Bakteriologia i mikrobiologia Barbara Szuberla
4.10.2006
Drobnoustroje i cząstki zakaźne - najmniejsze cząstki powodujące choroby.
Wirusy polio 0,03 mikrometra
Wirus ospy prawdziwej 0,3 mikrometra (poxvirus)
Najmniejsze bakterie są porównywane z wirusem ospy prawdziwej
Pozaszpitalne zapalenie płuc Mycoplasma 0,4 mikrometra
Chlamydia - drobnoustroje wywołujące choroby dróg płciowych porównywalne z rzeżączką.
2 podstawowe kształty bakterii;
- okrągły
- podłużny
Mogą też być
- ziarenkowce np. 2 połączone komórki lub więcej (połączone są dwoinką) 1-2 mikrometra
- pałeczki 0,5*2-3 mikrometra
- laseczki - potrafią wytwarzać endospory (endospory służ do przetrwania w trudnych warunkach środowiska
Bakterie pod względem budowy należą do prokariotów są zbudowane z komórek. To co ma budowę komórkowe nazywamy organizmami żywymi.
Prokariota - bakterie
Eukariota - grzyby, człowiek, rośliny
Różnice między prokariota a Eukariota
Eukariota - mają jądro komórkowe i wszelkie struktury związane z tym jądrem
Prokariota - nie mają jądra komórkowego, materiał genetyczny jest ułożony bezpośrednio w cytoplazmie
Eukariota - czasie podziałów komórkowych mają 2 procesy; mejoza i mitoza
Prokariota nie maja ani mitozy ani mejozy
Eukariota - procesy komórkowe zachodzą w cytoplazmie w oddzielnych przestrzeniach między sobą wskutek tego powstał system błon cytoplazmatycznych (retikulum cytoplazmatyczne)
Prokariota - wszystkie procesy zachodzą obok siebie zawęża to ilość reakcji, rybosom składa się z 2 podjednostek 30s i 50s
Eukariota - określa się jako 40s i 60s (podjednostek)
S - stała syntetyzacji Synberga (wartości stałe dla prokariotów i eukariontów są różne)
Prokariota nie mają mitochondriom
Eukariota ma mitochondriom
Prokariota jest zbudowany zacznie prościej
Mezonom - niektóre bakteria tworzą zgięcia błon cytoplazmatycznych
Rybosomy - zachodzi synteza białek, wiąże się z matrycowym RNA powoduje przyłączanie RNA do matrycy
Bakterie posiadają ścianę komórkową
Ściana komórkowa występuje w dwóch odmianach można ich odróżnić na podstawie barwienia. Bakterie gram ujemne można wypłukać. Bakterie gram dodatnie nie można wypłukać.
Gram ujemne na początku kolor fioletowy przechodzi w bezbarwny przechodzi w różowy
Gram dodatnie na początku różowy przechodzi w bezbarwny przechodzi w fioletowy
Budowa komórkowa bakterii gram dodatnich
Otoczka - zewnętrzna struktura ( nie występuje u wszystkich bakterii) otoczka jest charakterystyczna dla zapalenia opon mózgowych, zapalenia płuc
Streptococcus pnemonial - paciorkowiec - dwoinka zapalenia płuc
Otoczka jest zbudowana z wielocukrów , w wyjątkowych przypadkach otoczka może być zbudowana z białek np. bakteria wąglika
Bacillus arthracis - wąglik (laseczka)
Drugi element ściana komórkowa
Peptoglikan poza tym znajdują się kwasy teihojowe ( jednostki cukrowe w wielocukrach są połączone wiązaniami estrowymi)
Błona cytoplazmatyczna - stosunkowo cienka, w środku kulisty chromosom
Chromosom kulisty kawałek kwasu DNA o wielkości około 1-3 miliona par zasad. Pojedyncza zasada w kwasie nukleinowym nazywamy bazą.
Bakterie które mają 2 chromosomy o różnej wielkości nazywa się Burkholderia psendomallei przykładem tych bakterii są promieniowce
Streptomyces (chromosom liniowy)
Borelia burgdorrferi bakteria zwana krętkiem choroba przenoszona przez kleszcze, chromosom liniowy, borelioza z Lycue po latach nie leczona atakuje układ nerwowy
Cytoplazma - w niej znajdują się cząstki rybosomy mogą występować ziarnistości te ziarnistości mogą być wskazówką jaka to bakteria.
Bakterie gram ujemne
Pierwszą warstwą jest otoczka (może występować a nie musi).
Otoczka jest bardzo charakterystyczna dla bakterii np. Klebsiella pnaumoniae.
Druga warstwą jest ściana komórkowa
Błona zewnętrzna ( outer membrane)
Błona zewnętrzna dzieli się na;
Białka OMP
Lipoproteidy LP
Lipopolisacharydy (endotoksyna) LPS
Peptoglikan jest zbudowany inaczej niż u bakterii gram dodatnich. Peptoglikan bakterii gram ujemnych składa się z 2 cegiełek cukrowych;
NAG - n - acetylokozamina
NAM - kwas N - acetylomuraminowy przyłączony jest dodatkowo pentapeptyd (5 aminokwasów)
Te cegiełki występują naprzemiennie. W skład Peptoglikan wchodzi jeszcze kwas mykolowy.
Mycobacterium tuberculosis - gruźlica. Ta bakteria wymaga wysokiego środka dezynfekcji. Prątki gruźlicy mogą bardzo długo przetrwać.
Glikopeptyd jest sprasowany odwodniony może bardzo długo przetrwać.
Endospory są zbudowane z 3 warstw.
Endospory produkują dwa rodzaje bakterii
Najbardziej chorobotwórcze Bacillus anthtucis
Bakterie beztlenowe Clostridium ; tężca, jadu kiełbasianego, biegunki polekowe
Endospory - laseczki
Laseczki są zawsze gram dodatnie.
Proces zdobywania energii przez bakterie nazywa się metabolizm
Metabolizm - dzieli się na katabolizm i anabolizm
Katabolizm - reakcje kataboliczne mają na celu zdobycie i zmagazynowanie energii, oddychanie
Anabolizm - proces syntezy z wykorzystaniem energii
Hemoorganotrofy - zdobywają energię utleniając zredukowane związki organiczne ( inaczej związki węgla)
katabolizm - ma na celu odciągnięcie energii a następnie stworzenie innego wiązania w innym związku, gdzie energia jest już mniejsza.
Bakterie nie korzystają z bardzo wysokich energetycznych elektronów.
Podstawowe cykle metaboliczne
Glikoliza
Peptoza
Etnera - Dondoroffa występuje tylko u bakterii
Przeprowadzają jednostkę C6 do jednostki trójwęglowej
C6 - C3 powstaje energia
JednostkaC3 wchodzi w cykl Krebsa
Szereg enzymów o charakterze oksykoreduktoz poza częścią białkową zawierają część nie białkową zawierają ją;
Kofaktory - bezpośrednie narzędzia pobierają 2 elektrony z wiązania przenosząc w inne miejsca o mniejszej energii a energia jest magazynowana w ATP i GTP
NAD
NADP
FAD
Cytochromy
Systemy odpowiedzialne za gospodarkę energii to ATP i GTP ( system pompa protonowa )
Organizmy tlenowe para elektronów jest przenoszona na tlen
2 elektrony są przenoszone na cząsteczkę tlenu powstają wolne rodniki ponadtlenkowej substancje bardzo toksyczne
Dysmutaza ponadtlenkowa - enzym wyłapuje rodniki ponadtlenkowej. Wiąże się do przyspieszania procesów starzenia. W drugiej części dysmutazy ponadtlenkowej przed niewielkim napromieniowaniem nie wystarcza żywym bakteriom żeby przeżyć
2e - - O2 - O2 lub O- połączenia wolnych rodników z wodorem prowadzi do powstania H2O2 ( woda utleniona)
Aby organizm mógł przeżyć musi posiadać enzym który rozłoży H2O2 bakterie mają dwa takie enzymy; KATALOZA i PEROKSYDAZA
Bakterie tlenowe
Mają zdolność wyłapywania rodników i rozkład wody utlenionej, jeżeli któregoś z elementów nie ma bakteria ginie. Jeżeli bakteria posiada chociaż jeden z elementów bakteria wykazuje tolerancje, ale po krótkim czasie i tak w kontakcie z tlenem zginie.
Rodzaje kataboliczne
2 ciągi reakcji katabolicznych
Oddychanie tlenowe C6 - C3 - cykl Krebsa - łańcuch tlenowy lub pompa tlenowa - przeniesienie elektronu na cząstkę tlenu
Oddychanie beztlenowe taki sam ciąg procesów ostatecznym akceptorem jest związek nieorganiczny najczęściej są to azotany. Jest charakterystyczna dla bakterii żyjących w środowisku nie zachodzi u człowieka.
Fermentacja proces utleniania związków organicznych. Związek organiczny związek bardziej utleniony o słabszej energii
Podział bakterii
Bakterie bezwzględnie tlenowe
Bakterie bezwzględnie beztlenowe
bakterie względnie beztlenowe potrafią prowadzić wszystkie typy reakcji katabolicznych
Patogeny - potrafią wszystko, w każdym miejscu w organizmu względnie tlenowe
Poza organizmem człowieka oddychanie beztlenowe, w organizmie tlenowe i fermentacja
Mikroaerofile - potrafią prowadzić metabolizm tlenowy ale tlen w normalnym stężeniu je zabija 21% procent tlenu zabija. Można je hodować w warunkach 5-8%
Kapnofile - potrzebują dużej ilości CO2 wiąże go z powietrzem bez tego dodatkowego węgla nie potrafią rosnąć rosną w około 5% CO2
Bezwzględne tlenowe
Prątek gruźlicy, pałeczki. Niefermentująca jedna bakteria pałeczki gram ujemne
Bezwzględnie beztlenowe
Laseczki Clostridium gram dodatnie możliwość produkowania endospor
Pałeczki gram ujemne Beuteroides
Względnie tlenowe
Gronkowce Staphylococcus
Paciorkowce - Streptococcus
Ententococcus są związane z przewodem pokarmowym
Ziarenkowce gram dodatnie
Pałeczki jelitowe - salmonella zatrucia pokarmowe, dur brzuszny pochodzi głównie od szczurów lub myszy
- shigella ( czerwonka bakteryjna)
- escherichia coli
Rodzina Enterobacteriaceae bakterie gram ujemne
Bakterie osiągające pewną gęstość przestają się dzielić
Bakterie będące w organizmie wchodzą w skalę wzrostu
5* 108 - 1010 max gęstość
Gronkowiec rośnie 5*109
Genetyka
Genon - materiał kodujący informacje. Kodujące informacje o białkach niektórych kwasach nukleinowych.
Genom
chromosom
plazmidy - różnej wielkości
profagi - zintegrowane z chromosomem DNA wirusów
elementy ruchome genomu - są to kawałki ruchomego DNA które mogą się wbudować w chromosom lub plazmidy
kasety chromosomalne duże elementy 3 -7000 par zasad
transpozomy - (Tn)
sekwencje insercyjne (Is)
Chromosom występuje w komórce w postaci superspiral
Chromosom superspiral - musi ulec rozkręceniu potrzeb. Jest enzym który powoduje skręcanie i rozkręcanie spiral zwane TOPOIZOMERAZY 2 i 4
Rozkręcone DNA ulega dwóm procesom powielaniu i replikacji lub odczytywaniu informacji.
Najmniejszą jednostka kodująca w DNA nazywamy otwartą ramką odczynu (orof) ta ramka koduje polipeptydy może kodować również pewne typy DNA. Bezpośrednio koduje mRNA przetwarzane na polipeptydy (białka) może kodować również rRNA to jest element strukturalny , następny orf może kodować tRNA. Poszczególne geny mogą być przepisywane materiał może byś przepisywany w sposób ciągły.
Ekspresja genów
kontytutywna sposób ciągły
indukcyja - informacje z genu zostają odczytane gdy w środowisku znajduje się induktor bardziej ekonomiczne
Geny regulatorowe - kodują białko które przyłącza się do regionu gdzie zaczyna się transkrypcja (początek odczytywania)
Geny regulatorowe + transkrypcja = operon
W wyniku przepisania informacji ( transkrypcja ) z DNA na RNA powstaje mRNA
Różne geny w różnych chromosomach a podlegają tym samym genom represorowych taką struktóre nazywamy regulon (ten sam system regulacyjny)
Cistron - gen przepisany z DNA na mRNA
Gen - na DNA
Miejscem przyłączenia rybosomy nazywamy RBS
Każdy cistron ma swoje RBS
Utrata RBS jest równocenna z utratą rybosomy.
Rybozy - (tną, łączą ) enzymy spełniają rolę przy RNA i DNA
Wycinanie intronów z mRNA
Przyłączanie rybosomy do miejsca RBS
etap translacji ( odczytywanie z matrycy )
Proces RNA można zatrzymać
Interferencyjne RNA dwuniciowej
Regulacja na poziomie translacji - pewne regiony nie funkcjonują bo znalazły się w strukturze dwuniciowej
Reorganizacja genu zmiany zachodzące w obrębie DNA.
Region konserwatywny -identyfikacja genu metoda genetyczną
Region zmienny - dochodzenie zmian epidologicznych
Zmiany
Pierwszy rodzaj
mutacja punktowa
zmiana zasady na inną
zamiana purynowa - purynowa trancysja
inna na inną - transweracja
delecja wypadanie
duplikacja - powielanie
insercja odwrócenie
insercja wbudowanie dwóch systemów
transperaza - resolwaza
transpozycja - transpozony posiadają końcowe regiony komplementarne wobec siebie, jeden koniec transporonu jest w stanie połączyć się z drugim końcem transpozonu
Drugi rodzaj
Integron + kasety genowe
11.10.2006
Mechanizmy chorobotwórcze ( 5 czynników )
przeciwdziałające układowi immunologicznemu
czynniki adhezyjne
toksyny i enzymy
siderofory - odpowiedzialne za utratę żelaza z organizmu
globalne systemy regulacyjne ile bakteria czynników będzie wyprodukowane
Układ immunologiczny rozpoznanie obcych cząstek
Leukocyty funkcje żerne (białe krwinki ) granulocyty , monocyty
Komórki fagocytujące rozpoznają komórki jako czynniki obcy.
6