1

Wykład 1

1) mikrobiologia to nauka o drobnoustrojach (mikroorganizmach). Termin

mikrobiologia wywodzi się z greki mikros = mały, bios = życie, logos =
nauka. Nauka ta zajmuje się drobnoustrojami w zakresie cech
morfologicznych, fizjologicznych, właściwości biochemicznych, rolą w
środowisku,

interakcjami

pomiędzy

drobnoustrojami

a

innymi

organizmami

w

tym

właściwościami

chorobotwórczymi

oraz

zastosowaniem mikroorganizmów w przemyśle.
Drobnoustroje stanowią odmienną pod względem taksonomicznym,
wielkości i budowy grupę organizmów. Można je ze względu na
powyższe kryteria zróżnicować na grupy:

a) bakterie i archeony – organizmy prokariotyczne o budowie

komórki innej niż komórka eukariotyczna

b) wirusy, które nie wykazują zdolnści do samodzielnego życia, nie

mają organów, komórek i własnego metabolizmu.

c) Glony, grzyby nitkowate i pierwotniaki. Są to organizmy

eukariotyczne, przypominające swoją budową komórki roślin i
zwierząt.

2) kształty komórek bakterii i archeonów są zróżnicowane morfologicznie i

fizjologicznie.

a) Kształty regularne
typ kulisty – ziarniak
typ cylindryczny – pałeczki
typ spiralny – krętki i śrubowce np Borellia sp., Treponema palidum

ziarniaki dzieli się na:
- pojedyncze komórki
- dwoinki np Neisseria sp (rzeżączki)
- paciorkowce np. Streptococcus sp. Paciorkowce
- gronkowce np. Staphylococcus aureus –gronkowiec złocisty
- pakietowce np. Micrococcus sp.

Formy cylindryczne
- pałeczki proste np. Escherichia coli
- pałeczki zgięte (przecinkowce) np. Vibrio cholerae - przecinkowiec cholery.

Dwoinki po wytrząsaniu rozdzielają się na pojedyncze komórki aż nie zaczną
się dzielić. Paciorkowce powstają gdy w rozmnażaniu są płaszczyzny podziału
ułożone. Gdy płaszczyzny podziału są chaotyczne to powstają gronkowce. Po
pierwszym podziale powstają dwoinki, po drugim, 4 komórki, potem 8 i
powstają pakietowce zwane też sześcianką.
Formy cylindryczne mogą występować jako pałeczki proste lub zgięte.

2

b) bakterie mogą mieć też inne kształty – nieregularne
- bakterie stylikowe i występujące w postaci wolnopływającej
- bakterie pączkujace
- bakterie nitkowate mogą mieć otoczkę. Są to gł bakterie
środowiskowe
- promieniowce mają kom rozgałęzione i kształtem przypominają
grzybnię właściwą, ale ma ścianę kom i nie ma jądra kom, szer kom
1mm, anie jak u grzyba >5mm np. Streptomycetes

3) morfologia sinic

Dawniej myślano, że w koloniach sinic, komórki są niezróżnicowane. Teraz
wiadomo, teraz wiadomo, że komórki sinic mogą być zróżnicowane nawet
funkcjonalnie:

a) beocyty – do rozrodu sinic
b) heterocysty – mają grubszą ścianę, wiążą N

2

c) akinety - bardziej odporne na czynniki fizykochemiczne (poza

ciepłoopornością) – funkcja przetrwalnikowa

4) przeciętny wymiar komórki bakteryjnej wynosi 0,2 - 10µm., ale to

budowa kom anie jej wymiar decyduje ze to komórka bakteryjna, bo
odkryto komórki bakteryjne większe od niektórych eukariotycznych.
Epulopiscion Fishelsoni ma 80 na 600 µm, Thiomargarita nambiensis
100 - 600 µm i są to największe bakterie.

5) Budowa komórek bakterii i archeonów.

a) na zewnątrz występują struktury nitkowate jedna lub więcej. Są to

rzęski o innej budowie niż u eukariota. Rzęska – flagellum kręcąc
się umożliwia ruch bakteriom. Nie zawsze rzęski są sprawcami
ruchu, bo występuje też ruch ślizgowy

b) fimbrie – wyrostki zbudowane z białka fimbryliny o średnicy 2-

10nm i długości 100 – 500 000 nm. Funkcją jest adhezja – czyli
przyłączanie komórek do substancji odżywczych lub innej kom w
zakażonym organizmie.

c) Pille – fimbrie płciowe, nitkowate struktury występują u niektórych

bakterii gram (-). Zbudowane są z piliny (białka o masie 7200 Da,
jednej reszty glukozy i kwasu fosforowego). Pila jest rurką z
kanałem o średnicy 2,5 nm. Podczas koniugacji przez pilę
przechodzi materiał genetyczny z jednej komórki do drugiej. Pil
może być wiele na jednej komórce.

d) S – layer – warstwa powierzchniowa, proteinowa występująca u

wielu gatunków bakterii, zbudowana jest z jednego typu białka

3

charakterystycznego dla danego gatunku bakterii. Grubość 3-25
nm. Funkcją jest ochrona komórki.

e) Warstwa zwana otoczką lub śluz. Otoczka to wydzielina komórki

o dużej ilości wody (90%) – uwodniony egzoheteropolisacharyd
lub polimery aminokwasowe. Otoczka poliglutaminowa laseczki
wąglika. Otoczka chroni przed środowiskiem zewnętrznym i przed
zniszczeniem komórki w procesie fagocytozy oraz umożliwia
adhezję do podłoża i innej kom. śluz i otoczka nie różnią się
składem, tylko śluzy są luźno związane z komórkom i łatwo je
oddzielić, otoczka związana jest trwale. Śluz wytwarzają bakterie,
które przyczepiają się do powierzchni zęba, przeprowadzają
fermentację mlekową co niszczy szkliwo i rozpoczyna proces
próchnicy.

f) Ściana komórkowa – u archeonów ma zróżnicowany skład

chemiczny i strukturę. Ma odmienny skład i strukturę niż ściana
eukariota. Ściana nadaje kształt komórce i utrzymuje turgor
wewnątrzkomórkowy, chroni przed lizą.

g) Przestrzeń peryplazmatyczna - żelowa przestrzeń między ścianą

a błoną

h) Błona cytoplazmatyczna – ma skład i strukturę podobną do

eukariota. Ma jednak szersze funkcje m.in. transport pokarmu do
komórek i metabolitów na zewnątrz. Na zewnątrz błony występują
białka sensorowe – odbierają sygnały, a po wewnętrznej stronie
błony jest łańcuch oddechowy, a może być też pigment biorący
udział w fotosyntezie.

i) Ciała chromatoforowe – pęcherzyki w cytoplazmie, kuliste 50 –

100 nm, mają w sobie chlorofil do fotosyntezy.

j) Cytoplazma – wodny roztwór białek, tłuszczów, cukrów.

Cytoplazma jest nieruchliwa i brak kompartmentacji, bo nie ma
jądra, AG, mitochondriów, ER. W cytoplazmie występują
rybosomy (inna wielkość niż u eukariota – są mniejsze – 70S (z
dwu podjednostek 50S+30S), gdy eukariota 80S (60S+40S)),
rybosomy składają się z białka i RNA (16S; 23Sł 5S). rybosomy
nie są związane z ER, leżą luźno w cytoplazmie. W cytoplazmie są
też substancje zapasowe: cukry, siarka, wielofosforany np.: kwas
polibetahydroksomasłowy – syntetyzują go tylko prokariota. Ilość
substancji zapasowych może dochodzić nawet do 80% u drożdży.
W cytoplazmie może występować toksyna w formie krystalicznej
trująca dla owadów. W cytoplazmie jest informacja genetyczna 0
cząsteczka DNA zwana chromosomem bakteryjnym w postaci
liniowej lub kolistej. Mogą występować 1, 2 lub 3 chromosomy.
Miejsce występowania DNA jest zwane nukleoidem, bo inaczej się
wybarwia, nie jest oddzielone błoną od reszty cytoplazmy. W

4

nuleoidzie jest duże stężenie DNA, RNA, białek, więcej niż w
reszcie cytoplazmy. Chromosom tworzą geny metabolizmu
podstawowego i informacyjne. Oprócz chromosomu mogą
występować małe cząsteczki DNA – replikony zwane plazmidami.
W strukturę plazmidu wchodzą geny podlegające ekspresji i
warunkujące pojedyncze cechy np oporność na antybiotyk.
Plazmidy są 10 x mniejsze od chromosomu.

5

Wykład 2

1) budowa ściany komórkowej
budowa ściany komórkowej różni eukariota od prokariota oraz bakterie gram(+) i gram(-)

Gram (+)

Gram (-)

Ściana komórkowa 20-80 nm, 50 – 80%
suchej masy to peptydoglikan (około 20-40
warstw). Warstwa peptydoglikanu znajduje
się nad przestrzenią peryplazmatyczną, a
poniżej

przestrzeni

peryplazmatycznej

znajduje się błona cytoplazmatyczna. W
przestrzeni peryplazmatycznej znajdują się
egzoenzymy

umożliwiające

hydrolizę

polimerów.

W

warstwie

żelu

peryplazmatycznego znajdują się enzymy
umożliwiające transport (zhydrolizowanych
cząstek do wnętrza komórki), protoksyny,
związki

uczestniczące

w

inaktywacji

antybiotyków,

białka

sensorowe

(umożliwiają chemotaksje) .
Peptydoglikan ma budowę sieci i składa się
z

kwasu

N-acetylomuraminowego

połączonego

wiązaniem

1,4β

z

N-

acetyloglukozoaminą.

(taka

budowa

u

żadnych innych org.)
Przez wolną grupę karboksylową reszty
kwasu

mlekowego

główny

łańcuch

wielocukrowi peptydoglikanu łączy się z
tetrapeptydem.

Tetrapeptyd

tworzą:

L-

alanina, aminokwasy również formy D np.
kwas D-glutaminowy, D-alanina, L-lizyna.
(aminokwasy te maja zawsze wolną grupę
NH

2

która

uczestniczy

w

tworzeniu

„mostków” które są odpowiedzialne za
utrzymanie

kształtu,

struktury

i

wytrzymałość i sztywność peptydoglikanów
(wewnątrz G(+) ciśnienie 20-25 atmosfer) w
skład mostków wchodzi najczęściej glicyna,
L-seryna, L-treonina, rzadziej inne.

Ściana

komórkowa

Lipidy

–

0,3%,

aminokwasy 10-22%, peptydy 80%
Charakterystyczne

dla

G(+)

kwasy

tejchojowe (kw. Glicerolotejchojowy i kw.
Rybitolotejchojowy) zakotwicza warstwę
peptydoglikanową i łączy z błoną cytoplazm.
oraz przyłącza bakterie do kom i uczestniczy
w transporcie subst przez ścianę.
(wyst form D aminokw. Może dlumaczyć
odporność

peptydoglikanu

na

wiele

enzymów proteolitycznych)

Ściana komórkowa ok. 10 nm. Nad błoną
cytoplazmatyczną

jest

przestrzeń

peryplazmatyczna i to w niej znajdują się
Peptydoglikan – tylko 1-3 warstwy, on
decyduje o odporności mechanicznej. G(-) są
mniej odporne od G(+) a ciśnienie wewnątrz
to tylko 3-5 atmosfer. W peptydoglikanie jest
mniej mostków poprzecznych, a w skład
tetrapeptydów wchodzi charakterystyczny
tylko

dla

G(-):

Kwas

mezo-2-

aminopimelinowy (DAP) *
Główny

zrąb

ściany

stanowi

błona

zewnętrzna

z

fosfolipidami

i

charakterystycznymi białkami – lipoproteiną
Browna, która kotwiczy błonę zewnętrzną w
peptydoglikanie. Występują też poryny
zbudowane z trzech białek z kanałem
wewnętrznym

do

transportu

substancji

odżywczych.
Najbardziej

zewnętrzną

częścią

błony

zewnętrznej jest lipopolisacharyd LPS, a
najbardziej wewnętrzną jej częścią, która
kotwiczy

LPS

jest

lipid

A

(kwas

mirystynowy?)(składa się z disacharydu
glukozaminy

zestryfikowanego

kwasami

tłuszczowymi

(np.

oleinowym,

palmitynowym…) odpowiedzialny jest za
zakotwiczenie

lipopolisacharydu

i

toksyczność

niektórych

bakterii

chorobotwórczych. Nad lipidem A znajduje
się łącznik KDO zbudowany z trzech reszt
kwasu

2-keto-3-deoksyoktonowego.

Nad

KDO znajdują się O-swoiste łańcuchy
cukrowe, część ta może pełnić funkcję
antygenową. W warunkach niekorzystnych
cz. O-swoista jest redukowana.
Formy

gładkie

„S”

wytwarzają

cały

lipopolisacharyd,

a

w

warunkach

niekorzystnych

formy

„R”

mają

zredukowane łańcuchy O-swoiste. Formy R
nie wykazują chorobotwórczości, bo nie
występuje adhezyjność.

6

w 1884 r. Gram opracował technikę barwienia bakterii, co podzieliło je na dwie grupy o
różnej budowie strukturalnej ściany komórkowej. Bakterie nie mają właściwości absorpcji
światła ani zmiany światła, dlatego by zobaczyć ich kształt trzeba je wybarwić. Jeśli mamy
bakterie różnie barwiące się (fiolet lub róż) to są to dwa różne ich rodzaje.

Przebieg barwienia metodą Grama

Gram (+)

Gram (-)

- preparat zalewa się fioletem krystalicznym
lub fioletem gencjany.
- wybarwiamy 2-3 min. I zalewamy płynem
Jugola (I w IK). Wytrąca się kompleks
fioletu krystalicznego z jodem w
peptydoglikanie.
- odbarwiamy mieszaniną etanolu i acetonu,
odwadnia się Peptydoglikan i kurczy z
barwnikiem wewnątrz
- barwienie preparatu roztworem safraniny
lub fuksyny karbolowej, które łączą się z
białkami cytoplazmy
- efekt: zabarwienie fioletowe

- preparat zalewa się fioletem krystalicznym
lub fioletem gencjany.
- wybarwiamy 2-3 min. I zalewamy płynem
Jugola (I w IK). Wytrąca się kompleks
fioletu krystalicznego z jodem w
peptydoglikanie.
- odbarwiamy etanolem z acetonem (w
roztworze tym rozpuszczają się lipidy i
wypłukuje się fiolet krystaliczny z jodem
- barwienie preparatu roztworem safraniny
lub fuksyny karbolowej, które łączą się z
białkami cytoplazmy
- efekt: zabarwienie różowe

Właściwości G(+) i G(-)

Gram (+)

Gram (-)

Lipidy w ścianie 03%

Lipidy w ścianie 10-30 %

Aminocukry 10-22%

Aminocukry 2-8%

Kilka rodzajów aminocukrów

Wiele rodzajów aminocukrów

Występują kwasy tejchojowe

Brak kwasów tejchojowych

Wrażliwe na penicylinę

Niewrażliwe na penicylinę

Rzadko wytwarzają fimbrie

Wiele gatunków wytwarza fimbrie

Wytwarzają endospory

Brak endospor

Oddzielenie błony cytoplazm trudne

Oddzielenie błony cytoplazm łatwe

Optymalne pH dla wzrostu wysokie

Optymalne pH dla wzrostu niższe

Zdolność do autolizy mniejsze

Zdolność do autolizy większe

Wrażliwość na detergenty anionowe b duża

Wrażliwość na detergenty anionowe mała

*Rodzaj wytwarzanych toksyn- białkowe
egzotoksyny o różnym działaniu

*Rodzaj wytwarzanych toksyn –
endotoksyny o podobnym działaniu

KWASOOPORNE – jest to widoczne przy
barwieniu Ziehl – Nielsena.
Za kwasoodporność odpowiedzialne kwasy
tłuszczowe np. mykolowy (nie odbarwiają
się) np. bakterie trądu i gruźlicy mają kw.
Mykolowy i są kwasooporne

Odbarwienie metodą Ziehl – Nielsena:
- zalewamy fuksyną karbolową na gorąco
- odbarwia się rozcieńczony kw. Mineralny i
te kwasooporne odbarwiają się na różowo

Odbarwienie metodą Ziehl – Nielsena:
- zalewamy fuksyną karbolową na gorąco
- odbarwia się rozcieńczony kw. Mineralny i
te wrażliwe odbarwiają się na błękit

7

Prokariota dzielą się na Bakteria i Arche

ściana kom. Archeonów gram(+) barwi się na fiolet. Ściana kom.
zbudowana jest z pseudomureiny – nie ma długich łańcuchów tylko N-
acetyloglukozamina

połączona

wiązaniem

1,3β

z

kwasem

N-

acetyltalosaminuranowym. ! ponieważ nie ma wiązania 1,4 β archeony
odporne na lizozym, penicylina też nie może zapobiegać syntezie ściany
komórkowej i wiązania 1,4 β bo go brak.

u archeonów gram(-) brak ściany zewn, tylko jest warstwa glikoprotein
kulistych.


Typy urzęsienie u bakterii
Rzęski są elementem napędowym, wirują jak śruba. Może być ich wiele lub
mało, ale mogą mieć różną budowę.
- monotrychalne – jedna rzęska

biegunowe
lateralne (boczne) rzadkie
- politrychalne
lofotrichalne
amfitychalne
peritrichalne

budowa rzęski
- z wici – filamentu
- z haka
- z ciałka podstawowego – mocującego rzęskę w ścianie

rzęska 10-20 µm – często dłuższa niż cała kom.
- filament z białka globularnego zwanego flageliną 4-5nm ułożonych w 11
rzędów spiralnie skręconych po obwodzie, brak centrum nici – wewnątrz jest
pusty kanał przez który transportowana jest flagelina do wydłużania rzęski
- hakjest bardzo zwarty i zbudowany z flageliny
- rzęska zakotwiczona jest dwiema parami pierścieni u G(-) i ta wewnętrzna para
pierścieni jest ważniejsza bo jest zakotwiczona w błonie cytoplazmatycznej, a
zewnętrzne pierścienie w ścianie komórkowej
u G(+) jest tylko jedna para pierścieni wewnętrznych
- pierścień przy błonie cytoplazmatycznej odpowiada za ruch
- „paliwem” do ruchu jest gradient protonowy lub sodowy
rzęski mogą obracać się w różne strony: gdy przeciwnie do kierunku
wskazówek zegara to bakteria płynie do przodu, gdy zgodnie z ruchem
wskazówek zegara koziołkuje do tyłu.

8

•

chromosom bakteryjny – w jednym miejscu przyłączony jest do błony.
Jest to cząsteczka DNA od 0,6 – 13 *10^6 pz
70 – 80% genów chromosomu bakteryjnego to genu kodujące białko,
20% geny regulatorowe, 0,005% to sekwencje powtarzalne czyli
repetytywne. Niektóre gatunki bakterii mają więcej niż 1 chromosom.
Np.: retropira – ma 2 chromosomy różniące się, koliste
Rhizobium i burkholdaria ma 3 chromosomy koliste
Streptomycetes i Moralia ma chromosomy liniowe
Agrobacterium temefaciens ma i liniowy i kolisty

W chromosomach są geny metabolizmu podstawowe i informacyjne
Chromosom Mycoplasma genitalium ma 580kpz, 7 genów biorących
udział w naprawie DNA

Chromosom jest upakowany i ma zmniejszoną wielkość, polimeraza RNA
i białka histonopodobne u bakterii i histonowe u Archea umożliwiają
upakowanie chromosomów.

9

Wykład 3 (2006-10-17)

PLAZMIDY
W komórkach bakterii oprócz DNA wyst. niezależna cząsteczka zwana
plazmidem, 1000 – 2000 kpz – 10X mniej od chromosomu (który ma
zakodowane podstawowe funkcje komórki). Plazmid ma zakodowane cechy
pojedyncze, które umożliwiają przeżycie w obecności np. antybiotyków. Jeśli
zajdą warunki niekorzystne przeżyją te bakterie które mają plazmid.

PLAZMIDY

10

Infekcyjne (samoprzekazywalne)
Nieinfekcyjne (nie przekazują się w koniugacji, ale z udziałem plazmidu
infekcyjnego może zostać przekazany – przeniesienie związane jest z
wytworzeniem pili płciowej, która połączy kom dawcy i biorcy, replikacją i
przekazaniem kopii)

PLAZMIDY SĄ RÓśNICOWANE ZE WZGLĘDU NA GENY W NICH
ZLOKALIZOWANE:

••••

F- FACTOR – czynniki płciowe, u bakterii brak płciowości, ale ten
czynnik (90 – 100 kpz; 1-3 kopie) ma zdolność przekazu w koniugacji,
więc ma geny warunkujące transfer np. związane z syntezą pili. Nie ma
on innych genów poza F. niektóre plazmidy wbudowują się do
chromosomu bakteryjnego i nazywamy je czynnikami episomalnymi.
Gdy plazmid jest wbudowany może przenieść całą kopię chromosomu
dawcy do biorcy – przyczyna zmienności mikroorganizmów.

••••

PLAZMIDY R – mają geny kodujące odporność na UV, antybiotyki czy
środki dezynfekcyjne, sulfonamidy

••••

PLAZMIDY COL – kodują syntezę bakteriocyn – związków
hamujących wzrost wrażliwych szczepów tego samego gatunku lub
gatunków blisko spokrewnionych. Wytwarzane są przez Escherichia Coli
– wytwarza colicyny, Cloacae – cloacyny

••••

PLAZMIDY

WIRULENCYJNE –

mają

geny

kodujące

chorobotwórczość bakterii, jest to zespół wielu czynników kodowanych
przez geny z chromosomu lub plazmidu; np. plazmid wytwarza
enterotoksynę, koduje wytwarzanie czynników adhezyjnych, koduje
wytwarzanie sideroforu (bakterie potrzebują dużo Fe, siderofory to
delatory, wytwarzane są do środowiska, zabierają Fe z białek, powstają
kompleksy siderofor – Fe, rozpoznają je receptory w komórce, i Fe jest
pobierane do środka komórki.

••••

PLAZMID METABOLICZNY – odpowiada ze dodatkowe właściwości
np. wykorzystanie laktozy, kamfory, toluenu jako źródło węgla. Mogą
hydrolizować mocznik z udziałem ureazy, zdolność wiązania azoty
cząsteczkowego N

2

. plazmidy duże występują w liczbie kopii 1-3,

nieprzekazywalne, niskocząsteczkowe w dużej liczbie kopii.

Między dwoma plazmidami występują interakcje, w wyniku których powstaje
dodatkowa trzecia cecha. Plazmidy mogą być wektorami do wprowadzania
obcych genów do DNA i produkcji leków.

TWORZENIE ENDOSPOR – form przetrwanych nie służących do rozmnażania
tylko do przeżycia:

a) endospory
b) egzospory

11

c) cysty

ad. a) Największe znaczenie mają endospory – najlepiej przystosowane do
złych warunków. Są częściej wykorzystywane i występują w naszym
środowisku i są chorobotwórcze.
Bacillus i Clostridium, pierwsze to tlenowce lub względne beztlenowce, a drugie
bezwzględne beztlenowce występujące w glebie. Endospory przenoszone są w
powietrzu, są powszechne i uciążliwe dla człowieka, bo mogą występować w
kosmetykach, jedzeniu i powodują ich psucie. O ile bakterię łatwo zabić wysoką
temperaturą, to endospor nie da się tak zabić
Właściwości endospor:
- ciepłoodporność
- zwiększona zdolność życia w niskich temp, w wysuszeniu
- są zdolne żyć przy naświetleniu UV
- odporne na środki dezynfekcyjne


! tworzenie endospor trwa 16 -20 h i jest spowodowane sytuacją głodową! A
nie złymi warunkami (np. zimnem- odporność na nie zdobywa bakteria po
przejściu w endosporę!)

ad. b) egzospory i cysty – bakterie je wytwarzają, nie są chorobotwórcze.
Egzospory powstają przez pączkowanie – podział nierównomierny, tworzy je
metylosinus?. Część mniejsza zmienia się w sporę podobną do endospor,
niektóre nie są ciepłooporne. Cysty – cała komórka otacza się grubą ścianą, co
chroni przed wyschnięciem, UV, ale nie przed wysoką temperaturą. Mixospory
– cysty u myxobakterii






TWORZENIE ENDOSPOR
Komórka bakterii dzieli się przez podział prosty, poprzeczny na 2 identyczne
komórki, dzieli się protoplast i ściana.
ENDOSPORY – po replikacji DNA, nierównomiernie dzieli się protoplast na
część większą i mniejszą mające kopie chromosomu. Z części mniejszej
powstaje endospora, a większa otacza mniejszą a częściowo degeneruje.
Mniejsza część nazywana jest presporą.

12

Między dwie warstwy błon odkładany jest Peptydoglikan (jak w ścianie
komórkowej tylko luźniejszy – ma mniej mostków poprzecznych) tworzący
kortex.
W kolejnych etapach na powierzchni endospory odkładane są białka tworząc
płaszcz z reszt cysteinowych. Magaz jest 2 – pikolinian wapnia, produkowane są
białka chroniące DNA, na zewnątrz odkładana jest warstwa białka zwana
egzosporium, cytoplazma ulega odwodnieniu, zagęszczeniu. Chromosom się
zmniejsza. Na końcu dochodzi do lizy i uwolnienia endospory do środowiska.








Kw. 2-pikolinowy odgrywa rolę w ciepłooporności, oraz białka chroniące DNA,
odwodnienie protoplastu, większa aktywność protein.

Występują zwolnione procesy komórkowe w endosporze, która może żyć nawet
100 tyś. Lat w uśpieniu. W warunkach korzystnych dochodzi do geminacji –
kiełkowania; depolimeryzacja związków wielkocząsteczkowych, uwolnienie
kw.2-pikolinowego, utrata oporności na złe warunki środowiska, rozluźnienie
warstw ochraniających i powstanie komórek wegetatywnych zdolnych do
podziałów.


Tylko gatunki bakterii gram (+) tworzą endospory; kształt endospory przed lizą
dzieli bakterie:





PORÓWNANIE KOMÓREK PRO I EUKARIOTYCZNEJ

Prokariota

Eukariota

Jądro komórkowe

-

+

Błona

-

+

Histony związan z DNA

-(bacteria)/ +(archea)

+

13

Liczba chromosomów

Przeważnie 1

Więcej niż 1

Introny w genach

Rzadko

Powszechnie

Mitoza

-

+

Mitochondria

-

+

Chloroplasty

-

+/-

Cholesterol w błonie

- (ale u Mukoplazm tak)

+

ER

-

+

AG

-

+

Peptydoglikan w ścianie +/(Archea Pseudomurei)

-

Rybosomy cytoplazm.

70S (50S+30S)

80S (60S+40S)

Podjednostki rRNA

16S; 23S; 5S

18S; 28S; 5S; 5,85S

Lizosomy i peroksysomy

-

+

Ruchliwość cytoplazmy

-

+

Endo/ egzocytoza

-

-/+

f.oddechowe zw z błoną

+

-

Endospory

+/-

-

Gazowe wakuole

+/-

-

Plazmidy

Występują powszechnie

Rzadko

Operony

+

-

FILOGENEZA I TAKSONOMIA ORGANIZMÓW PROKARIOTYCZNYCH

••••

wiek ziemi to ok. 4,6 mld lat

••••

pierwsze organizmy 3,5 – 3,8 mld lat temu (znamy je w formie
stromolitów)

••••

w stromolitach zachowały się szczątki prokariota – bezwzględnych
beztlenowców

••••

ok. 2,5 – 3 mld lat temu pojawiły się sinice, co zmieniło ilość O

2

w

atmosferze. To spowodowało zróżnicowanie sinic.

••••

Pierwsze eukarionty powstały 1,4 mld lat temu, wg. Hipotezy
endosymbiotycznej: stara bakterie weszła w symbiozę z kom archeonu
(kom. archeonu znajdowała się w cytoplazmie bakterii), potem utraciła
swoją niezależność, zostałą otoczona błoną, a jej DNA przeszło do jądra
bakterii. Bakterie tlenowe Riketsja weszły w endosymbiozę z bakterią
wewnątrzkomórkowo i stały się mitochondriami. Prastare sinice dały
początek chloroplastom.

14

••••

Hipoteza

endosymbiotyczna

jest

potwierdzona

przez

badania

molekularne. rRNa uznawana jest za konserwatywną, nie ulega zmianom
w toku ewolucji i na jej podstawie można określić pokrewieństwo między
organizmami.

••••

Plochloron – symbiont osłonic, żyje w ich jamie kloacznej, ma chlorofil a
jak u sinic i b który nie występuje u prokariota

••••

u wiciowców Cyanophora wykryto cyanelle – sinice ze ścianą
peptydoglikanową, choć brak LPS. Molekuły zaliczają je do sinic.

Taksonomia składa się z trzech działów:
- klasyfikacja – tworzy system
- nazewnictwo
- identyfikacja gatunków – określenie przynależności szczepu do gatunku

Taksonomie na początku miały charakter sztuczny, potem wprowadzono cechy
biochemiczne (zachowanie się w różnych warunkach zdolność do rozkładu
węglowodanów) i dzielono gatunki różnie co dawało niestabilność.
Dopiero wprowadzenie taksonomii numerycznej w 1950 r. ustabilizowało
taksonomię i podzieliło ją na fenogatunki, ale okazało się, że bakterie są też
zróżnicowane genetycznie.

••••

pierwszą cechą genetyczną była zawartość molowa par guanina +
cytozyna w chromosomie. Było ich 25-80% pz. Okazało się, że szczepy z
tego samego gatunku mają zróżnicowaną ilość pz G+C, a ta różnica nie
powinna być większa niż 3%

••••

ważna jest sekwencja, niektóre gatunki należące do różnych rodzajów
mogłyby należeć do jednego, a tak nie jest

TECHNIKA HYBRYDYZACJI

••••

izolacja DNA z rożnych gatunków, potem się je szczepi razem i w
odpowiednich warunkach prowadzi renaturację. Jeśli RNA obu
organizmów wykazuje podobną sekwencję to dochodzi do odnowienia 2-
niciowego. Sczepy zaliczane do jednego gatunku wykazują wysokie
podobieństwo DNA obu osobników w 70-80%.

••••

Przyjęcie tego kryterium było sensowne dla gatunków, ale nie do
określenia powiązań między gatunkami tego samego rodzaju, bo
podobieństwo DNA – DNA wynosi 20%.

••••

Dlatego stosuje się sekwencjonowanie genów konserwatywnych 16S
rRNA. Jeśli podobieństwo jest mniejsze niż 97% to nie mogą być one
zaliczane do tego samego gatunku.

15

Sekwnecjonowanie genów konserwatywnych – pomiędzy A i B jest niewielka
różnica, ale między A i D duża bo wcześniej się rozdzieliły

16S rRNA

Escherichia coli; Metanococcus vannielli; Saccharomyces cerevisiale
Dwie z tych grup domenowych wykazują budowę prokariota a trzecia eukariota.

Występują tu sekwencje różnicujące umożliwiające rozróżnianei organizmów
Pierwsze sekwencjonowania miały miejsce w latach 70 tych, w latach 60tych
podzielono organizmy na 5 królestw, ale brak było szczegółowych kryteriów
podziału.

Wykład 4 (2006-10-24)

1. Jednostki taksonomii

1) Domena, 2) Phylum, 3) Klasa, 4) Podklasa, 5) Rząd / podsekcja, 6) Podrząd, 7)
Rodzina, 8) Rodzaj, 9) Gatunek

2. Podział:

Archea ← Domena → Bacteria
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

phylum 1, 2 phylum 1,2,..., 23

3. Gatunek to podstawowa jednostka taksonomiczna, która obejmuje grupę szczepów,

powiązanych genomowo, (co najmniej 70% podobieństwa określonego metodą
hybrydyzacji DNA: DNA), wykazujących duże podobieństwo w zakresie wielu
niezależnych cech określonych w wysoko wystandaryzowanych warunkach.

Kryterium 70% jest istotne, bo stwierdzono słuszność tej zasady. Kryterium jest
słuszne jedynie dla prokariota, a nie dla Eukariota (goryl: człowiek 78%

16

podobieństwa, a nie są tymi samymi gatunkami). Nie można podać uniwersalnej
koncepcji dla Prokariota i Eukariota.
Procedura wyróżniania gatunków jest dość skomplikowana, należy:
- wyizolować odpowiednią liczbę szczepów (ok. 20) i zanalizować je
- określić powiązanie ewolucyjne z najbardziej podobnymi gatunkami na podstawie
sekwencji 16S rRNA
- określić podobieństwo DNA: DNA wewnątrz grupy danego gatunku, oraz z najbliżej
spokrewnionymi i podobnymi znanymi gatunkami. Gatunek obejmuje grupę szczepów
wykazującą wysokie, ponad 70% podobieństwo.

4. Szczep to grupa komórek pochodząca z podziału jednej komórki macierzystej. Jeden

ze szczepów danego gatunku jest określony jako typowy. Jest to przeważnie jeden z
pierwszych izolatów zaliczanych do nowo opisanego gatunku – reprezentant tej
jednostki taksonomicznej i nadaje mu nazwę. Powinien być zdeponowany w
powszechnie dostępnej kolekcji szczepów. Nie może dojść do żadnej rearanżacji – w
obrębie gatunku nie można z niego wyeliminować szczepu typowego. Szczep
neotypowy – nowo opisany gatunek szczepu proponowany jako typowy. Po 2 latach
od daty publikacji staje się on typowy, o ile nie było sprzeciwu naukowego.

Szczepy mogą się różnić nawet w obrębie danego gatunku.

5. Tworzenie systemu z wykorzystaniem informacji genetycznej związanej z DNA,

RNA, aktywnością enzymatyczną.

DNA może być badane całe lub fragment i w ten sposób identyfikowany dany
gatunek. Zakres tych metod i danych jest zróżnicowany. Różne techniki stosuje się do
rodzin, a inne do gatunków, rodzajów
Stosuje się metody:
- typowanie fagowe
- zymogramy i inne
Różne rodziny różnicuje się różnymi sposobami
- polimorfizm fragmentów restrykcyjnych
- techniki serologiczne

6. Identyfikacja – określanie przynależności wyizolowanych szczepów do gatunków.

Identyfikację przeprowadza się na podstawie:

 Oceny mikroskopowej preparatu wybarwionego metodą Grama (kształt,

ułożenie, barwa komórki, tworzenie endospor)

 Właściwości biochemicznych i fizjologicznych bakterii
 Morfologii kolonii i wzrostu na różnych podłożach hodowlanych
 Testów immunologicznych (pozwalają określić antygeny, drobnoustroje lub

przeciwciała przeciwko nim)

 Typowania fagowego (rozpoznawania przez bakteriofagi specyficznych

receptorów występujących napowierzchni komórki bakterii i spowodowanie
ich lizy)

 Metod molekularnych

7. Szczepy w obrębie gatunków różnicuje się na:

 Biowarianty (biotyp) - na podstawie różnic w aktywności biochemicznej i

fizjologii

 Morfotypy – różnią się morfologią
 Serotypy – różnią się antygenowo
 Patotypy – ze względu na właściwości chorobotwórcze
 Genotypy – wykazują różnice genetyczne

17

KLON – grupa komórek wykazująca ten sam lub prawie ten sam genotyp

Jest 6 patotypów wywołujących choroby układu pokarmowego wśród Escherichia
Coli? Szczepy wykazujące ten sam genotyp to klony. Przy dochodzeniach
epidemiologicznych lub ustaleniach rezerwuarów bakterii bez ustalenia
genotypowania nie można byłoby stwierdzić czy bakteria zakażająca danego
osobnika pochodzi z danego miejsca, (bo tam są te same bakterie). Pacjenci
zakażają się florą szpitalną, by określić daną bakterią trzeba zrobić genotypowanie
bakterii.

Chorobotwórczość nie jest cechą gatunkową, ale klonalną *. Klony występują
w sąsiedztwie człowieka i czasem wywołują epidemie.

8. Technika PCR – badanie fragmentu DNA, zwielokrotnia się go i analizuje.

 Do jednej probówki dodaje się próbkę DNA
 Polimeraza pomaga w amplifikacji DNA, powstają dwie komplementarne nici,

dochodzi do denaturacji i rozszczepienia nici

 Występują startery, nukleotydy x4 adenina, cytozyna... +polimeraza
 Primery dołączają się do komplementarnej sekwencji i z udziałem polimerazy

dobudowuje się komplementarna nić

 Powstają dwie kopie genu
 Zwielokrotniony fragment można już badać
Pierwsza termostabilna polimeraza została wyizolowana Archebacterii

Technika PCR – reakcja łańcuchowa polimerazy –
technika wielokrotnego powielanie odcinków DNA o
długości od kilkuset do kilku tyś nukleotydów,
wykorzystująca enzym replikujący DNA – polimerazę
DNA. T. PCR polega na przeprowadzaniu wielu
następujących po sobie cykli syntezy DNA identycznego
z powielanym odcinkiem. Pojedynczy cykl składa się z
trzech etapów: a) denaturacji powielanego DNA w temp
ok. 90

o

C, b) przyłączenia do DNA tzw. starterów

(primerów), czyli krótkich, jednoniciowych odcinków
DNA,

które

są

komplementarne

do

sekwencji

otaczających powielany fragment i stanowią „miejsce
startowe” polimerazy, c) replikacji DNA przy udziale
polimerazy, w temp 72

o

C. wszystkie cykle syntezy

przeprowadza się w jednej probówce, gdzie oprócz
powielanych

fragmentów

DNA

umieszcza

się

trójfosforany nukleotydów, (z których powstają nowe
cząsteczki DNA), startery oraz polimerazę DNA
wyizolowaną z termofilnych bakterii. W czasie
replikacji liczba syntetyzowanych fragmentów DNA
narasta wykładniczo *w każdym cyklu podwaja się
liczba powielonych fragmentów DNA). Pozwala to na
uzyskanie ze śladowych ilości DNA w pierwotnej
próbce znacznych ilości DNA o takiej samej sekwencji

nukleotydów, umożliwiając dalsze badania (np. ustalenie sekwencji).

9. Cechy różniące Bacteria, Archea, Eukariota

Cecha

Bacteria

Archea

Eucariota

Jądro otoczone błoną

-

-

+

Białka histonowe

Nie

Tak

Tak

Mitochondria

-

-

+

Chloroplasty u fototrofów

-

-

+

ER

-

-

+

Ściana kom. z kw. muraminowym +

(mycoplazmy bez ściany)

-

-

Lipidy błon

Poł. estrowo z kw.

tłuszczowym

Poł. estrowo z kw.

tłuszczowym

Poł. estrowo z kw.

tłuszczowym

Sterole w błonach

Nie

(z wyj. Mykoplazm)

-

+

18

Wakuole gazowe

+

+

-

Tymina w tRNA

Tak

Nie

-urydyna/pseudurydyna

Tak

Aminokw Inicjatorowy. w tRNA

N-formylmetionina

Metionina

Metionina

Introny w mRNA

Brak

Niekiedy obecne

Obecne

Ryboz., Stała sedymentacji

70S

70S

80S

Czynnik elongacji 2

Nie zaw dwuftaminy Zawiera dwuftaminę Zawiera dwuftaminę

Rodzaj rybosomalnego RNA

16S, 23S, 5S

-||-

(różn w sekwencji 16S)

18S, 28S, 5,85S, 5S

Hamowanie syntezy białka przez
chloramfenikol

Tak

Nie

Nie

Hamowanie syntezy białka przez
anisomycynę

Nie

Tak

Tak

Polimeraza RNA zależna od

- liczba enzymów
- struktura
- wrażliwość na rifampicynę

1

4 podjednostki

tak

Kilka

8-12 podjednostek

nie

3

12-14 podjednostek

nie

Chemolitotrofizm

Niektóre tak

1 gatunek

Nie

Metanogeneza

Nie

Niektóre tak

(7 na 9 gr.)

Nie

Wiązanie azotu cząsteczk. N

2

Tak

Tak

Nie

Nitryfikacja

Niektóre tak

Nie

Nie

Denitryfikacja

Niektóre tak

Niektóre tak

nie

10. Składniki niezbędne do wzrostu mikroorganizmów (wzrost bakterii rozpatrujemy

dwojako – jako wzrost jednej komórki, lub częściej jako wzrost liczby bakterii po
rozmnażaniu)

- źródło węgla C, energii, elektronów
- makroelementy: C, O, H, N, S, P, K

+

, Ca

2+

, Mg

2+

, Fe

2+, 3+

- mikroelementy: Mn

2+

, Zn

2+

, Co

2+

, Mo

2+

, Ni

2+

, Cu

2+

- specyficzne związki, czynniki, Na

2+?

U halofili

- czynniki wzrostowe, tj związki organiczne, które są niezbędne,
ale organizm ich nie wytwarza:

a) aminokwasy
b) puryny, pirymidyny
c) witaminy np.: biotyna (Leuconostac mesenteroides), B

12

(Lactobacillus sp.), kwas foliowy (Enterococcus faecalis),
kwas pantotenowy, pirydoksyna, niacyna, ryboflawina,
tiamina (Bacillus anthracis)

11. podział mikroorganizmów:

Ze względu na źródło węgla C (odżywianie)
CO

2

– autotrofy

Związki organiczne – heterotrofy
Ze względu na źródło energii
Światło – fototrofy
Utlenianie zw chemicznych – chemotrofy
Ze względu na źródło elektronów
Zredukow. Zw. Nieorganiczne – litotrofy
Związki organiczne - organotrofy

12. Podział bardziej szczegółowy od powyższego ↑

19

Typy metabolizmu

Źródło energii, H/ elektr. i C

Mikroorganizmy

FOTOLITOAUTOROFY

- energia świetlna
- nieorg. Źródło H/ē
- CO

2

Glony, sinice,
Bakterie purpurowe i
zielone siarkowe

FOTOORGANOHETEROTROFY

- energia świetlna
- organiczny dawca H/ē
- źródło C zw org/ CO

2tez

Bakterie purpurowe
bezsiarkowe i zielone
bezsiarkowe

CHEMOLITOAUTOTROFY

- energia chem, zw. Org
- nieorg. Źródło H/ē
- CO

2

B. utlen siarkę,
B. wodorowe,
B. nitryfikujące,
B. utleniające Fe

2+

CHEMOORGANOHETEROTROFY

Prototrofy –
wystarczy im 1
związek dający
enegię, ē, np Glukoza

Auksotrofy-1zw. im
nie wystarczy, muszą
dostarczyć więcej
tych których nie
syntezują

- energia chem, zw. Org
- organiczny dawca H/ē
- zw. Org źródłem C

Pierwotniaki, grzyby,
większość bakterii w tym
patogennych.(np.
gronkowiec, pałeczki
salmonelli, durów)

Miksotrofy – organizmy mogące prowadzić metabolizm w zależności od warunków
środowiska w sposób zmienny np. Begiatea sp?

Wykład 5

Miksotrofy – to takie, które mogą prowadzić metabolizm w różny sposób
Struktura błony kom.
Część substancji może być transportowana przez ścianę kom – transport przez nią ma
charakter dyfuzji (zgodnie z gradientem) największe ograniczenie wielkość cząsteczek 600-
700 Da. Większe substancje nie mogą być trans, dlatego bakterie wydzielają egzoenzymy –
cząsteczki są rozkładane na zewnątrz i transportowane.
Złożone węglowodany rozkładane do cukrów prostych, tłuszcze rozbijają lipazy, które
rozcinają wiązanie estrowe, białka, proteazy rozkładają do aminokwasów.
Najistotniejsza funkcje w transporcie ma błona (większa zawartość fosfatydylo...

Pobór substancji odżywczych przez kom prokariotyczne

•

dyfuzja bierna (np. woda, tlen, dwutlenek węgla)

•

dyfuzja ułatwiona ( z udziałem permeaz np. glicerol) tez zgodnie z gradientem stężeń,
ale uczestniczą tu białka permeaza 30000 Da, ma specyficzne miejsce wiążące
substrat i transportują przez błonę substancje

•

transport aktywny ( z nakładem energii):

 z udziałem transporterów ABC (proteina przyłączająca substrat i

transportująca go z wykorzystaniem energii ATP (dotyczy np. arabinozy,
maltozy, galaktozy, rybozy, histydyna, leucyny kwasu glutaminowego)

 z wykorzystaniem gradientu protonowego i sodowego (np. laktoza), w tą samą

stronę (symport) lub przeciwną (antyport) bez modyfikacji substratu
przenoszonego

 translokacja grupowa (transport substancji wraz z jego modyfikacją (np.

fosforylacją) – system PTS (fosfoenolopirogronian; fosfotransferaza cukru)

 pobór żelaza z udziałem sideroforów i specyficzny transport przez błonę z

nakładem energii ATP (układ siderofor żelazo transportowany jest do komórki
– to taki inny sposób)

Teraz ryciny:
Gradient jest wytwarzany podczas wędrówki elektronów w procesach zachodzących w organizmie miktobakterii(łańcuch
oddechowy)

20

PTS transport bakteryjny –PEP jest przenoszony przez enzym pierwszy, kolejne enzymy do 2C ten enzym pełni funkcje
sensora, białka, które jest rozpoznawane przez substrat, ale jednocześnie pomaga w ufosforyzowaniu np. glukozy. Służy do
transportu najczęściej glukozy, alkoholi, (dla każdego związku układ enzymów jest inny)

Wzrost mikroorganizmów

•

większość bakterii przechodzi prosty podział życiowy, w którym komórka rośnie,
następnie dzieli się wytwarzając komórki potomne, cykle ten się powtarza

•

niektóre bakterie wytwarzają liczne kom w wyniku, wielokrotnych podziałów form
wydłużonych lub nitkowatych (np. Bdellovibrio sp.)

•

niektóre promieniowce wytwarzają strzępki powietrzne lub sporangia, które ulęgają
podziałom tworząc formy spoczynkowe, konidia, zwane także egzosporami.

•

niektóre bakterie (Hyphomicrobium sp., Rhodomicrobium sp.- jednokomórkowe sinice)
rozmnażają się przez pączkowanie

•

komórki potomne mogą powstawać tak wewnątrz macierzystej np. u Epulopsicium sp. 2-
12, a u sinicy Staniera spo – 4-ok. 1000 tzw.. beocytow.

•

u niektórych bakterii może występować cykl życiowy np. u Caulobacter sp chlamydii i
bakterii śluzowych

21

Budowa septy w podziale kom jest bardzo złożona, dlatego ze w każdym fragmencie cyklu
musi! być ściana komórkowa, ponieważ w bakterii jest ogromny, turgor i nie wytrzymałaby
ciśnienia.

W środowisku bakterie najczęściej żyją w postaci wielokomórkowych społeczności:
agregatów, kolonii, konsorcjów, biofilmów:
KONSORCJUM – uorganizowany związek pomiędzy dwoma lub więcej gatunkami bakterii,
zachowującymi stabilny kontakt międzykomórkowy, w którym każdy gatunek czerpie z
obecności pozostałych

BIOFILM - to osiadła społeczność komórek związana z powierzchnią, otoczona matriks
najczęściej polisacharydowym. W matriks mogą występować substancje nie majce
pochodzenia komórkowego np. kryształy minerałów, cząsteczki gliny, szlamów itp. Wyróżnia
się trzy typy biofilmów:

1) Płaskie, dwuwymiarowe, homogenne struktury (np. na płytce nazębnej tworzone przez

nawet przeszło 500 gat. Bakterii), o niewielkiej grubości, ale z przestrzeniami
wypełnionymi płynem, połączone ze sobą siecią kanałów.

2) Mikokolonie bakteryjne tworzące struktury piętrowe (otoczone zewnątrz matriks ze

związków o budowie polimerów), tworzące kolumny otoczone ciekłą faza. Pod
kolumnami występuje warstwa o grubości ok 5 µm zawierające komórki przyczepione
do podłoża. Ten typ biofilmu nazywany jest „ modelem heterogennej mozaiki”

3) Typ zwany „modelem grzyba”, gdy bakterie tworzą strukturę gdzie występuje krotka

łodyżka, wspierająca większą cześć górną. Przez całość przebiegają liczne kanały
wypełnione płynem, połączone porami ze środowiskiem zewnętrznym.

Bakterie leżące na peryferiach biofilmu są bardziej narażone na działanie szkodliwych
substancji i częściej zamierają, podczas gdy kom leżące głębiej są lepiej chronione,
również przed działaniem antybiotyków,
Ponad 80% infekcji u człowieka powodowanych jest przez drobnoustroje tworzące
biofilmy.
Biofilmy tworzone są np. w rurach gdzie płynie woda pitna. Bakterie żyjące w takim
biofilmie są bardziej odporne na chlor niż nie żyjące w tej społeczności.

FAZY WZROSTU:

1. Faza lag – faza zastoju – dzielą się bardzo wolno
2. Faza logarytmicznego wzrostu – w postępie logarytmicznym następuje przyrost,

bardzo szybki przyrost bakterii(wtedy, gdy maja odpowiednie warunki). Z czasem
jednak, kiedy nie dostarczamy do pożywki żadnych związków – to się wyczerpują,
szybkość podziałów spada, to tez może być związane z wytwarzaniem metabolitów
wiec kolejna faza:

3. Faza stacjonarna – liczba bakterii utrzymuje się na jednym poziomie – ta faza – to

główna faza produkcji różnych metabolitów wykorzystywanych tez przez człowieka
(np. antybiotyków), z czasem przyrost toksycznych związków przemiany materii
wzrasta, coraz się bardziej skifi wiec liczba bakterii w hodowli spada i jest to tzw.:

4. Faza zamierania (czasem bardzo gwałtowna)

(to była hodowla okresowa), ale do celów biotechnologicznych potrzebna jest hodowla ciągła.
(fermentor)Na pożywkę wprowadza się szczepy bakteryjne i widzimy te same fazy – do fazy
stacjonarnej, – która się utrzymuje. Bakteriom dostarcza się po prostu do tego fermentatora
wszystkie potrzebne związki, tlen, czy tam, co chcą, wszystko jest mieszane żeby wszystkie
miały równo
CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA WZROST MIKROORGANIZMÓW:

pH, temperatura, ciśnienie, UV, stężenie tlenu
AKTYWNOŚĆ WODY
Aktywność wody – wiąże się ze stopniem zasolenia, określa się na podstawie zawartości wody w materiale i w
parach nad materiałem, wartość współczynnika max 1, w suchych mniejsza niż jeden. (wartości 0,90,

22

parach nad materiałem, wartość współczynnika max – 1, w suchych mniejsza niż jeden. (wartości 0,90, 0,95
gram -juz nie występują, gram + tak), halofilne do NaCl 0,3 – 05 M, poniżej 0.55 DNA niszczone
pH
Innym czynnikiem, który może hamować lub sprzyjać rozwojowi bakterii to pH – wyróżniamy 3 grupy:
organizmy neutrofilne – 5,5 – 8 pH
organizmy kwasolubne – 0 – 5,5 pH
organizmy alkalofilne od 8 – 11,5
TEMPERATURA
Temperatura – wartości optymalne; można podzielić na:
psychrofilne - wzrost 0 stopni, ale optimum 15 stopni
psychrotrofy – rosną w zakresie 0-7, ale optimum 20-30 st, a max 35 stopni – czasem chorobotwórcze i
namnażają się w lodowce
mesofile -20 – 45 optimum bakterie chorobotwórcze dla człowieka (e coli, gronkowiec), dwoinka zapalenia
opon mózgowych – gdyby taką bakterię posiać to bakterie w 15 stopniach zginą ogrzane do 30 można badać –
posiać
termofilne - wzrost 55 lub wyżej, optimum 55- 65 st C (chodzi oczywiście do zdolność do dzielenia, bo
przetrwalniki to więcej)
hipertermofile - 80 – 113 st C – maja nadzwyczaj szybki metabolizm i szybciej dzięki temu się dzielą – im
optimum w wyższej temperaturze tym szybciej się dzielą, poza tym skład ich błon cytoplazmatycznych
wykazują zdolność do transportu w tak niekorzystnych warunkach.
TLEN
Tlen - jest wykorzystywana u wielu jako ostateczny akceptor elektronów, ale bakterie, jeśli tlenu nie mają,
mają inne akceptory (1 gat. może różne akceptory wykorzystywać) z tego względu można podzielić ja na 5
grup
Bezwzględne tlenowce - 11,5tlen niezbędny (ok 20 % mycobaterium, większość glonów, pierwotniaków)
Względne beztlenowce -,5nie wymagają tlenu, ale lepiej rosną w jego obecności, (np. e coli, enterococcus,
drożdże piekarnicze)
Beztlenowce aerotolerancyjne - rosną w obecności i przy braku tlenu (streptogynus pyogenes) – odpowiada za
anginę
Bezwzględne beztlenowce – nie tolerują obecności tlenu, giną w jego obecności (clostridium)
Często od potencjału elektrochemicznego danego podłoża niektóre bezwzględne beztlenowce mogą w
obecności tlenu mogą rosnąć
Ale są takie, które nie będą rosły w tlenie i koniec

Mikroaerofile - mniej tlenu potrzebują – 2-10% tlen je uszkadza i w jego obecności nie występują
helicobacter, kamylobacter. – przystosowane do bytowania w organizmie, bo tam jest mniejsze stężenie tlenu.
CIŚNIENIE
Barotolerancyjne i barofilne organizmy- bakterie są ogólnie oporne (mało wrażliwe), jeśli chodzi o zmiany –
podwyższenie ciśnienia (400 – 500 atmosfer mogą przetrwać, przetrwalniki do 20 000 atmosfer) są tylko takie,
które rosną tylko w wysokim ciśnieniu (te z dna oceanów) tam ciśnienie b. wysoko ok 6 000 atmosfer, ale nie
są w stanie żyć w normalnym ciśnieniu, sta takie, które mogą żyć do 2000 atmosfer i w 1 atmosferze.
INNE
Promieniowanie UV – szkodliwe dla bakterii, bo działa mutagennie – uszkadza kwasy nukleinowe, hydratacja
uracylu i cytozyny –, dimeryzacja T i C

Światło widzialne tez nie jest korzystne dla bakterii (związane z obecnością w nim UV)
Promieniowanie jonizujące, działa mutagennie, powoduje pękanie obu nici DNA i efekt letalny.
Kationy i aniony mineralne mogą działać negatywnie, ale uzależnione to jest od stężenia, także metale (ciężkie
– zmieniają właściwości błony cytoplazmatycznej, są szkodliwe jako tlenki lub sole metali ciężkich)
Niektóre bakterie rozwinęły mechanizmy inaktywacji tych związków

Jeśli jakiś składnik jest w optimum przekłada się to na największym przyroście (podziałach) a
czas generacji najkrótszy minimalna – jeszcze zachodzą podziały ale najwolniej poniżej
wartości minimalnej bakterie się nie dzielą, – ale nie giną, jeżeli zostaną przeniesione do
przedziału normy to znów mogą się dzielić.
Wykład 6, 2006-11-07

1) Przypomnienie z zeszłego wykładu: czynnik temperaturowy decyduje o częstości

dzielenia się komórki bakterii. Nawet w optymalnych warunkach czas podziału jest
wyznaczony: czas podziału, trwania generacji jest krótszy u prokariota. E. coli ma
czas trwania generacji około 30 minut w warunkach laboratoryjnych, a w jelicie

23

grubym u człowieka dzieli się co 12 godzin.Działanie czynników na mikroorganizmy
zostało wykorzystane przez człowieka do określania metod zabijania drobnoustrojów
w medycynie, przemyśle spożywczym.

2) Sterylizacja, dezynfekcja, antyseptyka

Sterylizacja – zabiciu ulegają wszystkie formy mikroorganizmów – wegetatywne i
przetrwalne w wyniku działania wysokich temperatur (162

o

C przez 2h, w wyższej

temperaturze czas działania jest krótszy 170

o

C – 1h). przy sterylizacji wykorzystuje

się temperaturę, czasem ciśnienie w autoklawach. Niektóre substancje ulegają
degradacji podczas sterylizacji w wysokiej temperaturze, więc używa się sterylizacji
suchej – tlenkiem etylenu np. do sterylizacji strzykawek w krótkim czasie.

Dezynfekcja – szybkie zabicie dużej liczby bakterii i ich przetrwalników głównie
bakterii chorobotwórczych na obiektach, których nie da się wysterylizować np. stół

Antyseptyki – środki dezynfekujące, działające zabójczo na drobnoustroje
nieuszkadzające tkanek np. do oczyszczania skóry.

3) Najpopularniejsze środki dezynfekcyjne to:

- 70% etanol – najlepiej wnika do komórek, wyżej procentowe alkohole powodują
denaturacje warstwy zewnętrznej, co zwalnia wnikanie alkoholu do wnętrza komórki.
Powoduje denaturację białek bakterii.
- pochodne fenoli np.: lizol czy krezol, atakują osłony komórkowe, niszczą błony
półprzepuszczalne inaktywują enzymy
- mydła - związki powierzchniowo czynne
- sole metali, miedzi, rtęci – dawniej często używane, inaktywują enzymy.
- środki redukujące i utleniające np.: podchloryn – środek utleniający, zabija nawet
endospory
- aldehydy glutarowe 2% r-r wodny
- formaldehyd, lizol
Antyseptyki:
- 2% heksachlorofen
- roztwór jodu
- alkohol lizopropylowy
- mieszaniny związków: alkoholi + związki jodu + środki utleniające
- pochodne IV-rzędowe amonowe
- chlorheksydyna
- chloramina do mycia rąk

Środki dezynfekujące w przeciwieństwie do bakteriostatyków (działających tylko gdy
bakteria się dzieli) działają cały czas. Mogą wpływać na ostateczna aktywność
bakteriobójczą. Np. gdy badamy żywność i zalejemy jakimś środkiem
dezynfekcyjnym to jeśli mikroorganizmy są na zewnątrz żywności to szybciej są
zabijane niż te w środku, bo środek dezynfekujący musi wniknąć do wnętrza żywności
by zabić te mikroorganizmy.

4) bakterie żyjące w środowisku kontaktują się z różnymi związkami i muszą reagować

na nie natychmiast. U nich powierzchnia jest bardzo duża w porównaniu z ich masą
dlatego ta reakcja jest bardzo szybka, ale prosta. System odbioru sygnałów i reakcja są
proste. U bakterii występuje układ 2 składnikowy umożliwiający odbiór i reakcję na
zmianę temperatury, ciśnienia, pH, składu pokarmu. Ten system w błonie składa się z
białka sensorowego, które po odbiorze sygnału ulegają autofosforylacji (fosforylacja
histydyny). Sygnał przechodzi dalej, dochodzi do aktywacji białka regulatorowego o
funkcji czynnika transkrypcyjnego. Dochodzi do transkrypcji odpowiednich genów i

24

reakcji komórki bakteryjnej. Koniec przez działanie swoistej fosfatazy, która usuwa
grupę fosforanową białka sensorowego.

Odbiór sygnału ze środowiska może spowodować przemieszczenie się całej komórki
w środowisku wodnym czyli taksji.
Występują:
- fototaksje
- chemotaksje – ruchy bakterii w kierunku substancji odżywczych (chemotaksja
dodatnia) czyli w kierunku atraktantów, repelenty to substancje od których bakterie
uciekają – czyli wykonują chemotaksję ujemną.
Odbiór sygnałów ze środowiska to nie jedyny mechanizm umożliwiający regulacje
metabolizmu. Jest też „wyczucie obecności” czyli autoindukcja (quorum sensing)
w ten sposób regulowane są:

- bioluminescencja u Vibrio fisheri na skórze ryb, głowonogów
- pok. wykorzystywane przez te bakterie stwarzają optymalne warunki do
podziałów, prowadzi do świecenia
- tworzenie biofilmów, antybiotyków
- synteza i uwalnianie czynników wirulencyjnych.

Bakterie wytwarzają autoinduktory (u G +) są to pochodne seryny np.
lakton homoseryny, są to krótkie polipeptydy, służą do monitorowania
stopnia zagęszczenia własnej populacji.

25

Gdy optymalne warunki do wzrostu bakterii, to szybko się dzielą, wysokie
zagęszczenie, jeśli chcą się utrzymać w tych warunkach to dochodzi do ekspresji
odpowiednich genów – zwiększona synteza cząsteczek autoinduktora i synteza protein
zależna od cząsteczek laktonów. W ten sposób można kontrolować produkcję toksyn u
Pseudomonas uszkadzających komórki eukariotyczne. Gdy ma złe warunki to nie
produkuje toksyn by oszczędzić energię, a gdy jest w organizmie to szybko się dzieli,
jest dużo autoinduktorów, ekspresja genów i produkcja toksyn, by niszczyć kolejne
komórki i rozprzestrzeniać się.
Gdy stężenie autoinduktorów jest niewielkie to dochodzi do sporulacji czyli tworzenia
endospor.

U bakterii też występują reakcje na środowisko.

Przez syntezę analogów hamujących można zminimalizować ilość namnażania się
bakterii, np.: gronkowce hamują wzrost pałeczek gram (-)

5) Uzyskiwanie energii przez mikroorganizmy – metabolizm energetyczny:

Organizmy chemotroficzne:
- chemoorganotrofy
- chemolitotrofy
Uzyskanie energii tzn. utlenianie substratu i uzyskanie elektronu, który można
przenosić przez przenośniki, w trakcie czego powstaje energia. Elektron przenoszony
jest na ostateczny akceptor. Ważne jest źródło elektronów i akceptor ostateczny, bo
tym różnią się bakterie.

Chemoorganotrofy – źródłem elektronów są związki organiczne (np cukrowce).
Ostatecznym akceptorem jest endogenny związek organiczny w przypadku
fermentacji. W przypadku oddychania tlenowego akceptorami mogą być sole
azotanowe, siarczanowe, CO

2

, (powstaje wtedy metan u archeonów metanogennych).

Akceptor

Produkt redukcji

Tlenowce

O

2

H

2

O

Beztlenowce

NO

3

-

NO

2

-

Np. E. coli

26

NO

3

-

NO

2

-

, N

2

O, N

2

Denitryfikacja

–

dysymilacyjna

redukcja azotanów

SO

4

2-

H

2

S

CO

2

CH

4

Metanogenne bakterie

S

0

H

2

S

Desulfomonas

Fe

3+

Fe

2+

Bacillus

SeO

4

2-

Se, HSeO

3

-

Aeromonas, Bacillus

Fumaran

Bursztynina

Walionella (to nie fermentacja)

6) oddychanie tlenowe

oddychanie

tlenowe,

ATP tworzy się siła
protonowa

(gradient

powstaje

na

etapie

flawoproteiny

ubichinonu

Q,

cytochromie, powstaje
ostatecznie H

2

O. przy

obecności

syntazy

powstaje ATP

Siła protonowa u bakterii wykorzystywana jest do:
- tworzenia ATP
- ruchliwości
- aktywnego transportu
Siła protonowa może powstawać przy wykorzystaniu związków org lub energii świetlnej
7) Glikoliza – szlak EMP (Embdena – Meyerhofa – Parnasa)

(EMP – jest najbardziej rozpowszechnionym w świecie drobnoustrojów szlakiem, to enzymatyczny rozkład
glukozy i innych cukrów do kwasu pirogronowego)

27

! gdy brak aldolazy
fruktozodwufosforanowej, to
występuje szlak Endnera –
Doudoroffa czyli 2-keto-3-
deoksy – 6-
fosfoglukonianowy.
Nie wszystkie bakterie potrafią
prowadzić glikolizę, jeśli nie
to prowadzą szkla HMP lub
HMP i EMP

8) Szlak HMP – heksozomonofosforanowy (cykl pentozowy) . Produkty przejściowe

to związki to związki wykorzystane w procesach syntez np. rybulozo – 6- fosforan.
Powstaje też pirogronian włączony do cyklu Krebsa. Fosforylacja oskydacyjna to
oddychanie.

9)

Szlak Entnera – Doudoroffa

– (szlak rozkładu węglowodanów występujący u bakterii,

szczególnie często spotykany u gatunków z rodzaju Pseudomonas. Organizmy te nie mają enzymów

28

katalizujących pierwszą fazę glikolizy, takich jak heksokinaza i fosfofruktokinaza. Początkowe reakcje
rozkładu glukozy przebiegają tak jak w cyklu pentozowym do momentu utworzenia 6-fosfoglukonianu.
. związek ten pod wpływem dehydratazy 6-fosfoglukonianowej (enzym specyficzny dla tego szklaku)
ulega odwodnieniu i powstaje 2-keto-3deoksy-6-fosfoglukonian, który z udziałem drugiego
specyficznego enzymu – aldolazy 2-keto-3deoksy-6-fosfoglukonianowej – rozszczepia się na
pirogronian aldehyd 3-fosfoglicerynowy. Powstały aldehyd jest przekształcany zgodnie z reakcjami
glikolizy w pirogronian.)

Jeśli bakterie rozkładają 1 cząsteczkę glukozy szlakiem EMP, krebsa, i łańcuchem
oddechowym to powstaje 38 cząsteczek ATP. Jeśli zamiast EMP jest szlak HMP to
wydajność jest mniejsza o dwie cząsteczki czyli 36 cząsteczki ATP. Przy szlaku E-D
powstaje 25 cząsteczek ATP, a bilans to 23 cząsteczki.

10) są gatunki bakterii, które mogą używać tylko jednego szlaku, ale są też takie

cowykorzystują HMP, EMP, HMP i ED. Wszystkie archeony nie mogą
wykorzystywać EMP – one wykorzystują ED

11) oddychanie beztlenowe może przebiegać podobnie jak w przypadku tlenowego, gdy

ostatecznym akceptorem są siarczany i azotany, S

0

. Na pewnym etapie łańcucha

oddechowego elektron jest przenoszony nie na O

2

ale na S

0

, SO

4

2-

, NO

3

-

HMP, EMP, ED

→

cykl krebsa

→

łańcuch oddechowy (z cytochromu C reduktaza

siarczynowa lub azotynowa na SO

4

2-

lub S

0

lub na NO

3

-

Wykład 7 mikrobiologia 2006-11-14

1) akceptorem elektronów może być też NO

3

-

, SO

4

2-

, S

0

29

Jako ostateczny akceptor elektronów mogą występować związki azotu. Niektóre bakterie
prowadzą denitryfikacje = dysymilację. Z łańcucha oddechowego elektrony przenoszone są
na związki azotu.
Denitryfikację mogą prowadzić Enterobacteriaceae z NO

3

-

→ NO

2

-

(denitryfikacja

częściowa) inne przeprowadzają cały proces od NO

3

-

→ N

2

(denitryfikacja całkowita).

Ten proces pozwala uzyskać energię w całości z tego procesu i uwalnia azot do atmosfery.
Proces ten jest gospodarczo wykorzystywany w oczyszczalniach ścieków (ścieki mają dużo
azotu).
W glebach denitryfikacja jest niekorzystna, ponieważ pozbawia ją azotu i trzeba nawozić.
Proces ten jest bardzo ważny w bioremediacji np.: gdy usuwamy plamę ropy gdy nie ma
możliwości prowadzenia procesu w warunkach tlenowych to wykorzystuje się denitryfikację
dodając azotowe związki.

2) siarczany jako ostateczny akceptor elektronów. Siarczany nie mogą być

wykorzystywane bezpośrednio do akceptowania elektronów, tylko muszą ulec
redukcji!

Dysymilacyjna redukcja siarczanów prowadzi do pojawienia się siarczków w środowisku
np. w morzu czarnym gdzie w strefie przydennej są warunku beztlenowe. Morze czarne –
bo siarczki nadają czarną barwę dnu i woda wydaje się czarna.
3) związki organiczne jako ostateczne akceptory elektronów.

Źródłem elektronów może być związek organiczny, ale niektóre bakterie
wykorzystywać związki organiczne jako ostateczny akceptor elektronów.

Fermentacje – istotą jest uzyskanie energii. Etanol powstaje bo inaczej cały proces
zatrzymałby się, ale jest to produkt uboczny.

30

a) fermentacja mlekowa (homofermentacja) – powstaje jeden produkt.
(bakterie muszą redukować NAD zredukowany – musi być reoksydowany. Uwolniony
NAD może być wykorzystany jako akceptor elektronów w glikolizie)

kwas mlekowy ←(NAD)

-1

pirogronian (powstaje w glikolizie)

Homofermentacja mlekowa:

b) fermentacja mlekowa (heterofermentacja)
Najczęściej bakterie prowadzą fermentacje, która ma wiele produktów. Jest to
heterofermentacja mlekowa. Oprócz kwasu mlekowego powstaje też CO

2

. bakterie te

nie mają aldolazy, który rozszczepia fruktozo 1,6 – bisfosforan. Od glukozy do
aldehydu -6- fosfogilicerynowego proces przebiega inaczej niż w zwykłej fermentacji.
Powstaje też ksylulozo – 5- fosforan z którego powstaje acetylofosforan i
gliceraldehyd – 3- fosforowy i powstaje kwas octowy. Z udziałem dehydrogenazy
powstaje aldehyd octowy.

Kwas octowy, mlekowy, etanol i CO

2

to produkty fermentacji hetero. Ten typ

fermentacji wykorzystywany jest w przemyśle mleczarskim, a etanolu powstaje tam
bardzo mało. Zachodzi też w produkcji kiszonek, kwaśnych ogórków. Wytwarzanie
etanolu zachodzi z udziałem acetyloCoA.

c) fermentacja alkoholowa – prowadzona przez drożdże i bakterie Zymomonas.
- proces powstania alkoholu bez acetyloCoA
- fermentacja alkoholowa

31

d) fermentacja 2,3 butanodiolowa przy produkcji masła produkt pośredni do kwas.

Polega na przekształceniu dwóch cząsteczek pirogronianu:

e)

e) fermentacja kwaśna mieszana = fermentacja mrówczanowa – bo produkty

powstające mogą być wytworzone w różnych ilościach, ale zawsze powstaje
mrówczan. (↓ mieszanina kwasów obniża pH do 4,4)

f) fermentacja propionowa – znaczenie dla człowieka przy produkcji serów np

ementaler. Występuje więcej produktów pośrednich

szczawiooctan → malainian → fumaran → ... → propioinian. Występuje to u
przeżuwaczy.
g) fermentacja prowadzona przez bakterie Clostriudium

32

Tą fermentacje prowadzi Clostridium butylicum

4) reakcja Sticklanda – fermentacja aminokwasów przez bakterie Clostridium sp.
Jeden aminokwas np.: alanina jest donorem, a drugi jest akceptorem.

5) U bakterii fototroficznych wykorzystywana jest energia świetlna. Wypychany jest

elektron z bakteriochlorofilu. Wykorzystywana jest siła protonowa do produkcji ATP.

a) fototrofia- podział na:

- sinice – fotosynteza oksygenowa podobna do roślinnej
- bakterie purpurowe i zielone – fotosynteza anoksygenowa bez wydzielania O

2

, w

warunkach beztlenowych i mają jeden fotosystem.

b) Sinice do uzyskania energii potrzebują chlorofil z P700 i P680. U bakterii

purpurowych wykorzystywane jest promieniowanie dłuższej fali świetlnej. Poza
chlorofilem wykorzystywane są fikoerytryna (wykorzystuje promieniowanie o innej
długości fali świetlnej, wybity elektron przekazywany na bakteriochlorofil). Padające
światło wybija elektron z bakteriochlorofilu potem elektrony są przekazywana na
kolejne przenośniki aż do ferrodoksyny.

33

6) bakterie purpurowe bezsiarkowe wykorzystują bakteriochlorofil.

7) u bakterii siarkowych nie fumaran, a siarkowodór jest dawca elektronów.
8) U bakterii zielonych przebieg reakcji jest inny

9) Redukcja NAD u bakterii zielonych i purpurowych
H

2

S, S

2

+ NAD

+

→ S, SO

4

2-

+ NADH + H

+

(nad strzałką ATP → ADP + Pi)

10) Metabolizm

chemolitotrofów

uzyskuje

energię

z

utleniania

związków

nieorganicznych. Akceptorem jest O

2

lub S

0

, NO

3

-

, SO

4

2-

i powstaje siła protonowa

wykorzyst przy produkcji ATP.

34

a) bakterie nitryfikacyjne – utlenianie związków amonowych do azotynów – pierwszy

etap i azotynów do azotanów – drugi etap.

Bakterie 1 prowadzą pierwszy etap i są to nitrozo- bakterie









Bakterie z przedrostkiem nitro – utleniają azotyny do azotanów. Proces nie wymaga
energii.









Bakterie przeprowadzające obie fazy zmieniają postać amonową na azotany.

11) metabolizm bakterii wodorowych.
H

2

jest utleniany a elektrony przechodzą na ubichinon Q, cytochromy a, b, a

3

i oksydazę

cytochromową. Występują dwa rodzaje hydrogenaz – jedna w cytoplazmie, a jedna w
błonie , ale raczej nie występują w tym samym organizmie.

Wykład 8 mikrobiologia 2006-11-21

1) Organizmy hemolitotroficzne – uzyskują energię z utleniania związków

nieorganicznych, a źródłem elektronów są związki nieorganiczne.
a) Bakterie wodorowe mają dwie hydrogenazy: hydrogenazę I zawierającą Fe i

hydrogenazę II z NiFe

b) Bakterie hemolitotroficzne siarkowe – utleniają związki siarki zredukowane

- pierwsze wykorzystują siarkowodór, zasiedlają wody zanieczyszczone np. Betiatoa

35

- druga grupa – bakterie tionowe – nie odkładają siarki tylko utleniają i powstają
produkty pośrednie siarczyny, siarczany, będące źródłem elektronów, który przepływa
przez łańcuch oddechowy.

c) Archeony: Sulfolobus, i Cordariella – występują w gorących źródłach i utleniają

siarkowodór pochodzenia wulkanicznego.

2) Przepływ elektronów przy redukcji związków żelaza. Działa rustycjanina – enzym

odbierający elektrony ze związku żelazawego, powstaje związek żelazowy, a elektorny
ida na bardzo krótki łańcuch oddechowy: Fe, cyt a i cyt c

3) Karboksydobakterie – wykazują zdolność do utleniania CO i tak uzyskują elektrony

np: Pseudomonas Carboxidovorans; mają też hydrogenazę związaną z osłonami, więc
mogą

wykorzystać

H

2

cząsteczkowy

jako

źródło

elektronów.

Są

one

chemiditoheterotrofami.

4) Metabolizm energetyczny

- hemoorganoheterotrofy - źródło energii to związki organiczne, ale przebieg procesu

uzyskiwania energii jest zróżnicowany, może być utleniany w szlaku EMP, HMP i
ED. Ostatecznym akceptorem elektronów mogą być NO

3

, SO

4

;

innym źródłem energii może być energia świetlna (sinice)
- chemolitotrofy

5) Biosynteza

- z różnicowany jest metabolizm wiązania CO

2

u bakterii i archeonów cheterotroficznych.

Może się on odbywać w cyklu:
a) krebsa redukcyjny TCA
b) cykl Calvina
c) redukcyjny cykl – CoA
d) cykl 3 hydroksypropionowy

ad. b) cykl Calvina – kluczowy enzym to: karboksylaza, produkt wiązania 3-
fosfoglicerynian, drobnoustroje sinice, bakterie purpurowe, bakterie nitryfikacyjne

ad. a) syntaza α – ketoglutaranowa, licza; α – ketoglutaran, izocytrynian, pirogronian;
bakterie zielone, siarkowe

ad. c) dehydrogenaza, CO, mrówcza, pirogronian; bakterie redukujące SO

4

,; bakterie

homoacetog.

ad. d) karboksylaza propionylo – CoA, malonylo CoA, metylomalonylo CoA, ; bakterie
zielone, bakterie bezsiarkowe

ad. b) cykl Calvina – najważniejszy związek Rybulozo 1,5 – bisfosforan, bo ulega
karboksylacji przy pomocy enzymu karboksylazy – etap karboksylacji
- rozszczepienie na fosfotriozę
- 3 fosfoglicerynian jest redukowany z wytworzeniem heksoz

- 1,3 bisfosfoglicerynian redukowany jest przy użyciu NADP

+

- regeneracja związku sześciowęglowego czyli rybulozo 1,6 bisfosforan

ad. a) odwrotny cykl TCA
- tam gdzie jest dekarboksylacja, jest karboksylacja, a gdzie utlenianie tam redukcja.
Ostatecznie powstaje heksoza

ad. d) z udziałem acetylkoCoA (nie trzeba na egzamin)

36

ad. e) z udziałem hydroksypropionylu
- AcetyloCoA ulega karboksylacji, która występuje dwa razy
- MalonyloCoA jest wykorzystywany w cyklu kwasu glioksalowego.

6) Główne szlaki anaboliczne (ważne na egzamin)

7) Źródło azotu dla organizmów prokariotycznych

Amoniak pozwala na syntezę glutaminianu z α – ketoglutaranu. Szczawiooctan i
pirogronian są aminowane i powstaje aminokwas. Gdy NH

3

jest niedostępny bakterie

mogą go uzyskać przez asymilacyjną redukcję azotanów, źródłem może być mocznik
rozkładany przez ureazę – enzym rozszczepiający CO

2

, H

2

O i NH

3

. Źródłem azotu mogą

być poza amoniakiem, mocznikiem również aminokwasy bezpośrednio włączone do
procesów.

37

- w warunkach laboratoryjnych źródłem azotu jest pepton – mieszanina wolnych
aminokwasów i oligopeptydów powstałych przez hydrolizę białka. Peptony różnią się
składem białkowym i hydrolizą (chemiczna udziałem kwasu solnego i enzymatyczna).
Pepton może być mięsny (z użyciem serca wołowego). Pepton może z mieszaniny kilku
peptonów powstałych w wyniku wystąpienia różnej hydrolizy.

- jest też grupa mikroorganizmów, która potrafi wykorzystywać azot cząsteczkowy.
Włączenie N

2

zachodzi z udziałem mikroorganizmów wolnożyjących lub dopiero po

związaniu z roślinnymi korzeniami – tzw. bakterie brodawkowe formy symbiotyczne.
Proces zachodzi z udziałem kompleksu nitrogenazy. Składa się z 2 białek: reduktazy
dinitrogenazy (białko żelazowe dostarcza elektronów z ferredoksyny) i dinitrogenazy
(białko Fe

2+

/ Mo

2+

)te elektrony wykorzystywane do redukcji N

2

do NH

3

. W reakcji

redukcji N

2

zużytych jest 16 cząsteczek ATP.

- formy umożliwiające to azotobacter lub formy wolnożyjące mające geny zlokalizowane
w plazmidach i mogące je przekazywać na szczepy środowiskowe. Są to formy tlenowe.
W glebie występują Clostridium pasterianum - laseczka G (+) beztlenowa, będąca
bakterią fermentującą, a energię uzyskaną z fermentacji wykorzystują do wiązania N

2

.

wydajność procesu jest 10- krotnie wyższa u azotobacter niż u Clostridium pasterianum –
ale ich jest więcej.

- formy symbiotyczne to Rhizobium i Bradyrhizobium, Mezorhizobium, Azyrhizobium.
Rhizobium rośnie szynko, Brady – wolniej i wchodzi w symbiozę z soją. U rhizobium
występuje symbioza specyficzna z określonymi gatunkami rośliny np. Rhizobium phaseoli
– tylko z fasolą. Jest to związek bardzo ścisły, choć nie zawsze, Rhizo i Brady mogą być
bakteriami wolnożyjącymi w glebie, ale wtedy nie wiążą N

2

. mogą one przyłączać się do

lektyn - glikoprotein roślin motylkowych wiążących się z wielocukrami na ścianie
komórkowej u Rhizobium. Jeśli dojdzie do takiej reakcji to komórka bakterii namnaża się
w komórkowy tetraploid , tkanka się rozrasta i powstaje brodawka. Bakterie wolnożyjące
z brodawki przechodzą w bakterioidy. Dopiero ta forma bakterioidalna przechodzi w
symbiotyczną, zdolną do wiązania N

2

.

- komórka roślinna dostarcza malonian, fumaran, czterowęglowe kwasy – 2 karboksylowe
dla bakterioidów. A bakterioidy redukują N

2

→ NH

3

, a synteza glutaminowa włącza je do

szlaków anabolicznych. Ale musi być środowisko beztlenowe, leghemoglobina –
czerwona w brodawce korzeniowej wiąże O

2

. poza tym występuje bakterioidalna błona

chroniąca przed dopływem O

2

do brodawki. Obecność O

2

inaktywuje enzymy

odpowiedzialne za wiązanie N

2

- usiłowano przenieść geny odpowiedzialne za wiązanie N

2

do rośliny, ale jest to

niemożliwe, bo nie można stworzyć warunków beztlenowych.

- w starszych brodawkach leghemoglobina ulega degradacji i powstaje zielona bilirubina

- również sinice o grubych ścianch – heterocysty nogą wiązać N

2

a gruba ściana chroni

przed O

2

.

38

8) Źródło siarki – asymilacyjny szlak redukcji

występują dwa związki
nietypowe, pośrednie. Przy
obecności ATP powstaje
adenozyno – 5-fosfosiarczan, a
potem fosfoadenozyno – 5 –
fosfosiarczan.
Cały proces przebiega
wewnątrz komórki.

9) fosforany
- ze środowiska pobierany jest ortofosforan i łączy się ze zw, wydziela się fosfor.
- bakterie mogą uwalniać fosfor związany ze skał nierozpuszczonych, wydzielając
siarkowodór, który je rozpuszcza

BUDOWA WIRUSÓW

1) wirusy to:
- bezwzględne wewnątrzkomórkowe pasożyty wielkości 18 – 300 nm
- nie rozmnażają się przez podział, są niezdolne do rozmnażania poza komórkom

gospodarza

- niezdolne do metabolizmu energetycznego i syntezy białek poza organizmem

gospodarza.

- występują w formie pozakomórkowej jako wiriony (cząstki wirusowe) zbudowane z

genom (RNA lub DNA) i proteinowego kapsydu. Niektóre mają membranowe osłonki
składające się z lipidów, protein i glikoprotein

2) kształt i symetria wirusów
- wiriony nagie ikosaedralne (o symetrii kubicznej)
- z osłonkami ikosaedralne
- nagie helikalne
- helikalne z osłonkami
- o budowie złożonej – mają główkę o symetrii ikosaedralnej, pochewkę o symetrii

helikalnej, płytkę podstawową i włókienka kurczliwe.

3) komórki atakowane przez wirusy to komórki roślinne, zwierzęce i bakteryjne i tak
wirusy nazywamy:
- roślinne
- zwierzęce
- bakteriofagi – fagi

wirusy mogą być wielościenne, czy osłonięte.

39

4) kapsyd – składa się z pojedynczych podjednostek zwanych kapsomerami
zbudowanych z białek sferycznych. Ikosaedralne wirusy mają 20 ścianek, a każda z nich
jest trójkątem.
- zróżnicowane są genomy DNA lub RNA. U zwierząt i bakterii mają głównie DNA, a u
roślin RNA
- DNA mają jedno lub dwuniciowe, może być to liniowe jednoniciowe DNA, lub forma
kolista
- dwuniciowe DNA może być liniowe, lub liniowe dwuniciowe z pojedynczymi
odcinkami, dwuniciowe z połączonymi na końcach pojedynczymi nićmi, dwuniciowy
kolisty









- RNA mogą być jednoniciowe:
a) gdzie nić jest pozytywna tzw. „+” nić – taki genom, który po wniknięciu do komórki
może być na nim syntezowane białko
b) negatywne – nie może pełnić takiej f. mRNA; z udziałem replikazy dobudowuje się
druga nić tzw. forma pośrednia, powstaje ona się rozplata ?
c) liniowy genom segmentowany
d) liniowy genom segmentowany podwójnie – 2 nici pozytywne
e) segmentowany nić negatywna

- dwuniciowe RNA
a) liniowa forma segmentowana

Wirusy nie mają budowy komórkowej!

Wykład 9 mikrobiologia

1. Wł. Wirusów nagich czyli bez osłonki:

a. Nie wykazują w środowisku wrażliwości na temp., kwaśny odczyn, proteozy,

detergenty, wysuszanie

b. Mogą być łatwo rozprzestrzeniać (w kurzu, drogą kropelkową lub w bezpośrednim

kontakcie)

c. Przeżywają w jelitach
d. Przeżywają oczyszcza ścieków nieprawidłowe
e. kom. gosp. Opuszczają przez lizę

2. Wł. Wirusów z osłonką

a) osłonki zachowują swą strukturę wyłącznie w roztworach wodnych, są łatwo
niszczone przez wysuszenie, w środow. Kwaśnych, pod wpływem detergentów i
rozpuszczalników co prowadzi do inaktywacji wirusa
b) nie przeżywają w drogach pokarmowych
c) rozprzestrzeniają się w dużych kroplach, wydzielinach, transplantowanych
organach i podczas transfuzji krwi
d\) kom. gospodarza opuszczają przez lizę lub pączkowanie

40

3. Wirus HIV odpowiada za zespół niedoboru odporności

a) ma kapsyd z informacją genetyczną i pojedynczymi enzymami umożliwiającymi
wniknięcie wirusa do gospodarza, np. endonukleaza oraz enzymy umożliwiające
rozmnażanie

wirusa

w

gospodarzu.

b) Na powierzchni kapsydu jest warstwa lipidowa- pozostałość bł. Gosp., oraz
powierzchniowej glikoproteiny zw. peplomerami- i one przyłączają cząstkę wirusa do
kom. gospodarza i ma wł. Antygenowe co pozwala tworzyć szczepionki ale te
glikoproteiny są b. zmienne więc te szczepionki są nieskuteczne.

4. Komórki gospodarza mogą być bakterie i wtedy jest bakteriofag = fag i one mają genom z
2-niciowego DNA i b. rzadko 1-niciowego DNA i RNA

5. cykl życiowy wirusów – lityczny
1-2 absorbcja – rozpoznanie receptorów na kom. i przyłączenie się do niej. Receptory
rozpoznawane przez wirusa to muko lub lipoproteiny (zakończenie dla receptoru to kwas
scialowy. Receptor może występować na kom nie stanowiąc wyjściowej kom. dla replikacji i
wtedy dochodzi do aglutynacji.
Wirus nie przyłącza się do wszystkich kom, tylko niektórych – specyficzność
3- penetracja – przeniknięcie wirusa przez ścianę lub błonę kom. i może sie odbyć przez:
- u bakteriofagów wstrzyknięcie tylko genomu a na zewnątrz występuje kapsyd
- u małych wirusów rozluźnienie lokalne struktury błony i wniknięcie całego wirionu
- u zwierzęcych wirusów przez endocytozę ( nie występuje u prokariota) i po zakwaszeniu
dochodzi do uwolnienia kwasu nukleinowego i degradacji kapsydu
- lub przez fuzję błon u wirionów z osłonką


RYSUNEK



4 - uwolnienie genomu
5-7 synteza makromolekuł i replikacja:
* wczesny mRNA i białka wczesne ( hamują replikację DNA komórek gospodarza)
* replikacja genomu w cytoplazmie lub jądrze
* późny mRNA i białka strukturalne tworzące kapsyd

* posttranslacyjna modyfikacja protein ( fosforylacja, glikozylacja – zależy w jakich

komórkach rozwija się dany wirus np. glikolizacji nie ma u bakterii

8- składanie i dojrzewanie cząstek wirusowych. Mogą być osobno tworzone genom i kapsyd i
są składane lub kapsyd opłaszcza już tworzony genom
9- opuszczenie komórki gospodarza przez lizę, egzocytozę lub pączkowanie


RYSUNEQUE

6. Można hamować rozwój wirusów przez:
a) zapobiegnięcie połączenia z receptorem
b) wstrzyknięcie genomu
c) inhibitory proteaz uniemożliwiające składanie wirusów
7. Replikacja uzależniona jest od typu genomu:

a) jednoniciowe RNA – nić pozytywna bezpośrednio wykorzystywana do syntezy
protein i jest matrycą do wirusowej replikazy i powstaje druga nic „minus”. Potem nici
się rozszczepiają i „minus” wnika do wirionu

41

b) druga nić RNA. Działa polimeraza RNA zależna RNA. Na bazie nici
komplementarnej dobudowuje się mRNA i z udziałem replikazy buduje się nić
komplementarna RNA i odtwarza się genom wirusowy.

c)


d) większość DNA wirusów





e)



genom wbudowany jest w chromosom komórki gospodarza – lizogenizacja
tak powstaje retrowirus.
Wirus w fazie komórkowej występuje w postaci kwasu nukleinowego.

8. zakażenia lityczne i lizogeniczne u bakterii
- chromosom komórek bakterii wnika do gospodarza i namnaża się oddzielnie
- ale może połączyć się z chromosomem gospodarza, powstaje profag, czyli inaczej

prowiurs (ogólna nazwa( i om może się dzielić i być dziedziczony. W pewnym
momencie chromosom wirusa ulega wycięciu z genomu gospodarza i ulega procesowi
litycznemu.

- u bakterii maczugowca błonicy zdolność do wytwarzania toksyn zależy od

zakażonego wirusem bakteriofaga β i tworzenia profaga. Inne wirusy nie wytwarzają
toksyn, bo jest to cecha szczepowa, klonalna

- u wirusów zw., retrowirusów występują transformacje onkogenne wywołujące raka.
9. Dane wykorzystywane w klasyfikacji:
a) budowa wielkość, morfologia wirionów, rodzaj genomu
b) sposób replikacji
c) właściwości chorobotwórcze
d) sposób rozprzestrzeniania się
e) rodzaj atakowanych komórek (bakteria, roślina, zwierzę)
f) tropizm tkankowy lub narządowy
g) właściwości immunologiczne, antygenowe zlokalizowane na kapsydzie
10. W laboratorium stosuje się metody hodowlane wirusów na zwierzętach i patrzy się na
efekty cytopatyczne. Wykorzystuje się białe myszy, świnki morskie, fretki, a czasem inne
np. małpy, bo tylko u nich żyje dany wirus.
- wprowadzono hodowlę wirusów na ptasich zarodkach, stosuje się zarodki kurze, i
przepiórcze w 9 - 15 dniu życia i na nich się namnaża wirusy i ogląda stany chorobowe
wywołane przez wirusa.
- ostatnio wprowadza się hodowlę komórek eukariotycznych na szalkach i one są
nieśmiertelne bo wyprowadzane z linii nowotworowych i można na nich hodować wirusy.
Można zauwazyć, że wirus uszkadza komórki, powstają łysinki, zatrzymuje się mitoza,
replikacja, zmiany w chromosomach, wtręty komórkowe – skupiska wirusów otoczonych
białkiem występujących wewnątrz jądra lub w cytoplazmie.

42

- jednak do identyfikacji wirusa stosuje się testy immunoenzymatyczne, w warunkach
laboratoryjnych tworzy się przeciwciała rozpoznające odpowiedni wirus w króliku, któremu
wyciąga się potem krew z serca i on zasypia, a surowicę się wiruje i ma się przeciwciała.

11. Drogi zakażenia i narządy bezpośrednio i pośrednio atakowane:

a) grypa – zakażona droga oddechowa, atakowany jest układ oddechowy oraz czasem
płuca, ogólny stan zdrowia; Rhinowirusy – przeziębienie namnaża się w komórkach
nabłonka które zabijają potem
b) odra – nawet po roku utrzymuje się stan podatności na zakażenia drobnoustrojowe
c) zakażenie ślinianek przyusznych
d) echowirusy – atakują układ pokarmowy, oddechowy a nawet nerwowy. Wydalane
są masowo do wody z kałem. Zarażenie jest groźne w okresach powodzi.
e) rotowirusy – zakażają przewód pokarmowy u dzieci powodując letnie biegunki
f) wścieklizna – jeśli nie podejmie się terapii to kończy się zgonem. Wywołana jest
przez wirusa wścieklizny, a choroba wściekłych krów to encefalopatia gąbczasta
mózgu a nie choroba wirusowa. Wściekliznę leczy się surowicami antywirusowymi.
g) kleszczowe zapalenie mózgu
h) HIV namnaża się w komórkach dendrytycznych i niszczy mechanizm
odpornosciowy. Człowiek umiera np. na zapalenie płuc

12. Niektóre onkogeny w retrowirusach:

Obl

Kinaza białkowa

Mysz, kot

Białaczka
limfocytów

pre-B,

mięsak

erb-B

Receptor

EGF,

czynnik

wzrostu

komórek nabonka

Kurczę

Erytroleukemia,
włókniako-mięsak

fes

Kinaza białkowa

Kot, kurczę

Mięsak

Fms

Receptor

M-CSF,

czynnik
stymulacyjny
tworzenia

kolonii

makrofagów

13. Struktura wiroidu:
- nagi bez otoczek, cząsteczka RNA. Koliście zamknięta jednoniciowa cząstka RNA
10 razy mniejsza od wirusowego RNA. Zakażają rośliny.

- w postaci rozluźnionej to jednoniciowe RNA koliste, a naprawdę tworzy strukturę
szpiliki

- nie jest matrycowym RNA
14. Priony:

- małe białkowe zakaźne cząstki oporne na inaktywację czynników niszczących kwasy
nukleinowe
- nie przybywają z zewnątrz jak wirusy

43

- priony zbudowane z 250 – 300 aminokwasów. normalnie produkowane przez
komórki, ich struktura jest helikalna i one są wydzielane na zewnątrz komórki. Jak
dojdzie do mutacji tych białek to powstają formy zakaźne. Są magazynowane w
wodniczkach komórek CUN. PrPc to formy niezmutowane a formy PrPsc zmutowane
zamiast leucyny mają prolinę w pozycji 200
- białka prionowe o zmienionej strukturze konformacyjnej jesty infekcyjne, może
zmieniać konformacje białka zdrowego po przyłączeniu się do niego i powstaje
konformacja β-kartki i one uszkadzają komórki nerwowe.
- w pęcherzykach gromadzą się priony i one zmieniają mózg w strukturę gąbczastą jak
u szalonych krów

15. Choroby prionowe u ludzi
a) kuru – ludożercy zjadali móżdżki
b) Kreutzfelda – Jacoba – droga zakażenia nieznana, chyba dziedziczna, choroba
rozwija się od miesiąca do 10 lat
c) syndrom Gerstmanna – Straüsslerra – Scheinkera – utrata koordynacji i otępienie
odziedziczenie mutacji: w genie PrP
d) śmiertelna rodzinna bezzeność

16. Choroby prionowe u zwierząt:
a) zwierzęta tracą koordynację, czują silne swędzenie. Występuje u kóz, bydła, kotów,
norek i jeleni.

Wykład 10 mikrobiologia

1. MUTACJE PUNKTOWE I ICH EFEKTY

Przyczyną zmienności mogą być mutacje spontaniczne, które zachodzą bez
konkretnej przyczyny. Częstość mutacji spontanicznych waha się między 10

-4

a 10

-11

, więc

średnio mutacje spontaniczne występują z częstotliwością 10

-5

dla jednego genu na komórkę.

Częstość mutacji jest podobna jak u eukariota. Częstość mutacji spontanicznych na jedną parę
nukleotydów wynosi 10

-8

. Mutacje mogą pociągać za sobą zmiany fenotypowe, ale nie

koniecznie, bo kod genetyczny jest zdegenerowany.

2. RODZAJE MUTACJI

44

•

Mutacje punktowe:

o

Tranzycja – zastąpienie puryny przez inną purynę, lub pirymidyny przez inną
pirymidynę

o

Transwersja – zamiana puryny na pirymidynę lub pirymidyny na purynę

o

(gdy dochodzi do zmiany ramki odczytu – przesunięcia ramki odczytu np. o
jedną parę zasad)

•

Mutacje wielomiejscowe:

o

Delecja – utrata DNA

o

Insercja – dodanie

o

Inersja – odwrócenie DNA

o

Duplikacja – powtórzenie sekwencji DNA

Konsekwencje fenotypowe mutacji punktowych:

•

gdy organizm jest protrofem – występowanie u niego auksotrofizmu – to brak
zdolności do syntezy niektórych białek. Organizm musi pobierać pokarm egzogennie,
czyli z zewnątrz.

•

Zmieniona wrażliwość na temperaturę (wrażliwość na wysoką temp.)

•

Zdolność do nabycia odporności na antybiotyk co jest związanie z zahamowaniem
transportu substancji (więc również antybiotyków) do komórki.

•

Utrata zdolności do tworzenia otoczek, co jest bardzo ważne, bo decyduje o
chorobotwórczości szczepów

•

Utrata urzęsienie, więc brak zdolności ruchy, utrata pigmentu

•

Zmiany w syntezie łańcucha oligosacharydowego w lipopolisacharydach bakterii
gram (-) (gdy łańcuchy o – swoiste przestają być tworzone, bakterie stają się formami
szorstkimi (R) – niechorobotwórczymi)

•

Utrata zdolności metabolicznych, np. brak zdolności do fermentacji cukrów

•

Zyskanie odporności na wirusy, co związane jest z modyfikacją miejsca
receptorowego

Mutacje mogą być spowodowane również czynnikami mutagennymi:

•

analogia zasad: 5- bromouracyl i 2- aminopuryna są włączane do DNA podczas
normalnej replikacji, ale ulegają tautomerycznym zmianom podobnym jak naturalne
zasady w DNA ze znacznie większą częstotliwością, co prowadzi do mutacji. (5 –

45

bromouracyl włączany jest zamiast tyminy i występuje złe parowanie z guaniną AT→
GC; 2 – aminopuryna włączana jest zamiast adeniny AT → GC; GC→ AT

•

kwas azotawy – dezaminacja A i C AT→ GC i GC→ AT

•

hydroksyloamina – reaguje z C

•

związki alkilujące: etyl i pochodne sulfonowe, nitrogen i azot (dział. 2- funkcyjne)

•

bromek etydyny

•

akrydyna –wiąże się z zasadami azotowymi w DNA niezdegradowanym

•

promienie UV – pochłaniane przez pirymidyny (260 nm- max). Najpierw powstają
dimery T i C – to powoduje zniekształcenie helisy, tworzenie dimerów nie jest samo w
sobie mutagenne, (dopisane: mutacja powstaje dopiero podczas próby naprawy
dimerów)

•

Promieniowanie jonizujące – rozszczepia lub degraduje DNA

Mutacje można usunąć przez, np.: przez:

•

fotoreaktywacje – fotoliaza syntetyzowana przez bakterie przekształca dimery tyminy
i cytozyny zaindukowane przez dzianie UV na powrót w wyjściową formę
monomeryczną w obecności światła (320 – 390 nm). Wskazane fragmenty są
wycinane

•

przez endonukleazę restrykcyjną, która wycina uszkodzony fragment DNA,
polimeraza dosyntetyzowuje brakujący fragment, a ligaza go włącza do DNA.

•

Reakcja SOS zwiększenie zdolności reperacji DNA. Jest 17 genów odpowiedzialnych
za to ( w systemie SOS, w którym polimeraza III DNA wstawia naprzeciw dimeru
tyminy jakąkolwiek zasadę, aby tylko replikacja mogła być kontynuowana. System
ten jest indukowany przez białko RecA, zaktywowne w wyniku oddziaływania z
uszkodzonym DNA, co z kolei inaktywuje represor transkrypcji białko LexA).

•

Jeśli uszkodzenie DNA jest bardzo duże to bakteria umiera.

3. Zmiana w aparacie genetycznym może być też związana z horyzontalnym

transferem – otrzymaniem obcego DNA przez bakterie w drodze:

a. transformacji – pobrania DNA z otoczenia
b. transdukcji
c. koniugacij

46

a. transformacja – w naturze podlega jej tylko dwuniciowy DNA o odpowiedniej

wielkości (12 tys. pz).(

transformacja jest wynikiem pobrania wolnego DNA z otaczającego

podłoża i włączenia go do genomu. Wiele bakterii, takich jak Bacillus, Streptococcus jest zdolnych do
transformacji naturalej. Zdolność komórki do pobierania DNA zależy od jej szczególnego stanu, który
nazywany jest kompetencją. Kompetencja sprowadza się do obecności na powierzchni komórki
receptorów dla DNA. U innych bakterii, takich jak E. coli, stan kompetencji może zostać zaindukowany
działaniem odpowiednich czynników chemicznych w niskiej temperaturze).

Kompetentna komórka

ma np.: na zewnątrz białka ze zdolnością do wiązania dwuniciowego DNA, większą
aktywność enzymów zewnątrzkomórkowych, a poza tym wytwarza enzymy
umożliwiające transport jednej nici do komórki, a nukleaza degraduje drugą nić DNA
przyłączonego do czynnika (białka kompetencji). Rekombinacja zachodzi przy udziale
białka rekombinazy. W naturze transformacja występuje u bakterii G(-) i G (+). W
warunkach laboratoryjnych w roztworze chlorku wapniowego umieszcza się bakterie
w temperaturze 0 – 5

o

C, a potem szybkie podgrzanie, co rozluźnia powierzchniowe

warstwy i lepiej pobierany jest DNA. Można też użyć elektroporację czli
elektryczność. Transformacja plazmidem kowalencyjnie skręconym CCC. W
odpowiednich warunkach cała cząsteczka wnika do komórki i działa jako replikon i
nie musi być homologiczny do chromosomu bakteryjnego i nie ma rekombinacji.
Utrzymanie plazmidu w komórce wymaga dużo energii, dlatego gdy jest zbędny to
jest usuwany. Transformacja plazmidem jest bardzo wygodna dla człowieka. Plazmidy
mogą występować w 200 – 300 kopiach w komórce.

47

b. transdukcja – przeniesienie fragmentu kwasu nukleinowego DNA przez wirusa z

jednej komórki do drugiej. Transdukcja fagowa gdy wirus jest wbudowany do
chromosomu bakteryjnego i wirus jest w stadium prowirusa (profaga) on może być
dziedziczony lub wycięty, ale nie zawsze dokładnie. Wirus zabrał gen z chromosomu
bakteryjnego, a część jego genów została w chromosomie bakteryjnym. Wirus
atakujący nową komórkę w cyklu litycznym może się namnażać lub integrować się z
DNA gospodarza lub przez crossing – over dojdzie do krzyżowej wymiany, co zmieni
fenotyp komórki bakterii. Jeśli chodzi o transdukcję to wykryto ją u wielu bakterii, ale
może ona przenieść tylko 1-2% chromosomu bakteryjnego E. coli. Bacillus subtilis
może przenieść 8%. Horyzontalny transfer to przyczyna zmienności.

c. Koniugacja – przekazanie informacji genetycznej z komórki dawcy do biorcy w

drodze bezpośredniego kontaktu. Jest to proces jednokierunkowy. Gdy w komórce
dawcy jest plazmid koniugacyjny i on odnajduje receptory w komórce biorcy to w
drodze transferu kopia jest przeciskana do komórki biorcy. Zarówno dawca jak i
biorca mają kopię tego samego plazmidu.

Np. z udziałem pili u bakterii G

48

lub dochodzi do mobilizacji plazmidu

retrotransfer

– gdy

występuje

koniugacja

między

komórką

z

plazmidem

samoprzekazywalnym z komórką biorcy z plazmidem mobilizowalnym ale nie
chorobotwórczym
plazmid koniugacyjny przechodzi z D do B
plazmid koniugacyjny mobilizuje plazmidy mobilizowalny
Koniugacja z udziałem plazmidu F #

Komórka HFR ma zdolność do transferu genów chromosomalnych.
Mapa genetyczna chromosomowa pokazuje ułożenie chromosomów w stosunku do siebie i
powstałe przez koniugację przerywaną. Tak utworzono mapę genetyczną. Transfer całego
chromosomu zachodzi bardzo wolno i łatwo go przerwać. Transfer łatwiej zachodzi między
przedstawicielami tego samego gatunku lub spokrewnionymi, bo inaczej nie można utworzyć
mostka koniugacyjnego. Mapa genetyczna jest 100 minutowa, koniugacja przerywana jest co
1 minutę. Mapa chromosomowa E. coli jest punktem wyjścia do badań organizacji i struktury
chromosomów bakteryjnych. (nakłada się mapę fizyczną – obrazującą miejsca restrykcyjne i
konwencjonalną na mapę chromosomową.)

4. udział fragmentów labilnych takich jak sekwencje insercyjne (odcinki proste

powtarzalne odwrócone CGATT======= TTAGC te fragmetnty i transpozony

↓
to gen transpozazy

pozwalają odszukiwać miejsce.

Geny kodujące transpozazę, która pozwala się jej wyciąć a następnie włączyć w dowolne
miejsce DNA. Sekwencje insercyjne mają też na końcach promotory skierowane na zewnątrz.

49

Sekwencje mogą się wbudować w pobliżu genu → to może mieć wpływ na ekspresję tego
genu. Transpozon jest flankowany przez dwie sekwencje insercyjne, a pomiędzy nimi
znajduje się DNA zawierające geny kodujące geny odporności na antybiotyki lub inne cechy.
Cały transpozon przenosi się jako jeden element. Skutki insercji IS lub transpozonów:

- nowy promotor P’ zastępuje promotor P
- przerywanie ciągłości genu a skutkiem jest brak produkcji białka.

Czasami może dojść do insercji bardzo dużego fragmentu, są to wyspy genowe, które mają
inny skład nukleotydów w porównaniu z resztą genomu.
Wyspy patogenność to geny warunkujące chorobotwórczość np. synteza jakiejś toksyny. Np.
pałeczki dżumy HPI – bakterie bez wyspy HPI (High pathogen island) są niechorobotwórcze.

Transpozony koniugacyjne są zintegrowane z chromosomem, ale czasami się wycinają,
przyjmują formę (kolistą) podobną do plazmidów tylko są mniejsze. Mają geny kodujące
syntezę pili płuciowych, które mogą być przenoszone jako kopia do komórki biorcy.

Struktura inegronu - to takie sekwencje, które zdolne są do włączania zgrupowań
genów. Integron ma gen kodujący integrazę – białko biorące udział we włączaniu się
kaset genowych w miejsca docelowe w integronie. Wszystkie kasety włączone w to
miejsce są transkrybowane w tym samym kierunku. Promotor przyłącza się do miejsca
wstawienia się kasety...

Wykład 11 mikrobiologia

1) klonowanie
Najpierw wykorzystywano plazmidy naturalne, a później sztuczne wektory, umożliwia
wprowadzenie obcego DNA do DNA organizmu i transkrypcje.

- w przypadku eukariota do wektorów nie można wprowadzić fragmentów DNA
eukariotycznego, bo zawiera introny (które nie zostaną usunięta w DNA gospodarza
prokariotycznego), dlatego do wektorów wstawia się cDNA syntetyzowane na
matrycy mRNA (które nie ma intronów)
- wektor plazmidowy ma miejsce polilinkierowe rozpoznawane przez enzymy
restrykcyjne rozcinające kwasy nukleinowe. Potem wprowadza się obcy DNA do
wektora i się go wtransformowuje do kom.
- wektor plazmidowy ma sekwencje warunkujące autonomiczną replikację, by szybko
się namnażał i przez to będzie efekt. Ma mieć marker selekcyjny by można go było
wizolować szybko (np. gen odporności na antybiotyki). Miejsce polilinkierowe nie
może być przypadkowe by podczas wstawiania genu nie uszkodzić innego ważnego,
musi zawierać silny promotor, sekwencję liderową, kodon inicjacji syntezy białka, coś
by powstało białko hydrofobowe, czyli białko naturalne przyłączone i czasami geny
kodujące transport poza komórkę.
Zostało to użyte (to klonowanie :) w lecznictwie do produkcji protein, peptydów np.
Insulina (51AA, 2 łańcuchy połączone wiązaniem dwusiarczkowym) leczącą
cukrzycę. Wcześniej stosowano ekstrakty z trzustek świńskich, które się oczyszczało
ale czasem wywołały alergie. Somatostatyna produkowana przez przysadkę mózgową.

50

2) klonowanie z udziałem bakteriofaga
- DNA faga tniemy endonukleazą restrykcyjną
- pomiędzy pocięte fragmenty fagowego dna wprowadza się sekwencje danego DNA
(insert) końce fagowego DNA i insertu łączy się ligaza fragment insercyjny może
mieć wielkość 35 do 40 kpz.
- to insercyjne DNA prowadza się do kosmidu (wektor z regulacją replikacji, gen
oporny na antybiotyki i sekwencja cos – upakują DNA w kapsyd faga.

Uzyskiwanie roślin transgenicznych – technika z AGROBACTERIUM TUMEPHACIENS-
w naturze atakuje roślinę i wprowadza do jej genomu tzw. T-DNA= fragment plazmidu. Do
tego plazmidu w miejsce w rejonie T-DNA można wprowadzić dany gen (np. tak zrobiono z
pomidorami – doprowadzono do zmniejszenia syntezy glukuronidazy =enzym rozkładający
ścianę kom.)


PRZEGLĄD MIKROORGANIZMÓW:

DOMENA: archea
PHYLUM: crenarcheota(termofilne i hipertermofilne org. metabolizujace siarkę
PHYLUM: euryarcheota(obejmuje archeony metanogenne i halofile oraz
termofile, redukujące siarkę)
*metanogeny są bezwzg. beztlenowcami, utleniają wodór, mrówczan, metanol, redukują
siarkę i inne, produkują co2 i metan.

*halofile są chemoorganotrofami, wymagają do wzrostu 1,5M NaCl, optymalnie 3-4M,
(Halobacterium saliniarum wykorzystują energię słoneczną –mają bacteriorodopsynę)

DOMENA: bacteriae

PHYLUM: aquificae
Autotrofy, wykorzystują H2 jako źródło energii, najstarsza grupa, niektóre termofilne.
Aquifex, Hydrogenobacter.

PHYLUM: deihococcus-termus
Są odporne na wysokie promieniowanie , ma dwa duże chlorofile i mega plazmid i mniejsze
plazmidy, są mezofilnymi tlenowcami G(+), duże ilości karotenoidów, mają unikatowe
lipidy. Po naświetleniu chromosomy rozpadają się i po 12-14h ponownie się łączą- bardzo
efektywny mechanizm replikacji

PHYLUM: temotogae
Metabolizm C na drodze fermentacji, w lipidach występują wiązania eterowe (podobnie jak u
arche), beztlenowe, G(-)

PHYLUM: chloroflexi
G(-), zielone bezsiarkowe, Chaloflexus i Hepetosiphoues- ruch ślizgowy, brak LPS w błonach
zew. ściany kom.

PHYLUM: cjanobakterie
Prowadzą fotosyntezę z wydzieleniem tlenu. Mają 2 fotosystemy, chlorofil a i prawie
wszystkie fikobiliny, wiążą CO2 w cyklu Celvina, mogą być jednokom. Rozgałęzione lub nie,
wykazują tolerancje na różne czynniki

51

(I) sinice jednokom. o kształcie pałeczek lub ziarniaków, prawie wszystkie

nieurzesione, rozmnażają się przez podział równomierny na 2 lub przez
pączkowanie

(II) jednokom., ale kilka kom. może się utrzymać razem w agregatach, dzielą się na

wiele małych kom. reprodukcyjnych, tzw. beocyty – uwalniane po przerwaniu
ściany kom.

(III) Nitkowate, nierozgałęzione, często otoczone śluzami – tylko kom wegetatywne

(….)

(IV) (…)
(V) (……)
(VI)

PHYLUM: chlorowi
b. zielone siarkowe ,fotosynteza anooksygenowa(?), asymilują CO2 odwrotnym szlakiem
kwasów 3c, utleniają siarczki do siarki, którą odkładają na zewnątrz kom.

PHYLUM: proteobakteria:
Fototrofy, chemoorganotrofy, chemolitotrofy, na podstawie różnic w rRNA dzieli się je na 5
klas :
(a) Alphaproteobacteria- oligotrofy (zdolne do wzrostu przy niewielkim stęż
substancji pokarmowych. Rodospirillum sp. (Fototrofy purpurowe bezsiarkowe), metylotrofy-
Methylobacterium sp., chemotrofy- Nitrobacter, bakterie wiążące azot –Rhizobium,
chorobotwórcze- Riketsje, Brucela. część bakterii tej klasy wykazuje charakterystyczną
morfologie. Caulobacter sp. (b. stylikowe), Hyphomirabium- specyficznie paczkują.
*Riketsje =małe pałeczki G(-) 0,3-0,5/0,2-0,8mikrom, pasożyty wewnatrzkom. w
erytrocytach, makrofagach. Po sfagocytowaniu uciekają z fagosomu i dzielą się w
cytoplazmie. Nie mają szlaku glikolitycznego i nie wykorzystują glukozy jako źródła C i
energii. Utleniają glutaminian kwasy 3c w cyklu Krebsa. Błonach mają system transportu
składników odżywczych i koenzymów z kom. gospodarza .(>>)
* Caulobacter sp. – cykl życiowy , dzieli się forma osiadła .
*hypomikrobium:dzieli się przez pączkowanie, na jednym biegunie wyrasta „wyrostek” na
końcu tego wyrostka powstaje kom. potomna . replikacja chromosomu, który przez wyrostek
dostaje się do kom. potomnej .

(?) PHYLUM: proteobakteria:
Klasa: Betoproteobacria –oligotroficzne-wykorzystują zw. Odżywcze dyfundujące ze strefy
rozkładu beztlenowego. Niektóre wykorzystują N2(Alcaligens sp.) lub
amoniak(Nitrosomonas), metan (Methylobacillus) .
Klasa: gramnaproteobacteria.
Klasa: deltaproteacteria : zróżnicowane ,drapieżne- Bdellovibrio sp., b. tworzące ciała
owocowe- myxococcus, beztlenowe- Desulfovibrio sp.- wykorzystują związki siarki jako
ostateczne akceptory elektronów – produkują H2S.
Klasa: epislonproteabacteria : małe chorobotwórcze g(-)
*bellovibrio- przecinkowce biegunowo umieszczoną rzęską. Dostaje się do przestrzeni
cytoplazmatycznej i tam żyje na koszt zaatakowanej BAKTERI(!). następuje przyrost na
długość i podziały. Formy potomne uwalniają się i poszukują nowej ofiary.
*mycobactrie :wydzielają substancją lizujące inne bakterie, mogą wydzielać nawet
antybiotyki. Są tlenowymi chemoorganotrofami. Cykl życiowy: agregują tworząc CIAŁO
OWOCOWE (50-500mikrom, do 1000kom). Niektóre kom. Przekształcają się w mykospory
(cysty)- odporne na działanie suszy. Powszechnie występują w glebie.

52

PHYLUM: firmicutes: G(+), bakterie o niskiej zawartości C+G w DNA. Są
zróżnicowane, od ziarniaków do cylindrycznych. Niektóre wytwarzają endospory. Zaliczane
są tu mikoplazmy(bakterie bez ściany kom. G(-)).
Klasa: clostridiae- beztlenowce, Clostridium.
Klasa: mollicutes: mykoplasmy , nie urzęsione , kształt pleomorficzny , wymagają do wzrostu
steroli, niektóre są chorobotwórcze; Mycoplazma sp. Spiroplasma sp.
Klasa: bacilli- G(+) , tlenowe i względnie beztlenowe, niektóre tworzą endospory. Są dwa
rzędy: Bacillales i Lactobacillales ( Panibacillus, Sporolactobacillus.

PHYLUM: acitnobactreia: promieniowce- zróżnicowane: ziarniaki i pałeczki(?);
G+C >50-55%. Streptomyces sp. Actinomyces sp. Corynebacterium, Micrococcus,
Mycobacterium sp. Propionebacterium sp.

PHYLUM: chlamydiae- wewnątrzkom. pasożyty-reprodukcja tylko w kom. ,
występują jako dwie formy-ciałka elementarne i retikularne, są G(-), nie urzęsione, nie
wytwarzają ATP= pasożyty energetyczne. Do kom. gospodarza przyłączają się ciałka
elementarne- są fagocytowane i hamują fuzję fagocytu z lizosomem, w fagocyccie
przekształcają się do ciałka retikularnego i się namarzają
Ciałka elementarne : # odporne na infradźwięki,
# RNA:DNA 1:1,
# toksyczne dla myszy.

Ciałka retikularne: #większe wymiary
#wrażliwe na infradźwięki
#nie są toksyczne dla myszy.

PHYLUM: spiro(?)aetes- G(-), urzęsione, charakterystyczny mechanizm ruchu: na
zewnątrz mają specjalną błonę, która otacza protoplazmatyczny cylinder, który zawiera
cytoplazmę i chromosom. Mają periplazmatyczne 2 do więcej niż 100 rzęsek =fibryli
położonych miedzy cylindrem a błoną zew. Treponema i Bonelia

PHYLUM: bacteroides- Bacteroides sp. Flavobacterium, Fexibacter, Cytophaga(2
ostatnie mają zdolność do ruchu ślizgowego).
Klasa: bactrroides-G(-) nie sporulujące pałeczki o różnych kształtach. Przeprowadzają
fermentacje, chemoorganotrofy. śyją w jamie ustnej i drogach jelitowych człowieka, niektóre
są chorobotwórcze.
*Cytophaga sp. zdolna do rozkładu polisacharydów. Glebowe cytofagi hydrolizują celulozę,
rozkładają chitynę, pektynę, keratynę.

53

Wykład 12 mikrobiologia

54

Skóra:

••••

Propionibacterium acnes (powoduje trądzik)

••••

Diphtheroides,

••••

Staphylococcus epidermidis,

••••

S. aureus,

••••

Streptococcus sp.,

••••

Bacillus sp.

••••

Meraxella sp.(znalałam Meraxelle, ale więcej było Moraxelli)

••••

Candida albicans,

••••

czasami niechorobotwórcze Mycobacterium sp.

Ucho zewnetrzne:

••••

gronkowce koagulazo – ujemne,

••••

Diptheroides,

••••

Pseudomonas sp.,

••••

czasami Enterobacteriaceae

Nos:

••••

gronkowce koagulazo – ujemne,

••••

paciorkowce zieleniejące,

••••

S. aureus,

••••

Haemophilus spp.,

••••

Streptococcus pneumoniae.

Jama ustna, gardziel:

••••

gronkowce koagulazo – ujemne,

••••

paciorkowce zieleniejące,

••••

Veillonella spp.

••••

Porphyromonas spp,

••••

Prevotella spp.

••••

Neiseria spp.,

••••

Branhamella catharalis

••••

Streptococcus pneumoniae.

••••

Candida spp.

••••

Haemophilus spp.

••••

S. aureus,

••••

Diphtheroides (niechorobotwórcze maczugowce – kojarzą sie z maczugowcami blonicy,
niektore wywoluja dyftery lub blonica, ale oprocz tych szczepow wystepuja nie
chorobotworcze szczepy i inne gatunki)

Oko, spojówka:

••••

koagulazo – ujemne gronkowce,

••••

Haemophilus spp.

••••

Staphylococcus aureus,

••••

Streptococcus spp. ( stosunkow niewiele ze wzgledu na obcenośc czynnikow
przeciwbakteryjnych np lizozymu)

śołądek;

••••

Streptococcus sp.,

••••

Staphylococcus sp.

••••

Lactobacillus spp.,

••••

peptostreptococcus sp

55

Jelito cienkie:

••••

Lactobacillus spp,

••••

Bacterioides spp,

••••

Clostridium spp,

••••

Mycobacterium spp

••••

Enterokoki (paciorkowce kalowe),

••••

Enterobactriaceae

Jelito grube:

••••

Bacterioides spp,

••••

Fusobacterium spp,

••••

Clostridium spp,

••••

Peptostreptococcus spp.,

••••

E. coli,

••••

Klebsiella spp,

••••

Proteus spp,

••••

Lactobacillus spp.

••••

Paciorkowce kalowe,

••••

Pseudomona spp,

••••

Acinetobacter spp,

••••

koagulazo – ujemne gronkowce

••••

S. aureus,

••••

Actinomyces spp

••••

Bifidobacterium spp.

Pochwa:

••••

Lactobacillus spp( dominuje – obniża wartość pH do 4,2 – 4,6 – jest to korzystne, bo jest to
bariera wlaczana do odpornosci naturalnej uniemozliwiajace wnikniecie innych
oraganizmów).

••••

Peptostreptococcus spp,

••••

Diphtheroides,

••••

Streptococcus spp.

••••

Clostridium spp.

••••

Bacteroides spp.

••••

Candida spp.,

••••

Gardnerella vaginalis

Średnio 3* 10 ^ 13 jest eliminowane (bakterii wraz z kałem).
U noworodków karmionych piersią rozwija się flora związana Bifidobacterium, a dzieci
karmione mlekiem sztucznym rozwija się Lactobacillus. U dzieci karmionych butelką
występuje większa podatność na choroby.

Górne drogi moczowe raczej wolne od bakterii, tylko w dolnej (najczęściej w cewce
moczowej).
Interakcje pomiędzy bakteriami naturalnej flory a napływającymi to proces dynamiczny.
Ponieważ naturalnych jest dużo w organizmie zapobiega to kolonizacji przez bakterie
chorobotwórcze. Indukcja odporności - ponieważ stale stymulują układ odpornościowy do
odpowiedzi – przecież gdyby nie było tych procesów odpornościowych, np. w jamie ustnej
namnożyłyby się w chuj i przełamałyby odporność. Część naturalnej flory może wywołać
chorobę (to organizmy oportunistycznie patogenne) przykładem jest paciorkowiec
zieleniejący – zupełnie naturalna flara – niby nie chorobotwórcza, ale gdy jakieś krwawienie

56

dziąseł, albo coś może spowodować zakażenie (np. zapalenie mięśnia sercowego). Obniżenie
odporności może zależeć od urazów, od cukrzycy, alkoholizmu, niedoborów hormonalnych
czy leków, zmiana diety – to może powodować zachwianie równowagi w mikroflorze
bakteryjnej (szczególnie układ pokarmowy).
Wybicie bakterii w układzie pokarmowych – dysbakterioza i wtedy może nastąpić
zasiedlenie obcych bakterii, które nie maja takich właściwości fizjologicznych – może
prowadzić do zgonu! Dlatego w bakterioterapia – przy dłuższej antybiotykoterapii powinno
podawać się preparaty, które występują normalnie we florze jelitowej i te preparaty
(probiotyki) pomagają na nowo skolonizować właściwe bakterie.

Probiotyki – substancje, które przywracają równowagę w układzie pokarmowym, te
organizmy są specyficzne dla danego gatunku, muszą np. wykazywać adhezje do nabłonka
jelitowego, nie mogą być chorobotwórcze i toksyczne dla gospodarza. Muszą wykazywać
zdolność kolonizacji jelita przez długi okres musza być wytrzymale na sole żółciowe,
współzawodniczą o receptory o substraty z patogenami, mogą inaktywować toksyny, lub
wytwarzać substancje o charakterze antybakteryjna niszcząca ta patogenna florę, która dostaje
się do organizmu z pokarmem. Obecność probiotyków stymuluje układ odpornościowy do
wytwarzania czynników antybakteryjnych. śeby bakterie np. z actimelu przejść przez cały
układ pokarmowy musza pokonać wiele czynników, dlatego nie zawsze informacje handlowe
są zgodne z prawdą (ściema <yes>). Dla osób które nie tolerują mleka??(dzięki probiotykom
stwierdzono

obniżenie

się

wysokości

cholesterolu)

Stwierdzono

aktywność

antynowotworową, zastosowanie w hodowli (lactobacillus, bifidobacterium). Probiotyki maja
coraz większe zastosowanie: probiotyki w żywieniu pszczoły miodnej – pszczoły
podkarmiane są w okresie zimowym (chodzi o białkowe pokarmy – „namiastka pyłku” – ale
to destrukcyjnie wpływa na układ pokarmowy pszczół i szybciej zdychały, a te probiotyki
ogólnie pomogły w ich rozwoju, odnotowuje się korzystna stymulacje zwiększenia
odporności.

Chorobotwórczość drobnoustrojów

Choroba zakaźna - zespól objawów związany z uszkodzeniem tkanek lub zaburzeniem ich
funkcji wskutek zakażenie drobnoustrojami chorobotwórczymi
To mogą być wirusy, bakterie, grzyby, organizmy wyższe.

Wg WHO średnia liczba zgonów

w roku wynosi

OK

. 52 miliony w tym ok. 19 mln

powodowanych jest przez choroby infekcyjne, głównie w krajach rozwijających się.

1 ostre zakażenie dolnych dróg oddechowych
2 gruźlica
3 biegunki (zakażenia układu pokarmowego – dochodzi do odwodnienia przy biegunkach, np

cholera – do zgonu przez 4 godzin tak duże odwodnienie)

4 AIDS
5 malaria
7 zapalenie wątroby
8 odra
9 bakteryjne zapalenie opon mózgowych
10 Schistosomatoza
11 krztusiec
12 zakażenia amebowe
13 tęgoryjec dwunastnicy

57

14 wścieklizna
15 żółta febra
16 inwazja świdrowców

Postulaty Kocha
postulat 1 drobnoustrój musi być obecny u wszystkich osób mających daną chorobę i
powinien mieć związek ze zmianami chorobowymi

postulat 2 drobnoustrój musi być wyizolowany w czystej kulturze od osoby chorej.

Postulat 3 drobnoustrój wyosobniony od chorej osoby, po wprowadzeniu do ludzi lub
zwierząt musi wywołać tą samą chorobę

Postulat 4 drobnoustrój należy ponownie wyosobnić w czystej kulturze od eksperymentalnie
(z moczu czy z czegoś) innego od zakażonego człowieka lub zwierzęcia w celu spełniania
trzeciego postulatu.



Aby znaleźć czynnik etiologiczny (odpowiedzialny za wywołanie danej choroby) można
znaleźć wtedy kiedy zna się stały skład środowiska (bakterie które normalnie występują w
organizmie) .

(Gadka o kłopotach ze zwierzętami laboratoryjnymi)

Postulaty okazały się nie do końca wyczerpującymi jeśli chodzi o poziom współczesnej
wiedzy na temat zakażeń bakteryjnych. Czasem jedna bakteria jest zakaźna dla jednego
organizmu a u innych nie jest chorobotwórcza np. trąd Mycobacterium leprae w tym
wypadku to choroba tylko człowieka a zwierzęta nie zarażają się, dlatego uzupełnione
postulaty kocha:

Postulat epidemiologiczny – jeżeli pobieram wymaz z gardła i nie stwierdza się (w
większości u populacji zdrowej) a u innej populacji istnieje i wywołuje objawy można
stwierdzić ze...

Postulat molekularny – o właściwościach chorobotwórczych drobnoustrojów można
domniemać – prowadzi się mutacje danego drobnoustroju, wyłącza się najczęściej gen
odpowiedzialny za chorobotwórczość i określa sie w różnych testach zmniejszenie jego
wirulencji. Np bakterie vibrio choleare – jednym z głównych czynników chorobotwórczych
jest wytwarzanie toksyny cholery – jeżeli byśmy zmutowali gen który warunkuje syntezę tej
toksyny obserwujemy zmniejszenie wirulencji.


Oznaki i objawy często towarzyszące chorobom zakaźnym:

 Zmiany na skórze lub błonach śluzowych
 Zapalenie (czerwony, opuchnięty, bolesny obszar)
 Ropa lub wydzielina ( właśnie przy bakteriach)
 Bolesna oddawanie moczu, swędzenie lub pieczenie w pochwie
 Powiększone węzły limfatyczne, powiększona śledziona
 Gorączka

58

 Ogólne bole
 Zmiany w stanie psychicznym (skołowanie, letarg)
 Niezamierzona utrata wagi ciała
 Utrata apetytu (anoreksja)
 Wymioty
 Biegunka, czerwonka

CECHY CHOROBOTWÓRCZE BAKTERII:

Infekcyjność (zakaźność) – zdolność bakterii do wniknięcia do organizmu przez wrota
zakażenia: (nie do komórki, ale do organizmu)

 droga pokarmowa (Salmonella sp., Shigella sp Yersinia enterocoliatica, Vibrio sp,

Escherichia coli, Enterotoksyczna, Campylobacter sp, clostridium botulinum, Bacillus
cereus, Listeria sp, brucells sp)

 droga oddechowa (Mycobacterium sp, Nocardia sp, mycoplasma pneumoniae,

Legionella spo, pordetelal sp, Chlamydia psittaci, Chlamydia pneumoniae.,
sterptococus sp.)

 kontakty seksualne - Neisseria gonorrhoeae, Chlamydisa trachomatis, Treponema

pallidum)

 z udziałem wektora np. Komara, gza, pchły, wszy ( reckettsia sp, Ehrilichia sp,

Coxiella sp, Framcisella sp, Borrelia sp. Yersinia pestis)

 mechaniczne uszkodzenie skóry np. skaleczenie (np. ugryzienie pisa lub kota lub

lisa), rany po oparzeniach (clostidium tetani) ukłucie igłą (staphylococcus auresus,
Pseudomonas sp.)

Adhezja, kolonizacja, inwazja
Mechanizmy adhezji (dolność do przyłączeni się do komórki w zakażonym
organizmie)i kolonizacji:
- fimbrie
- proteiny, np.. hemaglutyniny
- lektyny (glikoproteiny wiążące węglowodany)
- LPS
- Kwasy tejchojowe,
- warstwa S
- otoczki, śluzy
- siły hydrofobowe
- tworzenia biofilmu z udziałem zewnątrzkomórkowych polisacharydów

inwazja

(unikanie

mechanizmów

odpornościowych,

wnikanie

w

głąb

tkanek,

rozprzestrzenienie się w organizmie)

destrukcja tkanek przez produkty wzrostu bakterii, szczególnie w skutek fermentacji,
produkcji kwasów i gazu
wytwarzanie degradujących enzymów, uszkadzających tkanki, np.: lipazy, fosfolipazy,
kolagenazy, proteazy, elastazy, haluronidazy, fibrynolizyny, NH3, H2O2, streptokinazy
DNA- azy
unikanie mechanizmów immunologicznych np. wytwarzanie proteazy immunoglobuliny A,
koagulazy (unikanie zniszczenia wskutek fagocytozy), proteina A (unikanie lizy z udziałem
dopełniacza) hamowanie fagocytozy ucieczka

.

59

Wykład 13 Mikrobiologia

III Toksyczność (toksyny są produktami bakteryjnymi, które bezpośrednio uszkadzają tkanki
lub uruchamiają destrukcyjną aktywność biologiczną)

Aktywność Egzotosyn:

A. Liza komórki
B. Specyficzne przyłączenie się toksyny do receptora na komórce i indukcja uwalniania

w dużej ilości mediatorów, np. interleukin IL 1, IL 2, uszkadzających komórki (np.
toksyna szoku TSST S. aureus, enterotoksyny gronkowcowe, toksyny erytrogenne A i
C Streptococcus pyogenes.)

C. Zahamowanie translacji (np. egzotoksyna A P. aeruginosa, toksyna błonicza C.

diphtheriae, toksyna shiga Shigella dysenteriae)

D. Zmiana aktywności metabolicznej komórki po endocytozie toksyny (np. nadmierna

produkcja cAMP [ V. cholerae, b. pertussis] (zakłócenia w gospodarce elektrolitowo –
wodnej – Vibrio – objaw biegunka tak silne ze zgon przez odwodnienie w ciągu kilku
godzin)

E. zatrzymanie uwalnianie neurotransmitera (C. botulinum, C tetani)(wprowadzenie do

komórki przez igle toksyn ale nie wiem o co chodzi)

F. Destrukcja szlaków transdukcji wewnątrzkomórkowej i cytoszkieletu komórki

docelowej po wprowadzeniu do niej toksyn z udziałem III systemu sekrecyjnego.

Aktywność endotoksyn i innych składników ściany komórkowej

Stymulacja produkcji cytokin IL 1, TNF alfa, IL 6, endorfin prostaglandy,
leukotrienów, C5a itd – agregacja leukocytów dysfunkcja komórek śróńłonka
maczyniowego uszkodzenie mięśnia sercowego, mózgu wątroby płuc, nerek
spowodowanie szoku septycznego.


SZOK SEPTYCZNY – (mówi się ze jest to chroba spowodowana przez jakieś bakterie –
a to wlasciwie jest zespól objawow które występują w skutek zakażenia bakteriami,
przyczyną mogą być różne bakterie. Sepsa jest odpowiedzą org na zakażenia
mikroorganizmami, temp ciala pow 38, lub poniżej 36, tętno 90, leukocytów pow 12 lub
ponizej 4 tys. a szok spetyczny jest związany z obniżeniem ciśnienia.

Właściwości egzo i endotoksyn
Uwaga czesto geny syntezyjące toksyny nie są w plazmidzie tylko w genomi profaga??
Więc chorobotwórczość nie jest cechą gatunkową a klonalną pewnych szczepów.
Oczywiście krążą taki szczepy są w rezerwuwarach i mogą powodować epidemie. Np taka
dobra E. coli - naturalna flora bakteryjna, ogolnie taka wspaniala, ale szczepy różne
powoduja 60 % zakażeń i jest 7 typow patotypow wiec duzo mechanizmów.
Egzotoksyny:
1. ś asyntetyzowane przez bakterie często kodowane przez geny slokalizowane w

polazmidach lub profagach.

2. cieplochwiejne proteiny, inaktywowane w temperaturzez 60 -80 stC
3. toksycznoe w bardzo malych dawkach (mikrogr na kilogram
4. powoduja specyfic`zne objawy chorobowye, ywkazują specyficzny mechanim

dzialania

60

5. wysoko immunogenne stymuluja wytwarzanie neutralizujcych je przeciwcialam

nazwanych antytoksynami

6. są łatwo inaktywowane przez formaldechyd i inne zwiazkdi chemiczne do

toksoidwów tj. form immunogennych, wywolujących odpowiedź odpornościwą

7. bezpośerednio nie są zdolen do wywolywania gorączki ale posrednio tak bo indukuja

cytokinay

8. czesto nazwa choroby pochodzi od nazwy toksyny.

Endotoksyny

1. są cieplostabilne
2. wykazują toksyczny efekt tylko w wysokich dawkag w miligra na kilo
3. są słabo immunogenne
4. są podobne w strukturze,bez względu na pochodzenie
5. zwykle zdolne do wywoływania następujących objawów: gorączka, szok, kogalcja krwi,

krwawieniei jelitowe itd.

Są dwa różne mechanizmy lizy:

1. jednym z mechanizmów jest liza, przyklad – toksyna cholery – wbudowuje sie w

blone cytopl i tworzy kanal, kanal powoduje wplywanie wody w sposob niekonrt i
ucieczke elektrolitow – powoduje rozhwianie homeostazy. Kom pobierajac wode
nadmiernie ulga lizie

2. fosfolipazy – rozszczepiaja blone i powoduja lize i smierc komorki

dzialanie superantygenów. Superantygeny powoduja wiazanie glownego ukladu zgodnosci
tkankowej MHC komórek prezentujących antygen SPC ktore nie prezentuja antygenu oraz
receptora na limfocytyach T pomocni`czych. Poniewaz swoistosc interakcji pomiedzy apc i
limfocetem T pomocniczym...


mechanizm dzialania toksyn AB

e coli ma taki mechanizm np gangliozydy – przylaczaja się albo cala jednostka ab albo tylko
a wnika , nast obnizenie ph zostaje rozdzileone ab i a do cytoplazmy , potem nastepuje costam
czynnika elonacyjnego i costam jeszcze jest i potem jest zaczymanie translacji??
Toksyna dyfterytu tez powoduje zachamowanie syntezy bialek.

Mechanizm dzialania toksyny botulinowej (jest 7 typow tej toksyny, ale mniejwiecej
wywoluja ten sam efekt)
Rysunek plytka motoryczna – neuron i kom miesniowa: neurotrnasmiter (acetylocholina) w
pecherzyku przylaczany jest przez proteiny przy blonie prestynaptycznej t –Snare a
napecherzyku synatpbrevina i wszystkie te 3 bialak powoduja przylaczanie pecherzyka do
blony presynaptycznej i nastepuje uwolnienie acetylocholiny, a toksyna botulinowa – to
enzym aktyw jonami cynku ktory powoduje rozszczepienie tych protein dokujacych
(przyczepiajacych i umozliwiajacych uwolnienei neurotransmiera). Jest 7 typow tych toksyn,
niekore synaprobrewine albo inne . kiedy toksyna dziala dochodzi do prazenia bo nie
dochodza impulsy do miesnia.

Mechanizm dzialania Bacillus anhracis

61

Wąglik przede wszystkim wytwarza toksyny (trzy tak naprawde ale dzialaja razem przede
wszytkim toksyna PA i przylacza sie do blony kom roznych narzadow), potem moze nastapir
rozszczepienie i do miejsca rozszczepienia przylaczane te dwie inne toksyny (letal LF albo
EF) moga byc dwa typu PA z EF albo PA LF. Dochdozi do endocytozy i uwolnienia toksyny.
LF powoduja nadmiernie wydzielanie cAMP powoduje zaklucenie fizjologi narzadow
martwicy ale rpzede wszystkim obpuchlizmy. A ta letalna uczestniczy w MAPKK1 i
PAPKK2 bioraą udzial w transdukcji?? sygnalu do jądra Powoduja rozlegla martwice
komorkowa, narzadową i zgon.


Injectiosomy? – pozwalaja na bezposrednie wprowadzenie do kom docelowej toksyn.
Dzialanie toksyn: powoduja uszkodzenie transdukcji syganlu komorkowego i niszcza
cytoszkielet.


Jeszce jest system sekrecyjny zwiazany z rzęskami.


Niektóre choroby u ludzi powodowane przez bakterie

Gruźlica - ostra lub przewlekła wielonarządowa, choroba wywolane przez Mycobacterium
tuberculosis. Zmiany gruźlicze likalizują się najczęściej w płucach, węzłach chlonnych,
oponach miękkich , nadnerczach, nerkach, najądrzach jajowaodwach, kościach

Trąd – przewlekła chroba ( z okresami zaostrzenia i utajenia) wywolania przez
Mychobacteium leprae (jedyny rezrwuar to czlowiek – jesli wiec wszystkich ludzi by
wyleczony tron by przestal istniec, jest to mozliwe ale... trudne. Główne objawy choroby
manifestują się w skórze i nerwach obwodowych.

CHOROBY WYWOLANE PRZEZ BAKTERIE ENTEROPATOGENNE

Kampylobakterioza – zapalenie jelit wywolane przez Campylobacter jejuni z objawami
bigunki

Dur brzuszny – ostra choroba zakaźna występująca tylko u luidzi wywołana przez Salmonell
thyphi, charakteryzuje się ciągłym torem goróczkowym, pojawieniem plamistej wysypki w 2
tygodniu apatią, czasem majaczeniem pacjenta.

Dur rzekomy - choroba zakaźna wywolana przez Salmonella paratphi, przebiegająca
poodbnie do duru brzusznego lecz znacznie łagodniej.

Salmonellozy –grupa ostrych chorób zakaźnych wywolanych przez zakażenie paleczkami
Salmonella sp innymi niż S. typhi i S paratyphi. Najczęściej S enteritidis, S. typhimurium
najczęściej Salmonella Enterica – nowa taksonomia!!!. Salmonellozy charakteryzują się
polimorfizmem objawów klinicznych, przebiegają zwykle w postaci żołądkowo – jelitowej
9zwykle jako zatrucie pokarmowe), narządowej lub septycznej.


Cholera - ostra szerząca się epidemicznie choroba zakaźna przebiegająca z bólami brzucha i
biegunką, powodowana przez najczęściej Salmonella Enterica cholerae O1 lb O139

62

Yersinioza - choroba powodowana przez Y. enterocolitica, Y . pseudoteberculosis,
manifestuje się zapaleniem jelita krętego, niekiedy również grubego i krezkowatych wzłów
chłonnych.

Czerwonka bakterynja - ostra choroba wywolana przez bakterie Shigella sp manifestująca
się biegunka, której towarzyszą silne kurczowe bóle brzuch i gorączką. Biegunka
charakteryzuje się częstym oddawanieme niewielkiej ilośći stolca z domieszką śluzu i krwi i
następowymi objawami odwodnienia.

Zakażenia Helicobacter pylori stany zapalne blony śluzowje żołądka, głównie części
przyodźwiernikowej, często prowadzące do choroby wrzodowej żołądka i dwunastnicy. Do
zakażenia chodzi najczęściej we wczesnym dzieciństwie i utrzymuje się przez cały okres
życia człowieka. Mikroorganizmem tym zainfekowanych jest ponad 50% ludzkiej populacji
(w krajach rozwijających się nawet 80- 90%). Zakażenia H. pylori zwiększa ryzyko
powstania rakażołądka (adenocarcinoma) i drobnokomórkowego chloniaka tkanki
limfatycznej, powiązanej z bloną śluzową żołądka o niskim stopniu złośliwości). W 1994.
WHO zaliczyła H. pylori i do 1 klasy karcinogenów. Te bakterie wytwarzają ureazę,
zakglebiaja sie w blone zolądka i miejscowo powodują neutralizację kwasnego pH przez
NH3, niestety jest czynnikiem przyczyniajacym sie do raka zolądka. W jelicie grubym nie
infekują.

ZAKAśENIA WYWOLANE PRZEZ BAKTERIE ROBOTWÓRCZE

Zakażenie gronkowcowe – za większość odpowiada S. aureus. Zakażenia przebiegaja w
postaci zakażeń skórnych, szpiku, kości, gardła, wsierdzia, stawów, zatruć pokarmowych,
zakażeń ran pooperacynjnch i oparzeń. S. aureus jest najczęstszym czynnikiem zakażeń
wewnątrzpitalnych. Najczęstszy czynnik zakażeń wewnątrz szpitalnych – dochodzi do nich w
szpitalach – są to bakterie wysokopatogenne odporne na wiele antybiotyków, nalezy
przecinac drogi szerzenia, przenoszenia przez personel.

Zakażenia paciorkowcowe – ostre choroby zakaźne z objawami ropnego zapalenia skóry,
nosogardła, zastawek serca, płuc oraz poważne powikłania w postaci coroby reumatyznej,
kłębuszkowego zapalenia nerek i rumienia guzowatego. Czynnikiem etiologicznym tych
zakażen moze byc . pyogenes (zapalenie gardła angina, liszajec, różą , plonica, zapelenie
płuc, ucha środkowego, zatok itd.) S. agalactiae (posocznica – zakażenie uogulnione –
obecnosc we krwi bakterii., zapelenei płuc, zapalenie opon mózgowych) S. pneumoniae
(zapalenie płuc. Opon mózgowo – rdzeniowych, zapalenie ucha srodkowego, zatok, oskrzeli)
.S. mitis ( podostre zapalenie wsierdzia) jesli bakterie niechorobotwórcze wystepuja tam gdzie
nie powinny moga spowodować chorobe.

ZAKAZENIA WYWOLANE PRZEZ CYLINDRYCZNE BAKTERIE g (+)

Błonica – osra choroba górnych dróg odechowych wywolanya przez Corynebacterum
diphteriae - moga byc chorobotwócze lub nie chorobotw chorobotw te ktore maja
bakteriofaga beta, przebigegająca niekiedy z powiklaniami ze strony sera i układu
nerwowego.

Wąglik - choroba powodowana przez Bacillus anthracis wystepująca w postaci skórnej
płucnje lub jelitowej.

63

Zatrucia pokarmoweg, zgorzel gazowa (szybko postępująca martwica z obecnośći gazu w
tkance ) - Clostriudium perfingens

Tężec ( wzmożone napięcie i napadowe skurcze mięsni skieletowych ) - C. tetani

Botulizm ( zstepujace porazenie wiotkie mieśni ) botulinum
R rzekomo bloniaste zapalenie jelita grubego C . difficile
Zakazenie okolozebowe glowy, szsyi i pluc prevotella sp. I fusobacterium sp,.

Dżuma b - ciężka choroba szerząca się wśród gryzoni, przenoszona poprzez wektory (pchły)
na człowieka. Występuje w postaci płucnej lub dymieniczej, powodowana jest przez pałeczki
G(-) Yersinia pestis.

Bruceloza – ostra choroba odzwierzęca przebiegająca w postaci ogólnego zapalenia,
zapalenia podostrego z falującą gorączka albo przewlekłego z niedokrwistością i ogólnym
wyczerpaniem. Powodują te chorobę pałeczki G(-): Brucella melitensis, Brucella suis,
Brucella abortus, Brucella canis.
„Porno – zwierzęta”

Tularemia – ostra choroba odzwierzęca występująca w naturalnych warunkach wśród
gryzoni. Schorzenie powoduje pałeczka G(-) Francisella tularensis Może przebiegać w
postaci płucnej, durowej, wrzodziejąco – węzłowej i ocznej.

Borelioza -(krętkowica kleszczowa) – choroba zakaźna wywoływana przez Borrelia
burgdorferi. Naturalnym rezerwuarem bakterii są gryzonie (myszy), bezpośrednim źródłem
zakażenia są kleszcze Ixodes sp. W miejscu ukąszenia przez kleszcza powstaje zmiana w
postaci plamki lub grudki, która zwykle rozszerza się obwodowo, początkowymi objawami są
uczucie rozbicia, osłabienie, bole głowy, gorączka, bole mięśniowo – stawowe, lekka
sztywność karku i inne. Po kilku tygodniach pojawiają się objawy ze strony układu
nerwowego (zapalenie mózgu, uszkodzenie nerwów czaszkowych, zapalenie korzonkowo –
nerwowe), często w układzie krążenia i stawowe.

Salmonellozy przez kurczaki z rożna – historyjka

64

Wykład 14 Mikrobiologia

Broń biologiczna
„mikrobiologiczne lub inne biologiczne czynniki lub toksyny, bez względu na ich
pochodzenie lub sposób produkcji, typ lub ilość, których użycie nie jest uzasadnione ze
względów profilaktyczny, ochronnych lub przeznaczonych do innych pokojowych celów”
(I artykuł Konwencji o broni biologicznej ustalonej w 1972 r.)

bronią biologiczna zasadniczo nie są same mikroorganizmy, ale mogą być podstawą do
przygotowania takiej broni. Najczęściej w postaci aerozolu, który może być rozprzestrzeniany
na dużej powierzchni, a wiec może sięgać wielu ludzi, a w postaci wdychanej nie ma
możliwości przeciwdziałania takiej broni. Nie koniecznie musi to być mikroorganizm, może
to być toksyna oczyszczana przez naukowców i to nie musi być tylko z mikroorganizmów.

Właściwości broni biologicznej:

 Jest chorobotwórcza, zwykle powoduje wysoką zachorowalność i śmiertelność
 Wywiera silny efekt psychologiczny
 Skuteczna w niskich ilościach lub stężeniach
 Niskie koszty wytwarzania
 Duża dostępność do mikroorganizmów stosowanych do produkcji broni biologicznej
 Łatwość ukrycia produkcji
 Możliwa do zastosowania na dużą skalę, np. w postaci aerozolu
 Atak trudny do wykrycia, jest trudna do zdiagnozowania, nie jest natychmiast

wykrywana, objawy zwykle występują po kilku dniach

 Choroby wywołane bronią biologiczną są często trudne do leczenia

Wady broni biologicznej:

 Skuteczność zależy od czynników atmosferycznych
 Trudności w przechowywaniu gotowej broni
 Produkcja stwarza ryzyko zakażenia ludności cywilnej i skażenia środowiska
 Nie można w pełni kontrolować skutków użycia

Cele ataku bioterrorystycznego:

 Ludność
 Zwierzęta hodowlane
 Uprawy roślinne
 śywność
 Środowisko

Historyczny zakres użycia broni biologicznej

 Starożytność – do XIX w. skażenie wody pitnej wrogów zdechłymi, cuchnącymi

zwierzętami (Scytowie, Rzymianie, żołnierze Konfederacji podczas wojny secesyjnej
1861-65). Zatruwanie źródeł wrogów ziarnami żyta skażonymi przez grzyby – sporysz
(Asyryjczycy).

 Średniowiecze. Katapultowanie zwłok ludzi zmarłych w wyniku epidemii, np. w roku

1346 Tatarzy wywołali w ten sposób epidemię dżumy w oblężonej twierdzy Kaffa na
Krymie (aktualnie Feodozja, Ukraina).

 1763 wywołanie epidemii wśród Indian w czasie wojny w Stanach Zjednoczonych, w

skutek przekazania im koców i chust zakażonych wirusem ospy.

65

 1914 – 1917 użycie przez Niemców laseczki wąglika i pałeczki nosacizny celem

zakażenia zwierząt hodowlanych przeciwników, ponadto podjęcie próby zastosowania
bakterii cholery i dżumy przeciwko ludziom.

 1925 – Podpisanie „ Protokołu Genewskiego” o zakazie stosowania broni biologicznej

w działaniach wojennych.

 1931-45. Badania i użycie broni biologicznej przez Japończyków. Podczas prób w

Mandżurii i Chinach zginęło ok. 10 000 osób w wyniku zakażenia bakteriami cholery,
dżumy, tyfusu, wąglika, riketsjami, wirusem ospy i innymi drobnoustrojami.
Japończycy zakażali wodę pitną i żywność, ponadto hodowle bakterii były rozpylane z
samolotów, uwolniono także z samolotów 15 mln pcheł wyhodowanych i zakażonych
w laboratoriach.

 1941- 42 przeprowadzenie przez Brytyjczyków prób użycia bomb ze sporami laseczki

wąglika na wyspie Gruinard w pobliżu Szkocji. Przetrwalniki wykazywały żywotność
aż do roku 1986, kiedy przeprowadzono dezynfekcje wyspy przy użyciu
formaldehydu i wody morskiej

 1941 podjęcie programu badawczego w zakresie broni biologicznej w USA
 1957- 63 zastosowanie w Brazylii wirusów ospy, ospy kurzej, grypy i bakterii

gruźliczy przeciwko Indianom

 1972 ustalenie w Genewie konwencji o zakazie produkcji i przechowywania i

niszczenia broni biologicznej i chemicznej. Do 1975 podpisały ją 144 państwa

 1978 atak z użyciem rycyny, toksyny wyekstrahowanej z nasion rącznika pospolitego

(Ricinus communis) na bułgarskiego emigranta Georgii Markowa w Londynie, który
pomimo udzielonej pomocy medycznej zmarł cztery dni później, oraz innego
dysydenta Wladymira Kostowa w Paryżu.

 Lata 30 -te – 1991. Tajna produkcja broni biologicznej w ZSRR. W arsenale

posiadano 30 ton spor Bacillus anthracis i ponad 20 ton wirusa ospy prawdziwej, a
także wirus Marbur i bakterie dżumy.

 1979 awaria w ośrodku wojskowym w Swierdlowsku (aktualnie Jekaterynburdg),

przetrwalniki laseczki wąglika wydostały się do powietrza. Ostatnie analizy
dostępnych danych sugerują, że kontakt z endosporami laseczki wąglika miało 250
osób, z których 100 zmarło.

 1960 – 1999 podjęcie w USA 33 prób użycia broni biologicznej. Miedzy innymi w

1984 roku w stanie Oregon, sekta Rajneeshee skaziła bary sałatkowe w 10
restauracjach w Dallas bakteriami Salmonella Typhimurnium w konsekwencji czego
zachorowało 751 osób. Motywy terrorystów były różne, poczynając od protestów o
charakterze antyrządowym, żądań nacjonalistycznych, politycznych, apokaliptycznych
proroctw, motywów przestępczych i kryminalnych, aż do ekoterrorystycznych i walki
o prawa zwierząt.

 1991 wykazanie posiadania przez Irak 19.000 l stężonej toksyny botulinowej. Ta ilość

byłaby wystarczająca do zabicia każdego człowieka na ziemi 3- krotnie. Ponadto, w
Iraku wyprodukowano 8500 l bakterii i spór wąglika oraz 2.200 l aflatoksyny.

 1997-1998 nowa forma ataku bioterrorystycznego w USA, polegająca na przesyłaniu

adresatom listów z endosporami bakterii wąglika. Osoby, które miały styczność z
bronią biologiczna w tym pracownicy przyjmujący i sortujący pocztę zostały poddane
natychmiastowej kuracji antybiotykowej, nie zanotowano zgonu w wyniku tych akcji.

 2001 ataki sporami Bacillus anthracis przesyłanymi droga pocztową. Stwierdzono 22

przypadki wąglika u ludzi w tym 11 zakażeń skórnych i 11 inhalacyjnych. Pięć osób
zmarło. Dwadzieścia (91%) osób u których stwierdzono wąglik było pracownikami
poczty, wśród nich byli doręczyciele oraz pracownicy sortowni listów i przesyłek.
Obecność laseczek wąglika stwierdzono także w próbkach pobranych na terenie

66

sortowni. Bakterie Bacillus anthracis wyizolowane z proszku z 4 kopert,
wyhodowano. Z próbek materiałów pobranych od 10 pacjentów oraz ze 121 próbek
pobranych ze środowiska wzdłuż drogi, jaką przebyły przesyłki, nie wykazywały
różnic przy zastosowaniu metod typowania. Izolaty miały taki sam wzór oporności na
antybiotyki.

Ze względu na chorobotwórczość, możliwość użycia na duża skalę trudności w
identyfikacji broni biologiczna podzielona na 3 kategorie.

Kategoria A

 Bacillus anthracis (laseczka wąglika)
 Yersinia pestis (pałeczka dżumy)
 Toksyny Clostridium botulinum (toksyna botulinowa)
 Francisella tularensis (pałeczka tularemii)
 Poxvirus variolae (wirus ospy prawdziwej)
 Filoviridae (np. Ebola virus) i Arenaviridae (np. Lassa virus) (wirusy gorączek

krwotocznych)

Największe znaczenie. Mogą być łatwo rozprzestrzeniane lub choroby przez nie powodowane
przenoszą się z człowieka na człowieka. Zachorowania z dużą śmiertelnością, mogą mieć
duży wpływ na zdrowie publiczne. Mogą spowodować panikę i dezorganizację
społeczeństwa. Wymagają specjalnych metod diagnostycznych i dużego zaangażowania ze
strony służby zdrowia.

Kategoria B

 Coxiella burnetii
 Brucella spp.
 Burkholderia mallei
 Chlamydia psittaci
 Rycyna (z Ricinus communis)
 Toksyna epsylon clostridium perfringens
 Enterotoksyna B Staphylococcus aureus
 Alphaviruses: wenezuelski wirus zapalenia mózgu, wirus końskiego zapalenia mózgu

typu wschodniego, wirus końskiego zapalenia mózgu typu zachodniego

Te niżej związane z układem pokarmowym
 Salmonella spp.
 Shigella dysenteriae
 Escherichia coli 0157: H7
 Vibrio cholerace
 Cryptospori(di)um parvum

Umiarkowane znaczenie. Dość łatwe do rozprzestrzenienia.
Zachorowania z umiarkowaną zachorowalnością i małą śmiertelnością. Wymagają
specjalistycznych możliwości diagnostycznych i nadzoru epidemiologicznego.

Kategoria C

 Wirus Nipah
 Hantawirusy
 Wirusy kleszczowego zapalenia mózgu

67

 Wirus żółtej febry
 Wirus kleszczowej gorączki krwotocznej
 Bakterie Mycobacterium tuberculosis oporne na wiele antybiotyków

Potencjalnie bardzo duża zjadliwość, mogą być w przyszłości przystosowane do użycia jako
bron biologiczna.
Sytuacje świadczące o użyciu broni biologicznej:

 pojawienie się w populacji dużej liczby zachorowań z podobnymi objawami,
 wiele przypadków niewyjaśnionych chorób lub zgonów
 cięższy przebieg choroby w porównaniu z typowymi dla danego czynnika

etiologicznego, brak skuteczności standardowej terapii

 nietypowa droga zakażenia np. poprzez drogi oddechowe, podczas gdy zazwyczaj

zakażenie danym patogenem następuje przez inne wrota

 pojawienie się chorób nie występujących na danym obszarze geograficznym lub

nietypowym sezonie

 choroba warunkowana drobnoustrojem, który normalnie nie występuje na danym

terenie

 równoczesny, wielokrotny wzrost liczby zachorowań lub seria epidemii różnych

chorób w tej same populacji

 pojedynczy przypadek zachorowania spowodowany niezwykłym czynnikiem (np.

ospa prawdziwa, wirusowa gorączka krwotoczna)

 wystąpienie choroby, która jest niezwykła w danej grupie wiekowej
 nietypowe chorobotwórcze szczepy lub organizmy o oporności na antybiotyki różnej

od chorobotwórczych szczepów na danym terenie

 podobieństwo genetyczne wśród czynników etiologicznych izolowanych z różnych

źródeł, miejsc lub w różnym czasie

 wyższa częstość zakażeń wśród ludzi na obszarach otwartych niż u ludzi

przebywających w budynkach

 wystąpienie wybuchów epidemii tych samych chorób na obszarach nie połączonych

ze sobą

 wybuch epidemii powodowanych czynnikiem wywołującym epizoocje
 informacja o potencjalnym ataku terrorystycznym lub wojennym, odkrycie broni

biologicznej nielegalnie przechowywanej lub transportowanej

! kategoria A należy pamiętać jak niewielka jest dawka zakaźna i krótki czas inkubacji oraz
śmiertelność.

tabela z bakteriami i czasem inkubacji oraz czasem trwania choroby, śmiertelnością i
metodami identyfikacji. Bakterie to: Bacillus anthracis, Yersinia pestis,

kategoria B śmiertelność mniejsza (tez taka tabela), czas inkubacji trochę dłuższy, większe
dawki do zakażenia

Jeśli byśmy dostali coś w przesyłce pocztowej to: najlepiej nie otwierać :), należy zgłosić albo
na straż pożarną, albo policję (oni maja wzajemne procedury informowania się), jeśli byśmy
to otworzyli i widzimy proszek lub galaretkę, ograniczyć kontakt, włożyć we worek,
otaśmować, umyć ręce i włożyć w następny worek (wcześniej jeszcze pozamykać okna i
klimatyzacje) po zabezpieczeniu należy wezwać policje oni to wezmą i potem zostanie
ustalone. Straż to zniszczy, a policja ustali, kto to wysłał. Straż pożarna najczęściej spala

68

(najlepszy sposób) – ale trzeba uważać żeby nie było to połączone z bronią wybuchową. To
wszystko.

Eksperci WHO oszacowali, ze uwolnienie z samolotu 50 kg wąglika nad terenem
zamieszkałym przez 5 mln ludzi – zachorowanie 250 tys zmarło??? Tularemia 50 kg w
postaci aerozolu obszar 5 mln osobo – zakaz 250 tys zmarło ??

Leki przeciwwirusowe

Leki przeciwwirusowe nie są czynnikami selektywnie działającymi tylko na wirusy,
przeważnie działają na procesy replikacji wirusów. Najważniejsze preparaty to:

Acyklovir (zovirax) – pochodna guaniny, działa skutecznie m. in. na HSV, WZW, wirus

opryszczki wirus ospy wietrznej, i półpasiec

Gancyklowir

– pochodna acyklowiru o mniej swoistym działaniu, hamuje CMV

Widarabina

– arabinozyd adeniny, skuteczny na wirusy opryszczki, epstetina –
barra (taki wirus), ospy, HBV, słabiej na CMV

Isoksurydyna

– 2-deosky- 5 – jodourydyna leczenie opryszczkowego zapalenia
rogówki

Rybawiridyna

– hamuje syntezę nukleotydów guaninowych (aktywny na różne
wirusy DNA i RNA

Amantadyna

– hamuje odlanianie i uwalnianie wirusowego genomu np. hamuje
WZWA

Retrowir

– hamuje replikację retrowirusów np. HIV

Suramina

– inhibitor odwrotnej transkryptazy np HIV

Interferon

– hamują replikację niektórych wirusów np. CMV, stymulują
odpowiedz immunologiczną

Na zakażenia bakteryjne:

Antybiotyki – substancje chemiczne wytwarzane przez różne organizmy, działające
wybiórczo bójczo lub statycznie (zahamowanie wzrostu) w niskich stężeniach na
drobnoustroje.
Termin ten został wprowadzony w 1942 r. przez Waksmana.
Antybiotyki mogą być naturalne (penicylina), półsyntetyczne (penicylina i cefalosporyny
półsyntetyczne), syntetyczne (aztreonam).

Chemioterapeutyk – związek chemiczny syntetyczny niemający wzorca naturalnego


Historia odkryć związków przeciwbakteryjnych

1904 Erlich – wykazanie aktywności przeciwbakteryjnej czerwieni trypanowej,
1910 Erlich i S. Hato – wykazanie aktywności przeciwbakteryjnej arsfenaminy wprowadzenie

do terapii komercyjnego preparatu Salvarsan

1935 G. Domagk – odkrycie aktywności przeciwbakteryjnej sulfonamidów
1896 E. Duchesne, 1928 A. Fleming – odkrycie penicyliny
1944 S. Waksman – odkrycie streptomycyny
1945 odkrycie bacytracyny

69

1947 synteza nitrofurantoiny
1948 odkrycie cefalosporyn
1949 odkrycie chloranfenikolu
1950 odkrycie neomycyny i tetracykliny
1952 odkrycie erytromycyny, linkomycyny i vigrginianmycyny
1955 uzyskanie cykloseryny
1956 odkrycie wankomycyny, nowobiocyny
1957 wyizolowanie rifamycyny
1962 synteza pierwszego chinolonu (kwas nalidyksowy),f
1968 synteza trymetoprymu
1985 wyizolowanie mupirocyny
2000 synteza linezolidu
2003 uzyskanie daptomycyny

Mikroorganizmy wytwarzające antybiotyki:

bakterie:
Streptomyces spp. Mafoterycyna b, chloramfenikol, nystatyna, kanamycyna, neomycyna,
erytromycyna, rifampicyna, tetracykliny, steptomycyna, wankomycyna

Bacillus spp.- bocytracyna, polimyksyny
- Micromonospora.........

grzyby:
Penicillum sp. – penicilina, gryzeofulwina
Cephalosporium sp. – cefalosporyny


Ogólny podział antybiotyków i chemioterapeutyków:
Beta- Laktamy

penicylina, cefalosporyny, cefamycyny, karbapenemy,
monobaktamy, niekiedy stosowane są z inhibitorami beta –
laktamaz np. kwasem klawulenowym, sulbaktamem,
tazobaktamem.

Aminoglikozydy

streptomycyna, kanamycyna, gentamycyna, tobramycyna,
amikacyna, netilmycyna

Makrolidy

(erytromycyna, roksitromycyna, oleandomycyna, spiramcyna

Linkozamidy

Linkomycnyna, klindamycyna

Tetracykliny

(tetracyklina, metacyklina, doksycyklina

Peptydowe

(polimyksyna, Wankomycyna, Bacytracyna, gramicydyna,
teikoplanina

inne

np. o budowie makrocyklicznej (Rifampicyna),
chloramfenikol, kwas fusydowy, mupirocyna,
spektynomycyna

Sulfonamidy

sulfatiazol, sulfametoksazol

Chinolony

kwas nalidyksowy , cyprofloksacyna

Nitroimidazole

metronidazol

70

Miarą aktywności bakteriobójczej antybiotyku jest najmniejsze stężenie bakteriobójcze
(MBC), natomiast miarą zdolności do zahamowania wzrostu bakterii, najmniejsze stężenie
hamujące (MIC).

Spektrum działania może być:
- wąskie –ograniczone do jednej grupy lub rodzaju drobnoustrojów
- szerokie – skuteczne w odniesieniu do wielu grup bakterii gram (-) i gram (+)

Przykłady związków przeciwbakteryjnych o aktywności bakteriobójczej lub
bakteriostatycznej oraz ich zakres działania
Antybiotyk

Sposób działania

Spektrum

Ampicylina

Bakteriobójczy

Szerokie, G(+), niektóre G(-)

Bacytracyna

Bakteriobójczy

Wąskie G(+)

Karbenicylina

Bakteriobójczy

Szerokie G(+) i wiele G(-)

Chloramfenikol

Bakteriostatyczny

Szerokie

Wankomycyna

Bakteriobójczy

Wąskie, bakterie G(+)

Tetracykliny

Bakteriostatyczne

Szerokie, bakterie G(+) i (-)

Streptomycyna

Bakteriobójczy

Szerokie, G(+) i G(-)

Penicylina

Bakteriobójczy

Wąskie G(+)

Erytromycyna

Bakteriostatyczny

Wąskie G(+), mykoplazmy

.

MECHANIZMY DZIAŁANIA ANTYBIOTYKÓW I CHEMIOTERAPEUTYKÓW

Blokowanie syntezy ściany komórkowej

Penicylina
Ampicylina
Metacyklina
Karbenicylina
Cefalosporyny

Inhibicja transpeptydaz zaangażowanych w
syntezę mostków peptydowych w mureinie,
indukcja autolizy komórki

Wankomycyna

Przyłącza się do peptydu D – alamina – D-
alanina, hamuje transpeptydacje

Bacytracyna

Zahamowanie

syntezy

ściany

poprzez

zablokowanie transportu prekursorów przez
błonę

Zahamowanie syntezy kwasów nukleinowych
Ciprofloksacyna i inne chinolony

Inhibicja bakteryjne gerazy co prowadzi do
zahamowania replikacji transkrypcji i innych
funkcji DNA

Rifampicyna

Blokowanie

syntezy

RNA

poprzez

przyłączenie się i inhibicje polimerazy RNA
zależnej od DNA

71

Wykład 15 mikrobiologia

Mechanizm działania antybiotyków i chemioterapeutyków c.d.
Blokowanie syntezy białek
Streptomycyna
Gentamycyna

Przyłącza się do podj. 30S rybosomu, poowoduje błędny odczyt
mRNA

Chloramfenikol

Przyłącza się do podj. 50S rybosomu, blokuje tworzenie wiązań
peptydowych wskutek inhibicji transferazy peptydowej

Tetracykliny

Łączą z się z podjednostką 30S rybosomu, hamuje przyłączanie
aminoacylo t-RNA

Erytromycyna
Klindamycyna

Przyłacza się do podj. 50S rybosomu i hamuje wydłużanie
łańcucha peptydowego

Kwas fuzydowy

Łączy się z czynnikiem eloingacyjnym EF –G i hamuje
translokację

Uszkodzenie błony komórkowej
Polimyksyny

Przyłączają się do błony, niszczą jej strukturę i zaburzają
funkcje

Antagonizm metaboliczny

Sulfonamidy

Hamują syntezę kwasu foliowego przez współzawodnictwo z
PABA

Trymetoprym

Hamuje syntezę kwasu tetrahydrofoliowego przez inhibicję
reduktazy kwasu dwyhydrofoliowego (biseptol)

Dapson

Zahamowanie syntezy kwasu foliowego

Izoniazyd

Uszkadza funkcje i metabolizm NAD, hamuje syntezę kwasu
mykolowego

Niepożądane działania uboczne antybiotyków

 Działanie alergiczne (ampicylina, penicylina, nowobiocyna, streptomycyna,

cefalorydyna, celalotyna)

 Objawy hematotoksyczne (chloramfenikol, nowobiocyna)
 Nefrotoksyczyność (amfoterycyna B, cefalorydyna, polimyksyna)
 Hepatotoksyczność (erytromycyna, nowobiocyna, tetracyklina)
 Neurotoksyczność (gentamycyna [uszkadza 8 nerw – słuchowy – przyczyna

głuchoty], polimyksyna, streptomycyna, cykloseryna)

 Dyzbakteriozy

Mechanizm oporność bakterii na antybiotyki i chemioterapeutyki

 Inaktywacja antybiotyku (np. penicylina z udziałem beta – laktamazy,

chloramfenikolu, aminoglikozydów przez enzymy modyfikujące – metylazy, acylazy,
fosforylaz itd.

 Zahamowanie transportu antybiotyku przez błonę do komórki (penicylina)
 Wypompowanie antybiotyku z komórki (tetracykliny, chloramfenikol)
 Modyfikacja miejsca docelowego działania antybiotyku, np. polimerazy RNA

(rifamycyna), rybosomu (erytromycyna, streptomycyna), gyrazy (norfloksacyna)

 Ominięcie zablokowanego szlaku metabolicznego (sulfonamidy)

72

Genetyczne uwarunkowanie oporności na antybiotyki, mechanizmy transferu genów
oporności

Geny warunkujące oporność na związki przeciwbakteryjne mogą być zlokalizowane w
chromosomie lub plazmidzie.

Spontaniczna oporność chromosomalna powstaje w wyniku mutacji jedno- lub
wielostopniowych.

Struktura plazmidu koniugacyjnego (rysunek) ma cały zestaw genów RTF odpowiedzialny za,
rysunek z fragmentami flankującymi (uczestniczącymi w wycinaniu).

Struktura transpozonu może być różna, bo mogą to być złożone transpozony różnych rodzin i
grup.

Przyczyny wzrostu oporności na antybiotyki w populacjach bakteryjnych

 Nieuzasadnione stosowanie antybiotyków podczas leczenia
 Zbyt szybkie odstawienie antybiotyków przez pacjenta
 Łatwy dostęp do antybiotyków
 Użycie antybiotyków jako dodatku podczas żywienia zwierząt hodowlanych

(zabronione w krajach UE od 2006)

 Stosowanie preparatów przyczyniających się do powstawania oporności na

antybiotyki

Problemy współczesnej antybiotykoterapii

 Metycylinooporne szczepy Staphylococcus aureus (MRSA)
 Wankomycynooporne szczepy Staphylococcus aureus (VRSA)
 Wankomycynooporne szczepy Enterococcus sp. (VRE)
 Pałeczki G (-)wytwarzające beta – laktamazy o poszerzonym zakresie substratowym

(ESBL)

Kontrola i zwalczanie antybiotykooporności

 Stałe monitorowanie zużycia antybiotyków i ocena częstości występowania

lekoopornych szczepów

 Racjonalna antybiotykoterapia polegająca na stosowaniu leczenia celowanego oraz

wyborze preparatów o możliwie najniższym potencjale indukowania oporności. W
razie potrzeby modyfikacja stosowanej terapii.

 Ograniczenie stosowanie antybiotyków szeroko spektralnych do niezbędnych

przypadków

 Ograniczenie profilaktycznego stosowania antybiotyków wyłącznie do niezbędnych

wskazań, np. przy przeszczepach, operacjach kardiochirurgicznych

 Ograniczenie wolnej sprzedaży antybiotyków oraz ich stosowania w żywieniu

zwierząt i kosmetyce

 Poszukiwanie nowych analogów antybiotyków, opornych na enzymatyczną

inaktywację

 Poszukiwanie inhibitorów dla enzymów inaktywujących antybiotyki

73

 Poszukiwanie możliwości regulowania transportu antybiotyków przez ścianę i błonę

kom. docelowej. Użycie „wzmacniaczy” uszkadzających błonę bakteryjną poprzez
pobranie magnezu

 Opracowanie nowych alternatywnych metod leczenie np. fagoterapii
 Poszukiwanie nowych miejsc docelowego działania czynników przeciwbakteryjnych

(badanie genomiczne) i opracowanie inhibitorów blokujących szlaki metaboliczne
niezbędne w życiu bakterii lub ekspresja genów kodujących czynniki wirulencyjne

 Wykorzystanie danych z genomiki bakteriofagów do znalezienia inhibitorów wzrostu

bakterii

 Postęp w wakcynologii

Genomika, a zwalczanie oporności na antybiotyki

Liczba genów niebędnych w życiu bakterii
Gatunek

Ogólna liczba genów

Liczba genów niezbędnych

Bacillus subtilis

4101

271

Helicobater pylori

1590

344

s. pneumoniae

2043

113

S. aureus

2588

658

E. coli

4291

620

H. influenzae

1709

256

Gen niezbędny (zasadniczy, podstawowy) to taki, którego inaktywacja powoduje śmierć
komórki bakteryjnej lub zahamowanie podziałów.

Antybiotyki przeciwgrzybicze

 Polieny (amfoterycyna B, nystatyna, natamycyna). Wiążą się ze sterolami błon

komórkowych, co prowadzi do zwiększenia ich przepuszczalności dla jonów potasu i
aminocukrów na zewnątrz komórki.

 Pochodne imidazolu (ketokonazol, ekonazol, mikonzol, klotrimazol, flukonazol).

Hamują syntezę ergosterolu w błonach komórkowych i zahamowują syntezę
fosfolipidów.

 Antymetabolity (5-fluorocytozyna) fluorocytozyna jest transporotowana do komórki

grzyba, tam ulega przekształceniu do fluorouracylu za co odpowiedzalna jest
deaminaza cytozyny – enzym spotykany tylko u grzybów. Fluorouracyl
wbudowywany jest w RNA – następuje bogata synteza białka.

Rodzaje zabezpieczeń w laboratoriach mikrobiologicznych i biomedycznych (wg CDC USA)

Stopień
zabezpieczeń

Czynniki biologiczne

Zabezpieczenia

BSL. 1

Dobrze znane czynniki, nie
powoduj/ace choroby u
zdrowych dorosłych ludzi.

Standardowe

techniki

mikrobiologiczne, zakaz spożywania
posiłków i picia w laboratorium, mycie
rąk przed jego opuszczeniem, zakaz
pipetowania

ustami,

odkażanie

powierzchni

roboczych,

niszczenie

materiału zakaźnego po skończonej
pracy wejście do laboratorium powinno
być kontrolowane i organiczne dla osób

74

być kontrolowane i organiczne dla osób
postronnych.

BSL 2

Czynniki

stanowiące

umiarkowane zagrożenie

BSL1+ prowadzenie prac w kabinach
biohazard klasy II, stosowanie kitli,
rękawiczek i maseczek, które nie mogą
być wynoszone poza laboratorium
przed

wyjałowieniem.

Personel

powinien być przeszkolony do pracy z
niebezpiecznymi ustrojami i szczepiony
przeciwko WZW B, w laboratorium
powinna być surowica odpornościowa
przeciwwko

szczególnie

niebiezpiecznym

drobnoustrojom

z

którymi

prowadzone

są

prace.

Materiały i sprzęt po skończonej pracy
powinien

być

zabezpieczony

(zamknięty w szczlnychpojemnikach)

BSL 3

Czynniki

które

mogą

spowodować

powazne

choroby

stanowiące

zagrożenie

dla

zdrowia

ludzi.

Rozprzestrzeniania

w postaci aerozolu.

BSL

2+

wszystkie

badania

z

materiałem zakażonym powinny być
prowadzone w kabinach biohazard II
lub III. Personel zobowiązany jest do
noszenia odzeży ochronnej i zmiany jej
przed

opuszczeniem

laboratorium,

które

powinno

być

specjalnie

zaprojektowane,

oddzielone

od

powieżchni

użytkowanych

zabezpieczone

stale

zamkniętymi

drzwami. Powierzchnie ścian podłog,
sufitow powinny być wykonane z
materiałów

umożwliwiajacych

ich

dezyncekcje.

Okna

powinny

być

szczelne i zamknięte. Klimatyzacja
powinna być zaopatrzona w filtry
HEPA

BSL 4

Niebezpieczne/egzotyczne
czynniki

stanowiące

zagrożenie

dla

życia

rozprzestrzeniane

w

postaci

75

Rola mikroorganizmów w obiegu materii i energii

Rola

Aktywność

Przykład mikroorganzómw

Produkcja pierwotna

Fotosynteza
chemosynteza

Glony, sinice, bakterie siarkowe
Chemolitotroficzne bakterie

Konsumenci

Drapieżnictwo

Pierwotniaki

odżywiające

się

bakteriami i glonami

Destruenci

Rozkład

matrii

organicznej

Mineralizacja

Bakterie i grzyby degradujące
związki wielkocząsteczkowe

Rozkład związków organicznych do
prostych związków mineralnych

Udział

w

obiegach

biogeochemicznych

Obieg C, N, P, S

Bakterie transformujące pierwiastki
w różne związki chemiczne

Pasożytnictwo

Chorobotwórczość

Wirusy,

bakterie

,

grzyby,

pierwotniaki.

Czynniki

warunki środowiska

Mikroorganizmy

Temperatura

110 – 115, głębinowe rowy
morskie


67 – 102, morskie baseny

Methanopyrus kandleri
Pyrodictum abyssi


Pyrodictum abyssi

Ciśnienie osmotyczne 13 – 15% NaCl

Chlamydymonas sp.

Jakiś taki schemat przemian tlenowychi beztlenowych jesli chodzi o cykle węgla

Udział bakterii w obiegu azotu. Schemat.
Udział bakterii w obieg siarki. Schemat.
Obieg fosforu.

Głównym środowiskiem drobnoustrojów jest gleba, nie jest ciągła, i tworzą sie takie skupiska,
obok siebie które tworzą oddzielne środowiska (mikrobiotopy) wiec tez inne warunki i inna
mikroflora. Środowisko wodne ma charakter ciągły, dzieki dyfuzji, prądom, skład wody stale
sie miesza i jest zbliżony, zwłaszcze jeśli chodzi o miejsca ktore nie sązbytnio oddalone od
siebie. Ale zarówno w jednym jak i w drugim mikroflora moze miec charakter autochtoniczny
lub allochtoniczny (ta która napłyneła – moze dość długo przebwyać w obcym dla siebie
środowisku)