Budowa komórki

bakteryjnej

MORFOLOGIA
DROBNOUSTROJÓW

Opis komórki bakteryjnej

BADANIA MIKROSKOPOWE

( mikroskopia )

kształt, wielkość, ułożenie, sposób barwienia

….

Preparat pośredni, bezpośredni

Metoda barwienia

Morfologia komórek bakteryjnych

Klebsiella

spp.

Kolonia - definicja

Tylko na podłożu stałym !!!!

widoczne gołym okiem skupisko bakterii składające się z miliardów
osobników;
kolonie rozwijają się najczęściej z pojedynczych komórek bakterii –
(klon bakterii).

BADANIA

MAKROSKOPOWE

Opis kolonii na podłożach stałych:

KSZTAŁT; okrągły, owalny, nieregularny

WIELKOŚĆ; średnica w mm

BRZEG; równy, falisty, postrzępiony

POWIERZCHNIA; gładka, szorstka, matowa, błyszcząca

WYNIOSŁOŚĆ PONAD POWIERZCHNIĘ; brak, wypukła, płaska, kopulasta

ze środkiem wzniesionym w postaci guziczka, o wyniosłym brzegu i

zapadniętym środku

KOLOR; zabarwienie kolonii, zabarwienie podłoża

KONSYSTENCJA; masłowata, sucha, skórzasta, śluzowata

ZAPACH; mydlany, kwaśny, drożdży, miodu, gnilny

ZAWIESZALNOŚĆ; (zdolność tworzenia jednolitej zawiesiny w r-rze soli

fizjologicznej); łatwa lub nie

INNE CECHY np. typ hemolizy na podłożu z krwią:

Typ ß- całkowita liza wokół komórki

Typ α- cząściowa liza (zazielenienie wokół kolonii)

Typ γ- brak hemolizy

KSZTAŁT KOMÓRKI

KULISTY (ziarenkowce);



pojedyncze



pary (dwoinki)



skupiska (tetrady, sześcianki, nieregularne zgrupowania)



łańcuszki

CYLINDRYCZNY



pałeczki; głównie Gram(-)



laseczki; głównie Gram(+)

SPIRALNY



krętki



śrubowce



przecinkowce

POSTACI ROZGAŁĘZIONE (np. promieniowce)

KK. BAKTERYJNE O ZMIENNYM KSZTAŁCIE (pleomorfizm)

KSZTAŁT KOMÓREK BAKTERYJNYCH

Ziarniaki

Dwoinki

Paciorkowce

Gronkowce

Pakietowce

Maczugowce

Laseczki

Pałeczki

Przecinkowce

Śrubowce

Krętki

Typ wzrostu na podłożach

płynnych

tlenowce

mikroaerofile

fakultatywne

beztlenowce

Typ wzrostu na podłożach

płynnych

bezwzględne tlenowce

- do wzrostu wymagają tlenu

atmosferycznego (np.

Micrococcus spp., Pseudomonas

spp

mikroaerofile

- wymagają tlenu jako końcowego

akceptora elektronów, jednak jego stężenie w

atmosferze powinno być obniżone (5% O2); nie rosną na

podłożach stałych w atmosferze tlenowej; w warunkach

beztlenowych wzrastają bardzo słabo lub wcale (np.

Helicobacter pylori

)

fakultatywne beztlenowce

- mogą wzrastać zarówno

w warunkach tlenowych jak i beztlenowych (np.

E. coli

)

beztlenowce

- nie są zdolne do wzrostu w warunkach

tlenowych



ściśle bezwzględne beztlenowce - tolerancja do 0,5% O2 w

atmosferze (np.

Clostridium haemolyticum

)



umiarkowane bezwzględne beztlenowce

BUDOWA KOMÓRKI BAKTERYJNEJ

cytoplazma

nukleoid (DNA)

rybosomy

warstwy powierzchniowe

- błona cytoplazmatyczna

- ściana komórkowa

elementy dodatkowe

- otoczka

- rzęski, fimbrie

- przetrwalniki

- ziarnistości

- plazmidy, transpozony

1. Cytoplazma

(protoplazma)

stanowi środowisko procesów

komórkowych

zawiera H

O, jony nieorganiczne,

niskocząsteczkowe metabolity,

wysokocząsteczkowe polimery kw.

nukleinowych, substancje zapasowe,

białka, rybosomy

Nukleoid (chromosom

bakteryjny)

komórka bakteryjna jest haploidem

składa się z genów strukturalnych i genów

regulatorowych

zawiera podstawowe informacje genetyczne

dotyczące dla funkcjonowania komórki (tzw.

chromosomalne czynniki dziedziczenia)

DNA ma postać podwójnej spirali złożonej z

komplementarnych łańcuchów, zwinięty jest w

kłębek i przyczepiony do mezosomu

(wpuklenia błony cytoplazmatycznej do

mezosomu) lub do ściany komórkowej

replikacja nukleoidu odbywa się w sposób

semikonserwatywny (półzachowawczy)

Rybosomy

zbudowane są z dwóch

podjednostek: dużej 50S (23S + 5S

RNA) i małej 30S (16S RNA)

zawierają 60% kw. nukleinowych i

40% białka

mogą występować w postaci

polirybosomów (agregatów)

stanowią centrum syntezy białek w

komórce

Błona cytoplazmatyczna

ma grubość 2-8 nm

zawiera 70% białek 30% fosfolipidów i

niewielką ilość węglowodanów

posiada budową tzw. „płynno-mozaikową”

(fosfolipidy stanowią podwójną warstwę, w

którą wbudowane są białka)

występują w niej: nośniki lipidowe i enzymy

(białka PBP) odgrywające rolę w biosyntezie

peptydoglikanu (skł. śc. kom.) i podziale

komórki (tworzenie przegrody) oraz swoiste

receptory uczestniczące w transporcie cukru

lub aminokwasów przez błonę komórkową

Ściana komórkowa

posiada ją większość bakterii (nie występuje u form L bakterii i

u Mykoplazm)

jej głównym składnikiem jest peptydoglikan (mureina,

mukopeptyd), który zbudowany jest z długich łańcuchów

polisacharydowych (z N-acetyloglokozoaminy i kw. N-

acetylomuraminowego) połączonych z tetrapeptydowymi

łańcuchami aminokwasów

posiada różną budowę u bakterii Gram (+) i Gram (-), co ma

związek z różnicą w barwieniu się bakterii metodą Grama

u bakterii Gram (+) ma grubość 20-80nm, zawiera 60-100%

peptydoglikanu, 0-2% lipidów, 3-4% aminokwasów, kwasy

tejchojowe (glicerolowy i rybitolowy), polisacharydy, białka,

czasami kwasy mykolowe (np. u

Corynebacterium,

Mycobacterium, Nocardia

)

u bakterii Gram (-) śc. kom.ma grubość 10-15 nm i ma bardziej

złożoną budowę, zawiera 5-10% peptydoglikanu, 14-18%

aminokwasów, 1-20% lipidów. Składa się z trójwarstwowej

(fosfolipidy, białka, lipopolisacharyd o złożonej budowie)

pokrywy otaczającej cienką warstwę peptydoglikanu. Ponadto

występuje przestrzeń periplazmatyczna.

peptydoglikan = mureina = mukopeptyd

polimer - N-acetyl glukozaminy (NAG) i kwasu N-acetyl muraminowego (NAM).

L-alanina
D-alanina*
Kwas D-glutaminowy*
Kwas diaminopimelinowy

(DPA)

GRAM POSITIVE

GRAM NEGATIVE

Cytoplasm

Lipoteichoic acid

Peptidoglycan-teichoic acid

Cytoplasmic membrane

Inner (cytoplasmic) membrane

Outer Membrane

Lipopolysaccharide

Porin

Braun lipoprotein

Cytoplasm

Lipoteichoic
acid

Peptidoglycan-teichoic acid

Cytoplasmic membrane

GRAM POSITIVE CELL

ENVELOPE

Degradative enzyme

Mezosomy

są utworzone przez wpuklenie błony

cytoplazmatycznej do wnętrza

komórki

są miejscem przyczepu nukleoidu

biorą udział w transporcie elektronów,

są miejscem syntezy kw. tłuszczowych

są odpowiednikami mitochondriów w

kom.

Eucaryota

Otoczka

zbudowana z substancji o charakterze polimerów, najczęściej z

polisacharydów o niskim

powinowactwie do barwników (niewidoczna w preparatach

barwionych metodami rutynowymi)

jej obecność można wykazać w barwieniu negatywowo-

pozytywowym lub w testach serologicznych (odczyn

pęcznienia otoczek, odczyny aglutynacji lateksowej)

chroni komórkę przed wysychaniem, zwiększa

chorobotwórczość bakterii chroniąc przed fagocytozą,

uczestniczy w adhezji, jest nieprzepuszczalna dla antybiotyków

jest dobrym antygenem indukującym powstawanie przeciwciał,

które uczestniczą w niszczeniu bakterii

obecność jej w kom. bakterii kodowana jest genetycznie, ale

może zależeć również od warunków środowiskowych

występuje m.in. u szczepów:

Klebsiella pneumoniae,

Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumonice

Otoczka

Rzęski

długie, puste w środku filamenty (nici), zakotwiczone w

błonie cytoplazmatycznej za pomocą haczyka i

pierścieni (tzw. ciałko podstawne, u bakterii Gram (+) –

jedna para pierścieni, u Gram (-) – dwie pary)

zbudowane ze spiralnie zwiniętego białka – flageliny,

które jest immunogenem

występują u prawie wszystkich bakterii spiralnych,

wielu laseczek i pałeczek oraz niektórych ziarenkowców

ich wytwarzanie jest cecha gatunkową, która może być

utracona w wyniku mutacji lub nieodpowiednich

warunków środowiska (np. zbyt wysoka temp. hodowli)

są organem umożliwiającym poruszanie się bakterii, co

widoczne jest jako pełzanie po podłożach stałych,

zmętnienie w podłożach płynnych)

Fimbrie (pili)

nitkowate wyrostki widoczne w mikr. elektronowym,

proste i krótsze niż rzęski, zbudowane z białka – piliny

występują z nielicznymi wyjątkami (

Streptococcus

spp

Corynebacterium

spp.) tylko u Gram(-) bakterii !!!

typy fimbrii:



zwykłe –

zbudowane z białka należącego do lektyn, biorą udział w

adhezji do nabłonków, są wyznacznikami chorobotwórczości,

kodowane plazmidowo lub chromosomalnie, występują u G(-)

pałeczek z rodziny

Enterobacteriaceae, Pseudomonas aeruginosa,

Haemophilus influenzae

oraz u dwoinek rzeżączki (

Neisseria

gonorrhoeae

)



płciowe

- kodowane przez geny zawarte na plazmidach, posiadają

kanał umożliwiający przenoszenie chromosomalnego,

plazmidowego, transpozonowego, bakteriofagowego DNA (tą droga

mogą być przekazywane geny oporności na antybiotyki oraz geny

warunkujące zjadliwość bakterii)

są pełnowartościowymi antygenami i silnymi immunogenami

Fimbrie (pili)

Przetrwalniki

(endospory)

wytwarzane są przez 150 gatunków drobnoustrojów głównie

niechorobotwórczych jak i chorobotwórczych (laseczki

Bacillus

spp

., Clostridium

spp.)

ich rozmieszczenie i wielkość jest ważną cechą taksonomiczną

mogą być rozmieszczone centralnie, biegunowo lub

podbiegunowo w komórce bakterii

pozwalają przetrwać niekorzystne warunki środowiska (np.

brak wody, składników odżywczych, działanie promieniowania

UV, wysokiej temperatury)

„

pauza metaboliczna”



sporulacja

– wieloetapowy proces tworzenia przetrwalników w

komórce bakteryjnej polegający na zagęszczaniu cytoplazmy

wokół nukleoidu, tworzeniu błony cytoplazmatycznej, warstwy

peptydoglikanowej, osłon otaczających przetrwalniki



germinacja

– kiełkowanie przetrwalników przeniesionych do

odpowiednich warunków

są oporne na ogrzewanie – giną dopiero w autoklawie przy

temp. 121ºC

Przetrwalniki

(endospory)

cortex

The endospore

exosporium

coat

Inner

membrane

outer

membrane

Ciałka wtrętowe

(ziarnistości

cytoplazmatyczne)

stanowią zapasowe substancje

odżywcze, które mogą być otoczone

cienką błoną, umiejscowione w

cytoplazmie lub zapasowe źródło energii

często utworzone z polimerów kw. β-

hydroksymasłowego lub z

nieorganicznych polifosforanów (ciała

wolutynowe), występujących np. u

Corynebacterium diphteriae

(ciałka

Ernst-Babesa)

Pozachromosomalne

czynniki dziedziczenia

Plazmidy

– koliste cząsteczki DNA,

ulegające autonomicznej replikacji

niezależnie od nukleoidu; mogą zawierać

informacje dotyczące cech, które zwiększają

możliwość przeżycia kom. bakteryjnej w

określonych warunkach środowiskowych, w

tym także geny kodujące lekooporność

Transpozony

– fragmenty DNA mogące

ulegać translokacji w niezmienionym stanie

i włączać się w nowe miejsca w DNA; mogą

zawierać geny determinujące oporność na

chemioterapeutyki

Przekazywanie DNA między

bakteriami

Koniugacja

–

czasowe połączenie dwóch typów komórek:

dawców F+ i biorców F-.

Plazmid z komórki dawcy zawierający czynnik F zostaje włączony do

chromosomu bakterii biorcy. Powstaje kom. Hfr z wbudowanym

genomem bakteryjnym i czynnikiem F, który może się z czasem uwolnić.

W ten sposób bakterie nabywają oporność na czynniki antybakteryjne

Transformacja

–

umierająca bakteria uwalnia w sposób ciągły

DNA, który może być wychwycony, strawiony i zintegrowany przez inną

komórkę bakteryjną. Transformacyjny DNA zmienia komórkę biorcy;

może być chromosomalny i plazmidowy, może zawierać informacje

kodujące czynniki zjadliwości bakterii (geny egzotoksyn, adhezyn,

czynników inwazyjności)

Transdukcja

– przekazanie DNA z jednej komórki

bakteryjnej do drugiej odbywa się przez wirusy bakteryjne zwane

bakteriofagami, które mogą niszczyć kom. bakteryjną (zakażenie

wirulentne = lityczne) lub pozostawiać ją żywą z dodatkowym

zestawem genów należących do włączonych fagów (profagów)

(zakażenie umiarkowane = lizogenne).

Charakterystyka bakteryjnych endotoksyn i egzotoksyn

Właściwości

ENDOTOKSYNY

EGZOTOKSYNY

Struktura chemiczna

Lipopolisacharyd (m.cz.=

10kDa)

Białka (m.cz.= 50-

1000kDa)

Związek z komórką

Składnik błony zewnętrznej

Pozakomórkowe

Denaturacja w 100 C

Nie

Zwykle tak

Antygenowość

Tak

Toksoid

Nie

Tak

Siła działania

Zwykle niska >100ug

Zwykle wysoka 1 ug

Swoistość

Niska

Wysoka

Aktywność

enzymatyczna

Nie

Zwykle tak

Pirogenność

Tak

Rzadko

A-B toxins

Active

Binding

Cell surface

Barwienie

Bakterie prawie nie załamują światła,

w związku z tym aby je uwidocznić

trzeba użyć barwnych związków

chemicznych –

barwników



kwaśne służą zazwyczaj do barwienia

cytoplazmy oraz składników pozakomórkowych



zasadowe

(auramina, błękit metylenowy,

czerwień obojętna, fiolet krystaliczny, fuksyna

zasadowa) wybarwiają głównie struktury

jądrowe.

Barwienie

Preparat wykonujemy:

a) z materiału pobranego od chorego –

preparat bezpośredni,

b) z 18-24h hodowli drobnoustrojów –

preparat pośredni.

Techniki barwienia

proste pozytywne



1 barwnik

złożone pozytywne





2 barwniki

negatywne



nigrozyna, tusz chiński

pozytywno-negatywne



nigrozyna,

tusz chiński + barwnik zasadowy

specjalne



wizualizacja

dodatkowych struktur komórki np.:

barwienie rzęsek, ściany komórkowej,

błony cytoplazmatycznej.

Przygotowanie preparatu do

barwienia

przygotowanie rozmazu na szkiełku

podstawowym - kropla 0,85%NaCl + 1

kolonia bakteryjna



wysuszenie

(ogrzanie nie wyschniętego

preparatu powoduje uszkodzenie komórki)



utrwalenie preparatu

(zabicie komórek,

częściowa denaturacja struktur

komórkowych



przeciwdziała zmyciu

preparatu podczas barwienia, ułatwia

wnikanie barwnika):

metody fizyczne i

chemiczne



3-4 krotne w płomieniu palnika

Bakterie

Gram-dodatnie

Bakterie

Gram-ujemne

Schemat barwienia bakterii metodą Grama

Utrwalenie

preparatu

Fiolet krystaliczny

Płyn Lugola

Odbarwienie

roztworem

alkoholu

Fuksyna zasadowa

Document Outline

Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Slide 37
Slide 38
Slide 39

Budowa komorki bakteryjnej, metody barwienia

Document Outline