Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT AR w Krakowie

B.E Pruitt & Jane J. Stein

MIKROBIOLOGIA

ŻYWNOŚCI

1. BUDOWA BAKTERII

dr Aleksandra Duda-Chodak

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

BAKTERIE

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

KSZTAŁT KOMÓREK BAKTERYJNYCH (1)

•

Ziarniaki (coccus)

•

Dwoinki (diplococcus)

•

Czwórniaki (tetracoccus)

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

KSZTAŁT KOMÓREK BAKTERYJNYCH (2)

•

Paciorkowce (streptococcus)

•

Gronkowce (staphylococcus)

•

Pakietowce (sarcina)

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

KSZTAŁT KOMÓREK BAKTERYJNYCH (3)

•

Maczugowce

(corynebacterium)

•

Laseczki (bacillus)

•

Pałeczki (bacterium)

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

•

Przecinkowce (vibrio)

•

Śrubowce (spirillum)

•

Krętki (spirochete)

KSZTAŁT KOMÓREK BAKTERYJNYCH (4)

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie



Kształt i wielkość komórek bakterii są w

znacznym stopniu zależne od:

•

wieku i warunków hodowli,

•

temperatury inkubacji,

•

czasu trwania hodowli,

•

rodzaju podłoża,

•

składu chemicznego środowiska odżywczego,

•

zmian w obrębie materiału genetycznego.

KSZTAŁT KOMÓREK BAKTERYJNYCH (4)

 

                 

                               

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

•

Na

podłożach standardowych

i

w stałych

warunkach hodowli

komórki danego gatunku

mają zawsze

określony kształt

będący ich

istotną

cechą diagnostyczną

.

•

W okresie starzenia się bakterii (w fazie
zamierania)

mogą

pojawiać

się

formy

inwolucyjne

o

zmienionych

kształtach

(powstają wskutek zaburzeń w mechanizmie
wytwarzania błon podziałowych, nagromadzenia
się w środowisku metabolitów lub produktów
lizy komórek, niekorzystnych warunków rozwoju
dla komórek np. pH środowiska, temperatury,
natlenienia, braku substancji wzrostowych itp.).

KSZTAŁT KOMÓREK BAKTERYJNYCH (5)

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

BUDOWA KOMÓRKI BAKTERYJNEJ

•

Ściana komórkowa

•

Błona

cytoplazmatyczna

•

Cytoplazma

•

Nukleoid

•

Plazmid

•

Rybosomy

•

Substancje

zapasowe

•

Rzęski

•

Fimbrie i pili

•

Otoczki i śluz

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

ŚCIANA KOMÓRKOWA (1)

•

Jest elastyczną strukturą nadającą komórce

bakteryjnej

określony

kształt

.

•

Ma formę woreczka, co odbija się w jej

łacińskiej nazwie (łac. sacculus - woreczek)

•

Stanowi

barierę

ochronną przed czynnikami

zewnętrznymi

mechanicznymi

,

fizycznymi

i 

chemicznymi

,

a

także

przed

innymi

mikroorganizmami.

•

Jest

przepuszczalna

dla licznych substancji

niskocząsteczkowych i soli mineralnych.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

ŚCIANA KOMÓRKOWA (2)



Szkielet ściany komórkowej bakterii składa

się z heteropolimeru –

peptydoglikanu

,

zwanego

mureiną.



Mureina

składa

się

z

długich

nierozgałęzionych

łańcuchów

polisacharydowych, w których na przemian

występują:

•

N‑acetyloglukozamina

(GlcNAc)

•

kwas N-acetylomuraminowy

(MurNAc)

połączone wiązaniami

-1,4,-glikozydowymi

.

N‑acetyloglukozamina

kwas N-acetylomuraminowy

wiązanie



-1,4,-glikozydowe

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

ŚCIANA KOMÓRKOWA (3)

•

Te proste, nierozgałęzione łańcuchy stanowią

trzon mureiny.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

•

Podjednostki kwasu muraminowego mają
przyłączony do reszty octanowej krótki

tetrapeptyd

o sekwencji:

•

L-alanina

(L-Ala),

•

kwas D-glutaminowy

(D-Glu),

•

kwas mezo-diaminopimelinowy

(m-Dpm)

u

bakterii

gramujemnych

i

u

gramdodatnich

laseczek

(

peptydoglikan

typu

DAP

)

lub

L-lizyna

(L-Lys) u pozostałych bakterii

gramdodatnich ( peptydoglikan

typu

Lys

)

•

D-alanina

(D-Ala).

ŚCIANA KOMÓRKOWA (4)

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

•

Tetrapeptyd charakteryzuje się możliwością
tworzenia

bocznych wiązań peptydowych

, które

łączą

w

ten

sposób

dwa

łańcuchy

heteropolimeru. Dzięki tym wiązaniom całość
tworzy

olbrzymią

cząsteczkę,

zwaną

woreczkiem mureinowym

.

•

Peptydy z kwasem mezo-diaminopimelinowym
są powiązane bezpośrednio z sobą, natomiast te
z

lizyną

są

powiązane

przez

mostki

międzypeptydowe

o

długości

i

składzie

aminokwasowym różnym u różnych bakterii
(zwykle 5 reszt glicynowych).

ŚCIANA KOMÓRKOWA (5)

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

PEPTYDOGLIKAN typu DAP i typu Lys

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

BUDOWA DAP-PEPTYDOGLIKANU

N‑acetyloglukozamina

kwas N-acetylomuraminowy

L-alanina

kwas
mezo-diaminopimelinowy

wiązanie



-1,4,-glikozydowe

kwas
D-glutaminowy

D-alanina

P

E

P

T

Y

D

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

ŚCIANA KOMÓRKOWA- PEDTYDOGLIKAN

lizozym

muroendopeptydaza

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

ŚCIANA KOMÓRKOWA (6)

•

Lizozym

– enzym odkryty przez Aleksandra

Fleminga, występuje w łzach, śluzie jamy

nosowej i białku jaja.

Rozszczepia w mureinie

wiązanie glikozydowe

powodując jej

rozpad na

dwusacharydy

GlcNAc-MurNAc. Jest więc (N-

acetylo)-muramidazą.

•

Penicylina

niszczy głównie komórki bakteryjne

gramdodatnie, a także niektóre gramujemne.

Działa bakteriobójczo na komórki rosnące, gdyż

zaburza syntezę ściany komórkowej

, poprzez

zahamowanie tworzenia

poprzecznych wiązań

peptydowych

między łańcuchami cukrowymi.

•

Muroendopeptydazy

, enzymy występujące u

bakterii,

które

rozszczepiają

wiązania

peptydowe

biorące udział w usieciowaniu

mureiny.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

N-acetyloglukozamina,

kwas N-acetylomuraminowy,

kwas mezo-diaminopimelinowy

oraz D-alanina

nie występują

u roślin i zwierząt, co jest wykorzystywane

w medycynie.

ŚCIANA KOMÓRKOWA (7)

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

ŚCIANA KOMÓRKOWA BAKTERII GRAMDODATNICH

•

Peptydoglikan (mureina)

stanowi 4

0-90%

suchej masy ściany komórkowej, składa się z

około 40 warstw, o grubości

.20-80 nm

•

Oprócz mureiny w ścianie komórkowej bakterii

gramdodatnich

są

także

inne

związki

chemiczne: kwasy

tejchojowe

(TA), kwasy

tejchuronowe

, kwasy

lipotejchojowe

(LTA)

•

Mureina u większości bakterii gramdodatnich

zawiera kwas

LL-diaminopimelinowy

lub

L-

lizynę

,

nie

występuje

kwas

mezo-

diaminopimelinowy.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

ŚCIANA KOMÓRKOWA BAKTERII GRAMDODATNICH

•

Kwasy tejchojowe

to ujemnie naładowane

łańcuchy złożone z 8-50 cząsteczek glicerolu lub

rybitolu

połączonych

mostkami

fosfodiestrowymi.

•

Kwasy te stanowią

warstwę plastyczną

ściany

komórkowej. Ich synteza jest hamowana w

warunkach niedoboru fosforu. Kwasy tejchojowe

(i

tejchuronowe)

są

związane

z

peptydoglikanem, przechodzą w poprzek ściany

komórkowej – są „wplecione” w mureinę.

•

Kwasy tejchojowe stanowią nawet

do 50%

suchej masy

ściany komórkowej bakterii

gramdodatnich i decydują o ujemnym ładunku

ściany.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

ŚCIANA KOMÓRKOWA BAKTERII GRAMDODATNICH

•

Niezależnie od dostępności fosforu powstają

kwasy tejchuronowe

, które kwaśny charakter

zawdzięczają kwasom uronowym (utlenione

formy cukrów, kwasy glukuronowe). Niektóre

gatunki bakterii nie potrafią wytwarzać obu

rodzajów kwasów, produkują wtedy albo kwasy

tejchojowe albo tejchuronowe.

mureina

kwasy tejchojowe

białko

błona komórkowa

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

ŚCIANA KOMÓRKOWA BAKTERII

GRAMDODATNICH

Peptydoglikan

•

Kwasy

lipotejchojowe

(LTA)

zawierają

komponentę lipidową, za pomocą której są

przyczepione do błony komórkowej bakterii.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

•

Sieć mureiny jest

jednowarstwowa (rzadko

2-3 warstwy) i stanowi

mniej niż 10%

suchej masy ściany komórkowej.

•

Grubość ściany ok. 2-10 nm.

•

W skład tetrapeptydu w peptydoglikanie

wchodzi

kwas mezo-diaminopimelinowy

i nie

występuje lizyna.

•

W ścianie bakterii gramujemnych

nie

wykryto kwasów tejchojowych

.

ŚCIANA KOMÓRKOWA BAKTERII

GRAMUJEMNYCH

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

•

Część dominującą ściany stanowi

warstwa

plastyczna

, którą tworzy

błona zewnętrzna

zbudowana

z

fosfolipidów,

białek,

lipoproteidu

Brauna,

lipopolisacharydu

/LPS/.

•

Białka o funkcji transportowej (

poryny

)

tworzą w błonie kanały wypełnione wodą,

które pozwalają na wniknięcie do komórki

niskocząsteczkowych

substancji

hydrofilowych.

ŚCIANA KOMÓRKOWA BAKTERII

GRAMUJEMNYCH

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

•

Między błoną zewnętrzną a mureiną znajduje się

tzw.

przestrzeń peryplazmatyczna

. Zawiera

ona znaczną ilość

enzymów

biorących udział

m.in. w rozkładzie substratów (metanol,

glukoza),

wykorzystywaniu

związków

nieorganicznych (siarczany, azotany), rozkładzie

białek, polisacharydów, kwasów nukleinowych.

ŚCIANA KOMÓRKOWA BAKTERII

GRAMUJEMNYCH

mureina

przestrzeń peryplazmatyczna

białko

błona komórkowa

lipopolisacha

ryd

poryn

a

błona

zewnętrzna

lipoproteid

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

•

Lipopolisacharydy

(LPS) mają duże znaczenie

w diagnostyce bakteriologicznej i epidemiologii.

Różne szczepy Salmonella typhimurium oraz

Shigella desynteriae odpowiedzialne za infekcje

jelitowe różnicuje się dzięki O-swoistemu

bocznemu

łańcuchowi

lipopolisacharydów

występujących w ich błonie zewnętrznej.

Różnice

wykrywa

się

metodami

immunologicznymi

i serologicznymi,

które

pozwalają

na

identyfikację

szczepu

i

zlokalizowanie źródła infekcji (epidemii).

Lipopolisacharydy są najbardziej

efektywnymi endotoksynami bakterii,

wywołującymi gorączkę i biegunkę.

ŚCIANA KOMÓRKOWA BAKTERII

GRAMUJEMNYCH

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

LIPOPOLISACHARYD

•

Zbudowany jest z O-swoistego łańcucha

bocznego (

antygen O

),

rdzenia

oligosacharydowego

oraz

lipidu A

.

lipid A

zewnętrzny

wewnętrzny

antygen O – łańcuch

cukrowy

powtarzające się

jednostki

oligosacharydowe –

szczepowo specyficzne

rdzeń cukrowy

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

LIPOPOLISACHARYD

Antygen O



boczny łańcuch oligosacharydowy

złożony z 5 do 8

monomerów cukrów



różne szczepy bakterii mają różne łańcuchy

antygenu O, stąd bakterie danego gatunku
klasyfikuje się na

serotypy



Antygen O pełni kilka funkcji biologicznych: służy

jako receptor

dla bakteriofagów

,

moduluje aktywację

alternatywnego szlaku układu dopełniacza,

hamuje

przyłączanie kompleksu atakującego błonę

do błony

zewnętrznej bakterii.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

LIPOPOLISACHARYD

Rdzeń oligosacharydowy

• wyróżnia się część

zewnętrzną i wewnętrzną,

• może się różnić między gatunkami jednak wszystkie

zawierają niezwykły cukier

2-keto-3-

deoksyoktulonian

(KDO).

Lipid A

• zawiera

szkielet z dwóch glukozamin

, do którego

przyłączonych

jest

do 6 łańcuchów różnych kwasów

tłuszczowych

–

silnie stymuluje układ odpornościowy

gospodarza i

odpowiada za efekt toksyczny.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

ŚCIANA KOMÓRKOWA BAKTERII

GRAMUJEMNYCH

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

Konsekwencją odmiennej budowy ściany
komórkowej bakterii gramdodatnich i gramujemnych
jest zasadnicza odmienność fizjologiczna obu tych
grup bakterii.

ŚCIANY KOMÓRKOWE BAKTERII

G+ i G-

PORÓWNANIE BUDOWY

gramdodatnie

gramujemne

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

• Gruby peptydoglikan

• Kwasy tejchojowe

• Przepływ jonów

• Ochrona

• Specyficzność
antygenowa

ŚCIANY KOMÓRKOWE BAKTERII

G+ i G-

• Cienki peptydoglikan

• Brak kwasów
tejchojowych

• Błona zewnętrzna

• LPS = endotoksyna

• Ochrona

• Poryny

gramdodatnie

gramujemne

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

PORÓWNANIE BUDOWY ŚCIANY

KOMÓRKOWEJ

gramdodatniegramujemne

etap barwienia

utrwalanie

fiolet krystaliczny

jodyna

kąpiel różnicująca

barwienie

kontrastow

e safraniną

lub fuksyną

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

PORÓWNANIE BUDOWY ŚCIANY

KOMÓRKOWEJ

Wrażliwość

na:

• lizozym

• penicylinę

• detergenty

gramdodatnie

gramujemne

ściana ulega

rozpuszczeniu,

pozostają

protoplasty (kuliste

komórki

pozbawione

całkowicie ściany

komórkowej)

Zwykle duża

Duża

ściana odporna na

działanie lizozymu,

w obecności

lizozymu i czynnika

chelatującego

tworzą się

sferoplasty (mają

resztki ściany

komórkowej)

Zwykle mała

Mała

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

PORÓWNANIE BUDOWY ŚCIANY

KOMÓRKOWEJ

Wrażliwość

na:
• barwniki

anilinowe

•

fotodynamicz

ne działanie

barwników

Zawartość

poliamin

Zapas

wolnych

aminokwasó

w

gramdodatnie

gramujemne

Duża

Wrażliwe na eozynę

i błękit metylenowy

Mała

Duży

Mała

Wrażliwe na

safraninę

Duża

Mały

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

BŁONA CYTOPLAZMATYCZNA

•

Wykazuje typową dla wszystkich błon

elementarnych

strukturę

trójwarstwową

i

zbudowana jest z lipidów (20-35%) i białek (50-

75%).

•

Składa się z

podwójnej warstwy lipidowej

.

Hydrofobowe

końce

fosfolipidów

i

trójglicerydów skierowane są do środka, a

hydrofilowe „główki” na zewnątrz.

•

W tę podwójną warstwę

włączone są białka,

niektóre przenikają przez

całą grubość błony, inne

tylko przez część (

białka

integralne

)

lub

są

przyłączone do zewnętrznej i

wewnętrznej

warstwy

hydrofilowej

(

białka

powierzchniowe

).

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

FUNKCJE BŁONY CYTOPLAZMATYCZNEJ

Błona pełni kilka bardzo ważnych

funkcji:

•

jako

półprzepuszczalna

stanowi barierę

osmotyczną komórki i kontroluje wnikanie i

usuwanie różnych substancji,

•

jest

miejsce

m

zakotwiczenia enzymów

biorących

udział

w

przenoszeniu

elektronów i w fosforylacji oksydatywnej, a

więc w tworzeniu i magazynowaniu

energii,

•

uczestniczy

w procesach syntezy

ściany

komórkowej, składników otoczki śluzowej,

pili, fimbrii, a także

wydziela enzymy

zewnątrzkomórkowe,

•

stanowi

centrum replikacji DNA

.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

CYTOPLAZMA



Wodny roztwór związków wielkocząsteczkowych, soli
mineralnych,

cukrów

prostych,

aminokwasów,

kwasów

tłuszczowych

i

związków

wysokoenergetycznych,

o charakterze koloidu

, w

którym zawieszone są biologicznie czynne struktury:
nukleoid, plazmidy, rybosomy, materiał zapasowy
(ziarnistości, wtręty, kryształki, kropelki).

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

NUKLEOID



Obszar komórki prokariotycznej będący

odpowiednikiem

jądra

komórkowego

u

Eukaryota.



W

przeciwieństwie

do

jądra

komórek

eukariotycznych

nukleoid nie jest oddzielony

od cytoplazmy otoczką jądrową.



Zawiera

genofor

(chromosom bakteryjny),

czyli

pojedynczą,

kolistą

cząsteczkę

dwuniciowego DNA

o długości do 200 nm (0,6

– 13 mln par zasad).



Cząsteczka DNA zawiera

geny ułożone w

zespoły

, które regulują określony szlak

metaboliczny (np. operon laktozowy), konkretną

właściwość organizmu lub proces komórkowy.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

PLAZMID



Niektóre funkcje organizmu (np. oporność na

antybiotyki, synteza bakteriocyn) są kodowane

przez

plazmidy

–

samoreplikujące

się,

zamknięte, koliste cząsteczki dwuniciowego

DNA.

Nukleoid wraz z

plazmidami

zawiera pełną

informację

genetyczną

komórki

.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

RYBOSOMY



Rybosomy u Prokaryota są mniejsze niż u

Eukaryota, mają niższą masę cząsteczkową i

stałą sedymentacji Svedberga, wynoszącą

70S

,

w porównaniu do 80S u Eukaryota. Różnice

między rybosomami mają ogromne znaczenie

przy leczeniu infekcji, gdyż

niektóre antybiotyki

wybiórczo

hamują

syntezę

białek

na

rybosomach 70S

, nie wpływając na działanie

rybosomów 80S.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

RYBOSOMY BAKTERYJNE 70S

podjednostka duża 50S

podjednostka mała 30S

23S rRNA 16S rRNA

5S rRNA

32 specyficzne białka 21 specyficznych białek

(od L1 do L32)

(od S1 do S21)



Podjednostki

rybosomów

występują

w

cytoplazmie oddzielnie, łączą się ze sobą tylko po

połączeniu z mRNA w czasie syntezy białek.

Tworzą wtedy

polirybosomy

(

polisomy

) –

skupienia wielu rybosomów połączonych nicią

mRNA.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

SUBSTANCJE ZAPASOWE



Liczne mikroorganizmy, w określonych

warunkach środowiska, odkładają wewnątrz

komórki substancje, które można uważać za

materiały zapasowe. Są to

polisacharydy

,

tłuszcze, polifosforany i siarka

.



Znajdują się one w komórce

w postaci

osmotycznie

nieczynnej

i

są

nierozpuszczalne w wodzie

.



Do odkładania substancji zapasowych

konieczne jest, aby w podłożu były obecne

składniki potrzebne do ich syntezy, przy a

jednocześnie

wzrost

komórki

musi

być

zatrzymany.

Po

przywróceniu

warunków

sprzyjających wzrostowi substancje zapasowe

mogą być ponownie włączone w metabolizm.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

POLISACHARYDY



W komórkach E. coli, Salmonella, Bacillus,

Micrococcus

luteus

znaleziono

ziarna

glikogenu

.



Skrobię

zawierają

Acetobacter

pasteurianus i wiele gatunków z rodzaju

Neisseria.



Bakterie z rodzaju Clostridium gromadzą

substancję podobną do skrobi, zwaną

granulozą

.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

SUBSTANCJE TŁUSZCZOWE



Substancje

tłuszczowe

występują

u

mikroorganizmów w postaci kropelek, wykrywanych

w

mikroskopie

optycznym

dzięki

silnemu

załamywaniu światła lub barwieniu barwnikami

lipofilowymi (sudan III lub czerń sudanowa).



U wielu bakterii te kropelki zawierają

kwas poli--

hydroksymasłowy (PHB)

, poliester rozpuszczalny

w chloroformie, nie rozpuszczalny w eterze.



Jest zbudowany z około 60 reszt kwasu -

hydroksymasłowego. Może on stanowić aż 90%

suchej masy komórki. Gromadzą go liczne bakterie

tlenowe, sinice i beztlenowe bakterie fototroficzne.

Produkowany jest w warunkach ograniczonego

dostępu do tlenu, jako produkt fermentacji. Po

przywróceniu warunków tlenowych PHB może

zostać wykorzystany jako źródło węgla i energii w

metabolizmie oksydacyjnym.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

POLIFOSFORANY



Wiele bakterii gromadzi w komórkach kwas

fosforowy pod postacią ziaren polifosforanów,

zwanych ziarnami

wolutyny

(po raz pierwszy

opisano je u Spirillum volutans). Fosforany

zmagazynowane

w

ten

sposób

mogą

być

wykorzystane w przypadku ich braku w podłożu,

umożliwiając komórce nawet kilkakrotne podziały

lub wytworzenie przetrwalnika.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

SIARKA



Siarkę w postaci silnie załamujących światło

kuleczek gromadzą bakterie utleniające siarkowodór

i siarczki do siarczanów. Ilość nagromadzonej siarki

zależy od stężenia siarkowodoru. Przy jego braku

nagromadzona siarka jest utleniana do siarczanu.

Dla bakterii tlenowych siarka może być źródłem

energii, dla beztlenowych donorem elektronów.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

RUCH BAKTERII



Bakterie mogą poruszać się różnymi sposobami. U

większości aktywny ruch wywołany jest rotacją

rzęsek. Możliwy jest też ruch ślizgowy (u bakterii

śluzowych).

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

RZĘSKI



Rzęski są to wyrostki o średnicy 12-18 nm i
długości do 20 μm. Za pomocą

ciałka

bazalnego

są zaczepione jednym końcem w

wewnętrznej

osłonie

komórki

–

błonie

cytoplazmatycznej i łączą się z jej treścią
protoplazmatyczną.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

BUDOWA RZĘSKI - FLAGELLINA



Rzęski mają kształt lekko skręconej spirali o

równej grubości na całej długości i składają się z
helikalnie zwiniętych łańcuchów kurczliwego białka
zwanego

flagelliną

.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

TYPY URZĘSIENIA BAKTERII



bezrzęse (atrychalne)

– większość ziarniaków,



jednorzęse (monotrychalne)

– mają jedną

biegunową rzęskę np. Vibrio,



dwurzęse (ditrychalne)

– po jednej rzęsce na obu

biegunach,



czuborzęse (lofotrychalne)

– mają pęczek rzęsek na

jednym biegunie np. Pseudomonas,



amfitrychalne

– mają pęczek rzęsek na obu

biegunach np. Spirillum,



okołorzęse

(perytrychalne)

–

rzęski

są

rozmieszczone wzdłuż komórki lub na całej jej

powierzchni np. Proteus, Bacillus, Clostridiums.



Umiejscowienie i liczba rzęsek jest dla bakterii

cechą

charakterystyczną

i

ma

znaczenie

taksonomiczne. U bakterii cylindrycznych rzęski mogą
być osadzone biegunowo lub bocznie.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

TYPY URZĘSIENIA BAKTERII

atrychalnemonotrychalne

lofotrychalne

ditrychalne

amfitrychalne

perytrychalne

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

FIMBRIE I PILI



Oprócz rzęsek, niektóre bakterie gramujemne
mogą wytwarzać nitkowate, zakotwiczone w
cytoplazmie wyrostki –

fimbrie

. Są to długie,

cienkie, proste nici o średnicy 3-25 nm, długości
do 12 μm. Zbudowane są z białka zwanego

piliną

, syntezowanego w cytoplazmie w postaci

prebiałka.

Cienkie

fimbrie

ułatwiają

przyczepianie się komórek do podłoża oraz
między sobą (wytwarzanie nalotu).

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

FIMBRIE I PILI

•

Grubsze wyrostki, zwane też

pilami płciowymi

(pilami typu F), służą podczas koniugacji do
przenoszenia DNA. Są to puste rurki białkowe o
długości do 10 μm.

pili płciowe

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

OTOCZKI I ŚLUZY



Zewnętrzną warstwę ścian komórkowych wielu
bakterii (głównie pasożytujących, glebowych i
wodnych) pokrywają mniej lub bardziej grube
warstwy substancji zawierających dużo wody: są
to otoczki i śluzy.



Otoczki chronią bakterie przed wyschnięciem,

ułatwiają adhezję, chronią przed reakcją
obronną zakażanego organizmu.

Wykazano też,

że niektóre bakterie syntetyzujące otoczki są
bardziej

oporne na działanie antybiotyków

, gdyż

ich przenikanie do komórki jest utrudnione. U
bakterii chorobotwórczych otoczki mogą być

czynnikiem zjadliwości

, tzn. bakterie otoczkowe

są bardziej zjadliwe.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

OTOCZKI



Otoczki mogą być

•

polisacharydowe

(głównie z glukozy lub

dekstranu),

•

polipeptydowe

(gł.

z

kwasu

poliglutaminowego),

•

cukrowo-lipidowe,

•

białkowo-cukrowe

.



Otoczki można uwidocznić pod mikroskopem
świetlnym stosując barwniki nie przechodzące
przez materiał otoczkowy, np. nigrozynę,
czerwień Kongo, tusz chiński. W technice
barwienia negatywnego na ciemnym tle
preparatu pojawiają się jasne otoczki. Cieńsze
otoczki barwi się z wykorzystaniem swoistych
przeciwciał.

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

OTOCZKI

Bakteria

Skład otoczki

Podjednostki strukturalne

Gram- pozytywne
bakterie

Bacillus anthracis

polipeptyd (kwas
poliglutaminowy)

kwas D-glutaminowy

Bacillus megaterium

polipeptyd i polisacharyd

kwas D-glutaminowy, aminocukry,
cukry

Streptococcus mutans

polisacharyd

(dekstran) glukoza

Streptococcus
pneumoniae

polisacharydy

Cukry, aminocukry, kwasy
uronowe

Streptococcus
pyogenes

polisacharyd (kwas
hialuronowy)

N-acetyl-glukozamina i kwas
glukuronowy

Gram-negatywne
bakterie

Acetobacter xylinum

polisacharyd

(celuloza) glukoza

Escherichia coli

polisacharyd

glukoza, galaktoza, fukoza, kwas
glukuronowy

Pseudomonas
aeruginosa

polisacharyd

kwas mannuronowy

Azotobacter vinelandii

polisacharyd

kwas glukuronowy

Agrobacterium
tumefaciens

polisacharyd

(glukan) glukoza

Copyright by Aleksandra Duda-Chodak, KTFiMT UR w Krakowie

ŚLUZY



Liczne substancje otoczkowe są wydzielane do

środowiska w postaci śluzu, który można

oddzielić od powierzchni komórek przez

wytrząsanie. Wiele mikroorganizmów wytwarza

dużo śluzu w podłożu bogatym w sacharozę, np.

- występująca w cukrowniach bakteria kwasu

mlekowego

Leuconostoc

mesenteroides

,

zamienia roztwór cukru trzcinowego w ciągliwą,

kleistą masę śluzową złożoną z dekstranów,

-

Streptococcus

salivalius

i

S.

mutans

odpowiedzialne za próchnicę zębów wydzielają

enzym

przekształcający

sacharozę

w

polifruktozę.

Cukier

ten

przykleja

się

powierzchni zębów, a na nim gromadzą się

kwaśne produkty fermentacji (głównie kwas

mlekowy).