BAKTERIOLOGIA

2010. 01. 08

1. Morfologia bakterii:

• bakterie należą do jednych z najprostszych organizmów jednokomórkowych

• każda komórka bakteryjna jest organizmem niezależnym od innych komórek tego samego gatunku i może żyć i rozmnażać się niezależnie od innych

• wszystkie komórki organizmów żywych dzielą sie na dwa rodzaje:

• komórki bardziej prymitywne w swojej organizacji, budowie i czynnościach (prokariota)

• komórki wyżej zorganizowane (eukariota)

• Cechy różniące prokariota od eukariota:

• brak wyraźnie wyodrębnionego jądra komórkowego otoczonego błoną jądrową

• brak mitochondriów u organizmów prokariotycznych

• bakterie należą do organizmów prokariotycznych, pomimo tego można wyodrębnić w komórce bakterii pewne struktury

3. Bakterie są tworami jednokomórkowymi:

• przeciętna wielkość komórki bakterii waha się od 1 - 5 µm, czasami osiągają wielkość do 45 µm

• kształt komórki bakterii może być kolisty, cylindryczny lub spiralny:

• formy koliste - ziarniaki

• formy cylindryczne - pałeczki, laseczki

• formy spiralne - krętki

• Niektóre gatunki bakterii charakteryzują się specyficznym układem, np. ziarniaki układające się po 2 komórki (dwoinki), w grona (gronkowce), w łańcuszki (paciorkowce). Stwierdzenie takiego charakterystycznego układu jest pomocne w diagnostyce. Zazwyczaj są to komórki wywodzące się z tego samego gatunku, identyczne, chociaż czasami pojawiają się komórki polimorficzne, odbiegające wielkością od form typowych.

• Jedną z podstawowych struktur bakteryjnych występującą prawie zawsze (są wyjątki) jest ściana komórkowa. Ściana komórkowa jest elastyczną półprzepuszczalną strukturą otaczającą komórkę i nadającą jej kształt. Bakterie mogą posiadać jeden z dwóch typów ściany komórkowej:

• I grupa bakterii - ściana komórkowa jednowarstwowa i jest głównie zbudowana z peptydoglikanu, w jej składzie znajdują się też kwasy tejchojowe i specyficzne białka

• II grupa bakterii - posiada ścianę komórkową zbudowaną z trzech różniących się warstw:

• najbardziej wewnętrzna, zbudowana z peptydoglikanu

• środkowa zawierająca dużo tłuszczów

• najbardziej zewnętrzna zwana błoną zewnętrzną składa się z lipidu A, polisacharydów i oligosacharydów

• Różnice w budowie ściany bakteryjnej rzutują na zdolność do barwienia się bakterii w metodzie Grama, która jest podstawową metodą barwienia bakterii. W metodzie grama używa się dwóch barwników - fioletu krystalicznego i fuksyny:

• komórki z I grupy bakterii barwią się na czerwono (Gram dodatnie)

• komórki z II grupy bakterii barwią się na fioletowo (Gram ujemne)

7. Błona cytoplazmatyczna:

• DNA - molekuła pełniąca rolę jądra (nośnika genów, odpowiedzialna za dziedziczenie)

• rybosomy i polirybosomy (odpowiedzialne za syntezę białek)

• fimbrie (ułatwiają przyleganie do nabłonka, fimbrie płciowe - pile - biorą udział w procesach płciowych)

8. Bakterie mogą żyć i rozmnażać się w określonych warunkach środowiska. Bakterie do swojego rozwoju potrzebują właściwego dla nich pożywienia. Ze względu na zapotrzebowanie odżywcze wyróżnia się dwa typy bakterii:

• autotroficzne (samożywne)

• heterotroficzne (cudzożywne)

9. Bakterie autotroficzne potrzebują pewnych związków nieorganicznych. Wszystkie procesy życiowe wymagają energii. Jedne gatunki bakterii autotroficznych mogą czerpać energię potrzebną do ich procesów życiowych ze światła, i są one określane jako bakterie fotosyntetyczne. Inna grupa bakterii może czerpać energię z procesów chemicznych, określane są jako chemosyntetyczne. Bakterie heterotroficzne wymagają jako pożywienia związków organicznych, takich jak węglowodany, białka, lipidy. Bakterie odżywiają się na drodze osmozy, absorbując małe cząsteczki pożywienia poprzez ścianę komórkową i błonę cytoplazmatyczną.

10. Wszystkie procesy życiowe komórek bakterii są uwarunkowane aktywnością enzymów bakteryjnych. Enzymy są białkami produkowanymi przez komórki bakterii i wyróżnia się:

• enzymy zewnątrzkomórkowe - po wyprodukowaniu przez komórkę są wysyłane na zewnątrz do środowiska i działają niezależnie od komórki, która je wyprodukowała; ich celem jest pocięcie drobnych substancji pokarmowych na molekuły, które mogą zostać wchłonięte przez komórkę

• enzymy wewnątrzkomórkowe - biorą udział w procesach metabolicznych komórki bakterii, umożliwiają rozłożenie wchłoniętych molekuł na struktury potrzebne komórkom do życia; w komórkach heterotroficznych enzymy wewnątrzkomórkowe znajdują się w błonie cytoplazmatycznej i rybosomach

11. Oprócz odpowiedniego pożywienia bakterie do rozwoju potrzebują właściwej temperatury. Ze względu na wymagania temperaturowe bakterie dzielą się na trzy grupy:

• temperatura minimalna dla bakterii to +18°C

• temperatura optymalna to +37°C

• temperatura maksymalna to +55°C

12. Ze względu na zapotrzebowanie tlenowe bakterie dzielą się na:

• bezwzględne tlenowce (żyją tylko w warunkach tlenowych)

• bezwzględne beztlenowce (tlen jest czynnikiem zabójczym)

• fakultatywne beztlenowce (żyją zarówno w warunkach beztlenowych jak i tlenowych)

• bakterie mikroaerofilne (małe ilości tlenu, gorące źródła)

13. pH środowiska - dla większości gatunków bakterii właściwym środowiskiem jest środowiska obojętne lub lekko zasadowe (pH = 7,0 - 7,2).

14. Innymi warunkami są: obecność wody i ciśnienia izotonicznego roztworu. Jeśli wszystkie warunki są spełnione, bakterie zaczynają się rozmnażać. Bakterie najczęściej rozmnażają się poprzez podział prosty, w którym z jednej komórki powstają dwie potomne. W trakcie podziału komórki dochodzi do replikacji bakteryjnego DNA i obie komórki potomne dziedziczą materiał genetyczny komórki macierzystej. Czasem w trakcie replikacji DNA może dojść do błędu i wówczas komórki potomne mogą nabyć nową cechę (mutanty). Teoretycznie z jednej komórki w ciągu doby może powstać niewyobrażalna liczba bakterii. Czynniki ograniczające rozmnażanie bakterii:

• ograniczone pożywienie

• temperatura

• produkty bakteryjnej przemiany materii działające toksycznie na komórki

15. Człowiek żyje w otoczeniu drobnoustrojów:

• płód jest jałowy, ale w czasie porodu noworodek nabywa pierwsze drobnoustroje z kanału rodnego, następnie od personelu szpitalnego, matki, rodziny, z powietrza, z pokarmem

• te gatunki, które mogą przylgnąć do różnych powierzchni ciała i znajdują dobre warunki do rozwoju, kolonizują określone regiony ciała stanowiąc florę fizjologiczną

• flora fizjologiczna jest korzystna dla człowieka, gdyż:

• zasiedlając określone regiony nie dopuszcza do rozwoju gatunków chorobotwórczych

• drobnoustroje niechorobotwórcze mogą produkować metabolity działające antagonistycznie do bakterii chorobotwórczych

• mogą stymulować układ odpornościowy człowieka

• florę fizjologiczną człowieka tworzą bakterie saprofityczne, symbiotyczne i oportunistyczne

• do flory saprofitycznej zalicza się gatunki niechorobotwórcze, pochodzące z otoczenia, które zasiedlają pewne obszary ciała, ale nie są zdolne do wywoływania schorzeń

• bakterie symbiotyczne - gatunki, które bytują w różnych regionach ciała, zasadniczo nie wywołują w tych regionach schorzeń, ale obecność tych gatunków jest korzystna dla człowieka (E. coli w jelitach, pałeczki kwasu mlekowego w pochwie); czasem bakterie symbiotyczne rozwijając się w innych regionach ciała mogą być przyczyną choroby

• bakterie oportunistyczne znajdują się głównie w śluzówkach; w przypadku osłabienia odporności człowieka mogą być przyczyną schorzeń (Streptococcus pneumoniae często rezydujący w gardle u ludzi)

16. Flora fizjologiczna skóry:

• skóra ze względu na swoją budowę nie stwarza dobrych warunków dla rozwoju bakterii

• skóra jest bardzo narażona na kontakt z drobnoustrojami

• flora bakteryjna skóry dzieli się na florę stale rezydującą i florę przejściową

• flora rezydująca stale:

• gatunki bardzo silnie przylegające do naskórka, trudno je usunąć poprzez mycie (mikrokoki, dyfteroidy)

• wewnątrz gruczołów łojowych rezydują bakterie z rodzaju Propionibacterium, które mogą ograniczać się do powstania stanów zapalnych określanych jako trądzik młodzieńczy

• flora przejściowa:

• największą liczbę bakterii stwierdza się na dłoniach, stopach, głowie i w okolicy odbytu

• florę przejściową tworzą gatunki dostające się na skórę przypadkowo

• gatunki te nie potrafią silnie przylegać do naskórka i nie znajdują na skórze dobrych warunków do rozwoju

• Flora fizjologiczna przewodu pokarmowego i moczowo - płciowego:

• jama ustna i nosowo - gardłowa:

• liczne gatunki bakterii tlenowych i beztlenowych

• flora fakultatywna i oportunistyczna

• fakultatywne - paciorkowce z grupy vividans, ziarniaki Gram-ujemne niechorobotwórcze, pałeczki kwasu mlekowego

• flora oportunistyczna - Streptococcus pneumoniae, gronkowce, pałeczki jelitowe i dwoinki nieżytowe

• żołądek - Helicobacter pylori

• jelita - bardzo zróżnicowana flora bakteryjna (w 1 gramie kału od 1012 do 1014 komórek bakteryjnych - komórki beztlenowe - 95% masy bakteryjnej); najliczniejszy gatunek bakterii tlenowych - E. coli w jelicie grubym

• pochwa - bakterie kwasu mlekowego

• końcowy odcinek cewki moczowej - flora oportunistyczna, pałeczki E. coli, Proteus i Pseudomonas

18. Drobnoustroje chorobotwórcze posiadają czynniki nasilające wywołanie choroby, jak wirulencję, czyli zjadliwość. Na zjadliwość zarazka składają się:

• jego zdolność do rozprzestrzeniania się w zakażonym organizmie

• jego toksyczność, czyli zdolność wytwarzania toksyn

19. Zdolność do rozprzestrzeniania się zarazka po organizmie jest uwarunkowana:

• działaniem enzymów zewnątrzkomórkowych, które rozkładają tkanki człowieka, a także czasami przeciwciała

• obecnością pewnych struktur komórkowych, np. posiadanie otoczek utrudniających fagocytozę

20. Wiele gatunków bakterii może wytwarzać toksyny - substancje działające toksycznie na organizm człowieka. Wyróżnia się egzotoksyny i endotoksyny. Egzotoksyny są wytwarzane przez żywe komórki bakteryjne, mają budowę białkową i wykazują działanie swoiste, tzn. wywołują charakterystyczne objawy choroby. Z niektórych egzotoksyn można wyprodukować szczepionki. Takie szczepionki określa się mianem anatoksyn lub toksoidów. Endotoksyny są najbardziej zewnętrzną strukturą ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych. Mogą być uwalniane do organizmu po śmierci i rozpadzie komórki. Endotoksyny różnych gatunków bakterii Gram-ujemnych nie wykazują działania swoistego, gdyż mało różnią się w swojej budowie chemicznej. Z endotoksyny nie można przygotować szczepionki. Objawy kliniczne spowodowane przez uwolnienie się endotoksyny bakteryjnej zawsze wykazują powstanie objawów klinicznych charakteryzujących się:

• leukocytozą

• podwyższeniem temperatury ciała

• spadkiem ciśnienia tętniczego

• w ciężkich przypadkach może dojść do rozwinięcia się wstrząsu endotoksycznego

• mogą pojawić się objawy alergiczne

• wirulencja drobnoustroju nie jest cechą stałą

21. Zakażenie i choroba zakaźna - pierwszym etapem prowadzącym do choroby jest zakażenie - wtargnięcie drobnoustroju do organizmu i jego zdolność przeżycia w tym organizmie przez pewien czas. Zakażenie nie jest równoznaczne z zachorowaniem. Żeby doszło do zakażenia, drobnoustrój musi wniknąć do organizmu i przylgnąć do nabłonka. Jeśli przylgnąwszy drobnoustrój znajdzie dla siebie właściwe warunki do rozwoju, zacznie się rozmnażać, kolonizując określony region. W przypadku bakterii chorobotwórczych w miejscach skolonizowanych przez bakterie pojawia się wysoka koncentracja enzymów i toksyn, które uszkadzają nabłonek. Odsłonięta błona śluzowa staje się wrażliwa na penetrację bakterii i ich toksyn, które mogą przedostawać się do głębszych warstw tkanki lub nawet do krwi. W reakcji na penetrację bakterii i ich toksyn organizm reaguje poprzez proces chorobowy. Aby doszło do choroby:

• organizm musi być wrażliwy na atakujący gatunek drobnoustroju

• drobnoustrój musi wniknąć przez właściwe dla niego wrota i w odpowiedniej liczbie

• drobnoustrój musi być odpowiednio wirulentny

22. Pojawienie się objawów klinicznych choroby jest poprzedzone okresem inkubacji - czasu, jaki upływa od momenty zakażenie do wystąpienia pierwszych objawów choroby. W okresie inkubacji człowiek nie wykazuje objawów chorobowych, ale sam może być zakaźny dla otoczenia.

23. Nosicielstwo - następstwo po przechorowaniu choroby zakaźnej, w okresie nosicielstwa nie wykazuje się objawów chorobowych, nieświadome źródło zakażenia dla otoczenia.

24. Drobnoustroje mogą pochodzić z:

• flory oportunistycznej człowieka - źródła endogenne

• ze środowiska zewnętrznego - źródła egzogenne

• miejsce pobytu i rozmnażania zarazka - chory człowiek, nosiciel, chore zwierzę, otoczenie człowieka

25. Zarazek musi byś przenoszony ze źródła zakażenia do człowieka; drogi przenoszenia:

• droga bezpośrednia - kontakt z wydzielinami, wydalinami, kaszel, pocałunek, kichanie, kontakt seksualny

• droga pośrednia - produkty spożywcze, przedmioty z otoczenia chorego, insekty (insekty przenoszą zarazki biernie lub czynnie - mucha jest biernym przenosicielem, komar Anopheles jest przenosicielem aktywnym)

26. Nie każda choroba zakaźna jest chorobą zaraźliwą. Każdą chorobę wywołaną przez organizm żywy określa się jako chorobę zakaźną. Żeby doszło do epidemii, muszą być spełnione warunki:

• populacja ludzka musi być wrażliwa na określony typ zarazka

• źródło zakażenia musi wydzielać dużą liczbę wirulentnych drobnoustrojów, które łatwo przenoszą się ze źródła zakażenia na człowieka a następnie z człowieka na człowieka

• powstaniu epidemii sprzyja duże zagęszczenie ludzi żyjących na danym terenie oraz dłuższa nieobecność zarazka na tym terenie