Date post: | 23-Nov-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | putri-wahyuni-siburian |
View: | 14 times |
Download: | 0 times |
Lecture 3Overview of cell structure and significance of smallnessCytoplasmic membrane: structureCytoplasmic membrane: functionCell wall of prokaryotes: peptidoglycanOuter membrane of gram negative bacteriaCell wall synthesis and cell divisionArrangement of DNA in prokaryotes
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Mikrobia pada makananSpiralBacteriaRod-ShapedBacteriaMoldsYeastStaph aureusCocciBacteriaC. botulinumListeriaE.coli 0157:H7Salmonella
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Sel prokariot dan eukariot
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Bakteri Sel tunggal (uniseluler)Tidak memiliki membran inti (prokariot)Bentuk :Bulat (cocci) dengan ukuran 0.4-1.5 mContoh : Staphylococci (kluster seperti buah anggur) Streptococci (berantai)Batang (rods) dengan ukuran 0.25-1.0 m atau 0.5-6.0 mContoh : bacilli (batang lurus)Spirilla (batang spiral)
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
EndosporaBeberapa bakteri mampu membentuk endospora Endospora dihasilkan saat bakteri mengalami stress lingkungan seperti kekurangan nutrisi, kekeringan, dsb.Endospora digunakan untuk mempertahankan diriEndospora tidak melakukan metabolisme (berada dalam bentuk dorman) dan tahan terhadap suhu tinggi, disinfektan, sinar UVSaat kondisi lingkungan membaik, endospora melakukan germinasi dan tumbuh menjadi sel bakteriContoh bakteri penghasil endospora : Bacillus dan ClostridiumDiperlukan sterilisasi untuk membunuh sporaSpora Clostridium Spora Bacillus
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Endospora
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Bakteri - Reproduksi / Berkembang biakAseksual melalui pembelahan sel (fission)Waktu ganda (waktu generasi) : 20 menitSatu sel setelah 11 jam dapat menjadi 1,0 x 106Namun demikian di alam pertumbuhan bakteri dibatasi oleh kekurangan nutrisi, akumulasi toksin dan metabolit, suhu yang tidak sesuai, kekeringan, dllJumlah maksimum bakteri 1x109 CFU/g atau ml CFU - Colony Forming Unit
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Reproduction Binary fission12 4 8 16 32 64 128Millions
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Waktu yang diperlukan bakteri untuk tumbuhDalam kondisi ideal, beberapa bakteri dapat melakukan duplikasi dalam waktu 15-30 menitContoh bakteri dengan doubling time 20 menitSTART20 menit40 menit1 jam
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Latihan (diasumsikan waktu ganda =20 menit)1 bakteri terdapat pada hamburger dengan suhu kamar (30 C) Berapa jumlah bakteri setelah 1 jam? 4 jam? 8 jam?Apa yang terjadi jika jumlah bakteri awal pada hamburger tersebut adalah 10.000 ?
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Yeast Ukuran lebih besar dari bakteriMemiliki membran inti (eukariot)Uniseluler (bentuk : bulat, elip, silinder, 5-8 mPseudohifa
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Yeast - ReproduksiAseksual :Fission : pembelahan sel
Budding : pembentukan tunasSeksual :Pembentukan spora
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
MoldBerfilamen, multiseluler, ukuran lebih besar dari bakteri dan yeast (10-40 m)Hifa (masing-masing filamen)Miselia (kumpulan hifa)
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Mold - ReproduksiAseksual :FragmentasiPembentukan spora aseksual (konidia, sporangium)Seksual :Pembentukan spora seksual
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
MoldsMucorRhizopusPenicilliumGeotrichumFusariumNeurosporaBotrytisAlternariaAspergillusPenicillium
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
MoldPertumbuhan Aw rendahInterval pH yang luasMesophilic and PsychrotrophicaerobSignificancePembusukanIndex sanitasiHealth IssuesMenghasilkan makanan
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Different Shapes
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Different Sizes
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Surface Area vs. VolumeFig. 3.15Size affects rate of nutrient and waste transport across the cell membrane
Small size more efficient exchange, support of higher metabolic rate
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Phospholipid BilayerFig. 3.16
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Structure of Cytoplasmic MembraneFig. 3.18
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Lipids in Bacteria and Archaea have different chemical bondsEster - BacteriaEther - ArchaeaFig. 3.20
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Table 3.1 Comparative Permeability of Membranes to Various Molecules
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Substance
Rate of Permeability
Water
100
Glycerol
0.1
Tryptophan
0.001
Glucose
0.001
Cl-
0.000001
K+
0.0000001
Fuction of Cytoplasmic MembranePermeability Barrieronly small, uncharged, hydrophobic molecules can pass through by diffusion (see Table 3.1)Protein Anchortransport, generation of energy, chemotaxisGeneration of proton motive force
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Different types of transportAccumulation of solutes against the concentration gradientSpecificity
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Cell Walls of BacteriaPeptidoglycan is found only in bacteriaKeeps cells from lysing, due to turgor pressure
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Protoplast FormationHigh solute solutionLow solute solutionLysozyme -- a protein that breaks 1,4-glycosidic bonds in peptidoglycan
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Peptidoglycan Structure
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Peptidoglycan SheetGlycosidic linksPeptide cross-links
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Teichoic AcidsAcidic polysaccharides found in gram positive cell walls
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Gram Positive Cell Wall
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Archaeal Pseudopeptidoglycan
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Lipopolysaccharide (LPS)Only in gram negative bacteriaPart of the outer membrane
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Gram Negative Outer MembranePorins - proteins that allow small molecules to cross membrane -- specific and non-specific
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Cell Wall SynthesisCell wall is opened up by autolysins, and new peptidoglycan is deposited
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Peptidoglycan SynthesisBactoprenol (a C55 isoprenoid alcohol) -- lipid carrier that transports dissacharide pentapeptide from cytoplasm to periplasm and inserts it into growing cell wallThe next step, transpeptidation, is inhibited by penicillin
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Transpeptidation
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Genome Size
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Chromosomal DNA
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Lecture 4.Flagella and motilityBacterial behavior: chemotaxis, phototaxisBacterial cell surface structures and cell inclusionsGas vesiclesEndospores
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
The Flagellum> 40 genes involved1000 H+ / rotation
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Absence of chemical attractantPresence of chemical attractant chemical gradient sensed in a temporal manner
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Other types of taxesphototaxis - lightaerotaxis - oxygenosmotaxis - osmotic strength
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Cell structures and inclusionsfimbriae - aid cell adherence to surfacespili - conjugation, attachment to host cellglycocalyx - polysaccharide layer outside cell, attachment to host cells, protection from host immune system, resistance to dessicationpolyhydroxyalkanoate deposits - intracellular carbon and energy storepolyphosphate - intracellular reserveselemental sulfur - intracellular granulesmagnetosomes - intracellular magnetite crystals (iron oxide)gas vesicles - cell buoyancy
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Poly--hydroxybutyrate (PHB)
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Poly-3-hydroxybutyrate (PHB)Carbon and energy reserveAccumulates intracellularly when carbon source is not limiting for growthCan be utilized under carbon starvation conditionsBiodegradable bioplastics CH3OCHCH2C O[]n ~ 25,000
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Gas Vesicle Proteinswatertight, gas-permeable structure(hydrophobic proteins)
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
EndosporesResistant to heat, radiation, acids, drying, chemicalsDo not contain RNADehydrated (only 10-30% H2O as vegetative cell)
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Dipicolinic acidCharacteristic of endospores
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
How long can spores survive?See page 92, report that 25-40 million year old spores have been revivedThese spores were preserved in the gut of a bee that was trapped in amber
Endang S. Rahayu Fak Teknologi Pertanian UGM
Problem in grainspH of 2.0 8.5 spoilage in acid products
Can grow at refrigeration temperatures, but low temps slow growth
SpoilageCan grow/spoil in lower Aw/higher NaCl content foods, but do not compete well with bacteria
Mycotoxin ProductionAFLATOXINS are concinogenicMainly produced on grain and nut productsFeeding high moisture corn to dairy cattle can cause aflatoxins to show up in milkAflatoxins Aspergillus Flavis carcinogenicRye Ergot Claviceps purpurea neurotoxin
Toxin effects carcinogenic, liver damage, neurotoxins, rashes, kidney damage
Mold Allergies
Sanitation IndexYeast and molds are less resistant to sanitizers therefore if they are present, sanitizers are not working
FoodsBlue cheese, Brie, Roquefort, Sake