Microbiologie,Toxicologie si Studii Sanitare (2005)

  • Published on
    01-Jul-2015

  • View
    127

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

sursa de energie reziduuri din catabolism energie pentru deplasare catabolism

nutrieni

anabolism

reziduuri

Editura AcademicDirect 2005

componeni celulari

energie pentru cretere

nutrieni pentru cretere

Lorentz JNTSCHI

Lorentz JNTSCHI Nscut la 8 Ianuarie 1973 n Fgra, Braov. Absolvent n anul 1991 al Liceului Teoretic Radu Negru Fgra al seciei cu profil Mecanic, Liceniat n Informatic (1995), Chimie i Fizic (1997), Doctor n tiine Exacte, Specializarea Chimie Organic i Computaional (2000) la Universitatea Babe-Bolyai Cluj-Napoca, Master n Ameliorarea Plantelor i Controlul Calitii Seminelor i Materialului Sditor la Universitatea de tiine Agricole i Medicin Veterinar din Cluj-Napoca (2002). ef de lucrri la Universitatea Tehnic Cluj-Napoca. http://lori.academicdirect.ro

Editura AcademicDirectMuncii 103-105, 400020, Cluj-Napoca Tel. 0264 401775, Fax 0264 592055 Redactor ef: Dr. Lorentz JNTSCHI Copyright 2005 dr. Lorentz JNTSCHIToate drepturile asupra lucrrii aparin autorului. Reproducerea integral sau parial a textului sau ilustraiilor este posibil numai cu acordul prealabil scris al autorului.

Colecia Didactica

2

Microbiologie, Toxicologie i Studii Fitosanitare

PrefaLucrarea Microbiologie, Toxicologie, i Studii Fitosanitare este organizat pe trei seciuni, aa cum rezult de altfel i din titlu. Primele dou seciuni, cele de microbiologie i toxicologie prezint conceptele i instrumentele specifice domeniilor biologie celular i microbiologie i respectiv biochimie i toxicologie, domenii de interfa ntre biologie, informatic, chimie i fizic. Progresul realizat n ultimii 100 de ani, cnd practic s-au cldit aceaste discipline, justific pe deplin apariia acestui material, care face o sintez a celor mai noi tehnologii i sisteme de investigare celular. Lucrarea este bine ilustrat, numai n aceast seciune a sa avnd 88 de figuri. Se pune accent pe dezvoltarea capacitilor intuitive, deductive i inductive n domeniu. A doua parte a acestei lucrri o reprezint contribuia personal a autorului n acest domeniu, cu referine directe la publicaiile personale. Aceast seciune refer lucrrile autorului de Doctorat n Chimie Organic susinut la Universitatea Babe-Bolyai din Cluj-Napoca n anul 2000 i de Masterat n Inginerie Agricol susinut la Universitatea de tiine Agricole i Medicin Veterinar din Cluj-Napoca n anul 2002. Trimiterile la literatura de specialitate sunt bine reprezentate, cu precdere n aceast a doua seciune, care refer rezultate comparative ale multor autori. Lucrarea conine, pe capitole, noiuni de Biogeochimie, Microbiologie, Biochimie, Toxicologie i Studii Fitosanitare. In anexa lucrrii este redat un mic (62 de termeni) dicionar englez-romn de termeni tehnici specifici domeniului tratat, pe care autorul i-a cules i folosit pe parcursul documentrii necesare realizrii prezentului material. Cluj-Napoca, 08.01.2005 Lorentz JNTSCHI

3

Lorentz JNTSCHI

Cuprins1. Introducere ............................................................................................................................5 2. Biogeochimie ........................................................................................................................8 2.1. Biosfera..........................................................................................................................8 2.2. Biomasa i Biosfera .......................................................................................................9 2.3. Migrarea Elementelor ..................................................................................................10 2.4. Circuitul Substanelor n Natur ..................................................................................10 2.5. Ciclurile Biogeochimice ..............................................................................................11 2.6. Biocenoza.....................................................................................................................12 2.7. Ecologia Omului ..........................................................................................................12 3. Microbiologie......................................................................................................................17 3.1. Microbiologia i Biologia Celular..............................................................................17 3.2. Legturile Chimice ......................................................................................................19 3.3. Biologia Celulei ...........................................................................................................26 3.4. Genetic i Inginerie Genetic.....................................................................................29 3.5. Microbiologie Industrial ............................................................................................32 3.6. Ecologia Microbian....................................................................................................38 4. Biochimie ............................................................................................................................40 4.1. Chimia Celulei Vii .......................................................................................................40 4.2. Biomolecule .................................................................................................................41 4.3. Circuitul Informaiei ....................................................................................................42 4.4. Proteine ........................................................................................................................42 4.5. Metode de Analiz a Proteinelor .................................................................................43 4.6. Carbohidrai .................................................................................................................45 5. Toxicologie .........................................................................................................................46 5.1. Imunologie ...................................................................................................................46 5.2. Imunologie Clinic i Diagnostic Microbiologic.........................................................47 6. Studii Fitosanitare ...............................................................................................................48 6.1. Introducere ...................................................................................................................48 6.2. Aspecte de Sntate Public ........................................................................................49 6.3. Agrochimia Pesticidelor ..............................................................................................50 6.4. Chimia Pesticidelor......................................................................................................51 6.5. Proprietile Fizico-Chimice ale Pesticidelor ..............................................................52 6.6. Activitatea Biologic a Pesticidelor.............................................................................56 6.7. Metode Moderne n Studiul QSAR/QSPR ..................................................................57 6.8. Utilizarea Pesticidelor n Cultur Exemplu Aplicativ ..............................................61 6.9. Biotehnologiile i Agricultura .....................................................................................64 7. Anexa. Dicionar de Termeni Tehnici Englez-Romn........................................................69 8. Referine..............................................................................................................................71

4

Microbiologie, Toxicologie i Studii Fitosanitare

1. Introducere1.1. Organismul i Mediul Organismele ntrein un schimb permanent cu mediul nconjurtor iar legitile ce apar la interaciunea organismelor cu mediul sunt studiate de ecologie. Elementele mediului nconjurtor care exercit o anumit aciune asupra organismelor sunt numite factori de mediu: abiotici, biotici i antropogeni (in de particularitile mediului, prezena omului i activitatea lui de munc). Unii dintre factori au importan vital; acetia sunt factori limit. Factorii abiotici au ca surs evoluia. Astfel, n procesul dezvoltrii evolutive fiecare organism (specie) s-a adaptat la anumite condiii abiotice i anume: forma corpului le permite anumitor organisme deplasarea n ap, aer, sol; compoziia chimic a mediului este un factor determinant, i anume exist plante care cresc cu predilecie pe soluri saline iar altele au nevoie de foarte mult ap; temperatura mediului determin existena vieii i anume avem plante tropicale, plante de clim temperat i plante care cresc la temperaturi sczute (diferii arbuti); La aciunea acestor factori limit fiecare specie i are limitele extreme ale toleranei (minim, maxim, i optim). De exemplu oule de ascarid au tolerana de 12C (minim), 40C (maxim) i optim la 25C, alga arctic Sphaerella nivalis poate crete la temperatura de 34C iar alte alge cianofile vieuiesc n apa ghezerelor au temperatura de 85 sau mai mult. Unele organisme pot suporta schimbri considerabile din mediul nconjurtor numite euritopice, altele exist numai n limite restrnse de oscilaie a lor (valena ecologic diferit), numite stenotopice. Organismele care suport schimbri considerabile n ceea ce privete temperaturile se numesc euritermice iar cele care nu suport variaii considerabile de temperatur se numesc stenotermice. Relativ la rezistena la sruri, avem organisme eurigalice i respectiv stenogalice. Multe exemple de organisme stenotermice gsim printre animalele nevertebrate marine care suport ridicarea temperaturii pn pe la 30C i mai rar pn la 38C. Dintre speciile euritermice se pot meniona animalele de ap dulce care suport att nghearea bazinului i nclzirea la 41C-44C. Relativ la comportarea organismelor fa de lumin, de exemplu oul viermelui parazit fasciola larva lui miradiciu se poate forma numai la o iluminare puternic iar pentru oule de broasc lumina nu este o condiie necesar, dei accelereaz procesul de dezvoltare n timp ce oul unor specii de molute se segmenteaz numai la ntuneric, i lumina frneaz acest proces. Prezena oxigenului pentru organismele aerobe e condiia obligatorie de existen n timp ce pentru cele anaerobe este obligatorie lipsa lui. Atitudinea fa de condiiile externe se poate schima la unul i acelai organism n cursul existenei sale: oule de ascarid pentru dezvoltare necesit oxigen, ns pentru ascarida matur el este toxic iar larvele narilor se dezvolt n ap iar narii maturi (imago) triesc pe uscat. Temperatura la care se desfoare procesele activitii vitale la majoritatea organismelor este n limitele de la 40C la 45C i aa se explic caracterul srccios al vieii n regiunile arctice i n condiii aride. Pentru multe specii de animale i plante foarte important este ciclul anual de dezvoltare fotoperiodism (durata zilei lumin i regimul de temperatur). Supravieuirea la condiii nefavorabile (reducerea umiditii, temperatura nalt sau joas, lipsa hranei) la unele organisme are ca manifestare amorirea (imobilitate, ncetarea alimentrii, ncetinirea schimbului de gaze, scderea brusc a altor procese fiziologice). Astfel, temperatura ce provoac amorirea se ntlnete la unele insecte, peti i amfibii la care amorirea se instaleaz la coborrea temperaturii mai jos de +15C, la altele la +10C iar la unele doar n jurul lui 0C. Alte animale n stare de amorire nghea i la dezgheare se rentorc la activitatea vital. Cea mai profund amorire are loc n caz de anabioz. Anabioza este o stare a organismului n care procesele vitale sunt att de ncetinite nct lipsesc toate manifestrile vizibile ale vieii i se 5

Lorentz JNTSCHI

instaleaz la schimbarea temperaturii sau a umiditii. De remarcat c n stare de anabioz sporete rezistena organismului i la ali factori nefavorabili (hipoxie, aciunea substanelor toxice, a radiaiei ionizante). Factorii biotici ai mediului stabilesc relaii interspecifice i intraspecifice care sunt exprimate prin legturi de nutriie (lanurile trofice), concuren, antibioz i simbioz. Relaiile reciproce dintre organisme ce in de nutriie duc la formarea lanurilor trofice. Deoarece sursa de energie ce asigur existena tuturor organismelor este Soarele, prima verig a oricrui lan trofic este transformarea n procesul fotosintezei a energiei luminoase n energie chimic i formarea compuilor organici. Astfel, 0.1% din energia solar primit de pmnt e utilizat n fotosintez, trecnd n energie potenial a substanelor organice. Animalele erbivore disperseaz o parte considerabil a energiei i numai o parte din ea este folosit la construirea protoplasmei. Mai departe, animalele rpitoare se hrnesc cu cele erbivore. Dou exemple de lanuri trofice sunt: alge de plancton animale de plancton crustacee peti psri i mamifere piscivore; plante insecte psri insectivore psrile rpitoare; Fiecare lan trofic cuprinde de regul nu mai mult de 4-5 verigi, deoarece datorit pierderii de energie biomasa total a fiecreia din verigile urmtoare este de aproximativ 10 ori mai mic dect a celei precedente; aceast legitate se numete regula piramidei ecologice. Concurena i antibioza sunt dou noiuni des ntlnite n studiile ce privesc relaiile ce se stabilesc ntre organismele vii. Concuren se numesc relaiile ce se stabilesc ntre organismele aceleiai sau diferitelor specii care coexist n codiii identice ale mediului. De exemplu acridienii, roztoarele i copitalele ce se hrnesc cu ierburi i ntre ele se stabilesc relaii de concuren, n timp ce la plante apare concurena pentru lumin i umiditate. Antibioza este rezultatul aciunii inhibitoare a unui organism asupra altuia, de cele mai multe ori n urma eliminrii unor substane speciale de natur chimic divers cum sunt antibioticele. Sunt cunoscute antibioticele produse de ciuperci, bacterii i alte organisme. Productori activi de antibiotice s-au dovedit a fi ciupercile de mucegai, de exemplu Penicillinum care elimin penicilina, nociv pentru multe bacterii. Seria de derivai ai penicilinei, cu efect antibiotic este prezentat n figura urmtoare. OCH3 HO H H CH3 S H3C CH3(CH2)3SCH2CONH C CH3 H2C O N COOH O O Penicillic Acid Penicillin BT H2N H H H H CH3 S CH3 S CH(CH2)3CONH CH2CONH CH3 CH3 HOOC N N O COOH O COOK Penicillin N (Cephalosporin N, Adicillin) Penicillin G Potassium (Potassium penicillin G)H H OCH2CONH O N S CH3 CH3 COOHCH2CONH O N H H S CH3 CH2C6H5

Penicillin V (Penicillin phenoxymethyl, Phenoxymethylpenicillin, Phenoxymethylpenicillinic acidH H CH2 CHCH2SCH2CONH O N S CH3

H2N CH3 CH2CH2C6H5 COO

Penicillin G (Benethamine, Benethamine penicillin G, Benetolin)Cl CH3C CHCH2SCH2CONH O H H S CH3 CH3 N COOK

CH3 COOH

Penicillin O (Penicillin AT) 6

Penicillin S Potassium (Potassium penicillin S)

Microbiologie, Toxicologie i Studii Fitosanitare

La antibioticele obinute din ciupercile de mucegai i bacterii se refer gramicidina, streptomi...