   ■ H2O2  ● Catalase  ● 2H​2​ 2​>2H2​+ O2  ■ O2­  ● Attacked by superoxide dismutase  ● 2H+ 2O​ ­ ­­­> O​ +O​ 2​ 2​ 2​ 2  ■ ­OH  ● Most toxic   microbe   catalase  superoxide  relations to  dismutase  oxygen   aerobes  yes  yes  tolerate  and  required/not  facultative  required  anaerobes  obligate  no  no  not  anaerobes  tolerated  not required  aero  no   yes  some  tolerant   tolerance  not required  microaerop no  yes  some  hile  tolerance  Required   ○   ■ Physical requirements   ● Temperature  ○ Figure 6.1  ○ Hyperthermophiles  ■ 95C  ○ Thermophiles  ■ 60​  ○ Mesophists  C  ■ >35​ ○ Psychotropics   ■ Food spoilers   C  ■ 20​ ■ Grow in the cold   ○ Psychrophiles  ■ Oceans and Arctic regions  ■ 10​  ● pH  ○ Acidophiles   ■ acid loving   ■ Grows around pH2  ○ Alkalophiles   ■ base loving   ■ Grows around pH9  ● Osmoticum  ○ Salt concentration   ○ Moderate halophilic   ○ Halophiles   ■ Think the Dead Sea  ■ Culture media   ● Types of media  ○ Artificial media   ■ Complex  ● Nutrient agar   ■ Chemically defined  ■ Selective or differential   ● Blood agar  ● Mannitol­salt Agar   ○ Live   ■ Needs a live specimen to cultivate organism   ● M. Leprae  grows on armadillo  ● Table 6.2   ○ Chemically defined   ■ We know all the things in it to the chemical  composition   ● Table 6.4  ○ Complex media   ■ There is one unknown in the media in which we  don't know the chemical makeup of   ● Cultivation methods  ○ Mixed vs pure cultures­ what’s a colony?  ■ Mixed culture    ● More than one organism   ■ Pure culture   ● Just one culture  ■ Streak­plate  ● Diluting the culture so that there is isolated  colonies formed by “cloning”   ■ Spread­ plate  ○ Anaerobic cultivation techniques  ■ Works inside a glove bag or glove box  ● There is no oxygen inside the area to do the  experiment   ■ Gas­Pak anaerobic jar  ● Put plates inside a jar with bags of gas  inside  ■ Candle jar  ● When the candle no longer burns there is  no more oxygen   ■ CO​2​acket   ● Much like the Gas­Pak the Petri dish is  inside a package preventing oxygen from  entering   ○ Maintenance and preservation   ■ Using an agar slant   ● Can keep for about a year  ■ Cryogenic freezing   ● Mix your culture with something like glycerol   ● Freeze at ­20​  ○ Other agent can allow it go as cold  as ­80  ■ Lyophilization   ● Freeze dried  ● Create a vacuum at a cold temperature and  seal it   ● Can keep till rehydrated  ○ Bacterial growth   ■ Fig 6.15  ● Lag phase   ○ Cells are adapting to the new  medium   ● Log phase   ○ Exponential growth phase  ○ Binary fission  n   ■ Grown is 2​ ■ One cell splits to 2   ■ This causes a geometric  growth   ○ Growth rate constant represented by  μ  ■ Ln 2 equal to .693  ○ Generation time is represented by t  gen   ■ μ equal (ln2)/t gen   ■ ___ generations per hour  ● Stationary phase   ○ Inhibitors (lack of nutrients,  overpopulation) max out the growth  of bacteria   ● Death   ○ Logarithmic decline  ■ Measuring growth   ● Direct  ○ Count the actual numbers of cells   ○ Weigh the biomass that is present  ○ Microscope measurement   ■ A grid is placed below slide  to directly count the cells  ■ Gives total not the viable  cells   ● Indirect  ○ Turbidity  ■ How much light passes  through the suspension   ○ Oxygen consumption   ○ Carbon dioxide production   ■ Isolation and counting   ● Pour plate method   ○ Swirl agar and culture   ■ Count growth in and on the  plate   ● Spread plate method  ○ Spread liquid across   ■ Count what is on top   ● Serial dilution   ○ 1:1,000,000  and plate it out   ● Lecture 5  ○ Microbial metabolism   ○ Figure 5.1  ■ A driving force for the cell to want to reproduce  ■ Metabolism equal to Catabolism plus anabolism   ● Catabolism   ● Anabolism   ■ Organisms   ● Mechanisms of ATP generation   ○ SLP & P % PP  ■ Results in ATP   ■ NADH   ● For anabolic processes   ● Results in final electron acceptors   ○ Mode of energy conservation (how to make a living)  ■ Aerobic respiration   ● O​2  ■ Anaerobic   ● SO​4​O​ 2​NO3​  ○ Methanogens  ■ Organic   ● Fermentation  ■ None   ● Photon energy source. Results in  phototropism   ○ Chemotrophs   ■ Uses chemicals as an energy source   ■ Organotrophs   ■ Lithotrophs  ● Carbon sources   ○ Autotrophs   ■ Uses CO​ 2  ○ Heterotrophs   ■ Organic molecules   ○ Phototropism   ■ Uses sunlight as an energy source  ● Carbon sources   ○ Autotrophs   ■ Uses CO​ 2  ○ Heterotrophs   ■ Organic molecules    


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