GENETYKA DROBNOUSTROJÓW

Mikroflora fizjologiczna człowieka – tradycyjna nazwa mikroorganizmów występujących naturalnie w organizmie człowieka bez wywoływania objawów chorobowych.

Strefy jałowe: okres prenatalny, bliskość ognia.
Czynnik etiologiczny – czynnik wywołujący chorobę.

Mikrobiologia – dziedzina nauk biologicznych oraz codziennej praktyki w wielu dziedzinach życia społecznego, której przedmiotem badań bądź aplikacji są organizmy jednokomórkowe.

Jako dziedzina nauki mikrobiologia zajmuje się badaniem cech genetycznych i fenotypowych drobnoustrojów. Cechy fenotypowe: anatomiczne, morfologiczne, biochemiczne, toksyczne, antygenowe, serologiczne.

drobnoustrój = mikroorganizm = organizm jednokomórkowy
„mikron” – mały; „bios” – życie; „logos” – słowo [grec.]

Mikrobiologia związana jest ze wszystkimi dziedzinami życia społecznego i dyscyplinami naukowymi. Przenika je tak, jak drobnoustroje przenikają wszystkie środowiska biocenozy.

Drobnoustroje nie uznają granic, przenikają bariery ekologiczne, a nawet anatomiczne
i fizjologiczne. Brak niszy ekologicznej wolnej od drobnoustrojów. Kolonizacja jest zjawiskiem prawidłowym, ekologicznym (fizjologicznym). Zakażenie – zjawisko patologiczne.

Agregat – zbiór bakterii jednego gatunku.

Kolonia – skupisko bakterii dostrzegalna okiem nieuzbrojonym (średnica, kształt, pigment).

Biofilm – złożona wielokomórkowa struktura bakterii (i innych organizmów) otoczona warstwą substancji organicznych i nieorganicznych, produkowanych przez te drobnoustroje, wykazująca adhezję – zarówno do powierzchni biologicznych, jak i abiotycznych.

Konsorcjum.

Przemiany biokataliczne przeprowadzane przez drobnoustroje: mineralizacja, immobilizacja, utlenianie, redukcja, adhezja, polimeryzacja, frakcjonowanie.

Metody badawcze w mikrobiologii:

• hodowlane;

• biochemiczne (enzymatyczne);

• serologiczne;

• genetyczne;

• mikroskopowe.

Podział metod badawczych w oparciu o środowisko badań: in vitro, in vivo, in situ, in silico.

Miarą chorobotwórczości jest zjadliwość (wirulencja).

Schemat badania:

• wyosobnienie drobnoustroju z materiału;

• wstępna obserwacja mikroskopowa;

• wyosobnienie z czystych hodowli;

• badanie właściwości morfologicznych (typ wzrostu, kolonie) i fizjologicznych (cykl rozwoju);

• badania udziału izolowanego drobnoustroju w przemianach ekologicznych lub przebiegu choroby.

Genom – jądro komórkowe złożone ze ściśle związanego kwasu deoksyrybonukleinowego, otoczonego błoną jądrową oddzielającą od cytoplazmy, z jąderkiem. Na zewnątrz jądra komórkowego występuje retikulum endoplazmatyczne z rybosomami i aparat Golgiego – zespół błon związanych z syntezą i przetwarzaniem białek.

Gatunek bakterii – jest to taka populacja, która charakteryzuje się podobieństwem DNA 70%, podobieństwem tRNA – 95% oraz stałą cechą fenotypową.

Zjawisko restrykcji i modyfikacji (RM) zostało po raz pierwszy opisane w latach pięćdziesiątych zeszłego wieku (Luria i Human, 1952; Bertani i Weigle, 1953). Zaobserwowano, że namnażanie się bakteriofagów bywa w pewnym stopniu hamowane
w zależności od rodzaju szczepu bakteryjnego podlegającego infekcji.

Nukleoid – obszar cytoplazmy nieograniczony błoną komórkową; w nim znajduje się genofor, czyli cząsteczka DNA.

Plazmidy – elementy pozachromosomowe, których informacja genetyczna nie jest niezbędna dla funkcjonowania komórki; często jednak warunkują one funkcje, które mogą dawać przewagę selekcyjną swoim nosicielom (np. aktywności kataboliczne, odporność na antybiotyki). Wielkość: kilka-kilkanaście kbp.

Kaseta genowa ma postać kolistą w cytoplazmie komórki i nie ma zdolności do replikacji,
a ramka odczytu znajdująca się w kasecie nie posiada promotora transkrypcji. Włączenie kasety do struktury integronu nadaje jej zdolność do replikacji i umożliwia ekspresję genów niesionych przez kasetę (najczęściej oporności na antybiotyki).

Transpozon – sekwencja DNA, która może przemieszczać się na inną pozycję w genomie
w wyniku procesu zwanego transpozycją. Transpozycja często powoduje mutacje i może zmienić ilość DNA w genomie. Transpozony są także nazywane „wędrującymi genami” lub „skaczącymi genami” (ang. jumping genes) oraz „mobilnymi elementami genetycznymi” (ang. mobile genetic elements).

Mezosom – wpuklenie błony komórkowej do wnętrza cytoplazmy komórek bakteryjnych,
o niesprecyzowanym w pełni znaczeniu (sugerowano m.in. rolę oddechową – analogiczną do funkcji mitochondriów w komórkach eukariotycznych, udział w replikacji DNA i podziałach komórki).

Otoczka polisacharydowa – silnym czynnikiem chorobotwórczym.

Czynniki plastyczności biochemicznej bakterii:

• mutacje;

• horyzontalny transfer genów.

Forma L bakterii – forma komórki z uszkodzoną ścianą komórkową, zdolna do tworzenia na odpowiednich podłożach charakterystycznego wzrostu – kolonie przypominają wyglądem sadzone jajko. L pochodzi od nazwiska Listera. Zjawisko uszkodzenia ściany jest wyrazem adaptacji do nowego środowiska, skutkiem zmienności organizmu.

Forma wegetatywna – przejawia aktywne cechy życia (metabolizm, namnażanie).

Forma generatywna (przetrwalna) – utajony metabolizm (nie pobiera substratów, nie wydala, nie oddycha, nie namnaża się), aż do czasu nadejścia sprzyjających warunków.

Lizozym zawarty w ślinie rozbija wiązanie 1,4-β-glikozydowe w ścianie komórkowej bakterii.

Replikacja DNA – proces biosyntezy DNA, w wyniku którego z jednej dwuniciowej cząsteczki DNA powstają dwie cząsteczki DNA identyczne z cząsteczką wyjściową. Replikacja DNA obejmuje trzy etapy: inicjację, elongację oraz terminację.

Replikon – jednostka replikacji; u bakterii obejmuje cały chromosom, u eukariotów chromosom składa się z wielu replikonów.

Ogólny podział drobnoustrojów w oparciu o cechy morfologiczne

Drobnoustroje prokariotyczne:

• archebakterie = archeony = protobakterie

• cyjanobakterie = sinice

• eubakterie = bakterie właściwe

• chlamydie

• riketsje

• mykoplazmy

• promieniowce = bakterie glebowe

• nanobakterie = ultramikrobakterie

Drobnoustroje eukariotyczne:

• glony

• grzyby

• pierwotniaki

Mikrocząstki (mikrostruktury):

• wirusy

• wirusoidy

• wiroidy

• priony (samoreplikujące się białka)

Wiek Ziemi: 5 mld lat; 2 mld lat nie było życia na Ziemi.

Skład atmosfery: amoniak, metan, CO₂, para wodna.

Praocean:

• teoria mikrosfer – Cox;

• teoria koacerwatów – Oparin;

• teoria panspermii – Thomson (XIX w.), Cohn, Arrhenius (XX w.);

• wielki wybuch.

Pionierami życia na Ziemi były cyjanobakterie (sinice), które zaczęły wydzielać tlen do atmosfery. Budowały atmosferę tlenową przez miliardy lat.

Systematyka bakterii – dziedzina mikrobiologii zajmująca się opisem różnorodności bakterii, jej przyczynami i klasyfikacją według ustalonych reguł. Systematyka bakterii bywa utożsamiana z taksonomią. Jest powiązana z bakteriologią ewolucyjną, ekologią i etologią. Zajmuje się badaniem właściwości każdego taksonu i gatunku.

Etiologia – dziedzina nauk biologicznych badająca zachowanie się organizmów głównie w ich naturalnym środowisku.

Etiologia choroby – nauka o warunkach kształtowania się i rozwoju choroby.

Klasyfikacja – postępowanie związane z zaszeregowaniem drobnoustrojów do odpowiednich kategorii systematycznych, zgodnie z zasadami systematyki.

Taksonomia drobnoustrojów – teoria i praktyka klasyfikowania organizmów w oparciu
o bardzo liczne cechy; nieodzowne są techniki komputerowe w celu uporządkowania świata drobnoustrojów.

Takson – jednostka taksonomiczna, grupa realnie istniejących, wykazujących podobieństwo organizmów dowolnego szczebla klasyfikacji hierarchicznej, wystarczająco odróżniająca się od innych grup danej rangi, by stanowić oddzielną jednostkę, formalnie wyróżnioną przez taksonoma; taksonem najniższej rangi jest gatunek.