Wykład 1
1) mikrobiologia to nauka o drobnoustrojach (mikroorganizmach). Termin
mikrobiologia wywodzi się z greki mikros = mały, bios = \
ycie, 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. Mo\
na je ze względu na
powy\
sze kryteria zró\
nicować na grupy:
a) bakterie i archeony  organizmy prokariotyczne o budowie
komórki innej ni\
komórka eukariotyczna
b) wirusy, które nie wykazują zdolnści do samodzielnego \
ycia, 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 zró\
nicowane 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 (rze\
ączki)
- 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 a\
nie zaczną
się dzielić. Paciorkowce powstają gdy w rozmna\
aniu są płaszczyzny podziału
uło\
one. Gdy płaszczyzny podziału są chaotyczne to powstają gronkowce. Po
pierwszym podziale powstają dwoinki, po drugim, 4 komórki, potem 8 i
powstają pakietowce zwane te\
sześcianką.
Formy cylindryczne mogą występować jako pałeczki proste lub zgięte.
1
b) bakterie mogą mieć te\
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, \
e w koloniach sinic, komórki są niezró\
nicowane. Teraz
wiadomo, teraz wiadomo, \
e komórki sinic mogą być zró\
nicowane nawet
funkcjonalnie:
a) beocyty  do rozrodu sinic
b) heterocysty  mają grubszą ścianę, wią\
ą N2
c) akinety - bardziej odporne na czynniki fizykochemiczne (poza
ciepłoopornością)  funkcja przetrwalnikowa
4) przeciętny wymiar komórki bakteryjnej wynosi 0,2 - 10�m., 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 �m, Thiomargarita nambiensis
100 - 600 �m 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 ni\
u eukariota. Rzęska  flagellum kręcąc
się umo\
liwia ruch bakteriom. Nie zawsze rzęski są sprawcami
ruchu, bo występuje te\
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 od\
ywczych lub innej kom w
zaka\
onym 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
mo\
e być wiele na jednej komórce.
d) S  layer  warstwa powierzchniowa, proteinowa występująca u
wielu gatunków bakterii, zbudowana jest z jednego typu białka
2
charakterystycznego dla danego gatunku bakterii. Grubość 3-25
nm. Funkcją jest ochrona komórki.
e) Warstwa zwana otoczką lub śluz. Otoczka to wydzielina komórki
o du\
ej 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 umo\
liwia
adhezję do podło\
a i innej kom. śluz i otoczka nie ró\
nią się
składem, tylko śluzy są luz
no 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 zró\
nicowany skład
chemiczny i strukturę. Ma odmienny skład i strukturę ni\
ściana
eukariota. Ściana nadaje kształt komórce i utrzymuje turgor
wewnątrzkomórkowy, chroni przed lizą.
g) Przestrzeń peryplazmatyczna - \
elowa 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 mo\
e być te\
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 ni\
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, le\
ą luz
no w cytoplazmie. W cytoplazmie są
te\
substancje zapasowe: cukry, siarka, wielofosforany np.: kwas
polibetahydroksomasłowy  syntetyzują go tylko prokariota. Ilość
substancji zapasowych mo\
e dochodzić nawet do 80% u dro\
d\
y.
W cytoplazmie mo\
e 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
3
nuleoidzie jest du\
e stę\
enie DNA, RNA, białek, więcej ni\
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.
4
Wykład 2
1) budowa ściany komórkowej
budowa ściany komórkowej ró\
ni eukariota od prokariota oraz bakterie gram(+) i gram(-)
Gram (+) Gram (-)
Ściana komórkowa 20-80 nm, 50  80% Ściana komórkowa ok. 10 nm. Nad błoną
suchej masy to peptydoglikan (około 20-40 cytoplazmatyczną jest przestrzeń
warstw). Warstwa peptydoglikanu znajduje peryplazmatyczna i to w niej znajdują się
się nad przestrzenią peryplazmatyczną, a Peptydoglikan  tylko 1-3 warstwy, on
poni\
ej przestrzeni peryplazmatycznej decyduje o odporności mechanicznej. G(-) są
znajduje się błona cytoplazmatyczna. W mniej odporne od G(+) a ciśnienie wewnątrz
przestrzeni peryplazmatycznej znajdują się to tylko 3-5 atmosfer. W peptydoglikanie jest
egzoenzymy umo\
liwiające hydrolizę mniej mostków poprzecznych, a w skład
polimerów. W warstwie \
elu tetrapeptydów wchodzi charakterystyczny
peryplazmatycznego znajdują się enzymy tylko dla G(-): Kwas mezo-2-
umo\
liwiające transport (zhydrolizowanych aminopimelinowy (DAP) *
cząstek do wnętrza komórki), protoksyny, Główny zrąb ściany stanowi błona
związki uczestniczące w inaktywacji zewnętrzna z fosfolipidami i
antybiotyków, białka sensorowe charakterystycznymi białkami  lipoproteiną
(umo\
liwiają chemotaksje) . Browna, która kotwiczy błonę zewnętrzną w
Peptydoglikan ma budowę sieci i składa się peptydoglikanie. Występują te\
poryny
z kwasu N-acetylomuraminowego zbudowane z trzech białek z kanałem
połączonego wiązaniem 1,4� z N- wewnętrznym do transportu substancji
acetyloglukozoaminą. (taka budowa u od\
ywczych.
\
adnych innych org.) Najbardziej zewnętrzną częścią błony
Przez wolną grupę karboksylową reszty zewnętrznej jest lipopolisacharyd LPS, a
kwasu mlekowego główny łańcuch najbardziej wewnętrzną jej częścią, która
wielocukrowi peptydoglikanu łączy się z kotwiczy LPS jest lipid A (kwas
tetrapeptydem. Tetrapeptyd tworzą: L- mirystynowy?)(składa się z disacharydu
alanina, aminokwasy równie\
formy D np. glukozaminy zestryfikowanego kwasami
kwas D-glutaminowy, D-alanina, L-lizyna. tłuszczowymi (np. oleinowym,
(aminokwasy te maja zawsze wolną grupę palmitynowym& ) odpowiedzialny jest za
NH2 która uczestniczy w tworzeniu zakotwiczenie lipopolisacharydu i
 mostków które są odpowiedzialne za toksyczność niektórych bakterii
utrzymanie kształtu, struktury i chorobotwórczych. Nad lipidem A znajduje
wytrzymałość i sztywność peptydoglikanów się łącznik KDO zbudowany z trzech reszt
(wewnątrz G(+) ciśnienie 20-25 atmosfer) w kwasu 2-keto-3-deoksyoktonowego. Nad
skład mostków wchodzi najczęściej glicyna, KDO znajdują się O-swoiste łańcuchy
L-seryna, L-treonina, rzadziej inne. cukrowe, część ta mo\
e pełnić funkcję
antygenową. W warunkach niekorzystnych
Ściana komórkowa Lipidy  0,3%, cz. O-swoista jest redukowana.
aminokwasy 10-22%, peptydy 80% Formy gładkie  S wytwarzają cały
Charakterystyczne dla G(+) kwasy lipopolisacharyd, a w warunkach
tejchojowe (kw. Glicerolotejchojowy i kw. niekorzystnych formy  R mają
Rybitolotejchojowy) zakotwicza warstwę zredukowane łańcuchy O-swoiste. Formy R
peptydoglikanową i łączy z błoną cytoplazm. nie wykazują chorobotwórczości, bo nie
oraz przyłącza bakterie do kom i uczestniczy występuje adhezyjność.
w transporcie subst przez ścianę.
(wyst form D aminokw. Mo\
e dlumaczyć
odporność peptydoglikanu na wiele
enzymów proteolitycznych)
5
w 1884 r. Gram opracował technikę barwienia bakterii, co podzieliło je na dwie grupy o
ró\
nej budowie strukturalnej ściany komórkowej. Bakterie nie mają właściwości absorpcji
światła ani zmiany światła, dlatego by zobaczyć ich kształt trzeba je wybarwić. Jeśli mamy
bakterie ró\
nie barwiące się (fiolet lub ró\
) to są to dwa ró\
ne ich rodzaje.
Przebieg barwienia metodą Grama
Gram (+) Gram (-)
- preparat zalewa się fioletem krystalicznym - preparat zalewa się fioletem krystalicznym
lub fioletem gencjany. lub fioletem gencjany.
- wybarwiamy 2-3 min. I zalewamy płynem - wybarwiamy 2-3 min. I zalewamy płynem
Jugola (I w IK). Wytrąca się kompleks Jugola (I w IK). Wytrąca się kompleks
fioletu krystalicznego z jodem w fioletu krystalicznego z jodem w
peptydoglikanie. peptydoglikanie.
- odbarwiamy mieszaniną etanolu i acetonu, - odbarwiamy etanolem z acetonem (w
odwadnia się Peptydoglikan i kurczy z roztworze tym rozpuszczają się lipidy i
barwnikiem wewnątrz wypłukuje się fiolet krystaliczny z jodem
- barwienie preparatu roztworem safraniny - barwienie preparatu roztworem safraniny
lub fuksyny karbolowej, które łączą się z lub fuksyny karbolowej, które łączą się z
białkami cytoplazmy białkami cytoplazmy
- efekt: zabarwienie fioletowe - efekt: zabarwienie ró\
owe
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
Wra\
liwe na penicylinę Niewra\
liwe 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 ni\
sze
Zdolność do autolizy mniejsze Zdolność do autolizy większe
Wra\
liwość na detergenty anionowe b du\
a Wra\
liwość na detergenty anionowe mała
*Rodzaj wytwarzanych toksyn- białkowe *Rodzaj wytwarzanych toksyn 
egzotoksyny o ró\
nym działaniu 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 gruz
licy mają kw.
Mykolowy i są kwasooporne
Odbarwienie metodą Ziehl  Nielsena: Odbarwienie metodą Ziehl  Nielsena:
- zalewamy fuksyną karbolową na gorąco - zalewamy fuksyną karbolową na gorąco
- odbarwia się rozcieńczony kw. Mineralny i - odbarwia się rozcieńczony kw. Mineralny i
te kwasooporne odbarwiają się na ró\
owo te wra\
liwe odbarwiają się na błękit
6
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 1,3� z kwasem N-
acetyltalosaminuranowym. ! poniewa\
nie ma wiązania 1,4 � archeony
odporne na lizozym, penicylina te\
nie mo\
e zapobiegać syntezie ściany
komórkowej i wiązania 1,4 � 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. Mo\
e być ich wiele lub
mało, ale mogą mieć ró\
ną 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 �m  często dłu\
sza ni\
cała kom.
- filament z białka globularnego zwanego flageliną 4-5nm uło\
onych w 11
rzędów spiralnie skręconych po obwodzie, brak centrum nici  wewnątrz jest
pusty kanał przez który transportowana jest flagelina do wydłu\
ania rzęski
- hakjest bardzo zwarty i zbudowany z flageliny
- rzęska zakotwiczona jest dwiema parami pierścieni u G(-) i ta wewnętrzna para
pierścieni jest wa\
niejsza 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 ró\
ne strony: gdy przeciwnie do kierunku
wskazówek zegara to bakteria płynie do przodu, gdy zgodnie z ruchem
wskazówek zegara koziołkuje do tyłu.
7
" 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 ni\
1 chromosom.
Np.: retropira  ma 2 chromosomy ró\
niące 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 umo\
liwiają
upakowanie chromosomów.
8
Wykład 3 (2006-10-17)
PLAZMIDY
W komórkach bakterii oprócz DNA wyst. niezale\
na cząsteczka zwana
plazmidem, 1000  2000 kpz  10X mniej od chromosomu (który ma
zakodowane podstawowe funkcje komórki). Plazmid ma zakodowane cechy
pojedyncze, które umo\
liwiają prze\
ycie w obecności np. antybiotyków. Jeśli
zajdą warunki niekorzystne prze\
yją te bakterie które mają plazmid.
PLAZMIDY
9
Infekcyjne (samoprzekazywalne)
Nieinfekcyjne (nie przekazują się w koniugacji, ale z udziałem plazmidu
infekcyjnego mo\
e zostać przekazany  przeniesienie związane jest z
wytworzeniem pili płciowej, która połączy kom dawcy i biorcy, replikacją i
przekazaniem kopii)
PLAZMIDY S
RÓśNICOWANE ZE WZGL
DU 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 mo\
e 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 wra\
liwych 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 du\
o 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 z
ródło węgla. Mogą
hydrolizować mocznik z udziałem ureazy, zdolność wiązania azoty
cząsteczkowego N2. plazmidy du\
e występują w liczbie kopii 1-3,
nieprzekazywalne, niskocząsteczkowe w du\
ej 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 słu\
ących do rozmna\
ania
tylko do prze\
ycia:
a) endospory
b) egzospory
10
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 ucią\
liwe 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 \
ycia w niskich temp, w wysuszeniu
- są zdolne \
yć 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.
11
Między dwie warstwy błon odkładany jest Peptydoglikan (jak w ścianie
komórkowej tylko luz
niejszy  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 mo\
e \
yć 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, rozluz
nienie
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) +
12
Liczba chromosomów Przewa\
nie 1 Więcej ni\
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 O2 w
"
"
"
atmosferze. To spowodowało zró\
nicowanie 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 niezale\
ność, 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.
13
" Hipoteza endosymbiotyczna jest potwierdzona przez badania
"
"
"
molekularne. rRNa uznawana jest za konserwatywną, nie ulega zmianom
w toku ewolucji i na jej podstawie mo\
na określić pokrewieństwo między
organizmami.
" Plochloron  symbiont osłonic, \
yje 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 przynale\
ności szczepu do gatunku
Taksonomie na początku miały charakter sztuczny, potem wprowadzono cechy
biochemiczne (zachowanie się w ró\
nych warunkach zdolność do rozkładu
węglowodanów) i dzielono gatunki ró\
nie co dawało niestabilność.
Dopiero wprowadzenie taksonomii numerycznej w 1950 r. ustabilizowało
taksonomię i podzieliło ją na fenogatunki, ale okazało się, \
e bakterie są te\

zró\
nicowane genetycznie.
" pierwszą cechą genetyczną była zawartość molowa par guanina +
"
"
"
cytozyna w chromosomie. Było ich 25-80% pz. Okazało się, \
e szczepy z
tego samego gatunku mają zró\
nicowaną ilość pz G+C, a ta ró\
nica nie
powinna być większa ni\
3%
" wa\
na jest sekwencja, niektóre gatunki nale\
ące do ró\
nych rodzajów
"
"
"
mogłyby nale\
eć do jednego, a tak nie jest
TECHNIKA HYBRYDYZACJI
" izolacja DNA z ro\
nych 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 ni\
97% to nie mogą być one
zaliczane do tego samego gatunku.
14
Sekwnecjonowanie genów konserwatywnych  pomiędzy A i B jest niewielka
ró\
nica, ale między A i D du\
a 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 ró\
nicujące umo\
liwiające rozró\
nianei 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 du\
e podobieństwo w zakresie wielu
niezale\
nych 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%
15
podobieństwa, a nie są tymi samymi gatunkami). Nie mo\
na podać uniwersalnej
koncepcji dla Prokariota i Eukariota.
Procedura wyró\
niania gatunków jest dość skomplikowana, nale\
y:
- 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 najbli\
ej
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 przewa\
nie 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 mo\
e dojść do \
adnej rearan\
acji  w
obrębie gatunku nie mo\
na 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 ró\
nić nawet w obrębie danego gatunku.
5. Tworzenie systemu z wykorzystaniem informacji genetycznej związanej z DNA,
RNA, aktywnością enzymatyczną.
DNA mo\
e być badane całe lub fragment i w ten sposób identyfikowany dany
gatunek. Zakres tych metod i danych jest zró\
nicowany. Ró\
ne techniki stosuje się do
rodzin, a inne do gatunków, rodzajów
Stosuje się metody:
- typowanie fagowe
- zymogramy i inne
Ró\
ne rodziny ró\
nicuje się ró\
nymi sposobami
- polimorfizm fragmentów restrykcyjnych
- techniki serologiczne
6. Identyfikacja  określanie przynale\
ności wyizolowanych szczepów do gatunków.
Identyfikację przeprowadza się na podstawie:
Oceny mikroskopowej preparatu wybarwionego metodą Grama (kształt,
uło\
enie, barwa komórki, tworzenie endospor)
Właściwości biochemicznych i fizjologicznych bakterii
Morfologii kolonii i wzrostu na ró\
nych podło\
ach 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 ró\
nicuje się na:
Biowarianty (biotyp) - na podstawie ró\
nic w aktywności biochemicznej i
fizjologii
Morfotypy  ró\
nią się morfologią
Serotypy  ró\
nią się antygenowo
Patotypy  ze względu na właściwości chorobotwórcze
Genotypy  wykazują ró\
nice genetyczne
16
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 mo\
na byłoby stwierdzić czy bakteria zaka\
ająca danego
osobnika pochodzi z danego miejsca, (bo tam są te same bakterie). Pacjenci
zaka\
ają 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 mo\
na ju\
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. 90o 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 72o 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 ka\
dym 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, umo\
liwiając dalsze badania (np. ustalenie sekwencji).
9. Cechy ró\
niące Bacteria, Archea, Eukariota
Cecha Bacteria Archea Eucariota
- - +
Jądro otoczone błoną
Nie Tak Tak
Białka histonowe
- - +
Mitochondria
- - +
Chloroplasty u fototrofów
- - +
ER
Ściana kom. z kw. muraminowym + (mycoplazmy bez ściany) - -
Poł. estrowo z kw. Poł. estrowo z kw. Poł. estrowo z kw.
Lipidy błon
tłuszczowym tłuszczowym tłuszczowym
Nie (z wyj. Mykoplazm) - +
Sterole w błonach
17
+ + -
Wakuole gazowe
Tak Nie-urydyna/pseudurydyna Tak
Tymina w tRNA
N-formylmetionina Metionina Metionina
Aminokw Inicjatorowy. w tRNA
Brak Niekiedy obecne Obecne
Introny w mRNA
70S 70S 80S
Ryboz., Stała sedymentacji
Nie zaw dwuftaminy Zawiera dwuftaminę Zawiera dwuftaminę
Czynnik elongacji 2
16S, 23S, 5S -||- (ró\
n w sekwencji 16S) 18S, 28S, 5,85S, 5S
Rodzaj rybosomalnego RNA
Tak Nie Nie
Hamowanie syntezy białka przez
chloramfenikol
Nie Tak Tak
Hamowanie syntezy białka przez
anisomycynę
Polimeraza RNA zale\
na od
1 Kilka 3
- liczba enzymów
4 podjednostki 8-12 podjednostek 12-14 podjednostek
- struktura
tak nie nie
- wra\
liwość na rifampicynę
Niektóre tak 1 gatunek Nie
Chemolitotrofizm
Nie Niektóre tak (7 na 9 gr.) Nie
Metanogeneza
Tak Tak Nie
Wiązanie azotu cząsteczk. N2
Niektóre tak Nie Nie
Nitryfikacja
Niektóre tak Niektóre tak nie
Denitryfikacja
10. Składniki niezbędne do wzrostu mikroorganizmów (wzrost bakterii rozpatrujemy
dwojako  jako wzrost jednej komórki, lub częściej jako wzrost liczby bakterii po
rozmna\
aniu)
- z
ródło węgla C, energii, elektronów
- makroelementy: C, O, H, N, S, P, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, 3+
- mikroelementy: Mn2+, Zn2+, Co2+, Mo2+, Ni2+, Cu2+
- specyficzne związki, czynniki, Na2+? 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), B12
(Lactobacillus sp.), kwas foliowy (Enterococcus faecalis),
kwas pantotenowy, pirydoksyna, niacyna, ryboflawina,
tiamina (Bacillus anthracis)
11. podział mikroorganizmów:
Ze względu na z
ródło węgla C (od\
ywianie)
CO2  autotrofy
Związki organiczne  heterotrofy
Ze względu na z
ródło energii
Światło  fototrofy
Utlenianie zw chemicznych  chemotrofy
Ze względu na z
ródło elektronów
Zredukow. Zw. Nieorganiczne  litotrofy
Związki organiczne - organotrofy
12. Podział bardziej szczegółowy od powy\
szego ę!
18
Typy metabolizmu y
ródło energii, H/ elektr. i C Mikroorganizmy
FOTOLITOAUTOROFY - energia świetlna Glony, sinice,
- nieorg. y
ródło H/
Bakterie purpurowe i
- CO2 zielone siarkowe
FOTOORGANOHETEROTROFY - energia świetlna Bakterie purpurowe
- organiczny dawca H/
bezsiarkowe i zielone
- z
ródło C zw org/ CO2tez bezsiarkowe
CHEMOLITOAUTOTROFY - energia chem, zw. Org B. utlen siarkę,
- nieorg. y
ródło H/
B. wodorowe,
- CO2 B. nitryfikujące,
B. utleniające Fe2+
CHEMOORGANOHETEROTROFY - energia chem, zw. Org Pierwotniaki, grzyby,
- organiczny dawca H/
większość bakterii w tym
Prototrofy  Auksotrofy-1zw. im
- zw. Org z
ródłem C patogennych.(np.
wystarczy im 1 nie wystarczy, muszą
gronkowiec, pałeczki
związek dający dostarczyć więcej
salmonelli, durów)
enegię, 
, np Glukoza tych których nie
syntezują
Miksotrofy  organizmy mogące prowadzić metabolizm w zale\
ności od warunków
środowiska w sposób zmienny np. Begiatea sp?
Wykład 5
Miksotrofy  to takie, które mogą prowadzić metabolizm w ró\
ny sposób
Struktura błony kom.
Część substancji mo\
e 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.
Zło\
one 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 od\
ywczych przez kom prokariotyczne
" dyfuzja bierna (np. woda, tlen, dwutlenek węgla)
" dyfuzja ułatwiona ( z udziałem permeaz np. glicerol) tez zgodnie z gradientem stę\
eń,
ale uczestniczą tu białka permeaza 30000 Da, ma specyficzne miejsce wią\
ące
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 \
elaza z udziałem sideroforów i specyficzny transport przez błonę z
nakładem energii ATP (układ siderofor \
elazo transportowany jest do komórki
 to taki inny sposób)
Teraz ryciny:
Gradient jest wytwarzany podczas wędrówki elektronów w procesach zachodzących w organizmie miktobakterii(łańcuch
oddechowy)
19
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. Słu\
y do
transportu najczęściej glukozy, alkoholi, (dla ka\
dego związku układ enzymów jest inny)
Wzrost mikroorganizmów
" większość bakterii przechodzi prosty podział \
yciowy, w którym komórka rośnie,
następnie dzieli się wytwarzając komórki potomne, cykle ten się powtarza
" niektóre bakterie wytwarzają liczne kom w wyniku, wielokrotnych podziałów form
wydłu\
onych lub nitkowatych (np. Bdellovibrio sp.)
" niektóre promieniowce wytwarzają strzępki powietrzne lub sporangia, które ulęgają
podziałom tworząc formy spoczynkowe, konidia, zwane tak\
e egzosporami.
" niektóre bakterie (Hyphomicrobium sp., Rhodomicrobium sp.- jednokomórkowe sinice)
rozmna\
ają 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 mo\
e występować cykl \
yciowy np. u Caulobacter sp chlamydii i
bakterii śluzowych
20
Budowa septy w podziale kom jest bardzo zło\
ona, dlatego ze w ka\
dym fragmencie cyklu
musi! być ściana komórkowa, poniewa\
w bakterii jest ogromny, turgor i nie wytrzymałaby
ciśnienia.
W środowisku bakterie najczęściej \
yją w postaci wielokomórkowych społeczności:
agregatów, kolonii, konsorcjów, biofilmów:
KONSORCJUM  uorganizowany związek pomiędzy dwoma lub więcej gatunkami bakterii,
zachowującymi stabilny kontakt międzykomórkowy, w którym ka\
dy 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. Wyró\
nia
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 �m zawierające komórki przyczepione
do podło\
a. Ten typ biofilmu nazywany jest  modelem heterogennej mozaiki
3) Typ zwany  modelem grzyba , gdy bakterie tworzą strukturę gdzie występuje krotka
łody\
ka, wspierająca większą cześć górną. Przez całość przebiegają liczne kanały
wypełnione płynem, połączone porami ze środowiskiem zewnętrznym.
Bakterie le\
ące na peryferiach biofilmu są bardziej nara\
one na działanie szkodliwych
substancji i częściej zamierają, podczas gdy kom le\
ące głębiej są lepiej chronione,
równie\
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 \
yjące w takim
biofilmie są bardziej odporne na chlor ni\
nie \
yjące 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 po\
ywki \
adnych związków  to się wyczerpują,
szybkość podziałów spada, to tez mo\
e być związane z wytwarzaniem metabolitów
wiec kolejna faza:
3. Faza stacjonarna  liczba bakterii utrzymuje się na jednym poziomie  ta faza  to
główna faza produkcji ró\
nych 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 po\
ywkę 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 \
eby wszystkie
miały równo
CZYNNIKI WPA
YWAJ
CE NA WZROST MIKROORGANIZMÓW:
pH, temperatura, ciśnienie, UV, stę\
enie tlenu
AKTYWNOŚĆ WODY
Aktywność wody  wią\
e się ze stopniem zasolenia, określa się na podstawie zawartości wody w materiale i w
parach nad materiałem, wartość współczynnika max 1, w suchych mniejsza ni\
jeden. (wartości 0,90,
21
parach nad materiałem, wartość współczynnika max  1, w suchych mniejsza ni\
jeden. (wartości 0,90, 0,95
gram -juz nie występują, gram + tak), halofilne do NaCl 0,3  05 M, poni\
ej 0.55 DNA niszczone
pH
Innym czynnikiem, który mo\
e hamować lub sprzyjać rozwojowi bakterii to pH  wyró\
niamy 3 grupy:
organizmy neutrofilne  5,5  8 pH
organizmy kwasolubne  0  5,5 pH
organizmy alkalofilne od 8  11,5
TEMPERATURA
Temperatura  wartości optymalne; mo\
na 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
namna\
ają 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 mo\
na badać 
posiać
termofilne - wzrost 55 lub wy\
ej, 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 wy\
szej 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. mo\
e ró\
ne akceptory wykorzystywać) z tego względu mo\
na 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,
dro\
d\
e 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 podło\
a 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 stę\
enie tlenu.
CIŚNIENIE
Barotolerancyjne i barofilne organizmy- bakterie są ogólnie oporne (mało wra\
liwe), jeśli chodzi o zmiany 
podwy\
szenie 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 \
yć w normalnym ciśnieniu, sta takie, które mogą \
yć 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 uzale\
nione to jest od stę\
enia, tak\
e metale (cię\
kie
 zmieniają właściwości błony cytoplazmatycznej, są szkodliwe jako tlenki lub sole metali cię\
kich)
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 poni\
ej
wartości minimalnej bakterie się nie dzielą,  ale nie giną, je\
eli 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
22
grubym u człowieka dzieli się co 12 godzin.Działanie czynników na mikroorganizmy
zostało wykorzystane przez człowieka do określania metod zabijania drobnoustrojów
w medycynie, przemyśle spo\
ywczym.
2) Sterylizacja, dezynfekcja, antyseptyka
Sterylizacja  zabiciu ulegają wszystkie formy mikroorganizmów  wegetatywne i
przetrwalne w wyniku działania wysokich temperatur (162oC przez 2h, w wy\
szej
temperaturze czas działania jest krótszy 170oC  1h). przy sterylizacji wykorzystuje
się temperaturę, czasem ciśnienie w autoklawach. Niektóre substancje ulegają
degradacji podczas sterylizacji w wysokiej temperaturze, więc u\
ywa się sterylizacji
suchej  tlenkiem etylenu np. do sterylizacji strzykawek w krótkim czasie.
Dezynfekcja  szybkie zabicie du\
ej 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, wy\
ej 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 u\
ywane, 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 \
ywność i zalejemy jakimś środkiem
dezynfekcyjnym to jeśli mikroorganizmy są na zewnątrz \
ywności to szybciej są
zabijane ni\
te w środku, bo środek dezynfekujący musi wniknąć do wnętrza \
ywności
by zabić te mikroorganizmy.
4) bakterie \
yjące w środowisku kontaktują się z ró\
nymi związkami i muszą reagować
na nie natychmiast. U nich powierzchnia jest bardzo du\
a 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 umo\
liwiający 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
23
reakcji komórki bakteryjnej. Koniec przez działanie swoistej fosfatazy, która usuwa
grupę fosforanową białka sensorowego.
Odbiór sygnału ze środowiska mo\
e spowodować przemieszczenie się całej komórki
w środowisku wodnym czyli taksji.
Występują:
- fototaksje
- chemotaksje  ruchy bakterii w kierunku substancji od\
ywczych (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 umo\
liwiający regulacje
metabolizmu. Jest te\
 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, słu\
ą do monitorowania
stopnia zagęszczenia własnej populacji.
24
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
zale\
na od cząsteczek laktonów. W ten sposób mo\
na 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 du\
o autoinduktorów, ekspresja genów i produkcja toksyn, by niszczyć kolejne
komórki i rozprzestrzeniać się.
Gdy stę\
enie autoinduktorów jest niewielkie to dochodzi do sporulacji czyli tworzenia
endospor.
U bakterii te\
występują reakcje na środowisko.
Przez syntezę analogów hamujących mo\
na zminimalizować ilość namna\
ania 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 mo\
na
przenosić przez przenośniki, w trakcie czego powstaje energia. Elektron przenoszony
jest na ostateczny akceptor. Wa\
ne jest z
ródło elektronów i akceptor ostateczny, bo
tym ró\
nią się bakterie.
Chemoorganotrofy  z
ródłem 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, CO2, (powstaje wtedy metan u archeonów metanogennych).
Akceptor Produkt redukcji
Tlenowce O2 H2O
Beztlenowce NO3- NO2- Np. E. coli
25
 NO3- NO2-, N2O, N2 Denitryfikacja  dysymilacyjna
redukcja azotanów
SO42- H2S
CO2 CH4 Metanogenne bakterie
S0 H2S Desulfomonas
Fe3+ Fe2+ Bacillus
SeO42- Se, HSeO3- 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 H2O. przy
obecności syntazy
powstaje ATP
Siła protonowa u bakterii wykorzystywana jest do:
- tworzenia ATP
- ruchliwości
- aktywnego transportu
Siła protonowa mo\
e 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)
26
! 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 te\
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
27
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 u\
ywać tylko jednego szlaku, ale są te\
takie
cowykorzystują HMP, EMP, HMP i ED. Wszystkie archeony nie mogą
wykorzystywać EMP  one wykorzystują ED
11) oddychanie beztlenowe mo\
e przebiegać podobnie jak w przypadku tlenowego, gdy
ostatecznym akceptorem są siarczany i azotany, S0. Na pewnym etapie łańcucha
oddechowego elektron jest przenoszony nie na O2 ale na S0, SO42-, NO3-
HMP, EMP, ED cykl krebsa łańcuch oddechowy (z cytochromu C reduktaza
siarczynowa lub azotynowa na SO42- lub S0 lub na NO3-
Wykład 7 mikrobiologia 2006-11-14
1) akceptorem elektronów mo\
e być te\
NO3-, SO42-, S0
28
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 NO3- NO2- (denitryfikacja
częściowa) inne przeprowadzają cały proces od NO3- N2 (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 du\
o
azotu).
W glebach denitryfikacja jest niekorzystna, poniewa\
pozbawia ją azotu i trzeba nawozić.
Proces ten jest bardzo wa\
ny w bioremediacji np.: gdy usuwamy plamę ropy gdy nie ma
mo\
liwości 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.
y
ródłem elektronów mo\
e 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.
29
a) fermentacja mlekowa (homofermentacja)  powstaje jeden produkt.
(bakterie muszą redukować NAD zredukowany  musi być reoksydowany. Uwolniony
NAD mo\
e 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 te\
CO2. bakterie te
nie mają aldolazy, który rozszczepia fruktozo 1,6  bisfosforan. Od glukozy do
aldehydu -6- fosfogilicerynowego proces przebiega inaczej ni\
w zwykłej fermentacji.
Powstaje te\
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 CO2 to produkty fermentacji hetero. Ten typ
fermentacji wykorzystywany jest w przemyśle mleczarskim, a etanolu powstaje tam
bardzo mało. Zachodzi te\
w produkcji kiszonek, kwaśnych ogórków. Wytwarzanie
etanolu zachodzi z udziałem acetyloCoA.
c) fermentacja alkoholowa  prowadzona przez dro\
d\
e i bakterie Zymomonas.
- proces powstania alkoholu bez acetyloCoA
- fermentacja alkoholowa
30
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 ró\
nych ilościach, ale zawsze powstaje
mrówczan. (�! mieszanina kwasów obni\
a 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
prze\
uwaczy.
g) fermentacja prowadzona przez bakterie Clostriudium
31
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 O2, w
warunkach beztlenowych i mają jeden fotosystem.
b) Sinice do uzyskania energii potrzebują chlorofil z P700 i P680. U bakterii
purpurowych wykorzystywane jest promieniowanie dłu\
szej 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 a\
do ferrodoksyny.
32
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
H2S, S2 + NAD+ S, SO42- + NADH + H+ (nad strzałką ATP ADP + Pi)
10) Metabolizm chemolitotrofów uzyskuje energię z utleniania związków
nieorganicznych. Akceptorem jest O2 lub S0, NO3-, SO42- i powstaje siła protonowa
wykorzyst przy produkcji ATP.
33
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.
H2 jest utleniany a elektrony przechodzą na ubichinon Q, cytochromy a, b, a3 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 z
ródłem 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
34
- druga grupa  bakterie tionowe  nie odkładają siarki tylko utleniają i powstają
produkty pośrednie siarczyny, siarczany, będące z
ródłem elektronów, który przepływa
przez łańcuch oddechowy.
c) Archeony: Sulfolobus, i Cordariella  występują w gorących z
ródłach i utleniają
siarkowodór pochodzenia wulkanicznego.
2) Przepływ elektronów przy redukcji związków \
elaza. Działa rustycjanina  enzym
odbierający elektrony ze związku \
elazawego, powstaje związek \
elazowy, 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 te\
hydrogenazę związaną z osłonami, więc
mogą wykorzystać H2 cząsteczkowy jako z
ródło elektronów. Są one
chemiditoheterotrofami.
4) Metabolizm energetyczny
- hemoorganoheterotrofy - z
ródło energii to związki organiczne, ale przebieg procesu
uzyskiwania energii jest zró\
nicowany, mo\
e być utleniany w szlaku EMP, HMP i
ED. Ostatecznym akceptorem elektronów mogą być NO3, SO4;
innym z
ródłem energii mo\
e być energia świetlna (sinice)
- chemolitotrofy
5) Biosynteza
- z ró\
nicowany jest metabolizm wiązania CO2 u bakterii i archeonów cheterotroficznych.
Mo\
e 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 ą  ketoglutaranowa, licza; ą  ketoglutaran, izocytrynian, pirogronian;
bakterie zielone, siarkowe
ad. c) dehydrogenaza, CO, mrówcza, pirogronian; bakterie redukujące SO4,; bakterie
homoacetog.
ad. d) karboksylaza propionylo  CoA, malonylo CoA, metylomalonylo CoA, ; bakterie
zielone, bakterie bezsiarkowe
ad. b) cykl Calvina  najwa\
niejszy 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 u\
yciu 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)
35
ad. e) z udziałem hydroksypropionylu
- AcetyloCoA ulega karboksylacji, która występuje dwa razy
- MalonyloCoA jest wykorzystywany w cyklu kwasu glioksalowego.
6) Główne szlaki anaboliczne (wa\
ne na egzamin)
7) y
ródło azotu dla organizmów prokariotycznych
Amoniak pozwala na syntezę glutaminianu z ą  ketoglutaranu. Szczawiooctan i
pirogronian są aminowane i powstaje aminokwas. Gdy NH3 jest niedostępny bakterie
mogą go uzyskać przez asymilacyjną redukcję azotanów, z
ródłem mo\
e być mocznik
rozkładany przez ureazę  enzym rozszczepiający CO2, H2O i NH3. y
ródłem azotu mogą
być poza amoniakiem, mocznikiem równie\
aminokwasy bezpośrednio włączone do
procesów.
36
- w warunkach laboratoryjnych z
ródłem azotu jest pepton  mieszanina wolnych
aminokwasów i oligopeptydów powstałych przez hydrolizę białka. Peptony ró\
nią się
składem białkowym i hydrolizą (chemiczna udziałem kwasu solnego i enzymatyczna).
Pepton mo\
e być mięsny (z u\
yciem serca wołowego). Pepton mo\
e z mieszaniny kilku
peptonów powstałych w wyniku wystąpienia ró\
nej hydrolizy.
- jest te\
grupa mikroorganizmów, która potrafi wykorzystywać azot cząsteczkowy.
Włączenie N2 zachodzi z udziałem mikroorganizmów wolno\
yjących 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 \
elazowe dostarcza elektronów z ferredoksyny) i dinitrogenazy
(białko Fe2+/ Mo2+)te elektrony wykorzystywane do redukcji N2 do NH3. W reakcji
redukcji N2 zu\
ytych jest 16 cząsteczek ATP.
- formy umo\
liwiające to azotobacter lub formy wolno\
yjące 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 N2.
wydajność procesu jest 10- krotnie wy\
sza u azotobacter ni\
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 wolno\
yjącymi w glebie, ale wtedy nie wią\
ą N2. mogą one przyłączać się do
lektyn - glikoprotein roślin motylkowych wią\
ących się z wielocukrami na ścianie
komórkowej u Rhizobium. Jeśli dojdzie do takiej reakcji to komórka bakterii namna\
a się
w komórkowy tetraploid , tkanka się rozrasta i powstaje brodawka. Bakterie wolno\
yjące
z brodawki przechodzą w bakterioidy. Dopiero ta forma bakterioidalna przechodzi w
symbiotyczną, zdolną do wiązania N2.
- komórka roślinna dostarcza malonian, fumaran, czterowęglowe kwasy  2 karboksylowe
dla bakterioidów. A bakterioidy redukują N2 NH3, a synteza glutaminowa włącza je do
szlaków anabolicznych. Ale musi być środowisko beztlenowe, leghemoglobina 
czerwona w brodawce korzeniowej wią\
e O2. poza tym występuje bakterioidalna błona
chroniąca przed dopływem O2 do brodawki. Obecność O2 inaktywuje enzymy
odpowiedzialne za wiązanie N2
- usiłowano przenieść geny odpowiedzialne za wiązanie N2 do rośliny, ale jest to
niemo\
liwe, bo nie mo\
na stworzyć warunków beztlenowych.
- w starszych brodawkach leghemoglobina ulega degradacji i powstaje zielona bilirubina
- równie\
sinice o grubych ścianch  heterocysty nogą wiązać N2 a gruba ściana chroni
przed O2.
37
8) y
ródło 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 paso\
yty wielkości 18  300 nm
- nie rozmna\
ają się przez podział, są niezdolne do rozmna\
ania 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 zło\
onej  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.
38
4) kapsyd  składa się z pojedynczych podjednostek zwanych kapsomerami
zbudowanych z białek sferycznych. Ikosaedralne wirusy mają 20 ścianek, a ka\
da z nich
jest trójkątem.
- zró\
nicowane są genomy DNA lub RNA. U zwierząt i bakterii mają głównie DNA, a u
roślin RNA
- DNA mają jedno lub dwuniciowe, mo\
e być to liniowe jednoniciowe DNA, lub forma
kolista
- dwuniciowe DNA mo\
e 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
mo\
e być na nim syntezowane białko
b) negatywne  nie mo\
e 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 wra\
liwości na temp., kwaśny odczyn, proteozy,
detergenty, wysuszanie
b. Mogą być łatwo rozprzestrzeniać (w kurzu, drogą kropelkową lub w bezpośrednim
kontakcie)
c. Prze\
ywają w jelitach
d. Prze\
ywają 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 prze\
ywają w drogach pokarmowych
c) rozprzestrzeniają się w du\
ych kroplach, wydzielinach, transplantowanych
organach i podczas transfuzji krwi
d\) kom. gospodarza opuszczają przez lizę lub pączkowanie
39
3. Wirus HIV odpowiada za zespół niedoboru odporności
a) ma kapsyd z informacją genetyczną i pojedynczymi enzymami umo\
liwiającymi
wniknięcie wirusa do gospodarza, np. endonukleaza oraz enzymy umo\
liwiające
rozmna\
anie 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 \
yciowy 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 mo\
e 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 mo\
e sie odbyć przez:
- u bakteriofagów wstrzyknięcie tylko genomu a na zewnątrz występuje kapsyd
- u małych wirusów rozluz
nienie 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
* póz
ny mRNA i białka strukturalne tworzące kapsyd
* posttranslacyjna modyfikacja protein ( fosforylacja, glikozylacja  zale\
y 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 ju\
tworzony genom
9- opuszczenie komórki gospodarza przez lizę, egzocytozę lub pączkowanie
RYSUNEQUE
6. Mo\
na hamować rozwój wirusów przez:
a) zapobiegnięcie połączenia z receptorem
b) wstrzyknięcie genomu
c) inhibitory proteaz uniemo\
liwiające składanie wirusów
7. Replikacja uzale\
niona 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
40
b) druga nić RNA. Działa polimeraza RNA zale\
na 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. zaka\
enia lityczne i lizogeniczne u bakterii
- chromosom komórek bakterii wnika do gospodarza i namna\
a się oddzielnie
- ale mo\
e połączyć się z chromosomem gospodarza, powstaje profag, czyli inaczej
prowiurs (ogólna nazwa( i om mo\
e 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 zale\
y od
zaka\
onego wirusem bakteriofaga � 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 \
yje dany wirus.
- wprowadzono hodowlę wirusów na ptasich zarodkach, stosuje się zarodki kurze, i
przepiórcze w 9 - 15 dniu \
ycia i na nich się namna\
a 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 mo\
na na nich hodować wirusy.
Mo\
na zauwazyć, \
e wirus uszkadza komórki, powstają łysinki, zatrzymuje się mitoza,
replikacja, zmiany w chromosomach, wtręty komórkowe  skupiska wirusów otoczonych
białkiem występujących wewnątrz jądra lub w cytoplazmie.
41
- 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 zaka\
enia i narządy bezpośrednio i pośrednio atakowane:
a) grypa  zaka\
ona droga oddechowa, atakowany jest układ oddechowy oraz czasem
płuca, ogólny stan zdrowia; Rhinowirusy  przeziębienie namna\
a się w komórkach
nabłonka które zabijają potem
b) odra  nawet po roku utrzymuje się stan podatności na zaka\
enia drobnoustrojowe
c) zaka\
enie ślinianek przyusznych
d) echowirusy  atakują układ pokarmowy, oddechowy a nawet nerwowy. Wydalane
są masowo do wody z kałem. Zara\
enie jest groz
ne w okresach powodzi.
e) rotowirusy  zaka\
ają 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 namna\
a 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, Kurczę Erytroleukemia,
czynnik wzrostu włókniako-mięsak
komórek nabonka
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. Zaka\
ają rośliny.
- w postaci rozluz
nionej to jednoniciowe RNA koliste, a naprawdę tworzy strukturę
szpiliki
- nie jest matrycowym RNA
14. Priony:
- małe białkowe zakaz
ne cząstki oporne na inaktywację czynników niszczących kwasy
nukleinowe
- nie przybywają z zewnątrz jak wirusy
42
- 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 zakaz
ne. 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, mo\
e
zmieniać konformacje białka zdrowego po przyłączeniu się do niego i powstaje
konformacja �-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  ludo\
ercy zjadali mó\
d\
ki
b) Kreutzfelda  Jacoba  droga zaka\
enia nieznana, chyba dziedziczna, choroba
rozwija się od miesiąca do 10 lat
c) syndrom Gerstmanna  Stra�sslerra  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
43
" 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 wra\
liwość na temperaturę (wra\
liwość na wysoką temp.)
" Zdolność do nabycia odporności na antybiotyk co jest związanie z zahamowaniem
transportu substancji (więc równie\
antybiotyków) do komórki.
" Utrata zdolności do tworzenia otoczek, co jest bardzo wa\
ne, 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 równie\
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 
44
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  wią\
e 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 mo\
na 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 du\
e to bakteria umiera.
3. Zmiana w aparacie genetycznym mo\
e być te\
związana z horyzontalnym
transferem  otrzymaniem obcego DNA przez bakterie w drodze:
a. transformacji  pobrania DNA z otoczenia
b. transdukcji
c. koniugacij
45
a. transformacja  w naturze podlega jej tylko dwuniciowy DNA o odpowiedniej
wielkości (12 tys. pz).(transformacja jest wynikiem pobrania wolnego DNA z otaczającego
podło\
a i włączenia go do genomu. Wiele bakterii, takich jak Bacillus, Streptococcus jest zdolnych do
transformacji naturalej. Zdolność komórki do pobierania DNA zale\
y 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 mo\
e 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
umo\
liwiające 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 oC, a potem szybkie podgrzanie, co rozluz
nia powierzchniowe
warstwy i lepiej pobierany jest DNA. Mo\
na te\
u\
yć 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 du\
o energii, dlatego gdy jest zbędny to
jest usuwany. Transformacja plazmidem jest bardzo wygodna dla człowieka. Plazmidy
mogą występować w 200  300 kopiach w komórce.
46
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 mo\
e 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 mo\
e się namna\
ać lub integrować się z
DNA gospodarza lub przez crossing  over dojdzie do krzy\
owej wymiany, co zmieni
fenotyp komórki bakterii. Jeśli chodzi o transdukcję to wykryto ją u wielu bakterii, ale
mo\
e ona przenieść tylko 1-2% chromosomu bakteryjnego E. coli. Bacillus subtilis
mo\
e 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
47
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 uło\
enie 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 mo\
na 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 te\
na końcach promotory skierowane na zewnątrz.
48
Sekwencje mogą się wbudować w pobli\
u genu to mo\
e 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 mo\
e dojść do insercji bardzo du\
ego 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 d\
umy 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 póz
niej sztuczne wektory, umo\
liwia
wprowadzenie obcego DNA do DNA organizmu i transkrypcje.
- w przypadku eukariota do wektorów nie mo\
na 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 namna\
ał i przez to będzie efekt. Ma mieć marker selekcyjny by mo\
na go było
wizolować szybko (np. gen odporności na antybiotyki). Miejsce polilinkierowe nie
mo\
e być przypadkowe by podczas wstawiania genu nie uszkodzić innego wa\
nego,
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 u\
yte (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.
49
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 mo\
e
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 mo\
na wprowadzić dany gen (np. tak zrobiono z
pomidorami  doprowadzono do zmniejszenia syntezy glukuronidazy =enzym rozkładający
ścianę kom.)
PRZEGL
D 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 z
ródło energii, najstarsza grupa, niektóre termofilne.
Aquifex, Hydrogenobacter.
PHYLUM: deihococcus-termus
Są odporne na wysokie promieniowanie , ma dwa du\
e chlorofile i mega plazmid i mniejsze
plazmidy, są mezofilnymi tlenowcami G(+), du\
e 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, wią\
ą CO2 w cyklu Celvina, mogą być jednokom. Rozgałęzione lub nie,
wykazują tolerancje na ró\
ne czynniki
50
(I) sinice jednokom. o kształcie pałeczek lub ziarniaków, prawie wszystkie
nieurzesione, rozmna\
ają się przez podział równomierny na 2 lub przez
pączkowanie
(II) jednokom., ale kilka kom. mo\
e 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 ró\
nic w rRNA dzieli się je na 5
klas :
(a) Alphaproteobacteria- oligotrofy (zdolne do wzrostu przy niewielkim stę\

substancji pokarmowych. Rodospirillum sp. (Fototrofy purpurowe bezsiarkowe), metylotrofy-
Methylobacterium sp., chemotrofy- Nitrobacter, bakterie wią\
ące 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, paso\
yty wewnatrzkom. w
erytrocytach, makrofagach. Po sfagocytowaniu uciekają z fagosomu i dzielą się w
cytoplazmie. Nie mają szlaku glikolitycznego i nie wykorzystują glukozy jako z
ródła C i
energii. Utleniają glutaminian kwasy 3c w cyklu Krebsa. Błonach mają system transportu
składników od\
ywczych i koenzymów z kom. gospodarza .(>>)
* Caulobacter sp.  cykl \
yciowy , 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. Od\
ywcze dyfundujące ze strefy
rozkładu beztlenowego. Niektóre wykorzystują N2(Alcaligens sp.) lub
amoniak(Nitrosomonas), metan (Methylobacillus) .
Klasa: gramnaproteobacteria.
Klasa: deltaproteacteria : zró\
nicowane ,drapie\
ne- 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 \
yje 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 \
yciowy: agregują tworząc CIAA
O
OWOCOWE (50-500mikrom, do 1000kom). Niektóre kom. Przekształcają się w mykospory
(cysty)- odporne na działanie suszy. Powszechnie występują w glebie.
51
PHYLUM: firmicutes: G(+), bakterie o niskiej zawartości C+G w DNA. Są
zró\
nicowane, 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- zró\
nicowane: ziarniaki i pałeczki(?);
G+C >50-55%. Streptomyces sp. Actinomyces sp. Corynebacterium, Micrococcus,
Mycobacterium sp. Propionebacterium sp.
PHYLUM: chlamydiae- wewnątrzkom. paso\
yty-reprodukcja tylko w kom. ,
występują jako dwie formy-ciałka elementarne i retikularne, są G(-), nie urzęsione, nie
wytwarzają ATP= paso\
yty 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 infradz
więki,
# RNA:DNA 1:1,
# toksyczne dla myszy.
Ciałka retikularne: #większe wymiary
#wra\
liwe na infradz
więki
#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 ni\
100 rzęsek =fibryli
poło\
onych 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 ró\
nych 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.
52
Wykład 12 mikrobiologia
53
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
"
"
"
54
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  obni\
a 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.
Poniewa\
naturalnych jest du\
o w organizmie zapobiega to kolonizacji przez bakterie
chorobotwórcze. Indukcja odporności - poniewa\
stale stymulują układ odpornościowy do
odpowiedzi  przecie\
gdyby nie było tych procesów odpornościowych, np. w jamie ustnej
namno\
yłyby się w chuj i przełamałyby odporność. Część naturalnej flory mo\
e wywołać
chorobę (to organizmy oportunistycznie patogenne) przykładem jest paciorkowiec
zieleniejący  zupełnie naturalna flara  niby nie chorobotwórcza, ale gdy jakieś krwawienie
55
dziąseł, albo coś mo\
e spowodować zaka\
enie (np. zapalenie mięśnia sercowego). Obni\
enie
odporności mo\
e zale\
eć od urazów, od cukrzycy, alkoholizmu, niedoborów hormonalnych
czy leków, zmiana diety  to mo\
e powodować zachwianie równowagi w mikroflorze
bakteryjnej (szczególnie układ pokarmowy).
Wybicie bakterii w układzie pokarmowych  dysbakterioza i wtedy mo\
e nastąpić
zasiedlenie obcych bakterii, które nie maja takich właściwości fizjologicznych  mo\
e
prowadzić do zgonu! Dlatego w bakterioterapia  przy dłu\
szej 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 \
ółciowe,
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 ). Dla osób które nie tolerują mleka??(dzięki probiotykom
stwierdzono obni\
enie się wysokości cholesterolu) Stwierdzono aktywność
antynowotworową, zastosowanie w hodowli (lactobacillus, bifidobacterium). Probiotyki maja
coraz większe zastosowanie: probiotyki w \
ywieniu 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 zakaz
na - zespól objawów związany z uszkodzeniem tkanek lub zaburzeniem ich
funkcji wskutek zaka\
enie drobnoustrojami chorobotwórczymi
To mogą być wirusy, bakterie, grzyby, organizmy wy\
sze.
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 zaka\
enie dolnych dróg oddechowych
2 gruz
lica
3 biegunki (zaka\
enia układu pokarmowego  dochodzi do odwodnienia przy biegunkach, np
cholera  do zgonu przez 4 godzin tak du\
e odwodnienie)
4 AIDS
5 malaria
7 zapalenie wątroby
8 odra
9 bakteryjne zapalenie opon mózgowych
10 Schistosomatoza
11 krztusiec
12 zaka\
enia amebowe
13 tęgoryjec dwunastnicy
56
14 wścieklizna
15 \
ółta 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 nale\
y ponownie wyosobnić w czystej kulturze od eksperymentalnie
(z moczu czy z czegoś) innego od zaka\
onego człowieka lub zwierzęcia w celu spełniania
trzeciego postulatu.
Aby znalez
ć czynnik etiologiczny (odpowiedzialny za wywołanie danej choroby) mo\
na
znalez
ć 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 zaka\
eń bakteryjnych. Czasem jedna bakteria jest zakaz
na dla jednego
organizmu a u innych nie jest chorobotwórcza np. trąd Mycobacterium leprae w tym
wypadku to choroba tylko człowieka a zwierzęta nie zara\
ają się, dlatego uzupełnione
postulaty kocha:
Postulat epidemiologiczny  je\
eli pobieram wymaz z gardła i nie stwierdza się (w
większości u populacji zdrowej) a u innej populacji istnieje i wywołuje objawy mo\
na
stwierdzić ze...
Postulat molekularny  o właściwościach chorobotwórczych drobnoustrojów mo\
na
domniemać  prowadzi się mutacje danego drobnoustroju, wyłącza się najczęściej gen
odpowiedzialny za chorobotwórczość i określa sie w ró\
nych testach zmniejszenie jego
wirulencji. Np bakterie vibrio choleare  jednym z głównych czynników chorobotwórczych
jest wytwarzanie toksyny cholery  je\
eli byśmy zmutowali gen który warunkuje syntezę tej
toksyny obserwujemy zmniejszenie wirulencji.
Oznaki i objawy często towarzyszące chorobom zakaz
nym:
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
57
 Ogólne bole
Zmiany w stanie psychicznym (skołowanie, letarg)
Niezamierzona utrata wagi ciała
Utrata apetytu (anoreksja)
Wymioty
Biegunka, czerwonka
CECHY CHOROBOTWÓRCZE BAKTERII:
Infekcyjność (zakaz
ność)  zdolność bakterii do wniknięcia do organizmu przez wrota
zaka\
enia: (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 zaka\
onym
organizmie)i kolonizacji:
- fimbrie
- proteiny, np.. hemaglutyniny
- lektyny (glikoproteiny wią\
ące 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.
58
 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 du\
ej 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 zaka\
enia bakteriami,
przyczyną mogą być ró\
ne bakterie. Sepsa jest odpowiedzą org na zaka\
enia
mikroorganizmami, temp ciala pow 38, lub poni\
ej 36, tętno 90, leukocytów pow 12 lub
ponizej 4 tys. a szok spetyczny jest związany z obni\
eniem 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 krą\
ą taki szczepy są w rezerwuwarach i mogą powodować epidemie. Np taka
dobra E. coli - naturalna flora bakteryjna, ogolnie taka wspaniala, ale szczepy ró\
ne
powoduja 60 % zaka\
eń 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
59
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 odpowiedz
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 ró\
ne 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
60
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
Gruz
lica - ostra lub przewlekła wielonarządowa, choroba wywolane przez Mycobacterium
tuberculosis. Zmiany gruz
licze 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 zakaz
na 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 zakaz
na wywolana przez Salmonella paratphi, przebiegająca
poodbnie do duru brzusznego lecz znacznie łagodniej.
Salmonellozy  grupa ostrych chorób zakaz
nych wywolanych przez zaka\
enie paleczkami
Salmonella sp innymi ni\
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 \
ołądkowo  jelitowej
9zwykle jako zatrucie pokarmowe), narządowej lub septycznej.
Cholera - ostra szerząca się epidemicznie choroba zakaz
na przebiegająca z bólami brzucha i
biegunką, powodowana przez najczęściej Salmonella Enterica cholerae O1 lb O139
61
 Yersinioza - choroba powodowana przez Y. enterocolitica, Y . pseudoteberculosis,
manifestuje się zapaleniem jelita krętego, niekiedy równie\
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.
Zaka\
enia Helicobacter pylori stany zapalne blony śluzowje \
ołądka, głównie części
przyodz
wiernikowej, często prowadzące do choroby wrzodowej \
ołądka i dwunastnicy. Do
zaka\
enia chodzi najczęściej we wczesnym dzieciństwie i utrzymuje się przez cały okres
\
ycia człowieka. Mikroorganizmem tym zainfekowanych jest ponad 50% ludzkiej populacji
(w krajach rozwijających się nawet 80- 90%). Zaka\
enia H. pylori zwiększa ryzyko
powstania raka\
ołądka (adenocarcinoma) i drobnokomórkowego chloniaka tkanki
limfatycznej, powiązanej z bloną śluzową \
ołądka 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
Zaka\
enie gronkowcowe  za większość odpowiada S. aureus. Zaka\
enia przebiegaja w
postaci zaka\
eń skórnych, szpiku, kości, gardła, wsierdzia, stawów, zatruć pokarmowych,
zaka\
eń ran pooperacynjnch i oparzeń. S. aureus jest najczęstszym czynnikiem zaka\
eń
wewnątrzpitalnych. Najczęstszy czynnik zaka\
eń wewnątrz szpitalnych  dochodzi do nich w
szpitalach  są to bakterie wysokopatogenne odporne na wiele antybiotyków, nalezy
przecinac drogi szerzenia, przenoszenia przez personel.
Zaka\
enia paciorkowcowe  ostre choroby zakaz
ne z objawami ropnego zapalenia skóry,
nosogardła, zastawek serca, płuc oraz powa\
ne powikłania w postaci coroby reumatyznej,
kłębuszkowego zapalenia nerek i rumienia guzowatego. Czynnikiem etiologicznym tych
zaka\
en moze byc . pyogenes (zapalenie gardła angina, liszajec, ró\
ą , plonica, zapelenie
płuc, ucha środkowego, zatok itd.) S. agalactiae (posocznica  zaka\
enie 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.
62
 Zatrucia pokarmoweg, zgorzel gazowa (szybko postępująca martwica z obecnośći gazu w
tkance ) - Clostriudium perfingens
Tę\
ec ( wzmo\
one 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,.
D\
uma b - cię\
ka 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 Mo\
e przebiegać w
postaci płucnej, durowej, wrzodziejąco  węzłowej i ocznej.
Borelioza -(krętkowica kleszczowa)  choroba zakaz
na wywoływana przez Borrelia
burgdorferi. Naturalnym rezerwuarem bakterii są gryzonie (myszy), bezpośrednim z
ródłem
zaka\
enia 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 krą\
enia i stawowe.
Salmonellozy przez kurczaki z ro\
na  historyjka
63
Wykład 14 Mikrobiologia
Broń biologiczna
 mikrobiologiczne lub inne biologiczne czynniki lub toksyny, bez względu na ich
pochodzenie lub sposób produkcji, typ lub ilość, których u\
ycie 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 mo\
e być rozprzestrzeniany
na du\
ej powierzchni, a wiec mo\
e sięgać wielu ludzi, a w postaci wdychanej nie ma
mo\
liwości przeciwdziałania takiej broni. Nie koniecznie musi to być mikroorganizm, mo\
e
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 stę\
eniach
Niskie koszty wytwarzania
Du\
a dostępność do mikroorganizmów stosowanych do produkcji broni biologicznej
A
atwość ukrycia produkcji
Mo\
liwa do zastosowania na du\
ą 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 zale\
y od czynników atmosferycznych
Trudności w przechowywaniu gotowej broni
Produkcja stwarza ryzyko zaka\
enia ludności cywilnej i ska\
enia środowiska
Nie mo\
na w pełni kontrolować skutków u\
ycia
Cele ataku bioterrorystycznego:
Ludność
Zwierzęta hodowlane
Uprawy roślinne
śywność
Środowisko
Historyczny zakres u\
ycia broni biologicznej
Staro\
ytność  do XIX w. ska\
enie wody pitnej wrogów zdechłymi, cuchnącymi
zwierzętami (Scytowie, Rzymianie, \
ołnierze Konfederacji podczas wojny secesyjnej
1861-65). Zatruwanie z
ródeł wrogów ziarnami \
yta ska\
onymi przez grzyby  sporysz
(Asyryjczycy).
Średniowiecze. Katapultowanie zwłok ludzi zmarłych w wyniku epidemii, np. w roku
1346 Tatarzy wywołali w ten sposób epidemię d\
umy w oblę\
onej 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 zaka\
onych wirusem ospy.
64
 1914  1917 u\
ycie przez Niemców laseczki wąglika i pałeczki nosacizny celem
zaka\
enia zwierząt hodowlanych przeciwników, ponadto podjęcie próby zastosowania
bakterii cholery i d\
umy przeciwko ludziom.
1925  Podpisanie  Protokołu Genewskiego o zakazie stosowania broni biologicznej
w działaniach wojennych.
1931-45. Badania i u\
ycie broni biologicznej przez Japończyków. Podczas prób w
Mand\
urii i Chinach zginęło ok. 10 000 osób w wyniku zaka\
enia bakteriami cholery,
d\
umy, tyfusu, wąglika, riketsjami, wirusem ospy i innymi drobnoustrojami.
Japończycy zaka\
ali wodę pitną i \
ywność, ponadto hodowle bakterii były rozpylane z
samolotów, uwolniono tak\
e z samolotów 15 mln pcheł wyhodowanych i zaka\
onych
w laboratoriach.
1941- 42 przeprowadzenie przez Brytyjczyków prób u\
ycia bomb ze sporami laseczki
wąglika na wyspie Gruinard w pobli\
u Szkocji. Przetrwalniki wykazywały \
ywotność
a\
do roku 1986, kiedy przeprowadzono dezynfekcje wyspy przy u\
yciu
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
gruz
liczy 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 u\
yciem rycyny, toksyny wyekstrahowanej z nasion rącznika pospolitego
(Ricinus communis) na bułgarskiego emigranta Georgii Markowa w Londynie, który
pomimo udzielonej pomocy medycznej zmarł cztery dni póz
niej, oraz innego
dysydenta Wladymira Kostowa w Pary\
u.
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
tak\
e wirus Marbur i bakterie d\
umy.
1979 awaria w ośrodku wojskowym w Swierdlowsku (aktualnie Jekaterynburdg),
przetrwalniki laseczki wąglika wydostały się do powietrza. Ostatnie analizy
dostępnych danych sugerują, \
e kontakt z endosporami laseczki wąglika miało 250
osób, z których 100 zmarło.
1960  1999 podjęcie w USA 33 prób u\
ycia 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 ró\
ne, poczynając od protestów o
charakterze antyrządowym, \
ądań nacjonalistycznych, politycznych, apokaliptycznych
proroctw, motywów przestępczych i kryminalnych, a\
do ekoterrorystycznych i walki
o prawa zwierząt.
1991 wykazanie posiadania przez Irak 19.000 l stę\
onej toksyny botulinowej. Ta ilość
byłaby wystarczająca do zabicia ka\
dego 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 zaka\
eń 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 tak\
e w próbkach pobranych na terenie
65
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 wzdłu\
drogi, jaką przebyły przesyłki, nie wykazywały
ró\
nic przy zastosowaniu metod typowania. Izolaty miały taki sam wzór oporności na
antybiotyki.
Ze względu na chorobotwórczość, mo\
liwość u\
ycia na du\
a skalę trudności w
identyfikacji broni biologiczna podzielona na 3 kategorie.
Kategoria A
Bacillus anthracis (laseczka wąglika)
Yersinia pestis (pałeczka d\
umy)
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 du\
ą śmiertelnością, mogą mieć
du\
y wpływ na zdrowie publiczne. Mogą spowodować panikę i dezorganizację
społeczeństwa. Wymagają specjalnych metod diagnostycznych i du\
ego zaanga\
owania ze
strony słu\
by 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 ni\
ej 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 mo\
liwości diagnostycznych i nadzoru epidemiologicznego.
Kategoria C
Wirus Nipah
Hantawirusy
Wirusy kleszczowego zapalenia mózgu
66
 Wirus \
ółtej febry
Wirus kleszczowej gorączki krwotocznej
Bakterie Mycobacterium tuberculosis oporne na wiele antybiotyków
Potencjalnie bardzo du\
a zjadliwość, mogą być w przyszłości przystosowane do u\
ycia jako
bron biologiczna.
Sytuacje świadczące o u\
yciu broni biologicznej:
pojawienie się w populacji du\
ej liczby zachorowań z podobnymi objawami,
wiele przypadków niewyjaśnionych chorób lub zgonów
cię\
szy przebieg choroby w porównaniu z typowymi dla danego czynnika
etiologicznego, brak skuteczności standardowej terapii
nietypowa droga zaka\
enia np. poprzez drogi oddechowe, podczas gdy zazwyczaj
zaka\
enie 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 ró\
nych
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 ró\
nej
od chorobotwórczych szczepów na danym terenie
podobieństwo genetyczne wśród czynników etiologicznych izolowanych z ró\
nych
z
ródeł, miejsc lub w ró\
nym czasie
wy\
sza częstość zaka\
eń wśród ludzi na obszarach otwartych ni\
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 nale\
y pamiętać jak niewielka jest dawka zakaz
na 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 dłu\
szy, większe
dawki do zaka\
enia
Jeśli byśmy dostali coś w przesyłce pocztowej to: najlepiej nie otwierać :), nale\
y zgłosić albo
na stra\
po\
arną, albo policję (oni maja wzajemne procedury informowania się), jeśli byśmy
to otworzyli i widzimy proszek lub galaretkę, ograniczyć kontakt, wło\
yć we worek,
otaśmować, umyć ręce i wło\
yć w następny worek (wcześniej jeszcze pozamykać okna i
klimatyzacje) po zabezpieczeniu nale\
y wezwać policje oni to wezmą i potem zostanie
ustalone. Stra\
to zniszczy, a policja ustali, kto to wysłał. Stra\
po\
arna najczęściej spala
67
(najlepszy sposób)  ale trzeba uwa\
ać \
eby 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,
przewa\
nie działają na procesy replikacji wirusów. Najwa\
niejsze 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 ró\
ne
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 zaka\
enia bakteryjne:
Antybiotyki  substancje chemiczne wytwarzane przez ró\
ne organizmy, działające
wybiórczo bójczo lub statycznie (zahamowanie wzrostu) w niskich stę\
eniach 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
68
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
69
Miarą aktywności bakteriobójczej antybiotyku jest najmniejsze stę\
enie bakteriobójcze
(MBC), natomiast miarą zdolności do zahamowania wzrostu bakterii, najmniejsze stę\
enie
hamujące (MIC).
Spektrum działania mo\
e 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 DZIAA
ANIA ANTYBIOTYKÓW I CHEMIOTERAPEUTYKÓW
Blokowanie syntezy ściany komórkowej
Penicylina Inhibicja transpeptydaz zaanga\
owanych w
Ampicylina syntezę mostków peptydowych w mureinie,
Metacyklina indukcja autolizy komórki
Karbenicylina
Cefalosporyny
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
zale\
nej od DNA
70
Wykład 15 mikrobiologia
Mechanizm działania antybiotyków i chemioterapeutyków c.d.
Blokowanie syntezy białek
Streptomycyna Przyłącza się do podj. 30S rybosomu, poowoduje błędny odczyt
Gentamycyna mRNA
Chloramfenikol Przyłącza się do podj. 50S rybosomu, blokuje tworzenie wiązań
peptydowych wskutek inhibicji transferazy peptydowej
Tetracykliny A
ączą z się z podjednostką 30S rybosomu, hamuje przyłączanie
aminoacylo t-RNA
Erytromycyna Przyłacza się do podj. 50S rybosomu i hamuje wydłu\
anie
Klindamycyna łańcucha peptydowego
Kwas fuzydowy A
ączy 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
Niepo\
ądane 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)
71
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 mo\
e być ró\
na, bo mogą to być zło\
one transpozony ró\
nych rodzin i
grup.
Przyczyny wzrostu oporności na antybiotyki w populacjach bakteryjnych
Nieuzasadnione stosowanie antybiotyków podczas leczenia
Zbyt szybkie odstawienie antybiotyków przez pacjenta
A
atwy dostęp do antybiotyków
U\
ycie antybiotyków jako dodatku podczas \
ywienia 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 zu\
ycia antybiotyków i ocena częstości występowania
lekoopornych szczepów
Racjonalna antybiotykoterapia polegająca na stosowaniu leczenia celowanego oraz
wyborze preparatów o mo\
liwie najni\
szym 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 sprzeda\
y antybiotyków oraz ich stosowania w \
ywieniu
zwierząt i kosmetyce
Poszukiwanie nowych analogów antybiotyków, opornych na enzymatyczną
inaktywację
Poszukiwanie inhibitorów dla enzymów inaktywujących antybiotyki
72
 Poszukiwanie mo\
liwości regulowania transportu antybiotyków przez ścianę i błonę
kom. docelowej. U\
ycie  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 \
yciu 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 \
yciu 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). Wią\
ą 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 Czynniki biologiczne Zabezpieczenia
zabezpieczeń
BSL. 1 Dobrze znane czynniki, nie Standardowe techniki
powoduj/ace choroby u mikrobiologiczne, zakaz spo\
ywania
zdrowych dorosłych ludzi. posiłków i picia w laboratorium, mycie
rąk przed jego opuszczeniem, zakaz
pipetowania ustami, odka\
anie
powierzchni roboczych, niszczenie
materiału zakaz
nego po skończonej
pracy wejście do laboratorium powinno
być kontrolowane i organiczne dla osób
73
być kontrolowane i organiczne dla osób
postronnych.
BSL 2 Czynniki stanowiące BSL1+ prowadzenie prac w kabinach
umiarkowane zagro\
enie 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 BSL 2+ wszystkie badania z
spowodować powazne materiałem zaka\
onym powinny być
choroby stanowiące prowadzone w kabinach biohazard II
zagro\
enie dla zdrowia lub III. Personel zobowiązany jest do
ludzi. Rozprzestrzeniania noszenia odze\
y ochronnej i zmiany jej
w postaci aerozolu. przed opuszczeniem laboratorium,
które powinno być specjalnie
zaprojektowane, oddzielone od
powie\
chni u\
ytkowanych
zabezpieczone stale zamkniętymi
drzwami. Powierzchnie ścian podłog,
sufitow powinny być wykonane z
materiałów umo\
wliwiajacych ich
dezyncekcje. Okna powinny być
szczelne i zamknięte. Klimatyzacja
powinna być zaopatrzona w filtry
HEPA
BSL 4 Niebezpieczne/egzotyczne
czynniki stanowiące
zagro\
enie dla \
ycia
rozprzestrzeniane w
postaci
74
Rola mikroorganizmów w obiegu materii i energii
Rola Aktywność Przykład mikroorganzómw
Produkcja pierwotna Fotosynteza Glony, sinice, bakterie siarkowe
chemosynteza Chemolitotroficzne bakterie
Konsumenci Drapie\
nictwo Pierwotniaki od\
ywiające się
bakteriami i glonami
Destruenci Rozkład matrii Bakterie i grzyby degradujące
organicznej związki wielkocząsteczkowe
Mineralizacja Rozkład związków organicznych do
prostych związków mineralnych
Udział w obiegach Obieg C, N, P, S Bakterie transformujące pierwiastki
biogeochemicznych w ró\
ne związki chemiczne
Paso\
ytnictwo Chorobotwórczość Wirusy, bakterie , grzyby,
pierwotniaki.
Czynniki warunki środowiska Mikroorganizmy
Temperatura 110  115, głębinowe rowy Methanopyrus kandleri
morskie Pyrodictum abyssi
67  102, morskie baseny 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 zbli\
ony, 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)
75