Nauka mikrobiologia- k XVII w. (zaobserwowano mikroflorę pod mikroskopem)

Ojciec mikrobiologii→ mikrobiolog Antoni van Leeawenhok 1674 narysował podstawowe formy mikrobiologiczne bakterii.

1836 Enesenberg- dokładny spis drobnoustrojów

OKRES PASTEROWSKI (1822-1895) Pasteur

Zajmował się procesami fermentacyjnymi. Udowodnił że drobnoustroje biorą udział w fermentacji( drożdże)

-wykazał ich ścisły związek

-opisał drobnoustroje produkujące kw mlekowy

-zajmował się fermentacją masłową (drobnoustroje w warunkach beztlenowych)

-wyjaśnił powody chorób zakaźnych (wirus wścieklizny)

-pasteryzacja

-stworzył podstawy immunologii

-wykazał że żywy organizm (drobnoustrój) który osłabiony wprowadzimy do organizmu jest czynnikiem zapobiegającym chorobie

próbował stworzy szczepionki z org ospy wąglika wścieklizny

KOCH

-określił postulaty które określają czy dany drobnoustrój jest czynnikiem zakażnym czy nie

postulaty:

*należy wykazać jego obecność w organizmie w każdym przypadku

*wyizolować dany drobnoustrój w czystej hodowli

*przy użyciu czystej hodowli wywoła zakażenie eksperymentowano u zwierząt

*metody barwienia bakterii

GRAM- lekarz duński

*stworzył metodę barwienia komórek bakterii (wykazał różnicę w budowie ściany bakterii)

koniec XIX wieku

*odkrycie, odizolowanie drobin form zakaźnych które przechodzą przez filtry bakteryjne

pierwszym poznanym wirusem jest wirus: mozaiki tytoniowej

Miejsce drobnoustrojów w biosferze

Biosfera:- hydrosfera

-litosfera

-atmosfera

W każdym środowisku są drobnoustroje

-najwięcej w litosferze zwłaszcza gleby uprawne

Atmosfera nie jest sprzyjającym środowiskiem, ale jest wektorem, dzieki niej przenoszą się drobnoustroje.

Mikroflora autochtoniczna

*drobnoustroje typowe dla danego środowiska

*bytują tam

Mikroflora zynogenna

*mikroflora obca

*przebywa okresowo

wykład2

Pierwsza komórka powstała 3,5 mld lat temu w 3etapowym procesie

1. pojawienie się kwasów rybonukleinowych

2. biosynteza białka przy udziale kwasu rybonukleinowego

3. utworzenie błony otaczającej kwas rybonukleinowy i zastąpienie go kwasem dezoksyrybonukleinowym

4. 1,5 mld lat temu powstały prokarioty (z oddychaniem tlenowym)

5. powstanie eukariontów (budowa złożona)

6. melaza- wielokomórkowce

Klasyfikacja organizmów

1 oparta na powiązaniach ewolucyjnych- Limeusza 1753(fizjologicznych)

2 1866 utworzenie królestwa

PROTISTA

*brak zróżnicowania tkankowego

*podział

-niższe (prokariota)

-mają 1 chromosom

-bakterie i glony niebieskie

-mają jądro z membraną

-wyższe (eucariota)

-glony, pierwotniaki, grzyby

-mają jądro z membraną

I PROTISTA

-glony

-pierwotniaki

-grzyby

-śluzowce

II PROCARIOTA

-bakterie

-sinice

-archebacterium

P R O K A R I T Y

BACTERIA

-te które są ważne w mikrobiologii żywności

-kilka gatunków które żyją w ekstremalnych warunkach

-gatunki wytwarzające przetrwalniki

-gatunki przeprowadzające biosyntezę

ARCHEBAKTERIE

-drobnoustroje żyjące w warunkach ekstremalnych

-gatunki wytwarzające metan

-ewolucyjnie najniżej położone

POKREWIEŃSTWO EWOLUCYJNE GŁÓWNYCH GRUP DROBNOUSTROJÓW

	EUCARIOTA	PROCARIOTA
JĄDRO	Otoczone błoną jądrową	Nie zawsze w cytoplazmie
Kwas DNA	Połączone z histomami
Ściana komórkowa	Zb z mureiny Zb z celulozy (rośliny) Brak u zwierząt	Jest
	mitochondria	Brak
Organy fotosyntetyzujące	chloroplasty	Brak chloroplastów, chromatofory
Organy ruchu	Złożona struktura	Jedna nic i białko

PROKARIOTA

Wyższe i niższe

*DNA i RNA dwa typy

*wzrost i podział

*systemy enzymatyczne i biosyntetyczne

*rozmnażanie przez podział komórki rozdzielenie wszystkich składników komórkowych

WIRUSY

*jeden typ (DNA RNA)

*brak wzrostu i podziału

*brak enzymów do biosyntezy oraz istotnych w powstawania energii

*replikacja

rośliny euglena zwierzęta

grzyby

glony pierwotniaki

mikroorganizmy

eubakterie archebakterie

TYPY MIKROORGANIZMÓW

1) wirusy 0,01-0.25μm, budowa nie komórkowa

2) bakterie 0,1-10μm, budowa prokariotyczna

2) grzyby 2-1m budowa eukariotyczna

4) pierwotniaki 2-1000μm, budowa eukariotyczna

5) glony 1μm-kilka m, budowa eukariotyczna

Budowa komórki prokariotycznej (anatomia ogólna komórki baktryjnej)

Struktury stałe

-niezbędne do funkcjonowania komórki

*ściana komórkowa

*błona cytoplazmatyczna

*cytoplazma

*DNA (nic, 1 chromosom)

*rybosomy

-struktury fakultatywne

mogą być w komórce ale nie muszą

*otoczka

*rzęski

*przetrwalniki(spory)

*plazmid

*wtręty cytoplazmatyczne

*fibrie(sztywne wyrostki)

Ściana komórkowa

*sztywna nie rozpuszczalna w wodzie

*wyizolowuje się w środowisku hipotonicznym lub po rozbiciu komórki ultradzwiękami

*gruba u bakterii 15-30 mm

*sztywna bo w komórkach jest duże ciśnienie do 30 atmosfer

*duża cęśc suchej masy

*kompleks mukoproteinowy utrzymuje jej sztywność (mureina, mukopeptydy, peptydoglikan)

• mureina→ połączenia N-acetyloglukoamina i kwasu N-acetylomureinowy. Wiązania Β1→4, mostki tetrapeptydowezłożone z (l-alaniny DAP kw galaktaminowego kw diaminopu...... D-alaniny) mostki łączą poszczególne łańcuchy. Mostki glikozydowopentapeptydowe łączą poprzecznie. To wszystko tworzy siatkę tak samo u bakterii gram(+) i (-). U gram(+) mureina jest cienka, u gram(-) mureina ma 40 mostków.

Bakterie gram(+) *gronkowiec złocisty *40 mostków mureiny kw tejchonowe i tejchojowe? (spełniają rolę antygenu stejchojowy→ łączy jony Mg

Bakterie gram(-) *dodatkowe warstwy zewnętrzne -lipoproteinowa (warstwa lipidowa i białkowa) -lipopolisacharydy (bardziej zewnętrzna) lipoproteina to mostki bardziej spiralne, zbudowane z 55 aminokwasów, części lipidowe połączone z mureiną mostu polipeptydowego -błona zewnętrzna (podwójna warstwa fosfolipidów) -mostka liposacharydowego -lipid A- część ściany komórkowej która działa jak toksyna (ujawnia się po czasie) -warstwa lipidowa jest antygenem

Konsekwencja usunięcia ściany komórkowej u bakterii

GRAM(+) -antybiotyki hamują warstwę mureiny -powstają protoplasty (traci swój kształt, przybiera formę kulistą) -protoplast nie może funkcjonowa w izotonicznym środowisku -żeby bakteria żyła trzeba umieści ją w warunkach hipotonicznych)

GRAM(-) -usunięcie mureiny -powstają skleroplasty -antybiotyki nie zabijają bakterii

RÓŻNICE U BAKTERII GRAM(+) GRAM(-)

Wrażliwość na penicylinę	Duża	niewielka
Alergeny	Mniejsza	Mała
Zawartość aminokwasów	duża	Mała
Punkt izoelektryczny	2-3	Przy pH wyższym

ROLA ŚCIANY KOMÓRKOWEJ:

1 ochrona zewnętrzna

2 nadawanie kształtu

3 antygeny/właściwości antygenowe

4 porowata struktura- nie przepuszcza substancji o masie cząsteczkowej 10do-4

5 reaguje na zmiany pH i siły jonowej środowiska

6 bierze udział w podziale komórkowym

7 zakotwiczenie rzęsek. Po pozbawieniu bakterie ruchliwe stają się nieruchliwe

8 lipopolisacharyd (b. Gram-) to czynnik chorobotwórczy- endotoksyny

9 receptory dla bakteriofagów (wirusy bakteryjne mogą znaleźć miejsce w którym się przyczepiają (receptory KONUGACJI?)

WŁAŚCIWOŚCI BAKTERYJNYCH STRUKTUR POWIERZCHNIOWYCH

Struktura lub cząsteczka	Skład	Umiejscowienie	Funkcja
Rzęski	Białkowe podjednostki	Wystają na zewnątrz komórki, z wyjątkiem krętek, u których rzęski owijają komórkę wewnątrz błony zewnętrznej	ruch
Fibrze	Białkowe podjednostki końce wiążą się do specyficznych cząstek	Wystają na zewnątrz komórki	przyczepianie się; ruch drgający
Otoczka	Zwykle luźna się z wielocukrów	Pokrywa powierzchnię komórki	Ochrona przed fagocytoza i tworzenie biofilmu
Lipopolisacharyd	Lipid, wielocukier	Warstwa zewnętrzna błony zewnętrznej bakterii gram-; część lipidowa przymocowana do błony zewnętrznej; wielocukry położone na powierzchni	Stabilizują bony, wywołują reakcję zapalną w organizmie człowieka
Poryny	Białka	Wbudowane w błonę zewnętrzną bakterii gram-	Tworzą pory, które zezwalają na przenikanie składników odżywczych przez błonę zewnętrzną
Lipoproteina	Lipid, białko	Połączona z glikopeptydem i z błoną zewnętrzną	Stabilizuje komórkę
Kw. Lipotejchojowy	Lipid, wielocukier	Położone w warstwie mureny bakterii gram+	Nieznana; wywołuje reakcję zapalną w organizmie człowieka
mureina	Wielocukrowi szkielet połączony poprzecznie peptydami	W gram+ bakteriach (gruba warstwa) zwykle styka się ze środowiskiem, może by pokryta warstwą S; w gram- bakteriach (cienka warstwa) pokryta błoną zewnętrzną	Nadaje kształt komórce

Skład chemiczny ściany komórkowej u różnych grup drobnoustrojów:

1 Bakterie właściwe- peptydoglkian ściany, wielocukry, lipidy, białka

2 Actiromycetales- peptydoglikan, brak chityny i błonnika, skład podobny do bakterii gram+

3 Richettsicales- peptydoglikan, wielocukry, białka

4 Sinice peptydoglikan, białka, karotenoidy

5 Drożdże- różne wielocukry lub glikoproteiny, obecna chityna maskowana przez inne składniki

6 Glony zielone- błonnik, białka, lipidy, pektyny

7 Grzyby nitkowate- wielocukry, wśród nich głównie chityna, białka, lipidy.

07.10.17

SYNTEZA ŚCIANY KOMÓRKOWEJ

1 Etap wewnątrzkomórkowy (synteza poszczególnych składników) -w cytoplazmie; -tworzy się fragment ściany komórkowej; -nukleotyd Parka

2 Przejście tego nukleotydu na zewnątrz błony cytoplazmatycznej (zahamowanie antybiotykami- penicylina i jej pochodne

Antybiotyki hamujące syntezę mureny:

-rodzaj antybiotyku

B-laktamy (np. penicylina, cefalosporyna)- inaktywują enzymy, które tworzą powiązania poprzeczne w murenie

Glikopeptydy (np. wankomycyna)- przyłaczają się do D-alanylo-Dalaniny w peptydz? Mureny, uniemożliwiając tworzenie wiązań poprzecznych

-mechanizm oporności

Inaktywacja antybiotyków

B-laktamazy

-zamiana celu działania antybiotyku; antybiotyk nie wiąże się

Mutacja enzymów tworzących wiązania poprzeczne w murenie (opornośc B-laktam)

Modyfikacja dwóch D-alanin w peptydzie mureny (odporność na wankomycynę)

-uniemożliwienie dostępu do celu działania

Poryny bakterii gram- ograniczają przenikanie antybiotyku do peryplazmy

3 Etap pozaplazmatyczny- fragment jest powielany; -polimeryzacje poziome i pionowe

BŁONA CYTOPLAZMATYCZNA

• 10 mikrometrów grubości

• lipidy, fosfolipidy, węglowodany

• warstwa niezbędna

• półprzepuszczalna

• składa się z 3 warstw -2 warstwy elektro.......... nieprzepuszczalne (ciemne); -warstwa elektroprzepuszczalna (jasna)

• podstawowa budowa u procariota i eucariota

rys:

Pełni takie same funkcje u wszystkich organizmów żywych:

-transport składników odżywczych; sposoby: dyfuzja bierna; dyfuzja ułatwiona; transport aktywny

DYFUZJA BIERNA- składniki pokarmowe przenikają przez błony samoistnie, bez pomocy białek- przenośnika- ruch uwarunkowany różnicą stężeń, nie wymaga energii. Po wyrównaniu stężeń ustaje ( lipidy, CO2, glicerol, cztero węglowe substancje, gazy, proste związki)

DYFUZJA UŁATWIONA- odbywa się również na skutek różnicy stężeń- z zewnątrz wyższe, ale proces zachodzi szybciej, bo biorą w tym procesie udział białka transportowe(permeazy i translokazy). pH i temperatura wpływają na szybkość procesu.

TRANSPORT AKTYWNY- zachodzi bezwzględnie na stężenie, wbrew gradientowi, z zewnątrz stężenie jest niższe niż wewnątrz, można dostarczyć składniki znajdujące się w minimalnych ilościach poza komórką a są niezbędne. Potrzebna jest energia- hydroliza ATP, udział permeaz.

Sposób transportu	Kierunek zgodny z gradientem stężeń	Udział permeaz (grup lokacyjnych)
Bierna dyfuzja	Tak	Nie
Ułatwiona dyfuzja	Tak	Tak
Transport aktywny	Nie	Tak

Białka transportowe

Uniport białka uniporty- transport jeden rodzaj białek (białko)

Symporty jony symport- transport 2 rodzaju białek (jony)

Antyport jony antyport- transport na zewnątrz (jony)

-przenoszenie elektronów

-wydzielanie enzymów hydrolitycznych

-zatrzymywanie enzymów i nośników, które uczestniczą w biosyntezie DNA, polimerów ściany komórkowej i lipidy błony

-wybiórcza przepuszczalność

CYTOPLAZMA- płynność, lepkość, elastyczność

Skład cytoplazmy:

-80% woda

-biologicznie czynne substancje

-zawieszone w cytoplazmie podstawowe struktury, np. jądro, rybosomy

FUNKCJE I POŁOŻENIE WAŻNYCH SKŁADNIKÓW BŁONY CYTOPLAZMATYCZNEJ I CYTOPLAZMY

Składnik	Lokalizacja	Funkcja
Nukleoid z DNA	Cytoplazma	Genom
Białka histonopodobne	Cytoplazma, połączone z DNA	Stabilizują nukleoid
Enzymy uczestniczące w syntezie DNA i RNA	Cytoplazma	Replikacja genomu i transkrypcja
Rybosomy	Cytoplazma	Synteza białek
Enzymy uczestniczące w rozkładzie substratów	Cytoplazma, niektóre współpracują z systemem transportu elektronów	Wytwarzanie energii
System transportu elektronów	Błona cytoplazmatyczna	Wytwarzanie energii
Synteza ATP	Błona cytoplazmatyczna	Zużywa protony usunięte na zewnątrz komórki przez system transportu elektronów do tworzenia ATP
System sekrecji	Cytoplazma (przyległa do błony), błona cytoplazmatyczna	Wydziela pewne białka z cytoplazmy do środowiska zewnętrznego
System syntezy mureiny	błona cytoplazmatyczna, cytoplazma	Synteza podjednostek i łączenie w całość mureiny

MATERIAŁ GENETYCZNY

-zawieszona u bakterii podwójna nic DNA, brak błony jądrowej; genofor zamiast chromosomu

RYBOSOMY- średnica ok. 20 nm, w komórce ok. 1000. zbudowane w 67% z RNA+ białka zasadowe. Funkcja- synteza białek.

STRUKTURY FAKULTATYWNE

MEZOSOMY- centra syntezy kwasów tłuszczowych, biorą udział w powstaniu ściany

komórkowej

Powstawanie mezosomów (Rogers, 1970)

cw- ściana komórkowa; cm-błona cytoplazmatyczna; r-rybosomy

PLAZMID- dodatkowy materiał genetyczny, zawieszony w cytoplazmie. Infekcyjny- zakażenie, przenoszone samorzutnie z komórki do komórki. Dzielą się na grupy autonomiczne- umiejscowione w cytoplazmie. Replikują się samodzielnie; zintegrowane- zintegrowane z chromosomem. Nieinfekcyjny- bakteriofagi- przenośnik bakteryjny (epison). Funkcje plazmidu- przenoszenie genów.

TYPY GENÓW, KTÓRE MOGĄ BYĆ NIESIONE PRZEZ PLAZMIDY I PZRYKŁADY NIOSĄCYCH JE NATURALNYCH PLAZMIDÓW

Geny niesione przez plazmidy odpowiedzialne za:	Plazmid	Gospodarz
Płodność- zdolność do transferu koniugacyjnego Oporność na czynniki toksyczne dla bakterii Oporność na antybiotyki Oporność na metale ciężkie Wytwarzanie czynników toksycznych dla innych organizmów Kolicyny (czynniki przeciwbakteryjne) Wytworzenie antybiotyków Degradację nietypowych źródeł węgla Degradacja toluenu Degradacja kamfory Syntezę czynnika wirulencji, które wpływają na zdolność Białka do infekowania i kolonizowania gospodarza Tworzenie guzów u roślin Adhezja do nabłonka śluzowatego Wytwarzanie enterotoksyny Symbioza „samoobrona” System restrykcyjno-modyfikacyjny Opornośc na promieniowanie UV	F RP4 Rp4 Rp1 Fp2 ColE1 SCP1 pWWO CAM Ti K88, K99, CFA Ent (P307) pZA10 sym R1 Col 1b	E. coli Pseudomonas sp. Pseudomonas aeruginosa E. coli P. aeruginosa E. coli Streptomyces coelicolor P. putida Pseudomonas sp. Agrobacterium tumefaciens E. coli E. coli Staphylococcus ureus Rhizobium sp. E. coli E. coli

SYNTEZA PEPTYDOGLIKANU I WBUDOWANIE POWTARZAJĄCYCH SIĘ jednostek u E. coli.

UPD-MurNAc

D-alanina

D-glutaminian

kwas diaminopimelinowy

D-alanina

WEWNĄTRZ

UPD-MurNAc-pentapeptyd pentapeptyd pentapeptyd

P P-P-MurNAc P-P-murNAc-GlcNAc

Pi

UMP UDP-GlcNAc

Baktoprenol baktoprenol baktoprenol

BŁONA CYTOPLAZMATYCZNA

Baktoprenol baktoprenol

Peptydoglikan

P-P MurNAc-GlcNAc P-P-MurNAc

Pentapeptyd GlcNAc—MurNAc—GlcNAc—MurNAc—GlcNAc MurNAc—GlcNAc

MurNAc-GlcNAcMurNAc-GlcNAc-MurNAc-GlcNAc-MurNAc-GlcNAc—

Mostek peptydowy

NA ZEWNĄTRZ

1. N-acetylomuramoilopentapeptyd i urydynodwufosfo-N-acetyloglukozamina

Syntetyzowany przez kolejne dodawanie aminokwasów do połączonego z urydynodwufosforany (UDP)- kwasu N-acetylomuraminowego

W cytoplazmie↑

1 powstanie kwasu N-acetylomuraminowego (NAM) w cytoplazmie

2 izomeryzacja L-Ala do D-Ala

3 połączenie dwóch cząstek z wytworzeniem dwupeptydu

4 kolejne dołączenie aminokwasów do UDP-NAM, zakończone przyłączeniem D-Ala-D-Ala i wytworzeniem UDP-NAM- pentapeptydu

5 przeniesienie NAM-pentapeptydu do przenośnika, baktoprenolu, w błonie cytoplazmatycznej

6 przeniesienie N-acetyloglukozoaminy (NAG) z UDP-NAG do NAM- pentapeptydu, z powstaniem ostatecznej, powtarzającej się podjednostki mureny. Na tym etpie mogą być przyłączone inne boczne łańcuch peptydowe, jak np. pentaglicynowy mostek, występujący w murenie gronkowca złocistego

7 powtarzająca się podjednostka jest przenoszona na zewnętrzną stronę błony cytoplazmatycznej.

8 NAG-NAM-pentapeptyd zostaje przeniesiony z baktoprenolu do rosnącego końca mureny, w reakcji transglikozylacji, a baktoprenolowy przenośnik wraca na wewnętrzną stronę błony. Tan typ biosyntezy jest wrażliwy na działanie antybiotyku wankomycyny.

9 w ostatnim etapie w reakcjach transpeptydacji powstają wiązania poprzeczne pomieszy bocznymi łańcuchami peptydowymi. Wiązania te mogą by bezpośrednie, jak w przypadku E. coli, gdzie powstanie wiązania miedzy kwasem diaminopimelinowym (DPA) a D-Ala w innym łańcuchu bocznym, z równoczesną utrata ostatniej reszty D-Ala lub za pośrednictwem mostka pentaglicynowego, jak u Staphylococcus aureus . ten typ jest wrażliwy na antybiotyki B-laktamowe.

Rybosomy- ciemne skupiska, 20 mikro metrów, może by ich około 1000, podjednostki łączą się w polirybosomy, składa się z kwasu rybonukleinowego ok. 67%, i 33% białka zasadowego

STRUKTURY FAKULTATYWNE

MEZOSOMY- centra energetyczne, bardzo dobrze rozwinięte w komórkach gram+, uwypuklenia błony cytoplazmatycznej, składają się z woreczka (powstałego z błony cytoplazmatycznej) i rurek. Funkcja:- centra oddechowe; - udział w transporcie elektronów; - centra syntezy kwasów tłuszczowych; - udział w budowie ściany komórkowej; - przenoszenie części DNA do powstającego w czasie trwania procesu przetrwalnikowego przetrwalnika (sporulacja); - miejsce zlokalizowania nukleotydów (genoforu) w trakcie replikacji

Materiał genetyczny dodatkowy

PLAZMID

-plazmidy nieinfekcyjne; -plazmidy infekcyjne- cząstka przenoszona do nowej komórki za pomocą fagów lub przy pomocy plazmidów infekcyjnych.

Plazmidy infekcyjne (zakaźne) przenoszone do komórki bez żadnych przenośników. Podział na:

- autonomiczne

*umiejscowione bezpośrednio w cytoplazmie

*replikuje się niezależnie od chromosomu bakteryjnego

-zainfekowane

*z chromosomem bakteryjnym

*replikuje się tylko wtedy gdy replikuje się genofor episom

Funkcje plazmidów

- kodowanie plazmidów

- odporność na antybiotyki i promieniowanie UV

- plazmidy kodujące odporność na metale ciężkie

- „płodośc” transfer genetyczny, koniugacja (plazmid F)

- wytwarzanie czynników toksycznych

- degradacja nietypowych źródeł C

- symbioza z bakteriami brodawkowymi

-wytwarzanie enterotoksyn

- wytworzenie guzów na łodygach

FORMY PRZETRWALNE

*rodzaj Baccillus (laseczka tlenowa lub względne beztlenowce)

*Thermoachinomyceles

*Zesuifotomaculum

-stan anabiozy

-przetrwanie do momentu zmiany warunków

-przeżywanie w pauzie metabolicznej

-powstają w przypadku braku pokarmu i niesprzyjającej temperaturze

POWSTAWANIE PRZETRWALIKÓW U BAKTERII WŁAŚCIWYCH

- w genomie DNA genu które kierują procesem

- nie ujawniają się w dobrych warunkach- geny uśpione

KRZYWA WZROSTU BAKTERII↓

Stan gotowości komórki do różnicowania- z tej komórki powstaje coś innego fizycznie i fizjologicznie.

Cykl sporulacji- szereg następujących po sobie zmian zachodzących w komórce zarówno morfologicznych jak i biochemicznych.

W początkowej fazie sporulacji można ją przerwać (dobre odżywianie itp.) jeśli proces powstawania sporów trwa dalej to jest nieodwracalny i powstaje endospora

STADIA SPORULACJI

1 rozciągnięcie nici DNA- uwypuklenie błony cytoplazmatycznej tam gdzie są mezosomy

2 prespora i sporangium- powstaje przesłona tzw asymetria komórki- pogłębianie się błony cytoplazmatycznej. Prespora- mała z zagęszczonym materiałem genetycznym

3 asymetria komórki. Przesłona rozluźnia się i w końcu tego stadium komórka jest oddzielona dwiema warstwami membrany wewnętrznej

4-5 tworzenie się zewnętrznych osłon od wewnątrz -błona cytoplazmatyczna; -ściana komórkowa; -zewnętrzny i wewnętrzny płaszcz endospory; -czasami egzosporium (bezpostaciowa osłona)

5-6 dojrzewanie przetrwalnika (wytworzenie wszystkich cech bardzo dobrej odporności)

7 ciepłooporne endospory

Gotowe przetrwalniki

-stan anabiozy

-odporne na rozpuszczalniki organiczne

-dobra odporność na ogrzewanie

-forma zagęszczona, skondensowana

-inne struktury antygenowe

-odporność na wiele czynników fizycznych i chemicznych

-w procesie sporulacji bakterie syntetyzują wiele enzymów wykorzystywanych w procesie sporulacji

KWAS DWUPIKOLINOWY↓

Podczas sporulacji bakterie syntetyzują własne enzymy

Bacillus thuringiensis- podczas sporulacji tworzy ciała parasporalne- białka krystaliczne, mają właściwości toksyczne

Ten przetrwalnik tworzy się gdy pojawi się jakiś stymulator

Początek procesu kiełkowania

Pobudza się też poprzez uszkodzenie osłon, stymulacja termiczna

Morfologiczne i fizyczne zmiany zachodzą w komórkach bakterii tlenowych podczas wytwarzania endospory.

Proces zaczyna się z chwila wyczerpania glukozy (czas zerowy). Powstanie endospory można śledzic na podstawie przyrostu zawartości Ca i kwasu dipiklinowego.

	Komórki wegetatywne gram+	Przetrwalnik
Kształt		Okrągły, owalny, protoplast, gruby korteks płaszcza zewnętrznego i wewnętrznego
Skład chemiczny	Dużo składników	Mało
Pobieranie tlenu	Wysokie	Małe
Wrażliwość na działanie lizozym	Wrażliwy	Nie
Biosynteza	Występuje	Brak
Odporność	Mała	Duża
Ca	Mało	Dużo
Białko	Niższa	Duża
DPA	Brak	Obecny
Barwliwość	Barwliwa	słabo barwne
Reflekcja świetlna	Nie występuje	duża

ROZWÓJ KOMÓRKI Z PRZETRWALNIKA

1 aktywacja- rozwój na sygnał ze środowiska, np. obecność L-alaniny, tyrozyny, tyrozyny, adenozyny lub mechaniczne uszkodzenie osłon, lub aktywacja cieplna

2 kiełkowanie- geminacja- zmiana właściwości fizykochemicznych

3 wyrastanie komórki z endospora

Materiał zapasowy u bakterii

H H O

ǀ ǀ ǁ

H-[-C-C-C-C-]-

ǀ ǀ

CH2 H

*poli B-hydroksymaślan bez źródła C w ciągu 24 godz zostaje zużyty u procariota (bez jądrowe)

*polifosforan

*substancje tłuszczowe

*glikogen lub granuloza- podobna do skrobi

*białka, lipidy, magnez- też są materiałem zapasowym

*ziarenka wolnej siarki

*pęcherzyki gazowe- nie są materiałem zapasowym, struktura uzupełniająca- barwione błękitem metylenowym

Pływanie bakterii w środowisku wodnym

Bakterie utleniające siarkowodór- Beqiatoa gig, rozetka Thiolhix

Formy przetrwalne bakterii

-konidia promieniowców

-mikrocysty bakterii śluzowych

-cyst Azotobakter

-endospory bakterii właściwych Bacillus, Clostridium

Morfologia przetrwalników

-kształt- kulisty, elipsoidalny, gruszkowaty

-położenie- centralne, terminalne, subterminalne

-zdolność do deformacji komórki- deformujące, niedeformujące

W środowisku naturalnym bakterie tworzą polimery zewnątrzkomórkowe- (polipeptydy, polisacharydy)

1 otoczka- warstwa polisacharydowa, polipeptydowa ściśle przylegająca do ściany komórkowej

2otoczka- glikokaliks (luźne włókna polisacharydowe)

3warstwa polimerów otaczająca luźno komórkę- warstwa śluzowa

Wszystkie te otoczki są syntetyzowane przy udziale enzymów. Jest to twór fakultatywny, łatwo zauważyć w mikroskopie świetlnym- barwienie negatywowe- tusz chiński (na czarno); -nigrozyna

Bakterie mlekowe wytwarzają lewant sacharozy. Ilośc śluzu produkowanego jest bardzo duża.

Dekstryna jest wytwarzana i wykorzystywana w lecznictwie. Jest to polisacharyd zbudowany z glukozy.

Glikokaliks- jest wytwarzany przez bakterie mlekowe z rodzaju Streptococcus. W jamie ustnej jest mikroflora.

Polifryktoza wytwarzana przez nie osadza się jako płytka nazębna, na której zbierają się substancje kwaśne- próchnica.(przekształcenie sacharozy na polifruktozę- osadzanie się płytki; kamień nazębny).

OTOCZKI- wytwarzane po to by utrzyma całe zespoły komórek Micrococcus i sa..........

Budowa otoczek: -polisacharydy; polipeptydy.

Rola otoczek:

-ochrona przed wysuszeniem (lepkość, hydrofilność)

-wpływa na elektrolityczną równowagę w komórce (pomost w pobieraniu jonów)

-ułatwia adhezję do powierzchni

-chroni przed fagocytozą- przez pierwotniaki w glebie; przez mikrofagi wyższego organizmu

-utrudniają dostęp do komórki bakteriofagom (receptory w ścianie komórkowej)

-otoczki mogą by jednym z czynników chorobotwórczych

-właściwości antygenowe

RZĘSKI

-ruch postępowy

-u bakterii właściwych

-ruch w środowisku płynnym lub półpłynnym

-cylindryczne twory

-zaczepione w błonie cytoplazmatycznej

-skład (budowa):

*plagenina- substancja białkowa

*kilkanaście nm grubości

*długość przekracza wielokrotnie długość komórki

-miejsce osadzenia to cech charakterystyczna (genetyczna)

Urzęsienie:

-monotrychalne- jednobiegunowe

-lofotrychalne- kilka rzęsek na jednym biegunie

-amfitrychalne- dwubiegunowe

-perytrychalne- okołorzęskowe

Resynteza rzęsek- ruch bakterii powraca, jest to cecha genetyczna

Wic- typowa, widoczna rzęska 98% całości rzęski ( na zewnątrz).

Rzeka dochodzi do błony cytoplazmatycznej:- włókno (na zewnątrz); -haczyk zbudowany z białka; -białko podstawowe

W błonie cytoplazmatycznej istnieje obszar, który aktywuje rzęskę i wprawia ją w rotację. 50 m/s- prędkość bakterii o długości 2 mikrometry, ruch energochłonny, pochłania energie. Bakterie spiralnie skręcone (krętki) mają włókno osiowe powodujące skręt całego ciała. Na podłożach stałych bakterie śluzowe wytwarzają substancje powierzchniowo czynne, ułatwiające poruszanie się.

Cele ruchu:

-przenoszenie się do miejsc gdzie warunki bytowania są lepsze (taksje)

-chemotaksje- powodowana przez bodźce chemiczne

Chemotaksje- koziołkowanie (zmiana kierunku ruchu)

Gdy optymalne warunki →do przodu→ zmiana warunków środowiska na niekorzystne→ koziołkowanie- zmiana kierunku w poszukiwaniu lepszych warunków

-aerotaksje- stosunek drobnoustrojów do tlenu. Poszukują miejsca z tlenem (doświadczenie Beiruka)- w kierunku bogatego tlenu

Repelenty- odmieniają ruch

Magnetotaksja- przeważnie bakterie beztlenowe, orientują się w polu magnetycznym. Mają w składzie tlenki żelaza, magnezu.

Na półkuli północnej przemieszczają się na północ, gdy przeniesie się je na półkulę południową to umierają.

Horyzontalne przekazywanie genów u procaryota (bakterii)- transfery genowe

1 dotyczy to nabywania nowych cech przez drobnoustroje w rezultacie nabywania nowych genów, niektóre geny nieczynne- nie ma ich.

2 zespół ujawnia się na zewnątrz przed fenotypem, ujawnione przez środowisko

Genotyp- koduje cechy

Fenotyp- wygląd zewnętrzny

3 zespół genów będzie zawsze ograniczał to co jest w fenotypie, ale gdy podziałamy środowiskiem może ujawni się ta cecha

4 zmienność stała genetyczna wyłącznie utrzymuje się w kolejnych pokoleniach.

Auksotroficzne- trzeba było dodać tryptofanu lub histydynę bo taki organizm nie jest zdolny do jego wytwarzania

Zmiany fenotypowe pod wpływem środowiska- cechy niestałe, niedziedziczne, zmienność genetyczna może być spowodowana mutacją (zmiany we własnym materiale genetycznym)

Procaryota- bakterie (rozmnażanie bezpłciowe)- horyzontalne przekazywanie genów- zmiany spowodowane dodatkiem do komórki nowego DNA (egzogenne DNA) czyli z obcego organizmu

Trzy procesy:

-transformacja

-transdukcja

-koniugacja

Bakterie: seksualne (powstaje zygota); paraseksualne (niezygota)

Wymiana odcinków DNA, dołączone do genów bior........, albo przyłączone lub oddzielnie w komórce

Gram (+)- najwięcej horyzontalnych genów, muszą mieć organizmy ze sobą spokrewnione (duża homologia by były przekazywane). Gen plazmidowy- w komórce może być, ale nie musi być wbudowany. Odpowiednie środowisko umożliwia wbudowanie genu w komórkę, czyba że jest to gen plazmidowy.

Przekazywanie cech:

1 wrażliwość na różne substancje

2 odporność

3 zmiany metaboliczne

AD1

Proces przekazywania egzogennego materiału genetycznego opisał Griffith (jako pierwszy) przekazywanie jest wyidealizowanie DNA jednej komórki (dawcy) genotyp zróżnicowany i wbudowanie do komórki genotypu biorcy (drugiej komórki)

Diplococcus pneumoniae- dwoinki zapalenia płuc

Pneumonokoki S (chorobotwórcze) otoczkowane, żywe, zjadliwe, wprowadzone do organizmu powodują jego zakażenie, śmierć

Zabite ogrzewane →do organizmu→ żyje pneumokiki R

Żywe do →organizmu →żywe

Pneumokoki zabite→ do organizmu→ śmierć izolacja indokacje →pneumokiki żywe

Alloway- opisał że komórki S które wytworzyły otoczkę wyizolował czyste DNA i połączono z formą R powstało to co u Grifftha

Proces transformacji jest wieloetapowy:

Etapy:

DNA jest wyizolowane w końcu fazy logarytmicznej. DNA szuka komórki o zbliżonej homologii.

1 adsorpcja- są receptory, które wykazują DNA na pokrewieństwo, komórka która odbiera DNA musi by w stadium kompetencji ten stan można wywoła w komórkach bakterii

2 penetracja- wnikanie DNA do komórki, komórki kompetentne czyli zdolne do pobierania i niekompetentna, koniec syntezy DNA w komórce biorcy. Wnikanie DNA jest procesem energochłonnym czyli musi być ATP. DNA wnika przez mezosomy (uwypuklenia błony cytoplazmatycznej) egzonukleaza przepycha do komórki biorcy nic która jest przekazywana z komórki dawcy.

3 elipsa- moment gdy wnikanie DNA do komórki biorcy i nie dzieje się nic, szuka miejsca do wbudowania

4 synapsa (sparowanie) rywalizacja (konkurencja) z nicią biorcy i dawcy o nic komplementacyjną i pod wpływem enzymu endonukleazy

5 integracja

Transformacja jest wynikiem pobierania wolnego DNA z otaczającego podłoża; włączenie go do genomu. U eukariontów zdolność do pobierania DNA jest transfekcją. Zdolność komórki do pobierania DNA zależy od jej szczególnego stanu, który nazywany jest kompetencją- sprowadza się do obecności na jej powierzchni receptorów dla DNA, stan kompetencji może być zaintubowany.

Transformacja naturalna u zwierząt i ludzi jest rzadka, u organizmów glebowych zachodzi Dość często, gdyż DNA uwalniane przez bakterie przechodzi częściej, jest dużo wolnego DNA, które może być przekazywane.

Transformacja sztuczna- szok chemiczny, albo szok spowodowany polem energetycznym, przepływ DNA przez błonę cytoplazmatyczną.

TRANSDUKCJA- proces w którym DNA jest wbudowany w............... bakteryjny

-odkryty w 1850 r. Przenoszenie DNA gospodarza z 1 komórki bakteryjnej do innej komórki (biorcy) przez bakteriofaga.

Fag lityczny (powoduje rozpad komórki) →wnika do komórek bakteryjnych (zakażenie)→ następuje replikacja- tworzenie nowej cząsteczki wirusowej→ pęka komórka i do środka dostają się nowe wirusy.

Fag łagodny (lizogenny) →wnika do komórki→ ma swój chromosom niekompletny wbudowuje się do komórki, daje komórce nową cząstkę DNA nie może wytworzyć nowej, wprowadza nową cechę i powstaje profag.

Tranadukcja- przekazywanie DNA za pomocą fagów (enzymów bakteryjnych) z komórki dawcy do komórki biorcy.

Wirus replikuje się w komórce, ( nie rozmnaża).

- następuje liza komórek i wysypanie się bakteriofagów

- gdy fag nie ma swojego materiału genetycznego ( cząsteczka bak. DNA) po wniknięciu do komórki nie spowoduje jej lizy ( może pozostać w komórce)- fag łagodny, lizogenny.

Lederberg i Linder (1951) krzyżowali 2 szczepy salmonelli

Tryptofan histydyna

I szczep Tryp- nieczynny hist+ (czynny)

II szczep tryp+ hist-

Auksotroficzne- trzeba było doda tryptofanu lub histydynę, bo taki organizm nie jest zdolny do wytworzenia

Jeżeli te 2 szczepy będzie się hodowało razem, otrzymamy szczepy z nieuszkodzonymi obydwoma genami.

Przez filtr przechodzi tylko podłoże, nie bakterie.

Fag PZZ specyficzna dla salmonelli.

Po wniknięciu profaga do komórki następuje transdukcja kompletna (powstaje klon homogeny)- zastaw genetyczny i komórki i profaga.

Transdukcja pozorna- DNA profaga nie integruje się z DNA komórki i pozostaje w cytoplazmie. Powstaje klon heterogenny, tylko jedna komórka dziedziczy materiał genetyczny bakteriofaga.

Transdukcja ogólna- każdy gen, który był w komórce bakteryjnej może być przenoszony przez faga.

Transdukcja ograniczona- (specyficzna) może buc przeniesiony tyko 1 gen do komórki biorcy.

Koniugacja- bezpośredni kontakt między komórkami, zbliżony przez Eucariota- co 2 miesiące prawie, transfer genetyczny przy stałym kontakcie komórek ”seksualnie” zróżnicowanych, materiał przekazywany jako mały odcinek DNA, większy (nawet 100%) lub plazmid.

Rekombinacja- wbudowanie DNA dawcy do DNA biorcy lub materiał pozostanie w cytoplazmie biorcy (przypomina plazmid)

Zdolnośc do koniugacji ukierunkowana jest obecnością czynników płodności, one występują w piach płodności

F- fertilityfactir

F-F+, Hfr high frequency recombination- czynniki plazmidowe

Hfr- przekazywany z dużą częstotliwością.

Koniugacja proces wieloetapowy

-przez pile może przechodzic materiał z dawcy do biorcy, pile (................)

-przeniesienie pierwszego odcinka chromosomu

-aktywne rozciągnięcie chromosomu

-rekombinacja

Konwersja lizogenia:

Bakteria zawiera fega lizogennego który wytwarza toksynę (bakteria w stanie lizogennym) wywołuje objawy chorobowe.

-może spowodować wystąpienie nowych cech, nawet bez udziału transdukcji.

Corynebacterium dipletey- błonnica przekształcenie formy saprofitycznej, niechorobotwórczej w formę chorobotwórczą.

WIRUSY

-najmniejsze cząstki zakaźne

-wewnątrzkomórkowe

-od 20 nanometrów do kilkuset nm

Serratia marcescens (pałeczka) 750 nm

Wirus ospy 200x300 nm

Wirus grypy 100 nm

Bakteriofag T12 E. coli 60x80x40 nm

Wirus choroby mozaiki tytoniowej 15x280 nm

Wirus żółtej febry 22 nm

Nie ma rozmnażania jest replikacja- w komórkach gospodarza powstają części z których składa się wirus

Wirusy

-z DNA

-z RNA

-zawierające oba kwasy: DNA i RNA

Lweff są to ściśle wewnątrzkomórkowe potencjalnie chorobotwórcze twory zdolne do wytwarzania zakaźnej fazy:

1. mają tylko 1 typ kwasu nukleinowego

2. replikują się w postaci swego materiału genetycznego

3. niezdolne do wzrostu i bezpośredniego podziału

4. pozbawione układu lippmana (układ enzymów kształtujący proces energetyczny)

Definicja Lurii: wirusy są jednostkami, tworami których genom jest cząstką kwasu nukleinowego (DNA lub RNA) odtwarzają się wewnątrz żywych komórek.

Taksonomia wirusów

Cechy wirionu:

1)morfologia

- wymiar wirionu

- kształt wirionu

- obecność lub brak i natura peplomerów (wypustki „frędzle” na osłonce)

- obecność lub brak osłonki

- symetria i struktura kapsydu

2)właściwości fizykochemiczne i fizyczne

-masa molekularna wirionu (M_r)

- masa molekularna wirionu (w CsCl, sacharozie itp)

- stała sedymentacji wirionu

- wrażliwość na pH

- wrażliwość na jony (Mg²⁺, Mn²⁺)

- stabilność termiczna

- odporność na rozpuszczalniki

- odporność na detergenty

- odporność na naświetlanie

3)genom

- rodzaj kwasu nukleinowego (RNA czy DNA)

-wielkość genomu

- jedno- lub dwuniciowość

- liniowy lub kolisty

- polarność (dodatnia, ujemna lub dwupolarność)

- liczba i wielkość segmentów

- sekwencja nukleotydowa

- obecność sekwencji powtórzonych

- obecność izomeryzacji

- stosunek zawartość G : C

- obecność lub brak i typ 5'-końcowej struktury czapeczki (kap)

- obecność lub brak kowalencyjnie dołączonego białka do końca 5'

- obecność lub brak 3'-końcowej struktury poli(A)

4)białka

- liczba, wielkość i funkcjonalna aktywność białek strukturalnych

- liczba, wielkość i funkcjonalna aktywność białek niestrukturalnych

- szczegóły dotyczące specjalnej aktywności białek, szczególnie odwrotnej transkryptazy, transkryptazy, hemaglytyniny, neuraminidazy i aktywności fuzyjnej

- sekwencja aminokwasowi lub częściowa sekwencja

- glikozylacja, fosforylacja, obecność kwasu mirystylowego

- mapowanie epitopów- fragment antygenu nierozpoznawalny przez odcinek łańcucha IgG

5)lipidy

- zawartość, charakter itp.

6)węglowodany

- zawartość, charakter itp.

7) organizacja genomu i replikacja

- organizacja genomu

- strategia replikacji

- liczba i pozycja otwartych ramek odczytu

- charakterystyka transkrypcji

- charakterystyka translacji

- miejsce akumulacji białek wirionu

- miejsce składania wirionu

- miejsce i charakter dojrzewania i uwalniania wirionu

Właściwości antygenowe

1)pokrewieństwo serologiczne, szczególnie określone w centrach referencyjnych

Właściwości biologiczne:

1) charakter zakresu gospodarza

2) sposób przenoszenia w środowisku naturalnym

3) związek z przenosicielami

4) rozmieszczenie geograficzne

5) patogenność, związek z chorobą

6) tropizm tkankowy, patologia, histopatologia

Pochodzenie wirusów

Pochodzenie wirusów starają się wyjaśnić trzy hipotezy: pierwsza z nich zakłada, że wirusy są pochodzenia endogennego. Byłyby one zatem komponentami komórek, które w jakimś momencie uniezależniły się od niej i nabrały zdolności replikowania się w jej wnętrzu. Zwolennicy drugiej hipotezy wysuwają przypuszczenie, że wirusy pochodzą od tzw. protobiontów, tj. przedkomorkowych form życia. Trzecia, zwana hipotezą ewolucji wstecznej, uważa wirusy za pochodne patogennych bakterii. Istnieją bakterie o bardzo daleko posuniętym pasożytnictwie, które niemal zatraciły zdolność życia poza komórką (np. riketsje). Wirusy stanowiłyby dalszy krok ewolucji wstecznej, zatracając kompletnie zdolność samodzielnego życia poza komórką gospodarza, wyrażający się utratą własnego metabolizmu. Brak jest dotychczas danych, które w sposób zdecydowany przemawiałyby na korzyść którejś z tych hipotez.

Ewolucyjne pochodzenie wirusów

Pochodzenie wirusów nie jest znane. Istnieją dwie najbardziej prawdopodobne hipotezy wyjaśniające ewolucję wirusów:

1. Wirusy wywodzą się z wolno żyjących Komorek. Brak dowodów, że wirusy powstały z bakterii, choć taka możliwość istnieje w stosunku do innych bezwzględnych pasożytów wewnątrzkomórkowych (np. chlamydii). Jednak np. wirusy grupy ospy są tak duże i złożone, że mogą one stanowić ewolucyjny produkt jakiegoś tworu komórkowego.

2. Wirusy mogą być składnikami komórki gospodarza, które stały się autonomiczne. Przypominają one geny, które nabyły zdolność istnienia niezależnie od komórki gospodarza. W komórkach spotyka się sekwencje zasad podobne do sekwencji w retrowirusach. Istnieje duże prawdopodobieństwo, Że oprócz retrowirusów w ten sposób powstała jeszcze większość wirusów. Jednak DNA wirusów dużych - z grupy ospy i opryszczki - wykazuje bardzo mało podobieństwo do DNA komórki gospodarza .

Definicja wirusów

Próby zdefiniowania wirusów oparto na różnych ich cechach, które uważane są za najistotniejsze. Lwoff zaproponował następującą definicję wirusów: „są to ściśle wewnątrzkomórkowe, potencjalnie chorobotwórcze twory zdolne do wytworzenia zakaźnej fazy i 1) mające tylko jeden typ kwasu nukleinowego, 2) replikujące się w postaci swego materiału genetycznego, 3) niezdolne do wzrostu i bezpośredniego podziału, 4) pozbawione układu Lippmana (tj. układu enzymów katalizujących procesy energetyczne)”.

Definicja Lurii brzmi: „wirusy są jednostkami (tworami), których genom jest cząsteczką kwasu nukleinowego (DNA lub RNA) odtwarzającą się wewnątrz żywych Komorek i wykorzystującą ich aparat syntetyzujący do kierowania syntezą wyspecjalizowanych cząstek, czyli wirionów, zawierających wirusowy genom i przenoszących go do innych komórek”.

We wszystkich definicjach podkreślone są dwie najistotniejsze cechy wirusów: posiadanie własnego materiału genetycznego, który po dostaniu się do komórki gospodarza zachowuje się jak jej część składowa oraz zakaźność formy zewnątrzkomórkowej wirusa.

Pochodzenie wirusów:

1)wirusy są pochodzenia endogennego, były komponentami komórek, które się uwsteczniły i stały się zależne od komórek gospodarza

2)przedkomórkowe formy życia, wyprzedziły formy bakteryjne

3)ewolucja wsteczna- uwstecznienie pasożytów (riketsje) zupełnie utraciły możliwość do samodzielnego życia poza komórką gospodarza

Ewolucyjne pochodzenie wirusów:

1)wywodzą się z wolnożyjących, były składnikami komórek, które stały się autonomiczne

2)przypominają geny, które zdobyły zdolność istnienia niezależnie

Otoczone osłoną białkową jednego typu. W środku kwas nukleinowy. Białko jednego typu powielone wielokrotnie, Dodatkowa warstwa lipidowa otaczająca osłonkę białkową. Całość zorganizowanej cząsteczki to wirion. Płaszcz to kapsyd. Kapsyd składa się z jednostek- kapsomerów.

Kształt wirusów:

1)helikoidalny (pałeczka)

2)ikozeidalny (kuleczka)

3)helikoidalny (spirala)

4) złożony (kulisto - pałeczkowaty)

Podstawy klasyfikacji wirusów:

1)rodzaj kwasu nukleinowego, jego struktura drugorzędowa, mechanizm replikacji wirusa

2)rodzaj, budowa, m.in. symetria, liczba kapsydów, obecność lub brak otoczki (płaszcza)

3)obecność swoistych enzymów w wirusie, zwłaszcza polimeraz DNA i RNA, związanych z replikacją

4)wrażliwość na działanie czynnikow fizycznych i chemicznych

5)właściwości immunologiczne

6)naturalne drogi przenoszenia

7)tropizm w odniesieniu do organizmu gospodarza, jego tkanek i komórek

8)chorobotwórczość, zdolność do tworzenia ciał wtrętnych

9)symptologia chorób, które wywołują

Taksonomia:

1. Morfologia:

-wymiary

- kształt

-brak lub obecność otoczki

2. właściwości fizykochemiczne:

- wrażliwość na jony magnezu

- stabilność termiczna

- odporność na rozpuszczalniki, detergenty

3.genom:

- sekwencje

- stosunek G:C

4. właściwości biologiczne:

- antygenowe

- właściwości biologiczne (do czego dąży wirus_)

- sposób przenoszenia

- rozmieszczenie geograficzne

-tropizm

Wirusy bakteryjne:

-wykazują duży stopień swoistości, ścisłe pokrewieństwo w jednym gatunku (w biotypach, gatunkach)

- duża specyficzność w działaniu między wirusem a bakterią

- spotykane w każdym środowisku

-2 formy:: lityczna (powoduje rozpad komórki) i lizogenia

- widoczne pod mikroskopem elektronowym

- sprawdzanie czy wirusy istnieją: hodowla (płynna lub stała) i podejrzenie że są bakteriofagi:

1. nanosimy na podłoże hodowlane gęstą hodowle drobnoustrojów

2. pozostawiamy na pewien czas

3. nanosimy zawiesinę faga

4. jeżeli fag jest swoisty to następuje strawienie komórki bakteryjnej - powstają łysinki (puste miejsca). Można wyliczyć ile cząstek powstanie w takim środowisku.

Działanie faga litycznego w środowisku:

- bakteriofag szuka miejsca, specyficznego receptora na komórce bakteryjnej

- gdy znajduje, przyczepia się (wykorzystuje płytkę i nóżki)

- enzymy nadtrawiają ścianę komórkową bakterii. Nóżka (ogonek) jest kurczliwy, ułatwia wnikanie DNA

- następuje wstrzykiwanie materiału genetycznego do wnętrza komórki

- części zewnętrzne zostają na zewnątrz i rozpadają się

- DNA wnika i następuje podporządkowanie metab0olizmu. Komórka pracuje na rzecz pasożyta.

- następuje replikacja materiału genetycznego- tworzenie poszczególnych cząsteczek wirusa, które ulegają asocjacji i powstaje wirion

- po utworzeniu dużej ilości wirionów następuje rozpad komórki

Fazy:

1- poszukiwanie bakterii specyficznej dla danego bakteriofaga

2- absorpcja

3- penetracja

4- faza eklipsy (wyczekiwania)

5- replikacja

6- dojrzewanie

7- liza

Aby powstał wirus, np. T4 (parzysty wirus) dla poszczególnych fragmentów potrzebne są różne ilości genów do powstania części:

- 19 genów - ogonek

- 16 genów - główka

- 5 genów- włókna ogonka

Wykorzystanie w lecznictwie, bakteria chorobotwórcze- nie zostało to wykorzystane. Technologia żywności 0 ogromne znaczenie. Nadmierna ilość bakteriofagów (szczepionki mleczarskie) powoduje zniszczenie bakterii.

Konwersja lizogenia:

Zakażenie bakterii przez bakteriofaga może jednak spowodować wystąpienie nowych cech, nawet bez udziału transdukcji. Powszechnie występującą nową cechą bakterii lizogennych jest ich oporność na ponowne zakażenie takim samym lub pokrewnym fagiem.

Corynebacterium diphtheriae (maczugowiec błonicy, dyfteryt) wytwarza toksynę tylko wtedy, gdy znajduje się w stanie lizogennym i zawiera w swoim genoforze faga. Objawy chorobowe występujące przy błonicy są spowodowane przez szkodliwe działanie toksyny na organizm ludzki. A zatem tylko maczugowiec błonicy w stanie lizogennym jest dla człowieka chorobotwórczy. Takie zjawisko pojawiania się nowej cechy po lizogenizacji bakterii a niebędące procesem transdukcji określono jako konwersja lizogenia.

Wirusy roślinne:

1. Całkowite zniszczenie roślin

2. Skarłowacenie

3. Tylko i wyłącznie z DNA

4. Wirus mozaiki tytoniowej:

-forma helikoidalna

- kapsyd złożony z kapsomerów

- w środku zwinięty RNA

5. Część wirusa odpowiadająca za zjadliwość to RNA, osłonki białkowe nie wykazuję tego

6. musi dojść do uszkodzenia mechanicznego tkanki - wtedy może nastąpić wniknięcie RNA
7. Po wniknięciu następ uje replikacja i krążenie cząstek wirusowych (rozprzestrzenianie w materiale roślinnym)

8. Zakażenie 1 wirusem roślinnym wywołuje odp. na zakażenie innych wirusów

9. objawy:

- chloroza liści

- liściozwój

- całkowite zamieranie roślin

Stabilizatory wirusów:

- w niskiej temperaturze przezywają

- pH od 4 do 9

- wrażliwość na promienie UV, promienie X, barwniki przeżyciowe, błękit tomidynowy, czerwień obojętna- barwniki łączą się z materiałem genetycznym i wirus staje się wrażliwy na światło dzienne

Wirusy zwierzęce:

1) budowa:

- genom DNA lub RNA

- kapsyd osłaniający materiał genetyczny

- otoczka białkowo- lipidowo- węglowa

- morfologia (kształt):

-prawie kuliste- koliczne(?)

- spiralne- helikoidalne

- o strukturze złożonej

- pasożyty bezwzględne

- aby doszło do replikacji musi być gospodarz

- znajdują miejsca w organizmie zwierzęcym

- drogi wejścia:

-oddechowa (układ oddechowy, górne drogi oddechowe), np. wirus grypy

- układ pokarmowy

- zanieczyszczone produkty żywnościowe

- woda

- owoce morza

- nie wszystkie zatrzymują się w układzie pokarmowym

- drogą płciową: wirus grypy, wirus opryszczki

To były zakażenia wirusowe zewnętrzne

Droga pionowa przenoszenia wirusów:

- jest on w organizmie

- bezpośrednio od matki do płodu

- przez krew, mleko

- wirus opryszczki- niebezpieczny dla noworodka

- wirus HIV

Od czego zależy zakażenie:

- od wieku

- stanu fizjologicznego

- odporności

Wiek:

1-najmłodsi

2-noworodki

3-płody

4-osoby starsze

Stan fizjologiczny:

1-u osób i dzieci o słabym stanie fizjologicznym

2-niedożywieni

3-odra powoduje wówczas śmierć

Zakażenie bezobjawowe (bo duża odporność gospodarza albo był uodporniony przez szczepienie):

1. 80% z wirusem Heinego-Medina wirus wydalany i nie ma objawów chorobowych

2. okres utajenia - bytność wirusa w organizmie

3. wirus opryszczki (objawy):

- schorzenie skóry

- pozostaje w zwojach nerwów: trójdzielnego i krzyżowego

- w stanie osłabienia wirus drzemiący reaktywuje się: następuje wykwit opryszczkowy

- wirus powodujący ospę wietrzną:

- utaja się

- w pewnych okresach inne objawy- półpasiec

-stan stałego zakażenia wątroby typu C (chroniczna infekcja)

- wirus HIV- nosicielstwo przez wiele lat

Szczepionki:

1) szczepionki żywe- przyczyna zachorowań wielu dzieci, np. Heinego-Medina

-ateunowane wirusy (osłabione):

- polio

- świnka

- różyczka

2) szczepionki z inaktywowanych (zabitych) wirusów:

- grypa

- zapalenie wątrobowe typu A

3) szczepionki „podjednostkowe”

- zapalenie wątrobowe typu B

4) szczepionki DNA

Antybiotyki:

„anty-bios” - przeciw życiu (Wajsman) antybiotyki (od 40r. XXw. produkcja)

1- środki antybakteryjne

2- wyciąg z bakterii (G-) Pseudomonas aeuruginosa - okazał się toksyczna dla organizmu jak i dla drobnoustrojów

3- tyrotrypsyna- wyciąg z Bacillus brevis również szkodliwa

4- 1940 Florey i Chaine- wykorzystali spostrzeżenie Fleminga, hodowla Staphylococcus ureus- penicylina

Cechy antybiotyków:

1- nie powinien być toksyczny dla organizmu

2- nie może działać alergicznie

3- powinien dobrze rozpuszczać się w wodzie

4- misi być chemicznie trwały

5- nie może ulegać zbyt szybkiej degradacji metabolicznej w organizmie (zbyt szybko rozkładany przez enzymy)

6- nie powinien wywoływać oporności

7- zdolność do szybkiego wiązania się z białkami krwi

8- produkcja antybiotyków powinna być jak najtańsza

Podział antybiotyków:

1. Biosynteza naturalna

- poprzez organizmy

- oczyszczania

- często już drobnoustroje nabrały oporności

2. Biosynteza kierowana

- dodanie do pożywek ściśle określonych składników, podczas biosyntezy naturalnej wchodzą w ciąg metaboliczny

3. Modyfikacja chemiczna

- synteza naturalna bądź kierowana i odpowiednie przetworzenie metodami chemicznymi i laboratoryjnymi

Bakterie nitkowe, glebowe produkują najwięcej antybiotyków.

1. promieniowce - Actinomycetes

- rodzaj streptomyces

- rodzaj Nocurdina

2. grzyby strzępkowe: Aspergillus

- Penicilium

-Aspergillus

- Cephalosporium

3. Bakterie właściwe:

- rodzaj Bacillus

- rodzina Bacillaceae

Najważniejsze grupy antybiotyków:

	Drobnoustroje wytwarzające
Penicyliny i cefalosporyny	Penicilium, Aspergillus, Cephalosporium
Aminogliozydy: -Streptomycyna - Neomycyna - Karamycyna - Gantamycyna	Sreptomyces
Chloromycetyna (synt. Chloramfenikol)	Sreptomyces
Tetracykliny	Sreptomyces
Nowobiocyna	Sreptomyces
Rifamycyny: - Rifamid - Rifampicyna	Sreptomyces
Makrolidy: - Eytromycyna -oleandromycyna -Spiramycyna -Karbomycyna - Sosomycyna	Sreptomyces
Lnkamycyna	Sreptomyces
Glutarimidy: -Cykloheksamid	Sreptomyces
Polieny: -Nystatyna - Kandycydyna - Amfoteryczna - Trichomycyna	Sreptomyces
Polipeptydy: -Bacytracyna - Tyrocydyna - Polimyksyna - Edeina	Bacillus
Autiromycyny	Sreptomyces

I. Antybiotyki interferujące z biosyntezą ściany komórkowej

- penicylina

-cykloseryna

-bacytracyna

- nowobiocyna

- wankomycyna

- rustocetyna

II. Antybiotyki uszkadzające błonę cytoplazmatyczną:

- peptydowe

- polienowi

III. Antybiotyki hamujące metabolizm kwasów nukleinowych na różnych poziomach syntezy i syntezy białka:

Replikacja DNA	-mitomycyny - porfiromycyny - edeina - bleomycyna - fleomycyna
Transkrypcja	-aktinomycyny - chromomycyny - rifamycyna - kordycepina
Oba procesy	- antracykliny
Powstanie R-CH3CO tRNA	-borelidyna
Translacja	-chloramfenikol -puromycyna - streptomycyna - neomycyna - kanamycyna - tetracykliny - makrolidy: erytromycyna i karbomycyna - linkomycyna - cykloheksimid

ODPORNOŚĆ ORGANIZMU

Mechanizmy obronne przed drobnoustrojami:

1)odporność nieswoista (wrodzona)

Neutrofile- patrolują krwioobieg, mat kom. cytotoksyczne, wyspecjalizowane w likwidacji wirusów

-skóra, kwaśne środowisko

-pot, ślina

-kaszel, biegunka

-wymioty

-lizozym- w łzach

2)odporność swoista (nabyta)

- limfocyty pomocnicze

-limfocyty B

-limfocyty T cytotoksyczne

-aktywowane makrofagi

Ad.1

Skóra- najbardziej skuteczna bariera ochronna, zapobiega wnikaniu i rozwojowi drobnoustrojów. Złuszczanie naskórka- usuwanie bakterii

Środowiska kwaśne- ograniczenie wzrostu bakterii, obecność flory bakteryjnej- zabijanie bakterii

Warstwa mucynowa

(śluzowa)- zatrzymanie bakterii, uniemożliwia wnikanie do dalszych warstw organizmu, wyścieła układ pokarmowy

Laktoferyna- białko wiążące żelazo, ten pierwiastek staje się niedostępny dla drobnoustrojów, które potrzebują go w swoim metabolizmie

Lizozym- enzym w mucynie, neutralizuje/ hydrolizuje części ściany podstawowej bakterii- hydroliza

Defensyny- mogą powodować perforację błon komórkowych bakterii, powodując ich neutralizację (występują w warstwie mucynowej)

Mucyna jest nieustannie usuwana i zastępowana nową. Komórki co pewien czas też są usuwane.

Neutrofile- komórki „żerne”, które wędrują do miejsca gromadzenia się drobnoustrojów. Pochłaniają i zabijają bakterie.

Pochłanianie i zabijanie bakterii przez neutrofile:

Fagosom ulega fuzji z lizosomom zawierającym liczne składniki toksyczne dla bakterii. Większość bakterii jest zabijana i degradowana przez te składniki. Fragmenty bakterii są wydalane do środowiska zewnętrznego.

Ad2:

Powstaje w momencie wniknięcia drobnoustroju do organizmu, do głębszych warstw organizmu (układ pokarmowy, krwionośny)

Limfocyty- cytotoksyczne, atakują wirusy, mają zdolność do rozpoznawania i zabijania wirusa.

-bakterie z otoczką aktywującą org.

-ułatwiają neutrofilom fagocytozę, wytwarzane w org. przeciwciała głównie immunoglobuliny, które reagują z częścią polisacharydową bakterii czyli antygenem.

Odpowiedź nie jest tak szybka jak odpowiedź nieswoista. Pierwsza odpowiedź immunologiczna trwa długo i jest jednorazowa. Następnym razem jest już szybsza, bo mamy już przeciwciała do zwalczania tego drobnoustroju. W organizmie wytwarzane są komórki pamięci po kontakcie z antygenem.

Szczepionki- pozbawione cech chorobotwórczych lub osłabiona surowica lub martwe komórki.

Odporność:

1) wrodzona (nieswoista)

2) nabyta (swoista)

-czynna (wytwarzana przez organizm, długotrwała)

-naturalna (powstaje w wyniku kontaktu z patogenem)

-sztuczna (szczepionki)

-bierna (otrzymywana przez organizm, krótkotrwała, nie ma kom pamięci)

-naturalna (uzyskana od matki w mleku lub przenika przez łożysko)

-sztuczna (surowica)

Immunoglobuliny- syntetyzowane przez limfocyty. Miejsce wiążące antygen (złożone z 1 łańcucha lekkiego i 1 łańcucha ciężkiego) rozpoznaje specyficzne epitopy. Fragment Fc zawiera miejsce wiążące się z receptorem powierzchniowym komórek żernych oraz miejsce wiążące dopełniacz. W ciele człowieka immunoglobuliny M jako pentamer a Ig jako dimer. W tworzeniu dimeru Iga , pentameru IgM uczestniczy łańcuch I. W ciele człowieka IgG występuje w postaci monomerów, IgM jako miejsce wiążące antygen, gentamer, Iga jako dimer.

Immunologia- nauka zajmująca się odpornością organizmu na czynniki chorobotwórcze i toksyczne, niektóre związki chemiczne.

Antygeny- rozmaite białka (glikoproteiny, lipidy i sacharydy Komorek i drobnoustrojów) oraz substancje organiczne i nieorganiczne pochodzenia abiotycznego.

Antygeny:

1) Immunogenność - zdolność wywołania odpowiedzi organizmu np. w postaci przeciwciał

2) Antygenowość- zdolność do swoistego reagowania z przeciwciałem lub aktywną uczuloną komórką

Wniknięcie antygenu do dróg:

1) odpowiedź nieswoista ( wrodzona)- wytwarzanie naturalnych barier ochronnych

2) odpowiedź swoista - namnażanie limfocytów B i T i makrofagów

Bariery naturalne organizmu:

1)morfologiczne (skóra, błony śluzowe przewodu pokarmowego i płuc

2) fizjologiczne- enzymy trawienne, łzy, inne wydzieliny, kaszel, biegunka

3) immunologiczne- granulocyty

Po wniknięciu antygenu do komórki/ organizmu układ odpornościowy syntetyzuje i uwalnia przeciwciała.

Pamięć immunologiczna- silniejsze i szybsze reagowanie na każdy następny kontakt z określonym antygenem.

Surowice- (odpornościowe)- zawierają gotowe przeciwciała, są podawane organizmowi, gdy nie można szybko uruchomić mechanizmu odporności czynnej.

Szczepionki- preparaty zawierające żywe lub pozbawione zjadliwości drobnoustroje lub ich elementy.

---