Mikrobiologia ogólna – Wykłady

Dr hab. Stanisław Błażejak prof. SGGW

Wykład 1

Wprowadzenie do mikrobiologii:

Mikrobiologia to nauka o drobnoustrojach – organizmach widzianych tylko pod mikroskopem.

Jednostka wielkości organizmu: 1μm = 10

-6

m

Jednostka wielkości organelli: 1nm = 10

-9

m

Wielkość przeciętnego mikroorganizmu wynosi ~1μm, ale najmniejsze nanobakterie mają wielkość 50nm, a
największe bakterie 100μm.
Grzyby to głównie drożdże (10μm) i pleśnie (100μm) – grzyby strzępkowe.

Zastosowania mikrobiologii – biotechnologia, farmacja, technologia żywności (białka, witaminy, mikroelementy,
tłuszcze), utylizacja odpadów, produkcja biopaliw, genetyka, GMO.

Do produkcji antybiotyków wykorzystuje się promieniowce, bakterie właściwe i pleśnie.

1928r. – odkrycie penicyliny – początek mikrobiologii.

50% drożdży jest wykorzystywana jako źródło witamin z grupy B, magnezu, aminokwasów (lizyny). Są
wykorzystywane do produkcji preparatów białkowo-mineralnych.
Drożdże mają dużo wolnych grup funkcyjnych i wolnych par elektronowych w ścianie komórkowej. Jeżeli w
środowisku znajda się kationy np. Mg

2+

to zachowują się one jak protony – łączą się z warstwa mannoproteinową.

Komórka broni się, wyzwala ekspresje genów, powstają białka wiążące nadmiar Mg

2+

i wędrują wraz z jonem do

cytoplazmy lub wakuoli wewnątrz komórki. Powstają kompleksy białkowo-mineralne – biopleksy. Drożdże mogą być
źródłem biopleksów, które są łatwiej przyswajalne niż minerały, ponieważ są hydrofobowe i łatwiej przechodzą przez
błony.

Biodiesel powstaje w wyniku hydrolizy tłuszczy i tworzenia estrów metylowych kwasów tłuszczowych. Gliceryna
jako odpad jest wykorzystywana do otrzymywania dihydroksyacetonu w procesie biotransformacji bakteriami
acetowymi. Dihydroksyaceton to substancja słodząca lub stosowana w dermatologii jako samoopalacz – reaguje z
argininą dając związki typu melaniny.

Ziemniaki BT (od Bacillus thuringiensis) – gen bakterii został wprowadzony do ziemniaka, co wymusiło produkcję
białka zagrażającego szkodnikom (zwłaszcza stonce). W ten sposób unikamy stosowania pestycydów.

Mikrobiologia ogólna:
Mikrobiologia ogólna to nauka o budowie, wymaganiach życiowych i znaczeniu drobnoustrojów. Zajmuje się
morfologią, fizjologią, warunkami życia i rozwoju oraz przemianami drobnoustrojów w środowisku.

Szczegółowe dziedziny mikrobiologii: bakteriologia, mikologia, protozoologia, wirusologia, algologia. Dodatkowo:
immunologia – wchodzi w skład mikrobiologii lekarskiej/weterynaryjnej.

Praktyczny podział mikrobiologii ze względu na środowisko:



Gleby – krążenie pierwiastków w przyrodzie, degradacja martwej materii organicznej.



Wody – jako składnik żywych organizmów i składnik żywności.



Sanitarna – środowisko człowieka – gleba, woda, żywność, powietrze.



Techniczna – wykorzystanie drobnoustrojów, ich części lub produktów w procesach biotechnologicznych.



Lekarska/weterynaryjna.

Bakterie probiotyczne – korzystnie oddziałujące na organizm.

Bakterie octowe są wykorzystywane do produkcji czystej celulozy, służącej jako sztuczna skóra, tchawice.

Od połowy XIX w trwa mikrobiologia popasteurowska – współczesna.
Pierwszy mikroskop skonstruował Antoni van Leeuwenhook w 1672r.

Wykład 2

S

ystematyka i taksonomia organizmów:

Klasyfikacja to porządkowanie jednostek w grupy wyższego rzędu.
Taksonomia zajmuje się tworzeniem systemów klasyfikacji.
Identyfikacja dotyczy opisu mikroorganizmu.
Nazewnictwo w mikrobiologii jest binominalne. Nazwy systematyczne są po łacinie, a zwyczajowe po polsku. Na
nazwę gatunkową składa się nazwa rodzajowa i epitet gatunkowy (np. Bacillus subtilis ).

Klasyfikacja + Identyfikacja + Nazewnictwo = Taksonomia

Podstawową jednostką taksonomiczną w mikrobiologii jest szczep, czyli czysta kultura otrzymana z jednej komórki
danego gatunku.

Rodzaje klasyfikacji:

1. Naturalna (filogenetyczna) – uwzględnia rozwój rodowy.
2. Sztuczna – opracowywana wg różnych kryteriów. Jest najważniejsza dla bakterii (np. klasyfikacja Bergey’a –

opisuje ok. 5 000 gatunków spośród prawdopodobnie 100 000 istniejących).

3. Numeryczna – opiera się o zasadę prawdopodobieństwa. Przypisuje wartości liczbowe pewnym cechom

biochemicznym.

Klasyfikacja bakterii wg Bergey’a
Bakterie zostały podzielone na 35 grup wg kryteriów:

1. Wynik barwienia metodą Grama.
2. Morfologia (kształt) komórki.
3. Stosunek do tlenu.
4. Zdolność do przetrwalnikowania.

Barwienie metodą Grama:
Wykorzystuje się dwa barwniki – fiolet krystaliczny (gencjana) oraz płyn Jugola (I/KI). Jedne bakterie (G

(+)

) barwią

się trwale przez kompleks tych barwników, inne (G

(-)

) barwią się nietrwale – można zabarwienie wypłukać alkoholem.

Różnice te wynikają ze struktury ściany komórkowej.

Morfologia komórki:
Wyróżniamy trzy podstawowe kształty: kula (coccus), pałeczka (bacillus) i spirala (spirochetae).

Stosunek do tlenu:



Aeroby obligatoryjne (bakterie tlenowe, tlenowce bezwzględne).



Anaeroby obligatoryjne (beztlenowce bezwzględne).



Anaeroby fakultatywne (beztlenowce względne).



Mikroaerofile (beztlenowce tolerancyjne) – lubią trochę tlenu (5%), rosną 1cm pod powierzchnią pożywki.

Zdolność przetrwalnikowania:
Możliwość tworzenia endospor. Bakterie przetrwalnikujące nie giną w procesie pasteryzacji.

I grupa

– G

(-)

mikroaerofilowe pałeczki nieprzetrwalnikujące:

Campylobacter – Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, Campylobacter fetus, Campylobacter gracilis.
Campylobacter powodują choroby pokarmowe zwane kampylobakteriozami. Są tzw. nowymi patogenami żywności.
Obecnie mają większy wpływ na nasze zdrowie, ponieważ jemy więcej żywności grollowanej. Temperatura ciała
drobiu utrzymuje się na poziomi 42-43ºC – Campylobacter ma idealne warunki do rozwoju w żywym drobiu
(występuje w przewodzie pokarmowym). Podczas grillowania temperatura w centrum geometrycznym porcji nie
przekracza 50ºC, dlatego drobnoustroje nie giną.

Helicobacter – Helicobacter pylori, Helicobacter bovis.

Helicobacter pylori są odpowiedzialne za powstawanie wrzodów żołądka. Mogą egzystować w kwaśnym środowisku
żołądka, ponieważ wykazują zdolność produkcji ureazy – enzymu syntetyzującego mocznik (posiada dwie grupy -
COOH), w wyniku czego wokół bakterii następuje alkalizacja środowiska.

II grupa

– G

(-)

tlenowe pałeczki nieprzetrwalnikujące:

Acetobacter – Acetobacter aceti, Acetobacter orleanse, Acetobacter curvum, Acetobacter xylinum.
Acetobacter curvum – tworzy korzuch z celulozy.

Gluconobacter – Gluconobacter oxydans, Gluconobacter suboxydans.

Gluconacetobacter – Gluconacetobacter xylinus.

Acetomonas.

Bakterie rodzajów Acetobacter, Gluconobacter, Gluconacetobacter i Acetomonas to bakterie octowe, czyli
posiadające zdolność utleniania alkoholu etylowego do kwasu octowego. Wśród bakterii octowych nie ma bakterii
chorobotwórczych. Gluconobacter i Gluconacetobacter gromadzą ocet jako ostatni element szlaku metabolicznego,
Acetobacter i Acetomonas utleniają go dalej:



Peroksydanty – najszybciej utleniają ocet w dalszych procesach.



Mezoksydanty – utleniają ocet w dalszych procesach ze średnią prędkością.



Suboksydanty – najwolniej utleniają ocet w dalszych procesach.

Pseudomonas – Pseudomonas aerubinosa, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas malei.
Pseudomonas aerubinosa – pałeczka ropy błękitnej (patogen).
Pseudomonas fluorescens – daje zieloną fluorescencję. Posiada silne właściwości proteolityczne, rozwija się na
jedzeniu w niskich temperaturach (5ºC). Jest saprofitem (nie jest chorobotwórczy).
Pseudomona malei – pałeczka nosacizny (patogen psów).

Rhizobium, Bradyrhizobium i Sinorhizobium:
Bakterie wiążące azot. Posiadają plazmidy symbiozy z roślinami motylkowymi.
Acinetobacter, Alcaligenes, Flavobacterium, Xantomonas, Legionella:
Bakterie wodne, w większości psychrofilne. Rosną w postaci drobnych, różnokolorowych kolonii.
Xantomonas camplestris jest wykorzystywany do biosyntezy ksantyny (polimer ksylozy, substancja zagęszczająca np.
kefiry, jogurty).

Legionella pneumophila jest nowym patogenem spotykanym na basenach, pod prysznicami, na kranach, starych
instalacjach wodnych i klimatyzatorach.

III grupa

– G

(-)

anaeroby fakultatywne, pałeczki nieprzetrwalnikujące:

Rodzina Enterobacteriaceae (pałeczki jelitowe):
Escherichia, Enterobacter, Ervinia, Hafnia, Klebsiella, Proteus, Salmonella, Shigella, Serratia, Nersinia, Citrobacter,
Arizona.

Bakterie z rodziny Enterobacteriaceae to komensale lub organizmy patogenne. Są tu bakterie z grupy coli.

Escherichia, Citrobacter, Enterobacter i Klebsiella na ogół nie są patogenne, stanowią normalną mikroflorę przewodu
pokarmowego ludzi i zwierząt. Wraz z kałem trafiają do kanalizacji, następnie do wody, gleby, są pobierane przez
rośliny, zwierzęta aż w końcu trafiają do ludzi. Posiadają zdolność fermentacji laktozy.

Bakterie z grupy coli są wskaźnikiem stanu sanitarno-higienicznego środowiska. Na ich podstawie sprawdza się
zanieczyszczenie feralne. Jeśli jest ich zbyt wiele to może znaczyć, że oprócz coli mogą występować w nadmiarze
także bakterie patogenne np. Salmonella.
Coli są także modelowymi bakteriami do badań genetycznych.

Enterobacter cloacae, Enterobacter bovis, Citrobacter freundi, Klebsiella pneumoniae.

Bakterie z grupy coli mogą, tak jak każde inne wywołać sepsę (posocznicę).

Proteus obejmuje bakterie gnilne, które posiadają bardzo silne właściwości proteolityczne i wytwarzają siarkowodór.
Proteus vulgaris, Preoteus mirabilit.

Salmonella wywołuje zatrucia pokarmowe (salmonellozy).
Salmonella enterica, salmonella bongori.
Typhimurium – typ serologiczny Salmonella enterica.

Shigella (pałeczka czerwonki) wywołuje shigellozy.
Shigella bonelii, Shigella dysenteriae, Shigella boydii.

Serratia posiada silne właściwości gnilne, proteolityczne. Jest patogenna.
Serratia marcescens (pałeczka cudowna) wytwarza prolidiozynę.

Yersinia enterocolitica jest nowym patogenem żywności, wywołuje jersiniozy w krajach, gdzie je się owoce morza.
Yersinia pestis – pałeczka dżumy.

Aeromonas hydrophila – nowy patogen w owocach morza.
Pleciomonas shigelloides.
Vibrio cholerae – przecinkowiec cholery.
Vibrio coma, Vibrio phisheri, Vibrio parahemoliticu (nowy patogen, owoce morza).
Pasteurella pestis – „była” pałeczka dżumy.
Arisona – rozwija się w lodach (w proszku jajecznym).
Francisiella fularencis – wywołuje zoonozę: fularnię.

IV grupa: G

(+)

względnie beztlenowe lub tlenowe ziarniaki nieprzetrwalnikujące:

Lactococcus – bakterie mlekowe. Wytwarzają z laktozy kwas mlekowy (+ octowy) w warunkach beztlenowych.
Lactococcus lactis – homofermentatywne.
Lactococcus clemoris – heterofermentatywne.
Lactococcus diacetylactis – heterofermentatywne, wytwarzając diacetyl (masłowy zapach).

Enterococcus – paciorkowce kałowe. Mogą być chorobotwórcze. Wytwarza katalazę (katalizuje rozklad H

2

O

2

do O

2

i

H

2

O).

Enterococcus faecalis, Enterococcus govis, Enterococcus durans.

Leuconostoc – bakterie mlekowe. Wytwarzają z laktozy kwas mlekowy z etanolem i CO

2

.

Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc dextranicus, Leuconostoc citrovorus.

Micrococcus – głównie w powietrzu. Nie ma patogenów.
Micrococcus luterus występuje w powietrzu, jest odporny na temperaturę.

Pediococcus – bakterie pseudomlekowe. Wytwarzają kwas mlekowy z innych kwasów organicznych. Powodują
biologiczne odkwaszanie wina (fermentacja jabłkowo-mlekowa).

Sarcinia – sześcianka.
Sarcinia lutera występuje w powietrzu.

Staphylococcus – gronkowce (patogenne). Komórki tworzą grona, ponieważ dzielą się w trzech płaszczyznach w
sposób nieregularny. Są przenoszone przez żywność i wodę. Produkują enterodotoksynę. Powodują zatrucia
pokarmowe na skutek intoksykacji – trująca jest toksyna z żywności. Toksyna jest ciepłoodporna, więc pasteryzacja
jest nieskuteczna.
Staphylococcus aureos – chorobotwórczy.
Staphylococcus epidermidis – niechorobotwórczy.
Inne szczepy wytwarzają: koagulazę (ścina cytozol), hemolizyny (rozkład erytrocytów) i hialuronidazy.


Streptococcus – paciorkowce. Dzielą się na zieleniejące i ropotwórcze.
Zieleniejące: Streptococcus mitis, Streptococcus sanivarius powodują zmiany barwne na żywności przez utlenianie
hemoglobiny.
Ropotwórcze: Streptococcus pyogenes (powoduje anginę), Streptococcus agalatiae (zapalenia płuc).

Wykład 3

V grupa: G

(+)

przetrwalnikujące pałeczki:

Laseczka – pałeczka, która ma zdolność przetrwalnikowania.

Bacillus – tlenowe.
Clostridium – beztlenowe.

Bacillus subtilis – pałeczka sienna (saprofityczna).
Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis (saprofityczne).
Bacillus anthracis – laseczka wąglika (patogenna).
Bacillus cereus – laseczka woskowa (patogenna).
Bacillus turingiensis – ich gen jest w ziemniakach BT.

Clostridium botulinum – laseczka jadu kiełbasianego (1g krystalicznej botuliny może zabić 6mln ludzi).
Konserwy o pH powyżej 4,5 muszą być sterylizowane, poniżej nie muszą, bo Clostridium nie rozwinie się.
Clostridium tetani – laseczka tężca.
Clostridium perfringens (wywołują zgorzelę gazową – martwice mięśni i tkanki łącznej z wytworzeniem gazów).
Clostridium sporogenes (patogenna).

Saprofityczne Clostridia masłowe mają zdolność wytwarzania kwasu masłowego z cukrów w procesie fermentacji
masłowej. Jest to zjawisko niepożądane w przemyśle spożywczym (smród), ale nieszkodliwe.
Clostridium butyricum, Clostridium pasterianum oprócz kwasu maslowego produkują również H

2

i CO

2

.

Clostridia masłowe mogą się rozwijać w serach żółtych (w procesie dojrzewania ważne są bakterie mlekowe)


Bacillus i Clostridium nie różnią się pod mikroskopem.
Bacillus wytwarza katalazę, a Clostridium nie.
Bakterie tlenowe muszą mieć katalazę, żeby H

2

O

2

nie utleniła komórki.

VI grupa: G

(+)

nieprzetrwalnik

ujące pałeczki względnie beztlenowe:

Lactobacillus – grupa bakterii mlekowych. Są homo- lub heterofermantatywne – w wyniku fermentacji powstaje tylko
kwas mlekowy lub dodatkowo inne związki.

Lactobacillus lactis posiada zdolność do biosyntezy nizyny. Nizyna niszczy wiele bakterii chorobotwórczych
(głównie G

(+)

) – w tym Clostridia. Stąd jej zastosowanie w żywności.

Do produkcji kwasu mlekowego stosuje się Lactobacillus delbruecki. Fermentacji poddawane są najczęściej produkty
roślinne i zwierzęce oraz pasze.

Probiotyczne: Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgarus, Lactobacillus bulgaricus.
Probiotyki muszą być izolowane z organizmu człowieka. Bakterie muszą być niewrażliwe na niskie pH (muszą
przeżyć w żołądku), na dezoksycholany (sole kwasów żółciowych). Muszą mieć zdolność zasiedlania jelita –
przyczepić się do nabłonka (mają białka adhezyjny). Muszą się namnażać, rozwijać i wytwarzać produkty
metaboliczne. Kwas mlekowy obniża pH – hamuje bakterie gnilne i proteolityczne. Probiotyki wytwarzają
bakteriocyny – substancje bakteriobójcze. Nie powinny posiadać plazmidów R – oporności na antybiotyki (plazmidy
biorą udział w koniugacji i mogłyby przekazać geny lekooporności innym, niekorzystnym bakteriom).


Listeria – większość zakażeń kończy się śmiercią.
Sery w Szwajcarii były źródłem Listerii. Panowała w czystości, ponieważ nie miała tam konkurencji
mikrobiologicznej. Listeria rozwija się także w warunkach chłodniczych i potrafi przetrwać lekką pasteryzację – jest
ciepłoodporna. Obecnie liczba zachorowań zwiększa się.

Listeria monocytogenes, Listeria ivanowi, Listeria grayi, Listeria murali.

Eliminując mikroflorę z organizmu i z jego powierzchni (mikroflora epifityczna) podwyższa się pH i są warunki do
rozwoju niekorzystnych drobnoustrojów.

VII grupa: G

(+)

nieprzetrwalnikujące, nieregularne pałeczki:

Propionibacterium Petersowi, Propionibacterium shermanii, Propionibacterium yerseni, Propionibacterium reje – są
zdolne do przekształcania cukrów i mleczanów w warunkach beztlenowych do kwasu propionowego, octowego i CO

2

.

Syntetyzują witaminę B

12

.

Kwas propionowy jest konserwantem do utrwalania głównie mąki i pieczywa.
Ta fermentacja jest lekkogazująca – w serach powstają małe dziurki.

Bakterie te są wykorzystywane do biosyntezy kwasu octowego. Przez skład podłoża można regulować ilość kwasu
propionowego i octowego.

Nie stanowią zagrożenia dla zdrowia, ale Propionibacterium acnes jest chorobotwórczy. W okresie młodzieńczym
powoduje trądzik. Może wywołać ropień mózgu.


Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium bloncum – bakterie probiotyczne. Prowadzą fermentację octowo-mlekową.
Z 1 glukozy produkują 3 kwasy octowe i 2 mlekowe.
Jako pierwsze zasiedlają przewód pokarmowy.

Prebiotyki to drobnoustroje lub ich części wpływające korzystnie na rozwój probiotyków, np. Saccharomyces
cerevisie lub Saccharomyces bulardi. Ściana komórkowa zawiera mannoproteiny o silnych właściwościach
higroskopijnych, ale nie są trawione. Mogą być wykorzystane jak źródła węgla dla probiotyków.

Prebiotyki + Probiotyki = Symbiotyki.

Taksonomia numeryczna:

Cechom biochemicznym przypisuje się wartości liczbowe lub wartość ujemną. Po zsumowaniu kilku cech otrzymuje
się siedmiocyfrowe kody i sprawdza je w katalogu.

Podział grupy protista:



Procariota – bakterie sinice, riketsje, chorydia. (dł DNA 1mm).



Eucariota – drożdże, pleśnie, pierwotniaki, glony.



Viriales.

Whittaher rozszerzył klasyfikacje Haeckla i jako podstawowe kryterium podziału przyjął sposób rozmnażania:



Fotosynteza.



Absorpcja.



Trawienie.

Królestwa Whittahera:



Protista – wszystkie 3 sposoby.



Fungi – absorpcja.



Animalia – absorpcja.



Plantea – fotosynteza.



Monera.

Klasyfikacja filogenetyczna wg Woesa:

Podjednostka rybosomu 16S rRNA – jednakowe dla wszystkich organizmów są rybosomy 70S. Podjednostką jest
30S, która zwiera 16S – najmniej podatną na zmiany genetyczne podjednostkę.

rDNA koduje podjednostkę 16S.

Dokonano analizy podobieństw i różnic sekwencji tego odcinka DNA. Im bardziej podobne odcinki tym organizmy
też są bardziej podobne. Dzięki temu uzyskano drzewo filogenetyczne.

Trzy podkrólestwa: Bacteria, Arche, Eucaria.

Prokariota nie są jednorodnym królestwem. Dzielą się na dwa podkrólestwa:



Eubakterie – bakterie właściwe.



Archebakterie – nie posiadają ściany komórkowej, maja inną organizację informacji genetycznej. Są

nukleoproteidy (jak u eukariotów – u Eubakterii nie ma).

Archebakterie i bakterie właściwe powstawały innymi drogami. W sensie genetycznym bliższe są nam Archebakterie.

Wykład 4

Nanobakterie
Spotykane są w skałach wulkanicznych, we krwi bydlęcej. Są wielkości wirusów (20-200nm). Rozmnażają się bardzo
powoli (6-10) dni.
Tworzą skamieliny. Są otoczone apatytem Ca

2

(PO

4

)

2

. Z racji skalistej otoczki są mało wrażliwe (w tym na

promieniowanie jonizujące).
Kamica nerkowa typu fosforanowego to złogi nanobakterii.
Nanobacterium sanquineum

Szczególne cechy drobnoustrojów



Małe rozmiary – ok. 1μm



Występują w dużych populacjach:

o

1g obornika lub gleby zawiera 500 mln komórek.

o

1g masła – 60 mln komórek.

o

1ml zalewy do ogórków kiszonych – 5mld komórek.

o 1ml zacieru gorzelniczego – 350 mln komórek.
o

Na powierzchni 1ha na głębokości 30cm znajdują się 3 tony bakterii o powierzchni 1800ha.



Duży stosunek powierzchni do objętości:

o

U bakterii ok. 1:6·10

6

.

o Szybki metabolizm.
o

Duży wpływ środowiska na bakterie i bakterii na środowisko.



Rozmnażanie:

o Bakterie: 20 min.
o

Drożdże: 2-4 h.

o

Pleśnie: 2-3 doby (czas zdwajania biomasy).

o

Drożdże dzikie mają szybszy czas generacji niż szlachetne.

Liczba bakterii po n podziałach:

n

N

N

2

0





,

gdzie





g

t

t

n

0

1







pokoleń

l

generacji

czas

hodowli

czas

iczba















0

2

2

0

0

1

0

0

log

log

3

,

0

log

log

3

,

0

2

log

2

log

log

log

log

/

0

1

N

N

N

N

n

g

t

t

N

N

s

N

N

g

t

t





























g

1

- współczynnik szybkości wzrostu (ilość podziałów w jednostce czasu).

- tym wzorem określona jest krzywa najbliższa rzeczywistemu stanowi hodowli.





0

1

0

t

t

e

N

N









Przykład:

N

0

= 10

3

; t = 3h = 180min; N = 10

6

; n=?; g=?

10

3

,

0

3

6

3

,

0

log

log

0











N

N

n

min

18

1

10

min

180



g

pokolenie

g

pokoleń











Krzywą hodowli można wyznaczyć doświadczalnie mierząc zmiany liczebności (wiek osobniczy, czas generacji,
liczbę pokoleń i współczynnik wzrostu).
Wielkości te w określonych warunkach są charakterystyczne dl różnych gatunków drobnoustrojów.

Charakterystykę wzrostu drobnoustrojów w warunkach hodowli okresowej opisuję krzywa Monoda:

0

1

2

3

4

5

6

0

1

2

3

4

5

6

Faza

Log

li

cz

by kom

óre

k

1. Faza adaptacyjna (zastoju, przygotowawcza, spoczynkowa, lag-faza):

Występuje po przeniesieniu hodowli do innego środowiska. Większość enzymów drobnoustrojów to enzymy
indukowane – muszą powstać aby mogły wykorzystać nowe zasoby, musi upłynąć czas na ich wytworzenie.
Czas lag-fazy zależy od różnicy pomiędzy tymi środowiskami.
W lag-fazie nie następuje rozmnażanie. Czasem nawet liczba komórek ulega zmniejszeniu (gdy nowe
środowiska w ogóle im nie odpowiada).W mleku po udoju liczba komórek ulega zmniejszeniu przez
substancje abiotyczne – lizozym (sam apoenzym, niszczy bakterie G

(+)

, w tym mlekowe), lakteninę

(immunoglobuliny), leukocyty.
Wysłużenie lag-fazy powoduje, że produkty spożywcze dłużej zachowują swoją świeżość.
Mięso po udoju jest schładzane – lag-faza bakterii mlekowych wydłuża się. Zmianą warunków jest tężenie
pośmiertne. Przy przechowywaniu żywności chodzi głównie o przedłużenie lag-fazy np. przez wywołanie
warunków chłodniczych
Pod koniec lag-fazy występuje faza młodości fizjologicznej – od momentu kiedy komórki zaczynają rosnąć
do pierwszego podziału. Wtedy są najbardziej wrażliwe na niekorzystne czynniki środowiska.

2. Faza akceleracji (przyspieszenia) – komórki rozmnażają się coraz szybciej. Czas generacji skraca się.
3. Faza wzrostu logarytmicznego (log-faza) – szybkość generacji ustala się na pewnym poziomie. Czas generacji

jest najkrótszy z możliwych. Komórki są najdrobniejsze. Faza logarytmiczna jest szczególnie pożądana w
przemyśle mleczarskim, przetwórstwie warzywnym, drożdżownictwie. Drożdże winiarskie muszą szybko
opanować środowisko, aby nie rozwinęły się drożdże dzikie.

4. Faza opóźnienia – czas generacji rośnie ze względu na wyczerpanie składników odżywczych i stężenie

metabolitów.

5. Faza stacjonarna – czas generacji się wydłuża. Liczba komórek powstających równa jest liczbie komórek

zamierających. Jest szczególnie ważna przy produkcji antybiotyków, kwasów organicznych (cytrynowego)
itp.

6. Faza zamierania (letalna) – więcej komórek obumiera niż powstaje. Ze zdezintegrowanych komórek

wydostają się enzymy lityczne, przez co zamieranie nasila się i populacja zanika.

Najkrótsze fazy: spoczynkowa, akceleracji, opóźnienia.

Diauksja – w pewnych warunkach można obserwować dwie fazy spoczynkowe. Dwufazowy wzrost występuje w
środowisku zawierającym mieszaninę substratów.

E. coli na podłożu z mieszaniną sorbitolu i glukozy w pierwszym rzędzie zużywa glukozę. Potem następuje faza
stacjonarna i zużywa sorbitol.

Szybkość wzrostu wiąże się z możliwością produkcji białka.
Krowa (500kg) w ciągu doby produkuje 0,5kg białka. Drożdże 500kg w ciągu doby produkują 50 000kg białka.

Dodatki do żywności: preparaty białkowo-witaminowe, białka, aminokwasy egzogenne.

Organizmy jednokomórkowe tworzą kolonie i łatwo adaptują się do nowego środowiska. Mogą przyswajać różne
źródła węgla (organiczne i nieorganiczne) oraz azotu (azot  azotyny; azotyny  aminokwasy).

Drobnoustroje występują w temperaturach od -273 do 100ºC i wyższych.

Wytwarzają enzymy konstytucyjne i indukowane (większość). Indukowane są syntetyzowane w zależności od
potrzeb.

Mikroorganizmy posiadają zdolność wytwarzania form szczególnie odpornych na niekorzystne warunki
(przetrwalniki bakterii i zarodniki grzybów).

Posiadają zdolność mineralizacji substancji organicznych (saprofity) - zapewniają obieg pierwiastków w przyrodzie.

Wszędobylstwo:



W 1g treści jelita grubego jest 2-3mld e. coli.



1ml śliny zawiera 150mln bakterii.

Łatwość rozprzestrzeniania pod wpływem czynników zewnętrznych środowiska (woda, powietrze, inne organizmy).

Drobnoustroje są świetnym obiektem badań mikrobiologicznych – duże populacje, krótki czas generacji, główne
procesy biologiczne takie same jak u wyższych Eucariota, budowa komórkowa, łatwa możliwość obserwacji zmian
genetycznych w kolejnych pokoleniach.

Wykład 5

Cytologia:

W jądrze komórkowym znajduje się kariolimfa, w której jest jedno lub kilka jąderek.
Średnica porów jądrowych wynosi kilkadziesiąt nanometrów (mieszczą się związki wielkocząsteczkowe).
Histony występują także u archebakterii.

Interfazowe DNA tworzy nieuporządkowaną sieć fibryn chromatynowych.
U drożdży mogą występować plazmidy.
Saccharomyces serevisiae posiadają liniowe plazmidy RNA.

W cyklu komórkowym drożdży wyróżnia się fazy: interfaza (G

1

, S, G

2

) kariokineza, cytokineza.

G

1

– faza poprzedzająca replikację.

S – replikacja.
G

2

– faza poprzedzająca kariokinezę.

Kariokineza ma zwykle charakter mitozy.

Komórka drożdży może pączkować 25-40 razy (zależne od wielkości). Po każdym pączku powstaje blizna. Komórka
może pączkować w miejscach gdzie nie ma blizn.

Drożdże są najczęściej diploidalne, czasem następuje mejoza i komórki pełnią funkcje gamet w procesie płciowym.

Pełny cykl rozwojowy Saccharomyces cerevisiae:
Komórka diploidalna pączkuje – powstaje komórka również diploidalna. W warunkach głodowych przeprowadzana
jest mejoza – powstają 4 komórki haploidalne (są mniejsze), które również posiadają zdolność pączkowania na
komórki haploidalne. Komórki te o różnych typach płciowych (a i α) mogą koniugować tworząc diploidalną zygotę
(a/α). Zygota przechodzi mitozę, tworząc dwie komórki haploidalne.

Typ płciowy α wydziela 13-aminokwasowy polipeptyd, a typ a – 12-aminokwasowy.

U drożdży szlachetnych występuje przemiana pokoleń (naprzemienne rozmnażanie płciowe i bezpłciowe).

Wykorzystując rozmnażanie płciowe można otrzymać szczepy łączące cechy dwóch różnych szczepów.

U drożdży występuje tonoplast (wakuola). Większe wakuole występują w komórkach starych, zawierają roztwór
cukrów, białek, aminokwasów i soli. Stanowią magazyn dla komórki. Decydują o pobieraniu wody, substancji
pokarmowych i biopierwiastków.
Zawartość wody w cytoplazmie wynosi 60-90% i jest zależna od stężenia Na

+

, K

+

, Ca

2+

, Mg

2+

. Wielkość rybosomu –

20nm. Błona komórkowa zawiera 20% wody.

Aby zapewnić izotoniczność roztworu do rozcieńczeń stosuje się sól fizjologiczną lub płyn Lingera, żeby nie
uszkodzić komórki.

Podczas starzeniu się komórki drożdży następuje autoliza przy pomocy enzymów lizosomalnych.

Grzyby nie posiadają organelli ruchu. U jednokomórkowych eukariotów występują wici i rzęski zakotwiczone w
ciałku bazalnym lub hefaroplaście. Budowa 9+2 (dwie mikrotubule centralne – centriole – i dziewięć mikrotubule
peryferycznych).
U drożdży występują mikrotubule i mikrofilamenty.

Ściana komórkowa u drożdży i pleśni jest inna.

Budowa ściany komórkowej u drożdży od zewnętrznej strony: polimery mannanu z białkami (mannoproteiny),
warstwa glukonowa (glukoz β13, β1-6), celuloza, błona cytoplazmatyczna.
Warstwa mannoproteinowa jest szczególnie aktywna. Ma różne grupy funkcyjne. Na ogół wypadkowy ładunek jest
ujemny. Decyduje o chemisorpcji składników pokarmowych ze środowiska.
Mannoproteiny nie są trawione przez człowieka. Są nierozpuszczalne w wodzie, ale wchłaniają wodę. W organizmie
człowieka mogą tak jakby oczyszczać przewód pokarmowy z drobnoustrojów. Mogą być rozkładane przez bakterie
probiotyczne. Lepkie mannoproteiny zlepiają bakterie chorobotwórcze i w tej formie są usuwane z organizmu.

Budowa ściany komórkowej u pleśni od zewnętrznej strony: warstwa glukonowa (α i β glukozy), glikoproteiny,
chityna, błona cytoplazmatyczna.
Ta ściana jest trudna do strawienia ze względu na chitynę.

Kształty kolonii prokariotów:



Coccus – ziarniak – komórki dzielą się w jednej płaszczyźnie, nie zostają połączone.



Diplococcus – dwoinka – dzielą się w jednej płaszczyźnie, pozostają połączone.



Streptococcus – paciorkowiec – dzielą się w jednej płaszczyźnie, nie oddzielają się.



Merismopedia – układ tablicowy – komórki dzielą się w dwóch płaszczyznach, nie oddzielają się od siebie po

podziale.



Sarcina – pakietowiec (sześciany ziarniaków) – regularny podział w trzech płaszczyznach.



Staphylococcus – gronkowiec – nieregularny podział w trzech płaszczyznach.

Bacillus to na ogół pojedyncze komórki.
Streptobacillus tworzy łańcuszki pałeczek.

U prokariotów jest mniejsza kompartmentacja cytoplazmy.
Sinice posiadają tylakoidy.
Obszar zawierające DNA (nukleoid, genofor) łączy się z cytoplazmą. Odpowiednikiem mitochondriów jest mezosom.
Występuje w obszarze błony cytoplazmatycznej. W komórce znajduje się do 50 000 rybosomów. Całainformacja
genetyczna występuje na kolistym DNA długości 0,25-1mm. Na ogół w DNA nie ma histonów (są u archebakterii). W
plazmidach znajduje się do 15% informacji genetycznej. Plazmidy są najczęściej koliste, czasem liniowe. Ich długość
wynosi 2,5kb-2Mb.
Replikacja plazmidu jest niezależna od replikacji nukleosomu. Większość cyklu plazmid jest 1n. po replikacji staje się
2n ale szybko następuje rozdział do komórek potomnych.

Podział komórki poprzedzony jest replikacją DNA

Cykl komórkowy prokariotów:



Faza C – replikacja DNA



Faza G – segregacja chromosomów.



Faza D – cytokineza.

Prokariota, poza archebakteriami i niektórymi wyjątkami, są otoczone mureinową ścianą komórkową.
Większość bakterii wytwarza otoczki śluzowe. Niektóre tworzą warstwę S.
Występują różne typy rzęsek.

Stosunek nukleotydów G+C/A+T u człowieka wynosi 1,5. U bakterii 0,3-2,7.

Denaturacja (topnienie) DNA następuje w ok. 90ºC w wyniku rozerwania mostków wodorowych. Temperatura zależy
od ilości par GC (ich wiązanie jest mocniejsze). Na tej podstawie wyznacza się stosunek G+C/A+T.

Replikacja DNA jest semikonserwatywna. Może przebiegać wg modelu θ lub σ.
Metoda θ dotyczy nukleosomu, a σ plazmidów (metoda toczącego się koła).

Chromosomy potomne mogą rozpocząć nowy cykl replikacji nawet jeśli nie zakończył się poprzedni.
Chromosom bakteryjny ma długość 0,6-13Mb, DNA jądrowe pleśni do 40Mb.

Plazmidy

Plazmidy:



U drożdży są liniowe.



U bakterii Borelia i Streptomyces są liniowe.



Ekspresja genów plazmidowych indukowana jest przez niekorzystne środowisko.

Funkcja zapisane na plazmidach:



Rozmnażanie płciowe (plazmidy koniugacyjne) – typ F plazmidu. Są duże (powyżej 100kb). Występują w
liczbie 1-3 w komórce.



Oporność na antybiotyki – typ R plazmidu. Czasami są jednocześnie plazmidami koniugacyjnymi.

Małe plazmidy występują w komórce w 20-40 kopiach.
Duże plazmidy zawsze są przekazywane do komórek potomnych, bo wykorzystują ten sam system co nukleoid.

Małe plazmidy:



Kryptyczne – o nieznanej funkcji.



Komórka nie dba o małe plazmidy. Przechodzą do komórki potomnej w sposób losowy. Może się więc
zdarzyć, że pewne właściwości po kilku pokoleniach zanikną.

Wykład 6
Replikacja plazmidów:



Małe plazmidy (poniżej 8kb) replikują się według mechanizmu σ (toczącego się koła).



Duże plazmidy wykorzystują mechanizm θ – typowa, dwukierunkowa, semikonserwatywna replikacja z nicią
prowadzącą i opóźnioną.

Plazmidy σ są najczęściej plazmidami krytycznymi (nie mają znanej obecnie funkcji). Czasem nadają lekooporność.
Plazmidy θ odpowiadają za funkcje metaboliczne, ale nie te najważniejsze.

Pewne plazmidy nazywamy episomami. Mogą one integrować z chromosomem bakteryjnym i wraz z nim podlegać
replikacji. Zjawisko zachodzi w komórkach HFR.

Liczba plazmidów w komórce jest różna. Plazmid może występować w wielu kopiach. Jest to zależne od mechanizmy
kontroli replikacji:



Luźna – dotyczy małych, wielokopijnych (20-40) plazmidów. Rozdzielanie do komórek potomnych jest
przypadkowe.



Ścisła – dotyczy dużych, niskokopijnych (1-3) plazmidów. Mechanizm jest podobny do segregacji
chromosomów – zachodzi wiązanie z boną cytoplazmatyczną.

Plazmidy koniugacyjne są zdolne do przekazywania się w procesie koniugacji. Jest to transfer koniugacyjny.
Przedstawicielem tego typu plazmidów jest plazmid F (pośredniczy w transferze genów między bakteriami) oraz R
(warunkuje lekooporność).

Są zwykle duże, ściśle kontrolowane (wyjątkiem jest plazmid R6K).
Zwykle przekazywane są w obrębie gatunku.
Plazmidy wszędobylskie – przekazywane między różnymi bakteriami.

Koniugacja to przenoszenie materiału genetycznego z komórki do komórki z udziałem plazmidu. Plazmidy F
zawierają zespół genów tra, które kodują białko potrzebne do tworzenia par koniugacyjnych z komórka biorcy F

(-)

. Są

megaplazmidami (600kb), w komórce występuje w 1-2 kopiach.
Wegetatywna replikacja plazmidu przed podziałem komórki przebiega według systemu θ, podlega ścisłej kontroli.

Komórki F

(+)

wytwarzają na powierzchni specyficzne białkowe F-pillusy kodowane przez tra i tworzą pary

koniugacyjne z F

(-)

. Powstaje mostek koniugacyjny. Przekazywanie plazmidu jest związane z replikacją według

modelu σ – druga nic dobudowywana jest u biorcy. Powstają dwie komórki F

(+)

.

Szczepy Hfr integrują plazmid koniugacyjny z chromosomem. Do integracji może dochodzić dlatego, ze plazmid F
zawiera sekwencje insercyjne. Plazmid wbudowany może tworzyć pary koniugacyjne z komórkami F

(-)

i podlegać

koniugacyjnej replikacji w punkcie oriT.
Do biorcy nie wchodzi cały chromosom, tylko jego część. Plazmidy F mogą wycinać się z chromosomu bakteryjnego
w procesie odwrotnym do integracji. Podczas wycinania w plazmidzie często pozostaje część genów, która była w
chromosomie. Plazmid taki nazywa się F’.
Plazmidy F’ mogą być wykorzystywane do wprowadzanie genów chromosomowych do komórek gospodarza.

Plazmidy bakterii mlekowych:
Plazmidy u lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc i Bifidobacterium decydują o funkcjach metabolicznych komórek
(2-11 kopii). Plazmidy tych bakterii mają 2-130kb. Małe plazmidy są najczęściej kryptyczne (mechanizm σ), duże
występują w 1-3 kopiach (mechanizm θ).

Większość plazmidów jest wrażliwa na temperaturę i podwyższonej nie replikują się, co prowadzi do ich utraty,
natomiast niska temperatura sprzyja ich stabilizacji.

Na plazmidach może być zakodowane 10% informacji genetycznej komórki.

Plazmidy odpowiadają za ważne cechy technologiczne bakterii mlekowych:



Metabolizm laktozy – plazmid pMMG820 u Lactobacillus lactis ssp. lactis– 23,7kb. Koduje operon

laktozowy, 9 genów.



Fermentacja cytrynianu i produkcja diacetylu – plazmid pCT176, 7,9kb koduje permeazę cytrynianową u

Lactobacillus lactis ssp. lactis.



Produkcja bakteriocyn – niskocząsteczkowych białek niszczących bakterie spokrewnione lub też całkowicie

odmienne. Podział ze względu na strukturę:

o Lantybiotyki (zawierające lantioninę) – małe peptydy do 5kDa.

Nizyna A i B, subtylina, epitermina.

o

Małe termostabilne peptydy – do 10kDa, nie zawierają lantioniny.
Pediocyny, laktokokcyny.

o

Duże termowrażliwe białka – powyżej 30kDa. Helwetycyna, acidofilina, laktacyjny.

o Bakteriocyny złożone - kompleksy białkowo-lipidowe oraz

białkowo-węglowodanowe.

Nizyna jest dopuszczona do żywności. Powoduje powstawanie kanałów w błonie cytoplazmatycznej przez które
wypływają elektrolity i niskocząsteczkowe metabolity, co prowadzi do śmierci komórki. Biosynteza zapisana jest na
transpozonie (70kb) – może się przemieszczać między plazmidem a chromosomem.



Oporność na jony metali ciężkich – białka wiążące toksyczne kationy.



Mechanizmy odporności na bakteriofagi:

o System restrykcji i modyfikacji – niezmetylowane DNA bakteriofaga jest trawione przez restryktazy.
o

System blokowania adsorpcji fagów na powierzchni komórki przez modyfikacje struktury ściany
komórkowej zmieniającą powinowactwo do receptorów faga, co jest czynnikiem obecności
plazmidów pHE0030.



Biosynteza zewnątrzkomórkowych polisacharydów:

o Leuconostoc – dekstran (polimer glukozy o funkcji ochronnej).
o Lactobacillus bulgaricus.



Oporność na antybiotyki i bakteriocyny + system chroniący przed własnymi.



Biosynteza enzymów proteolitycznych – daje ogromną przewagę w środowisku mleka (zawiera mało
wolnych aminokwasów).

Bakterie mlekowe są auksotrofami – wymagają złożonych związków pokarmowych

Plazmidy bakterii Gram-ujemnych:



Synteza bakteriocyn – jest popularnym zjawiskiem u Enterobacteriaceae. Produkcje może inicjować

promieniowanie UV. Wyróżnia się różne podgrupy bakteriocyn:

o Kolicyny – produkowane przez Escherichię coli, Shigellę i Yersinię. Geny plazmidu Col kodują

toksyczne białko, białko transportu z komórki i jej lizy. Synteza kolicyn jest zabójcza dla producenta.

o Mikrocydy – syntetyzowane przez Escherichię coli, Klebsiellę pneumoniae. Są niskocząsteczkowymi

peptydami. Ich synteza nie jest zabójcza dla producenta.

Plazmidy drożdży:



Plazmidy 2μ (koliste sDNA), wielokrotne kopie dsRNA/dsDNA, 6kb. 2μ występują u Saccharomyces
cerevisiae. Posiadają zdolność integracji z chromosomem. Mogą być wykorzystywane jako wektor do
prowadzania genów w komórce eukariotycznej.



Czynniki killerowe – u drożdży killerowych: Saccharomyces, Pichia, Candida. Zabijają komórki tego samego

lub pokrewnego gatunku. Białko killerowe łączy się z receptorami szczepów wrażliwych.

Zdolność syntezy toksyn u Saccharomyces cerevisiae jest zakodowana na dwuniciowym RNA. Może być
przenoszona między różnymi szczepami.
Grupy toksyn u Saccharomyces cerevisiae:



K

1

i K

2

wiążą się z glukanami w błonie komórkowej. Zakłócają potencjał elektrochemiczny, przez co

wpływają na pracę kanałów jonowych i powodują lizę komórki atakowanej.



K

28

wiążą się z warstwą mannoproteinowa. Hamują replikację i cykl komórkowy. Wnikają do cytozolu.

Zastosowanie czynników killerowych: drożdże winiarskie wydzielając białka killerowe zapobiegają zanieczyszczeniu
procesu przez drożdże dzikie.

Inne cechy zyskiwane przez drobnoustroje związane z posiadaniem plazmidów:



Bakterie chemolitoautotroficzne (Alcaligenes, Ralstonia) czerpią energię z utleniania związków

nieorganicznych.



Ralstonia metallidurans jest odporna na chrom, kobalt, kadm, ołów, nikiel i rtęć.



Dzięki plazmidom i transpozonom degradacyjnym niektóre drobnoustroje zyskują nowe zdolności
degradacyjne.
Pseudomonas mogą rozkładać fenol, octan, alkeny, naftalen, kwas chlorobenzoesowy.
Burkholderia cepacia G

(-)

potrafi degradować toluen. Jest niewrażliwe na różne czynniki środowiska. Można

je wyizolować z czosnku, który zawiera fitoncydy – roślinne antybiotyki. Jest wykorzystywana do testowania
kosmetyków – stosuje się środki konserwujące w takiej ilości, aby Burkholderia się nie rozwijała, bo jeśli ona
się nie rozwinie to inne bakterie również.
Rozkład toksycznych związków chemicznych przez Pseudomonas, Burkholderia, Acinetobacter,
Arthrobacter.
Streptomyces, Mykobacterium, Rodococcus – degradują bifenyl, dioksyny, ftalen.



Plazmidy mogą warunkować patogenność. Do czynników wirulencji należą zespoły genów określane jako
wyspy patogenności. Mogą występować na chromosomie bakteryjnym lub na plazmidach.



Bacillus thuringiensis syntetyzuje toksyny wobec owadów oraz białek chaperonowych. Zjawisko

wykorzystano do stworzenia ziemniaków BT.

Wykład 7

Cytoplazma jest układem koloidalnym.
W komórce znajdującej się w log-fazie znajduje się ok. 50 000 rybosomów.

U prokariotów nie zachodzi potrasktypcyjna obróbka mRNA, ponieważ ich materiał genetyczny nie zawiera intronów.
Bakterie w sposób szczególny są narażone na czynniki mutagenne ponieważ u eukariotów jest duża szansa, że mutacja
trafi w intron, tu natomiast mutacja pociąga za sobą zmianę ramki odczytu lub aminokwasu.
Bakterie mają silne właściwości naprawcze DNA. Systemy te zapisane są na plazmidach. U bakterii radioopornych
ok. połowa genów jest zaangażowana w naprawy mutacji punktowych.

Błona cytoplazmatyczna
Błona komórkowa jest taka sama jak u eukariotów. Jest miejscem aktywnego transportu składników odżywczych
przez permeazy (białka transportowe).

Typy transporterów: uniportery, symportery, antyportery.

Enzymy biorące udział w procesach utleniania biologicznego zlokalizowane są w błonie cytoplazmatycznej.

Ściana komórkowa
Ściana komórkowa jest sztywna, pełni funkcje ochronną.
Turgor to stan jędrności komórki spowodowany nasyceniem wodą.

nRT

pV







Ciśnienie osmotyczne wynosi ok. 3-6 atm, co odpowiada roztworowi 10% sacharozy.
Zjawiskiem odwrotnym do plazmolizy jest plazmoptyza.





Ściana bakterii G

(+)

ma grubość 20-80nm, a G

(-)

2-10nm.

Składnikiem ścian jest mureina – peptydoglukan, mukopeptyd zbudowany naprzemiennie z N-acetyloglukozaminy i
N-acetylomuraminy.

Mycoplazmy, bakterie śluzowe i archebakterie nie posiadają ścian komórkowych

Ściana bakterii Gram-dodatnich:
Składa się z 40 warstw mureiny. Kolejne łańcuchy peptydoglikanu są połączone przez tetrapeptydy. W tetrapeptydzie
są trzy aminokwasy charakterystyczne dla Monera. W tetrapeptydzie łączy się z mureiną 3. i 4. aminokwas (D-
glutaminowy i DAP).
Polimer mureiny zawiera 50-500 monomerów. Sama mureina stanowi 30-70% ściany. Oprócz niej obecne są także
kwasy tejchojowe (tejchoinowe), czyli polimery gliceryny lub rybitolu (alkohol sześciowodorotlenowy) zbudowane z
maksymalnie 50 monomerów. Kwasy te są zakotwiczone w błonie komórkowej łącząc te dwie struktury.

Ściana bakterii Gram-ujemnych:
Posiadają bardziej złożoną strukturę. Nad błoną komórkową znajduje się przestrzeń peryplazmatyczna (roztwór
białek), gdzie jest zawieszona pojedyncza warstwa mureiny (czasem dwie). Nad nią jest membrana zewnętrzna o
charakterze dwuwarstwy lipidowo-białkowej. Są w niej zakotwiczone LPSy – lipopolisacharydy, które decydują o
właściwościach antygenowych bakterii (wystają na zewnątrz, to na nie skierowane są przeciwciała). Mogą być
toksyczne nawet po autolizie komórki – są to endotoksyny. Duże ilości jonów wapnia stabilizują strukturę błony
zewnętrznej.
W przestrzeni peryplazmatycznej znajdują się białka transportowe i enzymatyczne (proteazy, restrykcyjne i chroniące
– β-laktamazy niszczą penicylinę).

Barwienie metodą Grama:
Barwienie wykorzystuje fiolet krystaliczny i płyn Lugola. Barwniki wnikają do obu typów bakterii. Spłukuje się je
alkoholem 70%. Alkohol ma właściwości higroskopijne i odciąga wodę z wiązań między N-acetyloglukozaminą i N-
acetylomuraminą. Przy dużej ilości warstw mureiny następuje uszczelnienie struktury i uniemożliwia to wymycie
barwników. Do preparatu dodaje się dodatkowo fuksynę, która barwi jeszcze G

(-)

na różowo ( u G

(+)

nie ma już

wpływu, bo i tak są fioletowe).

N-acetylomuramina nie występuje u Eukariotów. U prokariotów mogą występować
D-aminokwasy.

Te dwa typy bakterii różnią się opornością. G

(+)

są bardziej oporne, G

(-)

ogólnie są bardziej wrażliwe na czynniki

środowiska o charakterze mechanicznym. G

(-)

wytwarzają znaczenie więcej enzymów pozakomórkowych. Są oporne

na antybiotyki β-laktamowe, lizozym, sole kwasów żółciowych, detergenty i barwniki. Są mniej wrażliwe na enzymy
i antybiotyki.

Lizozym to enzym złożony wyłącznie z cząsteczki białka. Degraduje mureinę działając na wiązania między N-
acetyloglukozaminą i N-acetylomuraminą. Niszczy więc bakterie G

(+)

. Jest wytwrzany na błonach sluzowych. Po

degradacji ściany protoplast jest bardzo wrażliwy na ciśnienie osmotyczne. Do protoplastu można wtedy wprowadzić
obce DNA (przez transformację). Regenerowanie ściany przeprowadza się na pożywce regeneracyjnej. Lizozym nie
działa na bakterie G

(-)

ze względu na błonę zewnętrzną. Za pomocą EDTA należy usunąć jony Ca

2+

- wtedy lizozym

częściowo wnika do przestrzeni peryplazmatycznej i częściowo niszczy ścianę mureinową. Otrzymujemy sferoplasty.
Lizozym od krowy dostaje się do mleka. Niszczy tam gronkowce (jeśli krowa ma zapalenie wymion), paciorkowce i
Listerie.

U G

(-)

ściana decyduje o pobieraniu i o właściwościach antygenowych – wynika to z obecności błony zewnętrznej i

białek śródbłonkowych – poryn.

Lipoproteina Browna łączy warstwę mureiny z błoną zewnętrzną i utrzymuje ją w określonej przestrzeni w
peryplazmie.

Budowa lipopolisacharydu:



Lipid A zamocowany w błonie zewnętrznej.



Wielocukier rdzeniowy zbudowany z nietypowych cukrów.



Antygen O – boczny łańcuch z jednostek cukrowych decydujący o właściwościach antygenowych. Może być

różny u różnych szczepów tego samego gatunku.

LPS ma silny ładunek ujemy, co skutkuj wytworzeniem silnego ładunku ujemnego na powierzchni całej bakterii G

(-)

,

który utrudnia dostęp do komórki. Cząsteczka LPS jest toksyczna dla ludzi.

Zewnątrzkomórkowe substancje śluzowe
Substancje śluzowe tworzą na powierzchni komórki otoczki lub śluzy.
Geny kodujące substancje śluzowe umiejscowione są na plazmidach. Nie są niezbędne do życia, ale dają przewagą
konkurencyjną chroniąc przed niekorzystnymi czynnikami zewnętrznymi. Śluzy ułatwiają adhezję (zwiększają
zjadliwość szczepów chorobotwórczych). Śluz chroni przed makrofagami.

Otoczki mają charakter cukrowy (są polisacharydami) lub białkowe (są polipeptydami, u Bacillus subtilis – kwas
poliglutaminowy).

Śluzy można oddzielić od komórek metodą wytrząsania, a otoczek śluzowych nie.

Otoczki śluzowe powstają w określonych środowiskach i warunkach – najczęściej w obecności sacharozy.

Leconostoc mesenteroides, L. citrovorum G

(+)

przekszatałcają sacharozę w dekstrzan przy pomocy egzoenzymu

sacharazy dekstranowej. Dekstran powstaje w wyniku hydrolizy sacharozy i polimeryzacji glukozy z powstaniem
wiązań 1,4-glikozydowych.
Dekstran jest wykorzystywany jako substytut plazmy krwi.

Streptococcus mitis, S. mutans i S. sanivarius produkują lewan – polimer fruktozy. Osadza się na zębach, rozwijają
się na nim drobnoustroje, przez co powstaje płytka nazębna, pruchnica.

Bakterie octowe Acetobacter wytwarzają celulozę bakteryjną, która nie ma zanieczyszczeń hemicelulozami i ligniną
(jak roślinna). Celuloza zlepia komórki i tworzy korzuch na powierzchni – utrzymanie bakterii w hodowli na pożywce
płynnej, ochrona przed promieniowaniem UV. Bakterie octowe są anaerobami fakultatywnymi, Zdolność do syntezy
celulozy jest zakodowana na plazmidach małych. Plazmid może zostać utracony np. w hodowlach wytrząsanych
ponieważ środowisko jest tlenowe.

Zooglea (zlepieniec) – układ symbiotyczny drożdży i bakterii octowych, np. ziarno kefirowe, grzybek japoński.

Otoczki i śluzy decydują o układach pojedynczych komórek.

Podstawowe funkcje związków śluzowych:



Dodatkowa bariera ze środowiskiem.



Ochrona przed fagocytozą i wysychaniem.



Wspomaganie adhezji.

Ruch bakterii
Ziarniaki nie poruszają się. Pełzaki tak.
Rzęski odpowiadają za ruch w poziomie. Mają 20μm długości. Rzęski poruszają się ruchem obrotowym (a nie
falującym). Są zbudowane z białka flagelliny (inaczej niż u Eukariota). Flagellina tworzy układ dwóch lub trzech
skręconych nici.

U bakterii Gram-dodatnich jest jedna para pierścieni utrzymujących i obracających rzęskę.
U bakterii Gram-ujemnych są dwie pary pierścieni. Pierwsza znajduje się w obrębie LPS, a druga w zewnętrznej
warstwie błony cytoplazmatycznej.

Wyróżnia się różne typy bakterii ze względu na urzęsienie:



Atrichia – bezrzęse.



Monotrichia – z jedną rzęską.



Ditricha – z dwiema rzęskami.



Lophotrichia – biegunowo (np. Vibrio).



Peritrichia – rzęski wzdłuż komórki na całej jej powierzchni (np. Bacillaceae).



Urzęsienie lateralne – pęczek rzęsek z boku.

Ruch obrotowy napędzany jest przez ciałko podstawowe. Jeśli ruch zachodzi przeciwnie do ruchu wskazówek zegara
bakterie poruszają się do przodu, jeśli zgodnie – koziołkują.

Bakterie poruszają się szybko: 20-60μm/s przy czym długość laseczki wynosi 1μm.
Bacillus megaterium osiąga prędkość 1,5mm/min (300x więcej niż długość pałeczki).

Chemotaksja – celowy ruch organizmu w kierunku interesującego związku chemicznego będącego składnikiem
odżywczym lub ucieczka od związku szkodliwego.
Chemotaksja dodatnia – w kierunku substratu (antrakanta).
Chemotaksja ujemna – w kierunku przeciwnym (repelent).

Za ruch w pionie odpowiadają wakuole gazowe. Wyporność utrzymuje organizm na określonej wysokości. Cecha jest
kodowana na plazmidach.

Fimbrie (pille) służą do koniugacji. Są zbudowane z pilliny.

Materiały zapasowe
Jeśli w otoczeniu bakterii jest dużo składników odżywczych to są one gromadzone. Substancjami zapasowymi są
polisacharydy, polifosforany, tłuszcze i siarka. Są przechowywane na wypadek niekorzystnych warunków lub na duży
wysiłek energetyczny.

Polisacharydy:



Granuloza – podobna do amylopektyny. U bakterii octowych i przetrwalnikujących.



Glikogen – u drożdży i bakterii.

Tłuszczowce:



Kwas poli-β-hydroksymasłowy (60 reszt aminokwasu β-hydroksymasłowego). Występuje u bakterii

tlenowych i beztlenowych przetrwalnikujących.

Woski – estry alkoholi i kwasów tłuszczowych długowęglowych. Występują u Mycobacterium.
Polifosforany – ziarna wolutyny. Są połączone z białkami.
Związki siarki – u bakterii siarkowych utleniających H

2

S do siarczanów: Tiobatoa, Tiotrix, Tiobacillus.

Ziarna cyjanoficyny. Są źródłem azotu. Są to łańcuchy polipeptydowe aminokwasów: kwasu glutaminowego i kwasu
asparaginowego. Występują u sinic.

Wykład 8

Endospory:
Zdolność do tworzenia przetrwalników wykazuje niewielka grupa bakterii. Przykładami są Bacillus i Clostridium.

Przetrwalniki wykazują dużą ciepłoodporność. Ma to duże znaczenie przy utrwalaniu żywności. Formy wegetatywne
giną podczas pasteryzacji (10 min, 80ºC), ale endospory trzeba poddać sterylizacji (w autoklawie).

Sterylizować można na sucho (2 h, 160º) lub na mokro (20 min, 121ºC). Różnica wynika z wykorzystywanego
nośnika ciepła. W środowisku uwodnionym białka łatwiej denaturują. Sterylizacja na sucho polega de facto na
wysuszeniu drobnoustrojów.
Konserwy o pH powyżej 4,5 muszą być sterylizowane, aby nie rozwinęły się przetrwalniki Clostridium botulinum,
które wytwarza jad kiełbasiany.

Endospory są wygodne w izolowaniu, ponieważ wystarczy próbkę poddać pasteryzacji.

Charakterystyka bakterii przetrwalnikujących:



Kształt na ogół cylindryczny (laseczki).



Są G

(+)

– wydzielają dużo enzymów pozakomórkowych,



Są ruchliwe o urzęsieniu peritrichalnym.



Niski udział guaniny i cytozyny w materiale biologicznym (u Clostridium ok. 30%)

Przetrwalniki pomagają w identyfikacji rodzaju bakterii. Ocenia się kształt, położenie przetrwalników w komórce i
rodzaj wywołanej deformacji komórki – plektridialny (buławkowata komórka) lub klostridialny (wrzecionowata
komórka).

Bacillus jest katalazododatni, a Clostridium katalazoujemny.
Clostridium rozwija się w środowisku beztlenowym, czyli takim o niskim potencjale
oksydo-redukcyjnym.

Endospory są widoczne jako struktury załamujące światło na zielonkawy kolor (ponieważ są odwodnione). Mogą
występować wewnątrz lub na zewnątrz komórki. Przetrwalniki są bogate w białko. Objętość przetrwalnika to ok. 1/10
komórki wegetatywnej.

Bakterie jeśli mają możliwość to gromadzą substancje zapasowe na wypadek stresu.
Warunkiem wytworzenie endospor jest zgromadzenie dużej ilości substancji zapasowych. Bacillus gromadzi głównie
kwas poli-β-hydroksymasłowy, a Clostridium granulozę (ale kwas poli-β-hydroksymasłowy także).

Tworzenie endospor jest związane z syntezą kwasu dipikolinowego DPA (nie występującego u form wegetatywnych),
który stanowi 15% suchej masy przetrwalnika. Jest głównym czynnikiem ciepłooporności. Zlokalizowany jest w
protoplaście.

Tworzenie endospor jest procesem wieloetapowym i złożonym. Najpierw następuje replikacja DNA. Kolejnym
etapem jest specyficzny, nierównomierny „podział” komórki – oddzielenie części protoplastu od komórki
macierzystej na skutek podziału błony (nie występuje ściana podziałowa). Mniej więcej w jednej trzeciej komórki
błona wpukla się do wewnątrz, łączy ze sobą i zaczyna nachodzić na część przetrwalnikową kolejna błona z komórki
macierzystej. Część przetrwana jest otoczona dwiema błonami. Wewnętrzna błona syntetyzuje ścianę komórkową –
korteks – silnie usieciowaną mureinę. Komórka macierzysta tworzy jeszcze zewnętrzną, luźną błonę nadającą
ciepłooporność.

Proces sporulacji jest wymuszany przez:



Brak substancji odżywczych w podłożu.



Nagromadzenie metabolitów.



Szok termiczny (krótkie ogrzanie w 100ºC).



Umieszczenie w wodzie destylowanej.

Endospory nie wykazują dostrzegalnego metabolizmu. Są odporne na czynniki termiczne i promieniowanie.
Ciepłooporność wynika z małej zawartości wody i obecności kwasu dipikolinowego. Oporność na promieniowanie
związane jest z występowaniem mostków S-S w egzosporium. Oporność chemiczna jest uzyskiwana przez
zwiększenie odporności mechanicznej przez silnie usieciowioną ścianę.

Inicjacja kiełkowania przetrwalników:



Szok termiczny.



Przeniesienie na pożywkę bogatą w składniki odżywcze. Pierwszą oznaka jest pobieranie wody i pęcznienie
komórki. Pojawiają się związki azotowe, rozpoczyna się metabolizm, następuje usuwanie kwasu
dipikolinowego do środowiska (spada ciepłooporność).



Komórka wydostaje się z przetrwalnika biegunowo (rozrywa osłony).

Przetrwalniki mogą być zdolne do życia nawet po 1000 lat.


Liofilizacja (wysuszenie w stanie zamrożenia) jest najlepszym sposobem przechowywania drobnoustrojów. Podczas
procesu ginie 90-99% komórek, ale można je przechowywać bez ograniczeń. Ożywianie wykonuje się poprzez
rehydratację.

Drobnoustroje a czynniki środowiska:
Środowisko silnie oddziałuje na drobnoustroje, co wynika z dużego stosunku powierzchni do objętości organizmu.
Równie silnie mikroorganizmy oddziałują na otoczenie (jest to sprzężenie zwrotne). Możne te zjawiska wykorzystać
do eliminacji drobnoustrojów patogennych lub saprofitycznych nieporządanych.

Czynniki wpływające na drobnoustroje dzieli się na:



Fizyczne – temperatura, ciśnienie mechaniczne i osmotyczne, promieniowanie oraz ultradźwięki.



Chemiczne – potencjał Osydo-redukcyjny, pH, obecność metabolitów (własnych i obcych), antyseptyków,

antybiotyków i fitoncydów.



Biologiczne – wzajemne relacje między drobnoustrojami i wpływu bakteriofagów (w tym transdukcja).

Temperatura
Jest jednym z najistotniejszych czynników wpływających na wzrost i rozwój wszystkich organizmów żywych.
Drobnoustroje mają mechanizmy pozwalające żyć w temperaturach zarówno bardzo wysokich, jak i bardzo niskich.
Zakres życia (z obserwowalnym rozmnażaniem) to ok.
0-100ºC. Dla poszczególnych gatunków ten przedział jest węższy.

Prawo van Hoffa: zwiększenie/zmniejszenie temperatury o 10ºC zmienia tempo metabolizmu dwu-trzykrotnie.

Organizmy eurytermiczne mają szeroki zakrestolerancji, stenotermiczne wąski.

Temperatury kardynalne:



Optymalna – przyrost komórek w jednostce czasu jest największy (jest mały czas generacji).



Minimalna – poniżej niej wzrost drobnoustrojów nie występuje. Poniżej niej komórki tylko przestają się

rozmnażać, nadal są żywe.



Maksymalna – powyżej niej wzrost mikroorganizmów nie występuje. Jej przekroczenie powoduje śmierć

komórki.

Każda grupa drobnoustrojów ma własne temperatury kardynalne, ale są one zmienne w zależności od pozostałych
czynników środowiska.

Podział drobnoustrojów ze względu na temperatury kardynalne:



Psychrofile (kroifile, zimnolubne, termofoby) – żyją w niskich temperaturach. Optymalna temperatura

wzrostu leży poniżej 20ºC – zwykle 10-15ºC. Zalicza się tu większość drobnoustrojów.



Mezofile – optymalna temperatura wzrostu znajduje się w przedziale 20-37ºC. Wszystkie patogeny są

mezofilami. Mogą żyć w warunkach 20-50ºC.



Termofile – temperatura optymalna jest powyżej 40ºC. Czasem sięga 70-90ºC. W temperaturze powyżej

70ºC żyje Thermococcus aquaticus (do otrzymywania polimerazy Taq. Pyricoccus furiosus i Pyrococcus
fumari mają optimum w okolicach 110ºC.

Psychrotrofy to drobnoustroje, które niezależnie od optimum mogą rosnąć w warunkach chłodniczych. Schładzanie
eliminuje rozwój termofili i mezofili, ale nie psychrofili i psychotrofów.

Listeria i Enterococcus są mezofilami i jednocześnie psychrotrofami.

Psychrofile mają większą zawartość nienasyconych kwasów tłuszczowych w błonie (zachowują płynność w niższych
temperaturach). Wykazują także większe upakowanie białek. Biosynteza białek lukracyjnych zapobiega
powstawaniu dużych kryształków lodu. Białka histerezy opłaszczają kryształki i nie pozwalają na ich wzrost. CSP
(białka szoku zimna) chronią białka enzymatyczne. Są odpowiednikiem HSP (białka szoku cieplnego).
Psychrofitami są głównie bakterie G

(-)

.

Oporność temperaturowa jest związana z genomem plazmidowym.

Termofile są głównie bakteriami G

(+)

ale np. Campylobacter jest G

(-).

Zalicza się tu między innymi Bacillus coagulans, Clostridium aceticum, Clostridium termoaceticum, Steptococcus,
niektóre Lactocacillus, Enterococcus, Campylobacter.

Termofile dzielą się na trzy grupy:



Bezwzględne termofile (stenotermofile) – Campylobacter jejuni: optimum 42-45ºC, maksimum 50ºC, min
30ºC.



Wzgledne termofile (eurytermofile) – Clostridium.



Termotolerancyjne – optimum jak u mezofili, ale mogą żyć w wysokich temperaturach – Micrococcus,

Staphylococcus. Listeria, Escherichia coli typu kałowego.

Escherichia coli jako jedyna grupy coli może rosnąć w 44ºC.

W warunkach naturalnych termofile są w kompoście, kiszonkach, oborniku. W wyniku ich aktywności temperatura
środowiska może wzrastać do 65ºC. Izoluje je się także z gorących źródeł, kominów geotermalnych, w okresie letnim
z asfaltu (50-60ºC), powierzchni skał, liści nagrzanych słońcem, instalacji elektrycznych, silników.

Bakterie na ogół są odporniejsze na wysoką temperaturę od drożdży i plesni. Najbardziej wrażliwe na wysoką
temperaturę są glony (wytrzymują do 40ºC), pierwotniaki (do 50ºC) i grzyby (zarodniki do 60ºC). Sinice wytrzymują
75ºC, bakterie 90ºC (niektóre 110ºC).

Termofile posiadają sztywniejsze struktury II i III rzędowe białek. Mają zwiększona zawartość nasyconych kwasów
tłuszczowych w błonach, oraz wyższe stężenie kationów metali (Mg

2+

stabilizuje białka enzymatyczne i kwasy

nukleinowe). Mogą syntetyzować chaperony (białka opiekuńcze oddziałujące z fałdującym się białkiem) i białka HSP.

Na ogół termofile rosną szybciej niż inne organizmy, ale też szybciej się starzeją. Ogólnie ziarniaki są odporniejsze od
pałeczek (ponieważ forma kulista jest doskonała energetycznie). Termofile łatwo ulegają autolizie pod wpływem
własnych enzymów. Są podatne na lizozym. Na ogół mają więcej fosfolipidów i zwiększoną zawartość par CG w
materiale genetycznym.

Zimny szok – u bakterii G

(-)

gwałtowne przeniesienie do temperatury chłodniczej. Może doprowadzić do utraty

żywotności.

Drobnoustroje ciepłoodporne – podczas ogrzewanie przez 30 min w temperaturze 62,7ºC przeżywa 90% populacji.
Pojęcie dotyczy najczęściej mezofili nieprzetrwalnikujących. Jest to niebezpieczna grupa bakterii, ponieważ nie giną
całkowicie podczas pasteryzacji. Zalicza się do nich bakterie: Enterococcus, Listeria, Staphylococcus aureus,
Micrococcus sarcina.

Gorączka Q – wywoływana przez riketsje Coxiella burnetti (bakteria przenoszona przez bydło (mleko). Jest to
zoonoza o objawach podobnych do zapalenia płuc. Czynnik etiologiczny przyczynił się do zdefiniowania
ciepłooporności (w 30min, 62,7ºC ginie 90% riketsji).

Aby zniszczyć drobnoustroje ciepłoodporne należy przeprowadzić sterylizację.

Punkt śmierci cieplnej (TDP) – temperatura zabijająca daną populację drobnoustrojów w określonym czasie
(najczęściej 10min).

Czas śmierci cieplnej (TDT) – czas potrzebny do zabicia danej populacji w określonej temperaturze (najczęściej
121ºC).

Dziesiętny czas redukcji (D

10

) – czas potrzebny do zabicia 90% komórek danej populacji w określonej temperaturze

(najczęściej 120ºC).

Dla Clostridium botulinum D

10

wynosi 1 minutę. Aby wyeliminować bakterie należy sterylizować przez 12 minut

(obniżenie o 12 cykli logarytmicznych).

Wykład 9
Im dziesiętny czas redukcji jest dłuższy tym szczep jest bardziej ciepłooporny.
Czas sterylizacji musi wynosić 12 cykli D

10

.

Pasteryzację prowadzi się przez 6 cykli logarytmicznych.

Niektóre produkty (np. konserwy) poddawane są sterylizacji.
Przyprawy, suszonki utrwala się metodami radiacyjnymi. Można tak zredukować liczbe drobnoustrojów o 3-4 rzędy
logarytmiczne.

Czynniki

modyfikujące efekt termicznej eliminacji drobnoustrojów

Czynniki te dzielą się na wewnętrzne i zewnętrzne.
Środowisko zapewnia składniki odżywcze i wodę.



Zawartość wody w środowisku:
Im więcej wody w środowisku tym łatwiej denaturować białko.
Jeżeli w albuminie jest 50% wody denaturacja zachodzi w 57ºC, a przy 6% - w 145ºC.
Woda jest dipolem. Im więcej H

2

O tym silniej oddziałuje z ciałkami (zwiększa się ilość wolnych grup SH,

które destabilizują białko, grupy SS stabilizują je).



Zawartość tłuszczu w środowisku:
Im więcej tłuszczu tym większa ciepłooporność drobnoustrojów. Pełni on funkcję ochronną białek. Im
łańcuchy kwasów tłuszczowych są dłuższe tym zniszczenie drobnoustrojów jest trudniejsze.



Węglowodany i białka w środowisku:
Obniżają skuteczność termicznej inaktywacji drobnoustrojów. Zwiększają ciśnienie osmotyczne powodując
plazmolizę. Komórki zawierają mniej wody.



Zawartość jonów w środowisku:
Obniżają lub podwyższają ciepłooporność.
Mg

2+

i Ca

2+

na ogół zmniejszają skuteczność działania ciepła. Mg

2+

stabilizuje błony i kwasy organiczne.

Dipikolinian wapnia – czynnik oporności cieplnej przetrwalników. Zbyt wysokie stężenie jonów powoduje
plazmoptyzę.



Antybiotyki i antyseptyki:

Zwiększają skuteczność termicznej inaktywacji drobnoustrojów.
Fitoncydy najlepiej działają w roztworach wodnych. Mają silne działanie przeciwbakteryjne. Hamują rozwój
Staphylococcus ureus, Mycobacterium tuberculosis, Clostridium perfringens, Shigella flexneri.
Penicyliny nie działają na G

(-)

– w przestrzeni peryplazmatycznej występują

β-laktamazy degradujące pierścienie β-laktamowe penicyliny.



Witaminy:

Pełnią funkcję ochronną – zwiększają ciepłooporność.



Wielkość populacji:
Im większa, tym trudniej ją wyeliminować ze środowiska.



Wiek (faza wzrostu) drobnoustrojów:
Najodporniejsze są w fazie stacjonarnej. Najmniej odporne są w fazie przez pierwszym podziałem (fazie
młodości fizjologicznej).



Pochodzenie drobnoustrojów:
Mikroorganizmy z hodowli laboratoryjnych są wrażliwsze.



Posiadanie otoczek śluzowych:
Działają ochronnie.



pH środowiska:
Drobnoustroje są najmniej wrażliwe w optymalnym pH (najczęściej ~7).

Skuteczność termicznego niszczenia drobnoustrojów zależy także od wielkości opakowania (im większe tym niższa
skuteczność), konsystencji (zawartość wody), materiału i kształtu opakowania.

Jałowość handlowa – przy obróbce termicznej żywności nie ma potrzeby eliminacji wszystkich drobnoustrojów.
Powstałe w produkcji drobnoustroje w warunkach przechowywania nie rozwijają się (np. przez odpowiednie pH).

W przypadku mięsa stosuje się azotany (zapewniają kolor) i azotyny (hamują rozwój Clostridium botulinum).

W procesie peklowania biorą udział bakterie nitryfikacyjne redukujące azotany do azotynów.

Drobnoustroje saprofityczne w warunkach przechowywania nie rozwijają się. To co zostało po obróbce termicznej nie
stanowi zagrożenia dla zdrowia.

Pozostałe czynniki środowiska drobnoustrojów

Ciśnienia osmotyczne:
Drobnoustroje żyją w środowiskach rozcieńczonych. Woda wnika do komórki. Powstałe ciśnienie jest równoważone
przeparcie ścian komórkowych.

nRT





1% NaCl → 6,1atm.

1% sacharozy → 0,7atm.

Ciśnienie osmotyczne 1% NaCl jest prawie 10x wyższe od ciśnienia 1% sacharozy ponieważ sól ma niższą masę
cząsteczkową i ulega dysocjacji.
Sacharoza wykazuje działanie konserwujące w ok. 60%, a NaCl w 20%.

Bardziej wrażliwe na ciśnienie osmotyczne są bakterie G

(-)

niż G

(+)

. Grzyby są bardziej odporne od bakterii na

wysokie ciśnienie osmotyczne.

Drobnoustroje osmofilne - wymagają do wzrostu wysokich stężeń cukru. Np. Saccharomyces rouxi (~60%).
Drobnoustroje osmooporne – w wysokich stężeniach cukru nie rosną, ale też nie giną (nie ulegają plazmolizie, ale
nie rozmnażają się).

Drobnoustroje halofilne – wymagające wysokiego stężenia NaCl.
Drobnoustroje halooporne (solooporne) – w wysokich stężeniach soli nie rozwijają się i nie giną.
Drobnoustroje solotolerancyjne – wytrzymują podwyższone stężenie soli powyżej 5% i rozwijają się. Żyją w
środowiskach morskich i solankach. Bacillus subtilis (do 15%), Staphylococcus ureus.

Halofile łagodne – 2-5%.
Halofile umiarkowane – 5-20%.
Halofile skrajne – 20-30%.

Typowe halofile charakteryzują się brakiem sztywnej mureinowej ściany komórkowej.

Archebakterie (Tenericutes) nie posiadają ściany komórkowej tylko otoczkę białkowo-peptydową o silnie ujemnym
ładunku wypadkowym na zewnątrz. W grupie lipidów dominują fosfatydy.

Halofile skrajne posiadają otoczkę białkowo-lipidową. Białka osłony mają silnie kwaśny charakter. Na

+

neutralizuje

silnie ujemny ładunek. Szereg ich enzymów wymaga Na

+

do aktywacji.

Halobacterium – skrajny halofil.
Halococcus – względny halofil.

1-2% NaCl amuje wzrost Escherichia coli i Proteus vulgaris. Stosowane w konserwowaniu (solenie powoduje
egzoosmozę – odciąganie wody).
Do 3% soli mogą rozwijać się bakterie mlekowe.
Do 19% soli rozwijają się niektóre szczepy drożdży.

Aktywność wody:

Jest ściśle związana z ciśnieniem osmotycznym. Jest to ilość wody dostępnej w środowisku.

p

p

a

w

0



p

0

– prężność

pary nad roztworem; p – prężność pary nad czystą wodą.

n

N

N

a

w





Minimalne aktywności wody:



Bakterie: 0,91.



Drożdże: 0,88.



Pleśnie: 0,80.



Bakterie halofilne: 0,75.



Pleśnie kserofilne: 0,65.



Drożdże osmofilne: 0,60.

Ciśnienie hydrostatyczne:
Drobnoustroje barofilne (piezofilne) rozwijają się w warunkach wysokiego ciśnienia – w głębinach (Rów Mariański –
1100atm; Rów Filipiński).
Przy normalnych ciśnieniach są drobnoustrojami niehodowalnymi.

Ziarniaki i Escherichia coli wytrzymują duże ciśnienie – do 5 000atm.
Przetrwalniki wytrzymuja ekspozycję 45min w 20 000atm.

Wysokie ciśnienie wykorzystuje się do konserwacji żywności.

Ultradźwięki:
Ultradźwięki (>20 000Hz) wykazują silne działanie bakteriobójcze. Drgania wywołuja powstanie pęcherzyków w
cytoplazmi – komórka pęka (kawitacja).

Kawitacja polega na mechanicznym rozerwaniu komórki w wyniku powstania we wnętrzu pęcherzyków gazu pod
wpływem ultradźwięków (rozrywanie organelli w protoplaście).
Przy stosowaniu ultradźwięków nie grozi termiczna inaktywacja enzymów – można je izolować.
Napięcie powierzchniowe:
Zjawisko występuje na granicy miedzy płynem, a powierzchnią komórki. Wpływa na podział i wzrost komórki,
tworzenie kolonii, typ wzrostu na podłożu płynnym.

Powierzchnia drobnoustrojów na charakter hydrofilny.
Środkiem do obniżania napięcia powierzchniowego jest Tween 80.

Promieniowanie elektromagnetyczne:
Może to być promieniowanie kosmiczne, γ, X, UV i światło widzialne.
Najbardziej niszczy drobnoustroje promieniowanie o długości fali 260-264nm.
Im fale są krótsze tym mają większą energię.

Bezpośrednie działanie promieniowania na komórkę to absorpcja. Składniki komórki absorbują selektywnie fale –
pochłaniają fale o określonej długości.
1 kwant światła:

5eV.

1 kwant UV:

100eV.

1 kwant X:

1,5mln eV

Im większa energia tym silniejsze właściwości bakteriobójcze. Przy odpowiedniej dawce (czas ekspozycji) uzyskuje
się efekt letalny.
UV pochłaniają nukleotydy i aminokwasy aromatyczne.
Promieniowanie jonizujące (kosmiczne, γ, X) ma działanie letalne.

Najsilniejsze dzialanie mutagenne mają promieniowania: X, γ i katodowe:



Błędne podstawianie zasad DNA.



Pękanie wiązań i wypadanie całych odcinków DNA.



Radioliza wody i powstanie wolnych rodników H· i OH·.



Powstawanie nadtlenków.



Pękanie wiązań peptydowych.

Metoda radiacyjną utrwala się przyprawy. Jednostką energii oddawanej w tym procesie są kilogreje. Dopuszczalna
dawka wynosi 10 kilogrejów. Ze względu na ograniczenie ilości promieniowania nie zastąpi ono autoklawowania.

Radiooporość zależy od rodzaju drobnoustrojów, wielkości populacji, środowiska, temperatury i ilości wody.
Najoporniejsze są przetrwalniki bakteryjne. G

(-)

bakterie są bardzo wrażliwe na metody radiacyjne. Bardzo oporne są

Mikrococcus, Enterococcus i Bacillus pumilis.

Deinococcus radiodurans posiada dwa megaplazmidy z genami umożliwiającymi szybką naprawę wszystkich zmian
w chromosomie bakteryjnym powstałym wskutek promieniowania jonizującego (geny te stanowią połowę wszystkich

genów bakterii). Posiada karotenoidy chroniące przed wolnymi rodnikami. Posiada plazmidy i dwa chromosomy
bakteryjne. Jeden normalny (6-10kopii), drugi 6x mniejszy. Są na nim informacje niezbędne do funkcjonowania w
warunkach optymalnych (więc nie jest plazmidem).
Ewolucja dąży do przekształcenia megaplazmidów w chromosomy bakteryjne.

Roadiooporność wyraża się w D

10

– dawka wyrażona w grejach (Gy) konieczna do zabicia 10% populacji. D

10

Clostridium botulinum wynosi 3kGy.

Wykład 10
pH:
Jest drugim najważniejszym czynnikiem determinującym metabolizm (aktywność enzymów). Wpływa na
przepuszczalność błony cytoplazmatycznej. Optimum dla drobnoustrojów wynosi zwykle ok. 6-7.

Wartości kardynalne pH są wyznaczane dla grup drobnoustrojów. Grzyby mają ogólnie optimum pH w 4-5, a bakterie
ok. 7,0.

Termoacidofile (arechebakterie) rozwijają się w środowisku kilkunastoprocentowego HCl. Bakterie octowe żyją w
kwasowym pH (acydofile).
Optymalne pH bakterii mlekowych jest takie, jakie panuje w mleku (6,8-7).
Lactococcus i Leuconostoc mają minimum pH równe 4, a Lactobacillus 3-3,5.

Bakterie mlekowe wytwarzają tyle kwasu mlekowego (do 3%), że zaczyna im szkodzić i nie mogą się rozmnażać.
Szczepy probiotyczne nie giną w tych warunkach.

Obniżenie pH hamuje rozwój bakterii gnilnych i proteolitycznych. Te z kolei rozwijają się w środowiskach lekko
alkalicznych.
Białko rozkładane jest do aminokwasów, które po deaminacji dają aminy, a po ponownej deaminacji – amoniak.
Amoniak powoduje alkalizacje środowiska.

Najszerszy zakres tolerancji pH maja grzyby: 1,5-7.

Bakterie masłowe są beztlenowe.
Bakterie mlekowe fermentują w środowisku beztlenowym.

Fermentację mlekową trzeba szybko prowadzić na początku procesu, by obniżyć pH poniżej 4,2 – wtedy nie rozwiną
się bakterie masłowe. W pożywce hodowlanej musi znajdować się tyle cukrów aby bakterie mlekowe mogły
wytworzyć tyle kwasu mlekowego aby pH spadło poniżej 4,2 – jest to pojęcie minimum cukrowego.

Metabioza – następstwa rozwoju po sobie pewnych grup organizmów. Metabolity jednych są substratami dla drugich
szczepów.

pH decyduje w sposób znaczący o metabolizmie drobnoustroju. Można otrzymywać rożne produkty zmieniając tylko
pH.

Fermentacja alkoholowa Saccharomyces cerevisiae przebiega przy pH 4,5 a przy pH 8,5 produkują glicerol.
Aspergillus niger przy pH 2,0 produkuje kwas cytrynowy (fermentacja cytrynowa), przy pH 7,0 – kwas szczawiowy.

Fermentacja alkoholowa:
Pirogronian w wyniku dekarboksylacji nieoksydacyjnej jest przekształcany w aldehyd octowy, a następnie przez
dehydrogenazę ulega redukcji do etanolu.

Potencjał redox:
Potencjał redox jest to zdolność środowiska do oddawania lub przyjmowania elektronów. Drobnoustroje zużywają
tlen, stwarzają warunki beztlenowe, czyli obniżają potencjał redox.
Potencjał oksydoredukcyjny można zmierzyć i wyrazić w mV.

Aeroby zdobywają energię w procesie utleniania biologicznego. Wymagają dużego potencjału redox środowiska.
Stanowią dużą grupę drobnoustrojów. W 99% tlenowcami są pleśnie. Pseudomonas, Acetobacter, Micrococcus,
Sarcina, Rhizobium, Azotobacter, drożdże dzikie.

Spośród drożdży tylko Saccharomyces cerevisiae są anaerobami fakultatywnymi.
Pleśnie Mucor mogą przetrwać w warunkach beztlenowych.

Anaeroby żyją w środowisku silnie zredukowanym, niezawierającym tlenu. Nie posiadają cytochromów, katalazy,
peroksydazy. Zdobywają energię w procesie fermentacji. Akceptorami elektronów są np. kwas pirogronowy, aldehyd
octowy. Clostridium, Bacterioides, pałeczki G

(-)

, Bacillus fragilis, Ruminococcus (w przewodzie pokarmowym

przeżywaczy – hydrolizują celulozę).

Anaeroby fakultatywne rozwijają się w środowisku tlenowym i beztlenowymm. Tolerują
2-8% cząstkowego stężenia tlenu. Niektóre zawierają układy cytochromowe. Enterococcus są katalazoujemne,
niektóre Lactobacillus też. Pozostałe są katalazododatnie. Listeria monocytogenes, Enterococcus, Staphylococcus.

Mikroaerofile – wymagają ok. 5% tlenu (ani mniej ani więcej). Do tej grupy należą bakterie propionowe:
Propionibacterium, Campylobacter, Listeria, Bacillus.

Typ metabolizmu decyduje o sposobie wzrostu na pożywce płynnej: powierzchniowy, dyfuzyjne, w formie osadu.

Na pożywce stałej na słupkach bulionowych wzrost może być powierzchniowy, dyfuzyjny, w formie osadu,
mikroaerofilowe (tuż pod powierzchnią), wzdłuż linii wkłucia.

Potencjał redoks:
Anaeroby obligatoryjne:

poniżej -200mV.

Anaeroby fakultatywne:

-200mV – +200mV.

Aeroby:

200mV – 400mV.

Kationy i aniony:
Mogą oddziaływać stymulująco, hamująco lub letalnie. Typ oddziaływania zależy od stężenia.

Niektóre kationy są niezbędne – są aktywatorami enzymów (Zn

2+

, Mg

2+

, Ca

2+

). Mogą występować w podwyższonym

stężeniu, bo na zasadzie chemisorpcji mogą być wbudowywane do ściany komórkowej (głównie przez wiązania
koordynacyjne). Są transportowane do wnętrza komórki przez przenośniki białkowe.

Białka zawierające aminokwasy siarkowe (metalotioneiny) gromadzą kationy wewnątrz komórki. Kationy
jednowartościowe decydują o osmotyczności komórki. Kationy o mniejszej liczbie masowej są mniej toksyczne.
Kationy dwuwartościowe są bardziej toksyczne od jednowartościowych.

Rosnąca toksyczność kationów:
Na, K, NH

4

, Ca, Zn, Fe, Al., Pb, Cu, Cd, Au, Hg, Ag.

Rosnąca toksyczność anionów:
SO

4

, Cl, Br, ClO

4

, PO

4

, F, nadojony, telluryny.

Bakterie G

(+)

są wrażliwe na toksyczność jonów.

Sole telluru (sodowe i potasowe) są bardzo toksyczne. Są używane do podłoży diagnostycznych, Niewrażliwe sa na
nie np. gronkowce, enterokoki.

Azydek sodu hamuje rozwoj bakterii G

(-)

.

Zielen brylantowa i sole kwasów żółciowych (cholowego i dezoksycholowego) np. deozksyholan sodu hamują rozwój
bakterii G

(+)

Związki litu (LiCl) blokują bakterie G

(+)

i są stosowane do oznaczania Salmonella.

Toksyczność metali ciężkich wynika z denaturacji bialek enzymatycznych i strukturalnych. Z drugiej strony niektóre
białka mogą wiązać kationy metali ciężkich. Metalotioneiny są zapisane na plazmidach. Metalotoleranty są
niewrażliwe na podwyższone stężenie metali ciężkich.

Środki dezynfekcyjne
Środki dezynfekcyjne niszczą drobnoustroje technikami chemicznymi. Mają działanie bakteriolityczne lub
bakteriostatyczne. Są tym skuteczniejsze im większą mają masę cząsteczkową.

Sanityzacja zmniejsza liczbę drobnoustrojów w środowisku przez ich usuwanie np. mycie rąk. Mycie rąk usuwa ok.
99% bakterii.

Środki dezynfekcyjne:



Metanol – nie jest stosowany, ponieważ jest szkodliwy.



Etanol absolutne słabo działa na drobnoustroje (jest silnie higroskopijny, odciąga wodę ze ścian
komórkowych i następuje uszczelnienie ścian przez denaturację białka, zwłaszcza u G

(+)

. Najskuteczniejszy

jest w stężeniu 50-70%.



Fenole i krezole (1-3% to lizol) – bardzo silny, dziala na przetrwalniki. Adsorbują się na powierzchni.



Fitoncydy – są bakterio- lub grzybobójcze. Np. Nizyna.



Barwniki – łączą się z enzymami lub denaturują białka. Stosowane do podłoży diagnostycznych (działają

różnie na G

(+)

i G

(-)

. Zieleń brylantowa, fiolet krystaliczny (gencjana).



Cholany, dezoksycholany.



Chemioterapeutyki – nie są toksyczne dla człowieka.

o Salwarsan – niszczy krętka bladego (Treponema palladium) – leczenie kiły.
o Sulfonamidy – są włączane do koenzymów zawierających FABA – unieczynnienie koenzymów.
o PAS – kwas p-aminosalicylowy. Działa bakterio- i grzybobójczo. Niszczy prątki Kocha – leczenie

gruźlicy.



Antybiotyki – działają bakteriostatycznie lub bakteriolitycznie. Używa się tylko nietoksycznych lub

lekkotoksycznych. Znanych jest 2500, stosuje się ok. 30 ze względu na rosnącą lekooporność.

Podział antybiotyków:



β-laktamowe – penicyliny, cefalosporyny.



Tetracykliny.



Aminoglikozydy.



Makrolity



Antybiotyki polipeptydowe.

Dominującą grupę stanowią antybiotyki wytwarzane przez promieniowce, dalej przez bakterie i w końcu pleśnie.
Porosty, glony i zwierzęta także mogą wytwarzać antybiotyki.

Nizynę produkuje Lactococcus lactis spp. lactis.
Pediocyna – Pediococcus.
Subtilina – Bacillus subtilis.
Depsydy (na prątki Kocha) – porosty.
Fumigatyna – Aspergillus.
Penicylina – Panicillium.
Allicyna – czosnek.
Lupuliny i humulony – chmiel.
Erytryna - w erytrocytach, niszczy G

(+)

.

Lizozym – niszczy G

(+)

(powstają protoplasty)

i częściowo G

(-)

(powstają sferoplasty).

Wzajemne relacje między drobnoustrojami
Mogą być pozytywne, negatywne i obojętne.

Populacja

A

B

Neutralizm

0

0

Komensalizm

+

0

Protokooperacja

+

+

Symbioza

+

+

Współzawodnictwo

-

-

Amensalizm

-

0

Pasożytnictwo

+

-

Drapieżnictwo

+

-

Wykład 11
Neutralizm – relacja obojętna.

Antagonizm – jedna populacja niekorzystnie wpływa na drugą.

Komensalizm (współbiesiadnictwo) – jedna populacja czerpie korzyści, dla drugiej oddziaływania są obojętne. Drugi
organizm stwarza warunki dla pierwszego np. Escherichia coli w układzie pokarmowym. Komensalizm może się
przerodzić w pasożytnictwo np. sepsa przy osłabieniu organizmu po kuracji antybiotykowej.

Protokooperacja – korzystne dla obu stron, jest fakultatywna, populacje mogą się rozrastać. Przykład: bakterie
mlekowe w zakwasie.

Mutualizm (symbioza) – jest korzystny i konieczny dla obu populacji.
Zooglee – między grzybami a bakteriami mlekowymi – ziarna kefirowe. Drożdże wytwarzają witaminę B, bakterie
utrzymują pH i fermentują laktozę do cukrów prostszych przyswajalnych przez drożdże.
Bakterie tlenowe i beztlenowe w glebie: Azotobacter zużywa tlen w warstwach powierzchniowych i stwarza warunki
dla Clostridium.
Porosty: glony asymilują węgiel, grzyby pobierają sole mineralne i wodę.

Mikoryza – rośliny dostarczają składników organicznych, grzyby składników mineralnych i wody.
Rhizobium (mikrosymbiont) wiążą Azot, rośliny motylkowe (makrosymbiont) stwarzają warunki.
Mikroorganizmy żwacza i czepca dają możliwość trawienia celulozy. Ruminococcus i grzyby. Zwierzę stwarza
warunki – temperatura, pH. Stanowią 10% masy czepca.
Człowiek i mikroorganizmy.
Bakterie mlekowe i propionowe obniżają pH na błonach śluzowych i skórze.

Konkurencja (współzawodnictwo) – dotyczy pokarmu. Wygrywa silniejszy – ten co ma mniejsze wymagania, bo
szybciej opanowuje środowisko np. drobnoustroje saprofityczne zapobiegają rozwojowi patogenów. Najczęściej
przewagę gatunkową nadają plazmidy.

Amensalizm – hamowanie wzrostu populacji przez toksyny drugiej (antybiotyki, kwasy organiczne, alkohol).

Pasożytnictwo – jedna populacja korzysta z płynów ustrojowych lub komórek innych żywych organizmów.
Pasożyty korzystają z żywej substancji organicznej. Saprofity korzystają z martwej materii organicznej.
Pasożyty fakultatywne (względne) mogą, ale nie muszą być pasożytami np. Escherichia coli.
Pasożyty obligatoryjne (bezwzględne) to drobnoustroje patogenne.
Nadpasożytnictwo – pasożyty rozwijają się na pasożytach np. bakteriofagi niszczące drobnoustroje chorobotwórcze.

Drapieżnictwo – jeden organizm żywi się komórkami drugiego np. Bdellovibrio bacteriovorus – G

(-)

pałeczka

atakująca inne G

(-)

– najchętniej Escherichia coli i Pseudomonas. Dostaje się do wnętrza komórki i zjada ją od środka.

Myksobakterie (bakterie śluzowce) posiadają w śluzie enzymy rozkładające inne bakterie.
Metabioza – następstwo organizmów po sobie. Jedne drobnoustroje przygotowują warunki do rozwoju innych np.
naturalne psucie się mleka (Escherichia coli, bakterie mlekowe, drożdże, pleśnie). Prowadzi do mineralizacji.
Na początku w mleku rozwijają się bakterie gnilne i proteolityczne. W psującym się mleku są wszystkie bakterie
mlekowe, potem rozwijają się heterofermentatywne, następnie homofermentatywne – pH spada do 3,5. Z kwasu
mlekowego korzystają drożdże i pleśnie – wzrasta pH i rozwijają się bakterie gnilne i proteolityczne.
Psucie się owoców, piwa, wina: drożdże produkują etanol (do 7%), a bakterie octowe utleniają go do kwasu
octowego.

W procesie samozagrzewania materiału roślinnego po zawilgoceniu temperatura może dochodzić do 70ºC – najpierw
temperaturę podnoszą mezofile, potem termofile.

Synergizm – efekt aktywności metabolicznej kilku populacji w środowisku jest większy niż suma wszystkich z
osobna. Synergizm wykazują ziarna kefirowe.

Wpływ drobnoustrojów na środowisko:
Drobnoustroje wymuszają krążenie pierwiastków biogennych – C, N, P, S.

Obieg węgla
Drobnoustroje dokonują mineralizacji związków organicznych węgla wytworzonych w czasie fotosyntezy i tym
samym utrzymują równowagę węgla w przyrodzie. Najważniejsze w tym procesie są bakterie i grzyby glebowe.
99% węgla jest w polisacharydach, 1% w białkach.

Obieg azotu
Azot stanowi 78% powietrza. Głównym związkiem w obiegu azotu jest amoniak. Jest produktem degradacji białek i
aminokwasów (z martwych zwierząt i roślin).
W dobrze natlenionych glebach zachodzi nitryfikacja NH

3

. Nitromonas i Nitrobacter utleniają NH

3

odpowiednio do

azotynów i azotanów, które mogą być źródłem azotu dla roślin.
W warunkach beztlenowych zachodzi denitryfikacja (straty azotu w glebie).
Wiązanie wolnego azotu przeprowadzają bakterie symbiotyczne (Rhizobium, Bradyrhizobium i Azorhizobium) oraz
niesymbiotyczne (Azotobakter i Clostridium).

Bacillus licheniformis i większość Enterobacteriaceae redukują związki azotu kolejno do: NO

3

→ NO

2

→ NH

3

→ N

2

.

Amonifikacja – redukcja azotanu do amoniaku.
Nitryfikacja – redukcja azotanu do wolnego azotu.
Denitryfikacja – utlenianie amonu i azotynu do azotanu.

Obieg siarki
Siarka występuje w aminokwasach siarkowych, koenzymie A. W suchej materii organicznej stanowi ok. 1%
pierwiastków.
W warunkach tlenowych bakterie utleniają grupę –SH cysteiny do R-SO

3

H. Thiobacillus, Clostridium, Beggiatoa.

Redukcję siarczanów przez siarczyny i siarkę do siarkowodoru przeprowadzają bakterie Desulfovibrio.

Obieg fosforu
Hydroliza estrów fosforanowych po śmierci organizmu. Drobnoustroje przekształcają fosforany do HPO

4

2-

.

Promieniowanie

Photobacterium phosphoreum, Vibrio fischeri, Pseudomonas mają zdolność do bioluminescencji. Świecenie ryb
głębinowych jest związane z Vibrio fisheri występującym na powierzchni ich ciała. Substratem jest lucyferyna, która
jest utleniana enzymatycznie. Lucyferyna to FMNH

2

.

Pod wpływem lucyferynazy lucyferyna zostaje wzbudzona, po czym oddaje hv.

Część bakterii wykazuje promieniowanie mitogenetyczne Górwicza w log-fazie. Jest ono niewidzialne (190-
250nm).

Temperatura
W procesach metabolicznych powstaje ciepło, stąd termogeneza.

Obni

żanie potencjału redox

Bakterie rozwijając się zwiększają beztlenowość środowiska.

Zmiana pH
Drobnoustroje o silnych właściwościach proteolitycznych prowadzą do alkalizacji środowiska poprzez uwalnianie
amoniaku lub amin biogennych o charakterze zasadowym.
Zakwaszanie środowiska następuje w wyniku rozwoju bakterii i grzybów przeprowadzających fermentacje.
Escherichia coli produkuje kwas mrówkowy.
pH może spadać w wyniku powstawania CO

2

w wodzie.

Grzyby:
Królestwo: Fungi. Domena: Eukariota. Opisano 1,5mln gatunków.

Obecnie wyróżnia się cztery typy grzybów:



Zygomycota (Phycomycota – sprzężniaki).



Ascomycota (workowce).



Basidiomycota (podstawczaki).



Deuteromycota (Fungi imperfecti – grzyby niedoskonałe) – nie stwierdzono rozmnażania płciowego.

Dawniej wyróżniano 5 klas: Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota, Deuteromycota i Myxomycedes (śluzowce,
obecnie należą do Protista).

Candida i Yarovia należą do Deuteromycota.
Yarovia to Candida u której stwierdzono wytwarzanie zarodników w sposób płciowy. Yarovia przekształcają
glicerynę w kwas cytrynowy.
Candida (drożdże dzikie) może rosnąć na glicerynie.

Bakterie octowe gliceryny produkują dihydroksyaceton – substancję słodzącą dla diabetyków, stosowaną także w
kosmetykach do leczenia bielactwa i przy zatruciu cjankami.

Wykład 12
Drożdże i pleśnie należą do tych samych taksonów. Są grzybami.
U Zygomycota grzybnia jest cenocetyczna. U pozostałych jest podzielona septami.
U Zygomycota, Ascomycota i Basidiomycota można wyodrębnić rozmnażanie płciowe.

Podstawczaki nie są przedmiotem zainteresowanie mikrobiologii.
U grzybów u których występuje rozmnażanie płciowe zawsze jest faza dikariotyczna (przed kariogamią). Test to
powodem wyodrębnienia oddzielnego królestwa.

Grzybnia homotaliczna – proces płciowy odbywa się w obrębie jednej grzybni.
Grzybnia heterotaliczna – łączące się jądra pochodzą z różnych grzybni.

Zygomycota:

Mucoraceae – Mucor, Rhizopus.

Thamnidiaceae – Thamnidium.

Ascomycota:

Endomycetales: Endomycetaceae – Endomyces.

Saccharomycetales: Pichia, Saccharomyces, Hansenula, Debaromyces.

Eurotiales: Eurotiaceae (daw. Aspergillaceae): Aspergillus,

Penicillium, Bassochlamys.

Deuteromycota:

Cryptococcaceae – Cryptococcus, Rhodotorula, Candida.

Dematiaceae – Cladosporium, Alternaria, Aureobasidium.

Maniliaceae – Geotrichum, Trichoderma, Aspergillus, Fusarium,

Trichotthecium.

Pullulan – polisacharyd z celulozy nieposiadający smaku, zapachu, dobrze rozpuszczalny w wodzie. Jest barierą dla
pary wodnej i tlenu. Może być nośnikiem innych substancji.

Kryterium podziału na drożdże i pleśnie jest tworzenie puszystej grzybni powietrznej.

Candida boidi jest grzybem niedoskonałym, ale stwierdzono rozmnażanie płciowe u pewnego szczepu. Szczep ten
nazwano Yarovia apolitica.

Candida bez rozmnażania płciowego: anamorfy.
Candida ze stwierdzonym rozmnażaniem płciowym: teleomorfy.

Drożdże są mezofilami, ale mogą żyć od -34 do +37ºC. Niektóre zarodniki wytrzymują 50ºC.

Drożdże szlachetne Saccharomyces cerevisiae są względnymi beztlenowcami. W warunkach tlenowych produkują
własną biomasę, w beztlenowych o wiele mniej. Skupiają się wtedy na fermentacji alkoholowej. Jest to tzw. efekt
Pasteura.

Teoria Finka: w warunkach tlenowych 2/3 węgla zawartego w podłożu idzie na przyrost biomasy, a 1/3 na procesy
energetyczne komórki.

Węgiel stanowi 50% suchej substancji organizmu. Drożdże zawierają ok. 25% suchej substancji.

Teoria Fawkesa: 1/3 azotu w pokarmie musi być w formie organicznej aby nastąpił przyrost biomasy.

Zjawisko Crebtree – przy nadmiarze substratu cukrowego w porównaniu z produkcją biomasy w warunkach
tlenowych może nastąpić fermentacja alkoholowa.

Wszystkie drożdże są heterotrofami. Odżywiają się sacharozą.

Pluiveromyces marksianus może przyswajać laktozę.
Serwatkę poddaje się fermentacji alkoholowej przez Pluiveromyces marksianus.

Drożdże szlachetne wymagają substancji wzrostowych np. biotyny (witamina z grupy B). Same mogą też
syntetyzować witaminy B, β-karoten, L-fenyloalaniny (służy do produkcji aspartamu).

Działalność szkodliwa drożdży (głównie drożdży dzikich): psucie napojów, mętnienie piwa, zmiany smaku,
fermentacja soków.

Drożdże dzikie nie maja w zasadzie zdolności fermentacyjnych. Wykorzystują etanol i kwasy organiczne. Powodują
psucie się produktów fermentowanych. Nie wymagają glukozy.

Saccharomyces boulardi – są podobne do Saccharomyces cerevisiae pod względem genetycznym. Morfologicznie i
fizjologicznie są od nich nieodróżnialne. Optymalna temperatura wynosi 37ºC, rośnie w naszych organizmach.
Wykazują właściwości probiotyczne i probiotyczne. Syntetyzują dużo krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych
(kwas octowy, masłowy, propionowy). Modyfikują nabłonek jelitowy tak, by nie przenikały do niego bakterie
chorobotwórcze. Ich ściana komórkowa nie ulega trawieniu, silnie wiąże wodę (wzrost lepkości). Unieruchamia
Clostridium, Listeria i Staphylococcus, które są z nim usuwane z przewodu pokarmowego.

Drożdże szlachetne (głównie Saccharomyces cerevisiae):



Winiarskie – wytrzymale na stężenie alkoholu, SO

2

, garbniki, kwasowość. Wytwarzają ketozy i estry (stąd

bukiet). Stężenie alkoholu może dojść do 18%.
Wykorzystywane także do miodów pitnych (półtorak, dwójniak, trójniak, czwórniak). Najtrudniej produkuje
się półtoraki i dwójniaki, ponieważ stężenie cukrów jest wtedy zbyt wysokie (miód zawiera 75% cukrów).
Przy takim rozcieńczeniu drożdże nie rosną. Miód podaje się wtedy porcjami (sycenie miodów).



Gorzelnicze – wykazują wysoką aktywność enzymatyczną, oporność na czynniki środowiska. Prowadzą

szybką fermentację (2-3 dni).



Piwowarskie – głównie drożdże dolnej fermentacji (opadają na dno). Fermentacja jest długa, zachodzi w

niskiej temperaturze (5-10ºC). Drożdże muszą być oporne na alkaloidy zawarte w chmielu.



Paszowe – maja duże zdolności fermentacyjne, utylizują surowce odpadowe. Ich biomasa jest bogata w

lizynę, uboga w aminokwasy siarkowe.

Rhodotorula może syntetyzować tłuszcz (do 60%).


Pleśnie są tlenowcami.
Ściana komórkowa pleśni jest inna niż u drożdży. Na zewnątrz leży warstwa glukonowa, pod nią glikoproteinowa,
potem chitynowa (20%).
Drożdże łatwo ulegają autolizie, pleśnie nie.
Pleśnie wytwarzają dużo pozakomórkowych enzymów. Mogą rozkładać praktycznie wszystko. Jako źródło węgla
mogą wykorzystywać alkohole, kwasy organiczne.
Mogą rozwijać się przy małej aktywności wody (nawet poniżej 10% wody surowca, ale przy 60% wilgotności
powietrza).
Zakres pH od 2 do 10, ale preferują środowiska kwaśne. Na ogół są mezofilami (mogą rosnąć w temperaturze 0-
40ºC). Optimum jest w okolicach 25-30ºC.
Są osmofilami – mogą rozwijać się w dużych stężeniach cukru.
Są mniej oporne d bakterii na temperaturę. Zarodniki giną przy pasteryzacji, ale toksyny są ciepłooporne.

Niektóre gatunki Mucor mogą zmienić morfologię w środowisku beztlenowym
(dimorfizm płciowy). Zaczynają przypominać drożdże (tzw. drożdże mukorowe).

Pleśnie produkują enzymy lipolityczne, proteolityczne i amylolityczne. Są wykorzystywane do przemysłowej syntezy
kwasów organicznych oraz do dojrzewania produktów spożywczych. Prowadzą biosyntezę β-karotenu, naturalnych
barwników, antybiotyków (penicyliny i cefalosporyny).

Psucie się surowców i produktów wynika z działania enzymów pozakomórkowych (Aspergillus Niger wydziela 22
enzymy) i wytwarzania mykotoksyn (aflatoksyny, patulina, zearalenon, ochratoksyna). Mykotoksyny mają działanie
onkogenne. Kumulują się w organizmie, a efekty ich działania pojawiają się po kilku latach. Nie zmieniają cech
organoleptycznych. Są sprawdzane chemicznie, dyfundują do środowiska.

Zapobieganie rozwojowi pleśni:



Zachowanie czystości i higieny.



Stwarzanie warunków beztlenowych.



Suszenie – nim. 15% wody, zboża do 13%.



Przechowywanie w temperaturze chłodniczej (długi czas generacji).

Aflatoksyna – neurotoksyna wydzielana przez Aspergillus flavus, Aspergillus parasiticus. Znajduje się w orzeszkach
ziemnych, mleku, piwie, kakao, i rodzynkach. Typy G1 i G2 wykazują niebieską fluorescencję, a B1 i B2 zieloną. W
mleku krów pojawia się M1 i M2 – pochodne B i G. Aflatoksyny są ciepłostabilne, wrażliwe na promieniowanie.

Ochratoksyna – Działanie nefrotoksyczne. Aspergillus ochraceus, Penicillium viridicatum. Może skażać orzechy,
kawę, cytrusy, soję i kukurydzę.

Patulina – Penicillium patulum, Penicillium expansum, Aspergillus clavus – owoce, soki, chleb, kiełbasa. Jest podatna
na działanie enzymów trawiennych.

Zearalenony – Fusarium culmonum, Fusarium graminearum – zboza pasze, pieczywo. Powodują zatrucia podobne do
upojenia alkoholoweo (chleb pijaków).

Trichoteceny – Fusarium, Trichoderma, Trichothecium roseum.

Najbardziej toksynotwórcze są plesnie z rodzajów Penicillium, Fusarium, Aspergillus, Trichothecium, Trichoderma.

Bakterie G

(-)

:

Bakterie właściwe dzielimy to G

(+),

G

(-)

i pozbawione ściany komórkowej.

Mykoplasma to najmniejsze, samoreplikujace się prokariota. Ich genom ma 0,5-0,9Mb i jest to minimalny genom
komórki (minimum życia). Mycoplasma przechodza przez filtry bakteriologiczne (jak wirusy). Przykładowym
przedstawicielem jest Mycoplasma pneumoniae.

Bakterie G

(-)

posiadają cienką ścianę komórkową. Są odpowiedzialne za symbiotyczne i niesymbiotyczne wiązanie

azotu. Wyróżnia się ziarniaki i pałeczki. Do bakterii G

(-)

należy rodzina Enterobacteriaceae, krętki, sinice, riketsie,

chlamydia, bakterie śluzowe (mykobakterie).

Krętki posiadają giętkie ściany komórkowe. Rozrastają się dzięki wewnętrznym rzęskom (włóknom osiowym).
Treponema pallidum.

Sinice są wodnymi organizmami autotroficznymi (posiadają chlorofil a i karotenoidy).

Riketsje to małe G

(-)

pałeczki o długości 0,2-0,5nm. Są bezwzględnymi pasożytami. Wywołują tzw. gorączki plamiste

gór skalistych. Są mniejsze od wirusów, ale mają budowę komórki prokariotycznej. Posiadają oba kwasy nukleinowe.
Są niehodowalne in vitro. W laboratoriach hoduje się je w zarodkach jaj kurzych (do 10

9

komórek).

Rickettsia prowazekii – tyfus plamisty, naturalnie występuje w stawonogach jako nieszkodliwy pasożyt).
Rickettsia typhi – tyfus mysi. Nosicielami są szczury.
Coxiella burnetti – gorączka Q. Jest przenoszona na owce, kozy, krowy przez kleszcze. Nie są niszczone podczas
pasteryzacji mleka.
Bartonella powoduje hemolizę – anemia.

Chlamydia – sa jak riketsja, ale maja kulisty kształt. Genom wynosi ok. 1Mb. Rozwijają się tylko w żywych
Komorkach, bo nie mają zdolności wytwarzania ATP (fosforylacji substratowej). Są pasożytami energetycznymi.
Chlamydia trachymatis – wywołuje jaglicę (choroba oczu).
Chalmydia psittaci – wywołuje choroby ptasie (są w kale ptaków). U człowieka mogą powodować zapalenie płuc.

Miksobakterie – bakterie śluzowe są bateriami drapieżnymi. Śluz zawiera enzymy rozkładające ligniny, celulozy i
hemicelulozy. Niszczą drewno i komórki innych bakterii. Występują na powierzchni drzew. Wyglądają jak krople
śluzu na pniach.

Wykład 13

Bakterie G

(+)

:

Są to bakterie mlekowe, propionowy, Bacillus, Clostridium, Staphylococcus, Sarcina, Micrococcus i promieniowce.

Promieniowce są morfologicznie zaliczane do bakterii G

(+)

. Mogą tworzyć grzybnie silnie wrastające w podłoże. Nitki

są znacznie cieńsze (10x) od strzępki grzyba. Budowa ściany komórkowej jest inna niż u pleśni. Zostały opisane przez
Wajsmana. Uzyskiwano z nich streptomycynę.

Są dwie formy morfologiczne promieniowców:



Proste – nie tworzą grzybni ani spor. Prawie nierozróżnialne od typowych bakterii G

(+)

np. Mycobacterium

tuberculosis, Mycobacterium Leprae.



Złożone – tworzą grzybnie i spory.

Grzybnia substratowa – silnie wrastająca w podłoże.
Grzybnia powietrzna tworzy trzy rodzaje spor:



Konidia – na końcach strzępek.



Sporangiospory – w sporangiach.



Angiospory lub oidiospory – fragmentacja strzępek.

Spory promieniowców czasami zawierają kwas dipikolinowy nadający im ciepłooporność.
Kolonie promieniowców są płaskie i barwne (różne kolory: zielone, niebieskie). Tworzą charakterystyczne układy,
zarastają całą szalkę. Pofałdowanie promieniowe lub koncentryczne (pierścieniowe).

Mogą wykorzystywać różne substraty węglowe – hemicelulozy, celulozy, ligniny, fenole, parafiny i kauczuk.
Występują w glebie (stosunek do bakterii 1:100). Prawie wszystkie promieniowce syntetyzują geosminę (alkohol 10-
węglowy). Najwięcej geosminy wytwarza Streptomyces griseus – zapach gleby.

Najważniejsze rodzaje promieniowców: Streptomyces, Aureomyces.
Wytwarzają antybiotyki: streptomycyna, chloromycetyna, aureomycyna, tetracyklina, erytromycyna, oksytetracyklina,
neomycyna.

Zatrucia pokarmowe:

Większość zatruć pokarmowych (75%) wywołują bakterie. Resztę powodują grzyby, wirusy i pierwotniaki.
20 lat temu głównymi czynnikami były: Clostridium, Salmonella, Enterococcus, Staphylococcus, Shigella.
W ostatnich latach najważniejsze patogeny to: Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni, pałeczki coli,
Aeromonas hydrophila, enteropatogenne szczepy Escherichia coli, Vibiro, Legionella, Yersinia enterocolitica.

Coraz częstsze są kampylobakteriozy.
Zatrucie pokarmowe – schorzenie wywołane spożyciem produktu żywnościowego lub wody.
Zakażenie – wniknięcie i rozwój drobnoustrojów w organizmie.
Źródło zakażenia – siedlisko patogenów.
Droga zakażenia – sposób i mechanizm przenoszenia zakażenia.
Wrota zakażenia – przez jamę ustną (per os), skórę lub inhalację (droga wziewna).
Nosicielstwo – drobnoustroje we wrotach zakażenia ulegają proliferacji bez powodowania wyraźnych objawów i
utrzymują się tak przez długi czas.
Choroba zakaźna – stan w którym wniknięcie drobnoustrojów do organizmu doprowadziło do ich rozwoju i
wywołania objawów miejscowych i ogólnych.

Typy zakażeń:



Intoksykacje – zakażenie przez konsumpcję żywności zawierającej toksyny powodującej objawy chorobowe.

Do organizmu nie musi trafić drobnoustrój. Toksyny mogą nie wpływać na cechy organoleptyczne.
Staphylococcus aureus, Clostridium botulinum, Aspergillus flavi (aflatoksyny).



Toksykoinfekcja – zakażenie spowodowane wprowadzeniem żywych komórek drobnoustrojów patogennych,

które w organizmie produkują lub uwalniają toksyny. Salmonella, Shigella, Vibiro, Escherichia coli,
Clostridium perfringens.



Infekcja – zakażenie przez wtargnięcie drobnoustrojów do organizmu i ich rozwój w organach wewnętrznych.

Może dojść do uogólnionego zakażenia organizmu, czyli sepsy (posocznicy) – 90% przypadków kończy się
śmiercią. Listeria monocytogenes, Salmonella, Yersinia.

Salmonella
Salmonelloza jest toksykoinfekcją ograniczoną do przewodu pokarmowego (gastrointeritis). W pewnych
niekorzystnych sytuacjach Salmonella przedostaje się do układu krwionośnego, rozprzestrzenia się i dochodzi do
infekcji. Organizm wytwarza przeciwciała, ale infekcja jest tak silna, że układ immunologiczny niszczy wszystko –
także organizm. To jest sepsa – zasnucie salmonellą. Takie sytuacje w pewnych okolicznościach mogą powodować
wszystkie drobnoustroje.

Salmonella jest G

(-)

pałeczką tlenową lub względnie beztlenową nieprzetrwalnikującą. Temperatura wzrostu 7-48ºC

(opt. 37ºC) pH 4-8.
Naturalne miejsce bytowania – przewód pokarmowy człowieka i zwierząt domowych. Są wydalane wraz z kałem.
Trudne do izolacji i identyfikacji.
Nie mogą być obecne w 25g produktu żywnościowego. Dostają się do żywności. Wędrują przez: ścieki komunalne,
wodę, glebę, surowce roślinne i zwierzęce, zwierzęta i człowieka. Wykonuje się oznaczenia miana coli i enterokoków
– wynik jest taki jak przy badaniu salmonelli – skażenie fekalne. Jeśli jest duże to uznaje się skażenie Salmonella.

Oznaczanie Salmonella trwa 7 dni. Badane 25g produktu trzeba odważyć, shomogenizować. Podłoże ze zbuforowana
woda peptonową pozwala na intensywne namnożenie drobnoustrojów – w tym Salmonella jeśli jest obecna. Inkubacja
przez 24h. Potem przenosi się hodowlę na podłoże namnażająco-wybiorcze (np. Kauffmana). Inkubacja 48h.
Czynnikami wybiórczymi są związki litu, sole kwasów żółciowych. Następnie robi się posiewy na podłoża
diagnostyczne (np. SS). Posiew powierzchniowy redukcyjny. Mogą tu rosnąć tylko Enterobacteriaceae. Salmonella
wytwarza H

2

S z cysteiny – wyrastają w postaci ciemnych kolonii (Fes). Hodowla trwa 24h. Posiew na I rząd

biochemiczny – 4 podłoża sprawdzające fermentację laktozy, redukcję tryptofanu i 2 inne. Trwa 24h. Posiew na II
rząd biochemiczny – 14 reakcji. Dopiero wtedy można z pewnością stwierdzić obecność Salmonella.
Szybsze metody: test PCR, test API.

Salmonella ma 2200 znanyychtypów serologicznych. Zróżnicowanie wynika z antygenów na LPSach na błonie
zewnętrznej.
Salmonella są mało wrażliwe na czynniki środowiska, wytrzymują wysokie stężenia NaCl, pH = 4.

Głównym rezerwuarem salmonelli jest mięso, drób, jaja i ich przetwory, potrawy mleczne, ciastkarskie.

Są tylko dwa gatunki Salmonella: S. bongori i S. enterica.
Typy serologiczne (serovary) Salmonella enterica: S. typhi, S. paratyphi, S. typhimurium, S. enteritis.

Choroby wywołane przez Salmonella:



Ostre gorączkowe zakaźne: dur brzuszny, dur rzekomy.



Zatrucia pokarmowe.

Clostridium botulinum

G

(+)

pałeczka o urzęsieniu perytrichalnym. Są bezwzględnymi beztlenowcami. Temperatura wzrostu 10-50ºC; opt. 25-

37ºC pH 4,8-8.
Jest 7 typów serologicznych od A do G. Groźne dla człowieka są typy A, B, E, F i G.
Botulina jest neurotoksyną. Jest wrażliwa na temperaturę. Clostridium botulinum nie jest. Dawka śmiertelna dla
człowieka wynosi 0,005-0,1μg. Toksyna tworzy się wyłącznie przy przechowywaniu żywności w pH powyżej 4,5.
Toksyna jest oporna na kwas solny (nie ulega inaktywacji w żołądku). Toksyna ulega zniszczeniu podczas
pasteryzacji. Nie powoduje zmian sensorycznych.

Clostridium botulinum ma silne właściwości proteolityczne. Pozostałe Clostridia (maslowe) nie mają tych
właściwości i nie wytwarzają botuliny.

Źródła:



Żywność przechowywana próżniowo w atmosferze zmodyfikowanej.



Konserwy o pH > 4,5.



Przetwory mięsne produkowane w warunkach domowych.



Ryby i przetwory rybne.

Objawy zatrucia pojawiają się po 12h od spożycia. Są to zaburzenia widzenia, trudności w mowie, paraliż, śmierć
przez uduszenie. Leczenie polega na podawaniu surowicy.

Staphylococcus aureus

Rośnie w temperaturze 7-47,5ºC, opt. 40-45ºC ph 4-9,8.
Można być nosicielem. Lokuje się w jamie nosowo-gardłowej, a skórze, w przewodzie pokarmowym. Są niszczone w
pasteryzacji, ale są ciepłooporne. Gotowanie nie niszczy enterotoksyny gronkowcowej, która ma charakter białkowo-
cukrowy.
Wzrost gronkowców hamuje kwas askorbinowy i azotyny.

Badania są skomplikowane i czasochłonne (4-5 dni). Najpierw wykonuje się przednamnażanie. Teluryn potasu
hamuje wszystkie drobnoustroje poza gronkowcami.
Staphylococcus aureus hydrolizuje lecytynę. Szczepy patogenne są koagulazododatnie.

Źródła: mleko i przetwory, wyroby cukiernicze z kremami, sałatki, wyroby mięsne, wędliny, konserwy rybne.

Chorobotwórcze są koagulazododatnie szczepy Staphylococcus aureus i czasem także Staphylococcus epidermidis.
Wytwarzają enterotoksyny. Są znane 4 typy immunologiczne enterotoksyny: A, B, C i D.
A i B są najczęstsze. Objawy występują w ciągu 3-4h od zakażenia. Należą do nich ślinotok, biegunka, nudności i
bole brzucha. Choroba trwa 2 dni.

Shigella
Znajduje się w mięsie, leku, przetworach i wodzie.
Ludzie starsi są bardziej podatni na zakażenie Shigella. Wywołują czerwonkę. Jest wiele typów serologicznych,
podzielonych na 4 grupy:



A – Shigella dysenteriae.



B – Shigella flexneri.



C – Shigella boydii.



D – Shigella sonnei i Shigella shigae.

Czerwonka bakteryjna – epidemiczna choroba zakaźna. Okres wylęgania trwa 2-7 dni.
Inne objawy zakażenia: gorączka, krwawa biegunka, zaburzenia pracy serca.

Wykład 14

Campylobacter jejuni

Inni przedstawiciele rodzaju: Campylobacter coli i Campylobacter lavi.
Są to G

(-)

pałeczki mikroaerofilowe, nieprzetrwalnikujące. Rosną w temperaturze 30-47ºC, optimum wynosi 42-45ºC.

Wymagają niewiele O

2

i CO

2

. Są stenotermofilami, giną powyżej 50ºC, a poniżej 30ºC się nie rozwijają.

Źródłem zatrucia może być mięso (zawłaszcza drobiowe, grillowanie), mleko, owoce i warzywa okopowe.
Campylobacter wywołuje kampylobakteriozę – chorobę o największej ekspansji obok salmonellozy. Dawka
infekcyjna wynosi 500 do 10

5

komórek na gram produktu.

Objawy zatrucia są takie same jak przy zakażeniu Shigella.

Listeria monocytogenes

G

(+)

nieprzetrwalnikująca, względnie beztlenowa pałeczka. Żyje w szerokim zakresie temperatur – od 0,5 do 45ºC i w

pH 5-9. Jest jedną z najbardziej ciepłoodpornych bakterii, ale ginie w procesie gotowania. Może przekraczać barierę
krew-mózg i krew-łożysko. Śmiertelność wynosi 20-50%.
Listeria jest psychrotrofem i jest solotolerancyjna (wytrzymuje 20% stężenie NaCl).
Tworzy układy pojedynczych komórek w formie liter V, X, Y i Z oraz II.
Źródła zatruć: mleko i przetwory (w tym sery dojrzewające).

Listeriozę czasami wywołuje także Listeria ivanowi.

Zagrożenie dla człowieka może stanowić spożycie 1000 komórek.
Badanie Listeria jest pracochłonne – stosuje się podłoża regeneracyjne, oznacza hemolizę itd.

Yersinia enterocolitica

G

(-)

względnie beztlenowe pałeczki należące do rodziny Enterobacteriaceae. Są psychrotrofami i są ciepłooporne

(przetrwają pasteryzację). Wykazują wzrost w 2-45ºC i w pH 4,6-9,0.
Źródłami zatruć są ryby, owoce morza i woda.
Objawy są typowe dla zatrucia pokarmowego.

Escherichia coli
Na ogół jest bakterią komensalną. Do zatruć chorobotwórczymi szczepami może dochodzić gdy zmieniamy
środowisko. Optymalna temperatura wzrostu wynosi 37ºC. Escherichia coli typu kałowego rośnie w 44ºC. pH
wzrostu: 4-9.
Szczepy chorobotwórcze spełniają te same warunki.
Źródła zatruć: surowe mleko, mięso drobiowe i wołowe.

Szczepy chorobotwórcze:



Enterobaptogenne – EPEC – gwałtowne, ostre biegunki dzieci.



Enteroinwazyjne – EIEC – owrzodzenia śluzówki okrężnicy.



Enterotoksyczne – ETEC – biegunki podróżnych (na południe).



Enterokrwotoczne – EIEC – E. coli O157:H7.

Clostridium perfringens

Laseczka G

(+)

, przetrwalnikująca beztlenowa. Wywołuje toksykoinfekcje.

Temperatura wzrostu wynosi 20-50ºC, opt. 37-45ºC, pH 4,5-8,5.
Przetrwalniki wielu szczepów wytrzymują gotowanie, mrożenie i pieczenie.
Dawka infekcyjna wynosi ok. 10

5

komórek na gram produktu.

Vibrio parahemoliticus

G

(-)

pałeczka. Czas generacji wynosi ok. 8 minut. Jest psychrotrofem. Temperatura wzrostu wynosi 5-43ºC, optimum

30-35ºC pH 5-11. Pałeczki są halofilne, wytrzymują do 10% NaCl. Źródła zatruć: ryby, małże, kraby, ostrygi i
mięczaki. Objawy są podobne do salmonellozy. Vibrio wytwarza hemolizynę – rozkłada czerwone krwinki.

Enterococcus faecalis

G

(+)

nieprzetrwalnikujące ziarniaki. Są względnie beztlenowe i katalazoujemne (do odróżnienia od gronkowców). Są

ciepłooporne, psychrotrofowe. Rosną w temperaturze
10-45ºC i pH 4-9.
Źródła zatruć: mięso i przetwory, drób, mleko, sery, warzywa.

Bacillus cereus

G

(+)

przetrwalnikujące laseczki tlenowe, katalazododatnie. Występuje powszechnie. Może pozostawać w produktach

pokarmowych.

Wytwarza dwie enterotoksyny:



Wymiotną – mleko, śmietanka (wysokie pH).



Biegunkową – ziemniaki, ryż, kukurydza.

Posiada silne właściwości amylolityczne.
Jeżeli po dolaniu śmietanki do kawy powstają klaczki to może to być Bacillus cereus.

Aeromonas hydrophila
Względnie beztlenowe G

(-)

pałeczki psychrotrofowe.

Rosną w temperaturze 5-42ºC, opt. 28ºC pH 4-10. Są halofilami (4% soli).

Wytwarzają enterotoksynę cytolityczną. Powodują wodnistą lub krwawą biegunkę. Źródłem zakażeń są wody
mineralne.

Plesiomonas shigelloides

G

(-)

względnie beztlenowe pałeczki.

Są wrażliwe na temperaturę.
Przenoszone przez wodę (ryby, owoce morza).

Podział funkcjonalny drobnoustrojów:

Drobnoustroje kwaszące
Bakterie propionowe:
Propionibacterium freundenreichii, P. shermani, P. jensenii, P. acidipropionici, P. acnes.
Są saprofityczne, ale Propionibacterium acnes jest chorobotwórcza – wywołuje ropnia mózgu. W ludzi młodych
powoduje trądzik.
Są to G

(+)

, nieruchliwe, mikroaerofilne pałeczki.

Występują w żwaczu. Syntetyzują kwasy tłuszczowe i witaminę B

12

, kwas propionowy

Fermentacja propionowa:
3 glukozy → 4 kw. propionowe + kw. Octowy + 2CO

2

+ 2H

2

O

3 mleczany → 2 kw. propionowe + kw. Octowy + CO

2

+ H

2

O

Kwas propionowy jest konserwantem, praktycznie nieszkodliwy. Ma działanie fungostatyczne i fungobójcze. Służy do
utrwalania pieczywa. Stanowi naturalne zabezpieczenie przed pleśnią w serach.

Bakterie mlekowe:
Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus (Tetracoccus), Bifidobacterium.
Dzielą się na homofermentatywne (lactococcus facilis, Lactococcus cremoris, Lactobacillus casei) oraz
heterofermentatywne.

Fermentacji mlekowej kwas mlekowy powstaje z glukozy.
W fermentacji pseudomlekowej powstaje z innych kwasów organicznych.

Homofermentatywna: glukoza → 2 mleczany
Heterofermentatywna: powstają dodatkowo inne produkty. Lactobacillu brevis – CO

2

i kwas octowy; Leuconostoc –

CO

2

i etanol.

Bifidobacterium bifidum wytwarza kwas mlekowy I octowy (2:3).
Nie występuje glikoliza tylko szlak HMP.
U bakterii mlekowych morfologia determinuje fizjologię. Pałeczki wytwarzają więcej kwasu mlekowego niż ziarniaki.
Pałeczki są bardziej oporne na działanie kwasu. Pałeczki są na ogół termofilne (>40ºC), ziarniaki ok. 35-37ºC.

Bakterie masłowe:
Clostridium pasteurianum, Cl. butyricum, Cl. butylicum, Cl. amyloliticum.
Fermentacja masłowa przebiega przy pH zbliżonym do obojetnego. W środowisku kwasowym zachodzi fermentacja
acetonowo-butanolowa.
Fermentacja masłowa:
Glukoza → kw. masłowy + 2CO

2

+ 2H

2

Clostridia mają zdolność do niesymbiotycznego wiązania azotu.

Bakterie octowe:
Gluconobacter, Acetobacter, Glucoacetobacer.
Są urzęsione perytrichalnie lub biegunowo.

Proces jest nazywane fermentacją, ale w rzeczywistości jest tylko niecałkowitym utlenianiem.
etanol + O

2

→ kw. octowy + H

2

O.

Nadoksydanty – utleniają kwas octowy dalej.
Suboksydanty – nie utleniają kwasu octowego dalej.

Do produkcji kwasu octowego stosuje się Acetobacter aceti, Gluconobacter suoxydans
Clostridium thermoaceticum: glukoza → 3 kw. octowe

Inne drobnoustroje kwaszące:
Grupa coli (Escherichia, Klebsiella, Citrobacter, Enterobacter) oraz Bacillus stearothermophilus.
Pleśnie kwaszące: Aspergillus Niger w pH 3 – powstaje kwas cytrynowy.

Drobnoustroje sacharolityczne
Wykorzystują dwucukry, trójcukry i wielocukry. Wytwarzają amylazy i celulazy.
Arthrobacter luteus żywi się celulozą.
Inwertazy (enzymy rozkładające dwucukry i trójcukry) wytwarzają Bacillus, Clostridium, Propionibacterium oraz
drożdże i pleśnie.

Drobnoustroje proteolityczne
Nazywa się tak tylko bakterie beztlenowe, bo u tlenowych produkty ulegają od razu dalszemu utlenieniu.

Tlenowe: Bacillus, Pseudomonas.
Względnie beztlenowe: Proteus, Serratia.
Beztlenowe: Clostridium botulinum, Cl. butrefaciens, Cl. sporogenes.

Proteolity kwaszące: Enterococcus.
Proteolity wywołujace procesy głębokiego gnicia: Achromobacter, Pseudomonas, Clostridium (niemasłowe), Proteus,
Serratia.
Gnicie to beztlenowy rozkład białek pod wpływem enzymów z wytwarzaniem związków o nieprzyjemnym zapachu.

Drobnoustroje lipolityczne
Wytwarzają lipazy powodując tzw. jełkość hydrolityczną.
Pseudomonas, Serratia, Micrococcus, Alcaligenes, Rhodotorula, Endomyces, Candida.

Drobnoustroje pektynolityczne

Bacillus subtilis, Clostridium pectinovorum, Pantonea aglomerans, Aspergillus Niger.
Wykorzystywane są by zmiękczyć tkankę roślinną.

Drobnoustroje przewodu pokarmowego

Grupa coli i Enterococcus są komensalami.
Symbiontu u przeżuwaczy: bakterie propionowe (synteza tłuszczu), Ruminococcus, Ruminobacter (celulazy, kwas
mlekowy i octowy).

Drobnoustroje patogenne

Staphylococcus aureus, Stahpylococcus epidermidis.
Salmonella enterica sv. Typhi, Paratyphi, Typhimurium.
Bacillus cereus, Bacillus anthracis.
Clostridium botulinum, Clostridium tetani, Clostridium sporogenes.
Shigella, Enterococcus, pałeczki coli, Pseudomonas aeruginosa, Mycobacterium tuberculosis, Brucela abortus.
Aspergillus, Fusarium

Drobnoustroje psychrofilne

Pseudomonas, Vibrio, Xantomonas, Achromobacetr, Flavobacterium.

Drobnoustroje psychrotrofowe

Micrococcus, Sarcina, Enterococcus, Listeria, Yersinia, Vibrio, Staphylococcus.
Rhodotorula, Candida, Torulopsis.
Pleśnie.

Drobnoustroje

ciepłooporne

Micrococcus, Enterococcus, Staphylococcus, Listeria.

Drobnoustroje termofilne

Lactococcus lulgaricus, Lactococcus delbrucki.
Lactobacillus acidophilus.
Bacillus stearothermophilus, Bacillus coagulans.
Clostridium thermoaceticum.
Campylobacter jejuni.

Drobnoustroje osmofilne
Wytrzymują duże stężenie cukrów.
Leuconostoc citrovorum, Leuconostoc dextranicum.
Saccharomyces rouxi.

Drobnoustroje halofilne

Halococcus, Halobacterium, Vibrio, Sarcina, Pseudomonas, Flavobacterium.

Drobnoustroje solotolerancyjne i solooporne

Staphylococcus, Enterococcus, Salmonella.

Drobnoustroje powodujące zmiany barwne w środowisku
Micoroccus, Sarcina – żółte i czerwone pigmenty.
Serratia marcescens – czerwone (ksantofile i karoteny).
Pseudomonas synxanthia, Flavobacterium – żółte.
Pseudomonas cyanogenes, Penicillium camembert, P. roqueforti – niebieskie.
Streptococcus mitis, S. sanivarius, S. mutans, – zielone.
Lactobacillus viridescens – zielone (H

2

O

2

utlenia hemoglobinę).

Rhodotorula rubra, R. amara, R, gracidis, R, muciloginosa, Monascus purpurens – czerwone.

Drobnoustroje wywołujące śluzowacenie i świecenie
Śluzowacenie: Leuconostoc mesenteroides, Bacillus mesentericus, Acetobacter xylinum, Alcaligenes viscosus,
Micrococcus lactis, Micrococcus viscosi.

Świecenie: Vibrio fischeri, Pseudomonas fluorescens.

Drobnoustroje gazujące
Bakterie fermentacji masłowej i propionowej, heterofermentatywne mlekowe (CO

2

), drożdże prowadzące fermentacje

alkoholową (CO

2

).

Bakterie gnilne (H

2

S, H

2

, NH

3

, CO

2

) – Clostridium, Bacillus, Serratia.

Drobnoustroje wytwarzające substancje zapachowe
Orzechowy (zapach masła) – dwuacetyl: Lactococcus diacetilactis.
Fuzle – alkohole wyższe, nadają bukiet.
Oborowy: Escherichia coli.
Stęchły: pleśnie.
Gnilny – merkaptany (indol, skatol): Escherichia coli, bakterie gnilne (np. Pseudomonas putrefaciens - putrescyna).
Gleby – geosmina: promieniowce.

Wykład 15

Wirusy:

Należą do oddzielnej domeny – Virales.

Są cząstkami niezdolnymi do życia poza komórką (bezwzględne pasożyty). Nie posiadają budowy komórkowej. Nie
są w stanie się samodzielnie rozmnażać.

Istnieją bakterie mniejsze od wirusów np. Mycoplasma ma o,5μm, Rickettsje i Chlamydia są mniejsze niż 1μm.
Nanobakterie maja 25-250nm. Są tez karłowate formy bakterii występujące in vivo.

Wirusy są mocno zróżnicowane pod względem wielkości: 10–250nm. Cząsteczka hemoglobina jest większa od wirusa
pryszczycy. Wirus grypy na 100nm.

Wirusy zawierają tylko jeden kwas nukleinowy (RNA lub DNA). Nie mają budowy komórkowej. Są niezdolne do
odtwarzania swoich cząstek poza żywa komórką.

Wszystkie wirusy są chorobotwórcze. Nie posiadają własnych enzymów do dobywania materii organicznej.

Budowa wirusa:



Kapsyd (płaszcz) – osłonka białkowa



Kwas nukleinowy

Te dwa elementy tworzą nukleokapsyd.

Wirusy są symetryczne, najczęściej są ikosaedrami (20-ścian foremny). Mogą mieć kształt rurki, pręta, sześcianu,
prostopadłościanu.

Obecność wirusów ujawnia się w wyniku rozwoju w komórkach gospodarza powodując uszkodzenie tkanki
(nekrotyczne plamy u roślin) lub lityczne łysinki u bakterii.

Taksonomia wirusów
Opisane jest 4-5 tysięcy gatunków. Bierze się pod uwagę morfologię, budowę genomu, właściwości fizykochemiczna,
antygenowe i biologiczne.
Rząd wirusów: -virales. Monomengavirales – wirusy zwierzęce.
Rodzin jest 71. Mają końcówkę –viridae np. Herpesviridae.
Podrodziny mają końcówkę –virinae np. betaherpedvirinae/
Rodzaje mają końcówkę –virus np. Varicellovirus.

Paxviridae – ceglasty kształt, dsDNA. Jedne z największych wirusów, np. wirus ospy krowiej (wietrznej) i prawdziwej
(czarnej). Wirus ospy prawdziwej został wyeliminowany. W latach 60. była epidemia we Wrocławiu.

Herpesviridae – dsDNA. Kształt ikosaedryczny, np. wirus cytomegalii, wirus Epstteina-Barra.
Adenoviridae – dsDNA, ikosaedr, zapalenie spojówek, zakażenia dróg oddechowych.
Paporaviridae – kolisty dsDNA, brodawczaki (rak szyjki macicy).
Hepadnaviridae – ssDNA, zapalenie wątroby typu B, żółtaczka zakaźna.
Paramyxoviridae – ssRNA, wirus odry, bronchitu.
Orthromyxoviridae – ssRNA, kulisty – wirus grypy.
Retroviridae – ikosaedr, dsRNA, rotawirusy (biegunki, zatrucia pokarmowe niemowląt).
Picornaviridae – ssRNA, poliowirus, zapalenie wątroby typu A, zapalenie serca, przeziębienia.
Retroviridae – ssRNA, ikosaedr, HIV, źródło odwrotnej transkryptazy.
Rhabdoviridae – ssRNA, ikosaedr, wirus wścieklizny.
Togaviridae – ssRNA, ikosaedr, wirus różyczki.

Niektóre wirusy mogą stanowić zagrożenie w związku z żywnością: wirus żółtaczki, Narwalk, rotawirusy. Źródła:
woda, owoce morza.
Inkubacja wirusa żółtaczki trwa 15-45dni.
Norwalk powoduje 1/3 wirusowych zatruć pokarmowych. Źródłem są ostrygi.

Rotawirusy: 1-3 dni inkubacji. Wodnista biegunka, wymioty, u niemowląt i małych dzieci. Powoduje zaburzenia
krążenia.

Naturalni gospodarze wirusów to rośliny, zwierzęta i drobnoustroje.

Wirusy roślinne nie mają żadnego znaczenia dla pozostałych grup organizmów itd.

Roślinne wirusy to np. wirus mozaiki tytoniowej, wirus zarazy ziemniaczanej. Wnikają przez mikrouszkodzenia, są
przenoszone przez owady. Wirusy roślinne zawsze posiadają genom ssRNA.

Wirusy zwierzęce są przenoszone przez kontakt z osobnikiem zainfekowanym lub przez owady. Są fagocytowane lub
pinocytowane. Materiałem genetycznym jest dsDNA, ssRNA lub dsRNA.

Bakteriofagi (fagi) powodują łysinki na szalkach. Są bardzo zróżnicowane wielkościowo. Genom od kilku do kilkuset
tysięcy par zasad. Gwarantem życia jest 500tys par zasad. Informacją genetyczną fagów mogą być wszystkie 4 formy
kwasów nukleinowych

Jednymi z największych fagów są fagi E. coli z serii T4. Mają bardzo złożona strukturę morfologiczną. Posiadają
ikosaedryczne główki, heliakalny ogonek z rdzeniem do wstrzykiwania materiału genetycznego z główki, włókna
długie i krótkie, płytkę terminalną. Genom ok. 170kb (200 białek).

Bakteriofagi MS2 są kuliste. Mają 3,6 tysiąca nukleotydów w ssRNA. Kodują 4 białka – osłonkę, polimerazę RNA,
białka lizy i białka adsorpcji. Po 20 minutach powstaje 20tys. cząstek fagowych.

Bakteriofagi M13 są pałeczkowate. Wymiary 10x800nm. Posiadają ssDNA i 6 tysięcy nukleotydów. Są fagami
filamentowymi (adsorbują się na pilach).

Nukleokapsyd może być nagi lub w posłonkach.
Winion – cząstka wirusowa (DNA/RNA, kapsyd, osłona białkowa – czasem dodatkowo).

Kapsyd sklada się z podjednostek (kapsomerów). Ma os symetrii (albo kilka).
Wirusy mogą być proste lub złożone (bakteriofagi). Charakteryzują się swoistością do komórek gospodarza
(swoistość tkankowa – limfotropy, neurotropy, miksotropy – błony śluzowe)

Wirusy o strukturze heliakalnej np. wirus mozaiki tytoniowej ma długość 300nm i średnicę 10nm.
Heliakalna rurkę tworzą kapsomery. Są ułożone zgodnie z linią śrubową. Pojedyncza nić RNA podąża po środkowej
linii wewnętrznej. Kapsomer składa się ze 158 aminokwasów.

Bakteriofagi

Kapsydy po wniknięciu kwasu do komórki pozostają przytwierdzone w postaci cienia.

Do liczenia bakteriofagów wykorzystuje się powstawanie łysinek.
Zlizowane komórki poddaje się wirowaniu. Komórki przechodzą do osadu, fagi pozostają w supernatancie (lizacie).
Lizat rozcieńcza się (10

-9

-10

-11

) w jałowiej wodzie lub soli fizjologicznej. Na wyrośniętą murawę E. coli daje się 1ml z

rozcieńczenia. Powstaje tyle łysinek ile było bakteriofagów.

Większość badań nad wirusami pochodzi z badań nad fagami.

Fagi:



Zjadliwe – lityczne. Niszczą komórkę w cyklu litycznym.



Łagodne – lizogenne. Nie niszczą komórki gospodarza podczas cyklu lizogenicznego. Czasem cykl
lizogeniczny przechodzi w lityczny.

Cykl lityczny
Cykl lityczny składa się z adsorpcji, wnikania, replikacji materiału i syntezy białek, składania cząstek wirusowych i
uwalnianie (białka późne rozkładają ścianę komórki). Trwa zwykle 30 minut

Adsorpcja – fag przyczepia się do określonego receptora na powierzchni komórki.

Wnikanie – kurczenie ogonka faga – rdzeń przebija się do cytoplazmy. Przez rdzeń wprowadzany jest materiał
genetyczny do cytoplazmy.

Mechanizmy obronne bakterii – system restrykcji i modyfikacji (geny na plazmidach).

Wydostanie wirusa z komórki eukariotycznej następuje przez pączkowanie, a nie lizę komórek.

Eklipsa – okres utajonego rozwoju faga. Trwa 15-20 minut. Jest to czas od wniknięcia do pierwszych zauważalnych
wywołanych zmian metabolicznych.

Cykl lizogeniczny
Na ogół nie prowadzi do śmierci komórki. Po wniknięciu fagowego DNA następuje wbudowanie do chromosomu.
Powstaje profag (fag lizogenny). Np. fag λ. Profag zachowuje się jak episom. Komórka rozmnaża się normalnie.


Komórki lizogenne (z profagiem) mogą mieć inne właściwości:



Corynebacterium diphteriae wytwarza toksynę kiedy zawiera profaga.



Staphylococcus pyogenes gdy zawiera profaga powoduje anginę lub szkarlatynę.



Clostridium botulinum.



Vibrio cholerae.

Pewne fragmenty DNA gospodarza mogą zostać wepchnięte do kapsydu. Wirus staje się wektorem do przenoszenia
informacji genetycznej z bakterii do bakterii (transdukcja).
Jest to kolejny czynnik zmienności bakterii

Wirusy powstały z komórkowych przodków stając się wyspecjalizowanymi, bezwzględnymi patogenami. Są
fragmentami kwasów nukleinowych, które wydostały się z organizmów komórkowych. W sensie genetycznym
informacja genetyczna jest bardzo podobna do tej z komórki gospodarza.

Wiroidy:

Są to jeszcze prostsze formy. Krótkie sekwencje RNA (kilkaset nukleotydów). Nie maja kapsydu i błon białkowych.
Nie kodują żadnych białek. Fragment ulega tylko i wyłącznie replikacji w komórce gospodarza.

Priony:

Prion to mała zakaźna cząsteczka białkowa powodująca degeneratywne zmiany w mózgu u kręgowców.
Scrapi – kozy.
BSE – bydło.

Szuka się kawałka kwasu nukleinowego w białku pionowym.
Odtworzenie cząsteczki pionu przypomina ilościowo rozmnażanie drobnoustrojów – zachodzi w postępie
geometrycznym.

Priony są oporne na inaktywację przez większość substancji uszkadzających kwasy nukleinowe. Czynnikiem
patogennym jest białko.

Prion to patologiczna konformacja prawidłowego białka, która występuje w mózgu i innych narządach kręgowców.
Forma prawidłowa białka to PfP

c

a pionowa PfP

Sc

. Prion zmienia konformacje białka PfP

c

w formę patologiczną. PfP

c

składa się z 253 aminokwasów, jest kodowane na 20. chromosomie, występuje w błonie komórkowej. Zmiana w
białko pionowe prawdopodobnie zachodzi w lizosomach. Powstają złogi białka pionowego, bo jest odporne na
proteazy.

Powodowane schorzenia: choroba kuru, śmiertelna bezsenność, choroba Creutzfeldta-Jakoba.

Istnienie prionów to dowód na to, ze struktura przestrzenna białka może być różna pomimo określonej sekwencji
aminokwasów.