Wykład 4 25.10.12
T : Endospory i inne formy przetrwalne.
KLASYFIKACJA BAKTERII WYTWARZAJ
CYCH ENDOSPORY :
* mają kształt cylindryczny (wyjątek - Sporosarcinia)
* są Gram dodatnie
* są względnymi tlenowcami (Bacillus, Sporolactobacillus) lub beztlenowcami (Clostridium,
Desulfotomaculum)
* mają małą zawartość guaniny i cytozyny z wyjątkiem Clostridium (20-27% - najwięcej z
prokariotów)
* są ruchliwe, o urzęsieniu perytrychalnym
FORMY PRZETRWALNE
formy rozwoju umożliwiające bakteriom przetrwanie niekorzystnych dla komorek wegetatywnych
warunków.
PRZETRWALNIKI S
OPORNE NA RÓŻNE CZYNNIKI :
* brak substancji odżywczych
* wysoka temperatura
formy wegetatywne bakterii giną w procesie pasteryzacji, a endospory wyrzymują
nawet wielokrotne gotowanie i mogą kiełkować, kiedy trafią na korzystne warunki
środowiskowe. Ciepłooporność jest proporcjonalne do zawartości kwasu dipikoli -
- nowego.
* niska temperatura
są oporne nawet na zamrażanie, głównie dzięki grubym ścianom i minimalnej
ilości wody.
* promieniowanie UV, X
dzięki dużej liczbie mostków dwusiarczkowych w zewnętrznych osłonkach
białkowych.
* wysuszenie
mogą przetrwać latami (nawet setki lat) bez wody.
* czynniki chemiczne
wysokie i niskie pH, duże stężenie NaCl
Przetrwalniki są niszczone podczas sterylizacji w autoklawie oraz w procesie tyndylizacji.
 PRZERZYWALNOŚĆ ENDOSPOR :
* 200 - 300 letnie endospory Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis wyizolowano z wysuszonej
gleby w Kew Gardens.
* 250 letnie endospory Bacillus anthracis w Parku Narodowym w Kenii.
WA
AŚCIWOŚCI DOJRZAA
YCH ENDOSPOR :
* nie wykazują dostrzegalnego metabolizmu
* są bardzo oporne na ogrzewanie, promieniowanie i czynniki chemiczne
Zdolność bakterii do tworzenia przetrwalników, ich większość oraz sposób ułożenia w komórce są
ważnymi cechami taksonicznymi. Przetrwalniki mogą być węższe lub szersze niż komórki
wegetatywne.
RODZAJE PRZETRWALNIKÓW :
a) przetrwalnik centralny
- Bacillus spalymyxa
b) przetrwalnik podbiegunowy
- Bacillus subtilis
c) przetrwalnik biegunowy rozszerzajacy komórkę
- Clostridium tetani
d) przetrwalnik centralny rozszerzajacy komórkę
- Clostridium perfingens
Spory silnie załamują światło ze względu na małą ilość wody. W endosporze zawarta jest cała
sucha masa komórki macierzystej, chociaż jej objętość jest 10 x mniejsza.
INICJACJA SPORULACJI :
* brak substancji odżywczych
* nagromadzenie produktów przemiany materii
* ilość komórek sporulujących można zwiększyć
* nadmiar soli magnezu
* krótkotrwałe ogrzanie do temperatury 100 stopni Celsjusza
* zdolność do tworzenia spor może być stopniowo tracona przez ciągłe pasażowanie komórek
wegetatywnych
SPORULACJA
Tworzenie endospory (przetrwalnika). Proces złożony, przebiegajacy w kilku etapach.
W czasie sporulacji zachodzą w komórce zmiany morfologiczne, strukturalne i chemiczne,
następuje zagęszczenie cytoplazmy wokół nukleoidu, tworzenie się blony cytoplazmatycznej i
peptydoglikanu oraz wielu osłon, które ściśle otoczają przetrwalnik.
TWORZENIE ENDOSPORY
Rozpoczyna się nierównym podziałem komórki. Na skutek przewężenia błony cytoplazmatycznej
dochodzi do oddzielenia protoplastu od komórki macierzystej, ale nie dochodzi do utworzenia
ściany komórkowej. Protoplast otaczany jest przez błonę cytoplazmatyczną komórki macierzystej,
tak więc - otoczony jest dwiema błonami cytoplazmatycznymi. Błona protoplastu spory syntetyzuje
na zewnątrz ścianę komórkową przyszłej kiełkującej komórki, a wewnętrzna błona pochodząca z
komórki macierzystej syntetyzuje do wewnątrz korteks.
Sporulacja składa sie z 7 etapów :
I etap)
Błona cytoplazmatyczna lekko wpukla się do wnętrza komórki tworząc przegrodę
II etap)
DNA dzieli się na dwie części:
* genofor sporocytu
* genofor prespory
III etap)
DNA prespory wraz z częścią cytoplazmy zostaje oddzielone, a nastepnie jest otoczane
dwiema błonami cytoplazmatycznymi
IV etap)
Błona cytoplazmatyczna spory tworzy na zewnątrz ścianę komórkową. Błona wewnątrzna
komórki wegetatywnej syntetyzuje do środka korteks. Zaczynają powstawać osłony białkowe
wytwazane przez komórki macierzyste.
V etap)
Zakończeniu ulega wytworzenie korteksu oraz osłon białkowych. Materiał genetyczny
ulega uporządkowaniu w pobliżu błony przetrwalnika
VI etap)
Przetrwalnik dojrzewa. Osłonki ulegają przemianom, stają się nieprzepuszczalne i
ciepłooporne.
VII etap)
......................................
BUDOWA PRZETRWALNIKA :
RDZEC
:
protoplast przetrwalnika ---> cytoplazma otoczona błoną cytoplazmatyczną. Zawiera genom i
wszystkie struktury potrzebne do syntezy białek oraz wytwarzania energii na drodze glikolizy.
ŚCIANA PRZETRWALNIKOWA :
zbudowana z mureiny warstwa znajdujaca się najblizej błony cytoplazmatycznej spory.
Po wkiełkowaniu endospory w komórce wegetatywnej staje sie ścianą komórkową komórki
wegetatywnej.
KORTEKS :
najgrubsza warstwa osłony przetrwalnika (wiele warstw peptydoglikanu), zbudowana z mureiny o
mniejszej liczbie mostków poprzecznych niż ściana komórkowa i zawierajaca kwas dipikolinowy.
Jest bardzo wrażliwy na działanie lizozymu - jego autoliza odgrywa rolę przy kiełkowaniu.
PA
ASZCZ :
wewnętrzny i zewnętrzny płaszcz endospory zbudowany z białka kreatynopodobnego z wieloma
mostkami dwusiarczkowymi. Jest nieprzepuszczalny, co zapewnia duzą opornoość na antybiotyki i
środki dezynfekcyjne. Stanowi do 50% objętości i 40-60% suchej masy endospory.
EGZOSPORIUM :
osłona polipeptydowa występująca u niektórych gatunków Bacillus spp.
Nagromadzenie substancji białkowych kosztem kwasu polibetahydroksymasłowego u bakterii
tlenowych i polisacharydów u beztlenowych.
Rozkład białek komórki macierzystej i produkcja kwasu dipikolinowego (kwas ten nie wystepuje w
komórkach wegetatywnych). Wybiórcze gromadzenie jonów wapnia (10-15% suchej masy
endospory).
SKA
AD CHEMICZNY PRZETRWALNIKÓW :
* zawierają około 40% więcej białka i prawie 4-ro krotnie mniej węglowodanów, niż komórki
wegetatywne
* nie zawierają B-hydroksymaślany, który w komórkach wegetatywnych stanowi prawie 30%
suchej masy
* występuje w nich charakterystyczny tylko dla endospor kwas dipikalinowy (kwas pirydyno-2,6,-
dikarboksylowy, DPA). Wiąże on jony wapnia w stosunku 1 : 1 tworząc dipikolinian wapnia, który
moze stanowić do 15% suchej masy spory ---> odgrywa on znaczącą rolę w ciepłooporności
endospor
GERMINACJA :
kiełkowanie endospor.
* Uczynnienie przetrwalnikow przez czynniki niszczące płaszcz : ciepło, wzrost kwasowości
związków z wolnymi grupami sulfhydrylowymi
* Aktywacja autalizyny, która rozkłada korteks
* Pobieranie wody z podłoża i pęcznienie endospory
* Zwiększanie się objętości przetrwalnika
* Zanika zjawisko silnego załamywania światła
* Aktywacja enzymatyczna i szybki wzrost aktywności metabolicznej wzrasta intensywność
oddychania
* Utrata ciepłooporności, zanika dipikalinian wapnia
* Jest to proces bardzo szybki, cały proces przemiany w zdolną do rozmnażania komórkę
wegetatywną trwa zwykle około 1 h.
* Kiełkująca komórka wydostaje sie biegunowo lub bocznie
 OBSERWACJA ENDOSPOR :
Można je obserwować w mikroskopie świetlnym jako bezbarwne struktury widoczne na tle
zabarwianych standardowymi metodami komórek wegetatywnych :
- metoda Schoeffera-Fultora
- metoda Dornera
Przetrwalniki stanowią nieprzepuszczalną dla większości barwników barierę, dlatego stosuje się
ogrzewanie komórek, co ułatwia przenikanie barwnika do endospory.
Barwią się na gorąco fuksyną krezolową i nie odbarwiają się ani etanolem ani kwasem octowym.
INNE FORMY PRZETRWALNE :
1. Bakteryjne Cysty
(przekształcona zostaje cała komórka wegetatywna), są wrażliwe na ciepło. Cylindryczne komórki
wegetatywne przekształcone w komórki okrągłe i grubościenne.Są odporne na wysychanie,
mechaniczne naprężenia i promieniowanie, ale wrażliwe na tempeature. Wykryte u :
+ Azotobacter spp.
+ Methylocyatis spp.
2. Egzospory
(bakterie wykorzystujące metan), występują u promieniowców rosnacych w formie strzępek.
Powstając w wyniku tworzenia przegród i fragmentacji strzępek.
3. Mikrospory
tworzą pleomorficzne komórki: gdy jest wystarczająca ilość substratów komórki są cylindryczne,
gdy mała ilość substratów  komórki stają się kokoidalne. Podobne przemiany komórek
wegetatywnych zaobserwowano u :
- Myxococcus spp.
- Sporocytophaga spp.
Przedstawiciele rodzaju Bacillus i Clostridium są najbardziej znanymi bakteriami wytwarzajacymi
przetrwalniki, ale zdolność tę posiada około 150 gatunków, z których większość to bakterie
niechorobotwórcze.
Niektóre gatunki mogą wywoływać choroby zakaz
ne ludzi i zwierząt gospodarskich oraz owadów
użytkowych. Ze względu na powszechność ich występowania w środowisku mogą łatwo
zanieczyszczać przechowywane surowce spożywcze i żywność, powodując ich rozkład oraz będąc
przyczyną zatruć pokarmowych.
 LASECZKI TLENOWE ---> RODZAJ BACILLUS :
1.) Bacillus anthracis
(laseczka wąglika)  wąglik ludzi i zwierząt roślinożernych, domowych i dzikożyjących, niekiedy
mięsożernych. Wyjątkowo ptaków.
2) Bacillus cereus
(pseudoanthracis)  zatrucia pokarmowe
3) Bacillus lichenifurmis
sporadyczne zakażenia u krów i owiec
4) Bacillus sphaericus
chorobotwórcze szczepy dla bydła
5) Bacillus larvae White
zgnilec amerykński czerwiu pszczelego
6) Bacillus subtilis
(laseczka sienna), saprofit zanieczyszczajacy szkło labolatoryjne
7) Bacillus mesentericus
laseczka kartoflowa, zanieczyszcza środki spożywcze
8) Bacillus brevis
z
ródło antybiotyków
9) Bacillus polymyxa
wytwarza polimyksynozę
10) Bacillus mycoides
LASECZKI BEZTLENOWE - RODZAJ CLOSTRIDIUM :
1) Clostridium perfringens
(laseczka zgorzeli gazowej)
Typ A) człowiek  > ostre lub martwicze zapalenia jelit
Typ B) kury (brojlery)  > nekrotyczne zapalenie jelit kurcząt rzez
nych (NZJ), wrzodziejące
zapalenie jelit (WZJ)
2) Clostridium tetani
(laseczka tężca)
3) Clostridium botulinum
zatrucia jadem kiełbasianym
4) Clostridium septicum
5) Clostridium histoliticum laseczki obrzęku złośliwego
6) Clostridium novyi
7) Clostridium chauvoei
(laseczka szelestnicy)  szelestnica bydła i owiec
8) Clostridium bifermentas
psucie się pokarmów
9) Clostridium sporogenes
psucie się pokarmów