Wstęp do biokorozji

Wstęp do biokorozji

rok wydania: 2021, wydanie pierwsze
ISBN: 978-83-7348-846-5
ilość stron: 136

Opis

Niniejszy skrypt został opracowany z myślą o studentach kierunków technicznych na uczelniach kształcących specjalistów dla rożnych gałęzi przemysłu, w których działalność korozyjna mikroorganizmów stanowi zagrożenie dla środowiska i może prowadzić do poważnych strat ekonomicznych, m.in. dla przemysłu chemicznego, naftowego, gazowego, żeglugowego, a także żywnościowego.

Korozja mikrobiologiczna jest zagadnieniem interdyscyplinarnym, dlatego studentom, naukowcom i specjalistom zamierzającym podjąć badania w tej dziedzinie potrzebna jest pewna wiedza na temat życia drobnoustrojów i ich interakcji z otaczającym środowiskiem. W tym celu w skrypcie zawarto krótkie wprowadzenie do głównego obszaru mikrobiologii. Następnie scharakteryzowano mikroorganizmy będące główną przyczyną biokorozji i mechanizmy ich działania. Opisano również sposoby przeciwdziałania degradacji mikrobiologicznej i wykrywania przyczyn biokorozji, w tym metody molekularne. Celem ćwiczeń jest nabycie podstawowych umiejętności niezbędnych do pracy w laboratorium mikrobiologicznym, w tym zwłaszcza z drobnoustrojami beztlenowymi, i biegłości w swobodnym posługiwaniu się sprzętem laboratoryjnym.

Spis treści

Przedmowa / 7

Część I / 9

1. Podstawowe zagadnienia z mikrobiologii ogólnej / 9
1.1. Klasyfikacja mikroorganizmów (systematyka) / 9
1.2. Różnice pomiędzy komórkami prokariotycznymi a eukariotycznymi / 10
1.3. Podział mikroorganizmów ze względu na wymagania pokarmowe i źródła energii / 16
1.4. Podział drobnoustrojów ze względu na sposób oddychania / 17
1.5. Podział drobnoustrojów ze względu na optymalną temperaturę wzrostu / 20
1.6. Podział drobnoustrojów ze względu na optymalne pH / 21
1.7. Podział drobnoustrojów ze względu na zdolność do wzrostu przy różnych stężeniach soli / 22
1.8. Typy wzrostu drobnoustrojów w hodowlach mikrobiologicznych / 24
1.9. Metody oznaczania liczby drobnoustrojów / 26
1.9.1. Metody bezpośrednie / 26
1.9.2. Metody pośrednie / 27

2. Wstęp do biokorozji / 30
2.1. Mikroorganizmy zaangażowane w MIC / 31
2.2. Biofilm / 32
2.3. Charakterystyka grup mikroorganizmów występujących w biofilmie / 35
2.3.1. Bakterie redukujące siarczany (SRB) / 35
2.3.2. Bakterie redukujące żelazo (IRB) / 37
2.3.3. Bakterie utleniające żelazo (IOB) / 39
2.3.4. Bakterie magnetotaktyczne (MTB) / 42
2.3.5. Bakterie utleniające mangan (MOB) / 43
2.3.6. Bakterie produkujące śluz / 45
2.3.7. Bakterie wytwarzające kwasy (APB) / 46
2.3.8. Grzyby / 48

3. Strategie kontroli biokorozji / 49
3.1. Kontrola fizyczna / 49
3.2. Kontrola chemiczna / 50
3.2.1. Biocydy / 50
3.2.2. Biosurfaktanty / 51
3.2.3. Nanocząstki / 52
3.2.4. Ozon / 53
3.2.5. Efekt bioelektryczny ze środkami przeciwdrobnoustrojowymi / 53
3.3. Kontrola biologiczna / 54
3.3.1. Inhibicja korozji przez biofilm regeneracyjny / 54
3.3.2. Inhibicja korozji przez mikrobiologiczne białka zapobiegające zamrażaniu / 55
3.3.3. Inhibicja korozji przez usuwanie cząstek sygnalizacyjnych / 55
3.3.4. Strategia biokonkurencyjnego wykluczania / 56
3.3.5. Hamowanie korozji przez bakterie drapieżne / 58
3.3.6. Hamowanie korozji przez fagi / 61

4. Metody bezpośrednie wykrywania przyczyn biokorozji / 63
4.1. Pobieranie próbek / 64
4.2. Obróbka wstępna prób / 65
4.3. Wykrywanie i identyfikacja mikroorganizmów / 66
4.4. Praca w beztlenowcami w laboratorium mikrobiologicznym / 68

5. Molekularne metody badania biokorozji / 74
5.1. Wstęp / 74
5.2. Wymagania dotyczące wykorzystania technik molekularnych / 76
5.2.1. Jakość i czystość kwasów nukleinowych / 76
5.2.2. DNA a RNA / 76
5.2.3. Problemy z informacją zawartą w DNA genomowym / 76
5.2.4. Problemy z wykorzystaniem technik opartych na reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR) / 77
5.2.5. Możliwości wykorzystania baz danych / 78
5.3. Metody molekularne oparte na analizie sekwencji genów kodujących podjednostki 16S rDNA i 18S rDNA / 79
5.3.1. Pirosekwencjonowanie i NGS 80
5.4. Geny funkcjonalne jako narzędzie badań molekularnych / 83
5.5. Inne przydatne narzędzia / 84
5.5.1. Losowa amplifikacja polimorficznych fragmentów DNA (RAPD) / 84
5.5.2. Mikromacierze DNA/RNA / 84
5.5.3. Analizy MALDI-TOF / 85

Część II / 87

Ćwiczenie 1. Obserwacje wzrostu drobnoustrojów i preparaty mikroskopowe / 87
Ćwiczenie 2. Oznaczenie ogólnej liczby drobnoustrojów w cieczach obróbkowych / 88
Ćwiczenie 3. Oznaczenie stopnia korozji kuponów ze stali węglowej pod wpływem SRB / 89
Ćwiczenie 4. Oznaczenie najbardziej prawdopodobnej liczby (NPL) SRB w wodzie produkcyjnej / 90
Ćwiczenie 5. Oznaczenie NPL bakterii redukujących tiosiarczany w wodzie produkcyjnej / 91
Ćwiczenie 6. Wykrywanie określonych mikroorganizmów przy wykorzystaniu techniki PCR / 93
Część III / 96
Pożywki stosowane do oznaczania bakterii powodujących biokorozję metali / 96
Bibliografia / 130