Ćwiczenie 3: Morfologia bakterii, barwienie

1. Kształty i wielkość

A. Kuliste (0.8 - 1.2μm)

- ziarniaki - sześcianki

- dwoinki - gronkowce

- czworaczki - paciorkowce

B. Cylindryczne (1.5 - 10 μm)

- pałeczki (małe i duże)

- laseczki

C. Spiralne (3.0 - 20,30 μm)

- przecinkowce

- krętki

- śrubowce

2. Budowa morfologiczna bakterii

A. Osłonka komórkowa

B. Składniki cytoplazmy

a) DNA - chromosomalny

- plazmidowy

b) rybosomy

c) ciałka wtrętowi (zapasowe)

d) przetrwalniki

C. Struktury zewnętrzne

a) otoczka - wielocukrowi

- polipeptydowi

b) rzęski

c) fimbrie - płciowe

- zwykłe

D. Wzrost bakterii

a) podział poprzeczny (prosty) b) forma L

c) złożony (ciałko elementarne, siatkowate, wtrętowi u Chlamydii)

3. Genetyka bakterii

A. Materiał genetyczny (genotyp bakterii)

a) chromosomy (10/10 m.cz. do 4000 genów, 5x106genów)

b) plazmidy (10/6 - 10/8 m.cz. 40-50 genów)

- koniugacyjne (częściej u Gram - 25-150mln Da, 1-2 kopie/komórkę)

- niekoniugacyjne (częściej u Gram + 1-10mln Da, do 30 kopii/komórkę)

c) materiał genetyczny przekazywany przez komórkę

- sekwencje włączone - IS (1000 par zasad, transpozycja raz na 10/5-7 pokoleń)

- transpozony - samointegrujące fragmenty DNA mogą być właczane do DNA i plazmidów.

B. Mutacje bakteryjne

a) pochodzenie - spontaniczne (zmiany DNA, błedy replikacji i tworzenia par zasad, 10/6-7)

- odwrócone (raz na 10/7-8 komórek)

- doświadczalne

* chemiczne (1 na 10/3-4 komorek)

* radiacyjne (zwykle dinery tyminy)

b) rodzaje - punktowe

- niema

- zmiany sensu

- fazy odczytywania (dodanie lub odjęcie jednego nukleotydu)

- zmiany sensu

- nonsensowne (brak syntezy białka lub niefunkcjonalne łańcuchy)

- odkształcające helisę (wpływ UV)

c) naprawa - fotoliza

- enzymy (wycinanie nukleotydów: glikozylaza, egzo i endonukleaza, ligaza, polimeraza DNA)

- naprawy rekombinacyjne i SOS

d) przekazywanie DNA pomiędzy bakteriami

- transdukcja

- transformacja

- koniugacja

C. Genetyczne podstawy patogenności bakterii (fenotyp bakterii)

a) czynniki zjadliwości (adhezyny, otoczki, enzymy, toksyny)

- kodowane przez geny chromosomu- otoczki, enzymy

- kodowane przez plazmidy - adhezyny i egzotoksyny

b) drogi przekazywania genów zjadliwości

- lizogenna (maczugowce, cytotoksyna E.Coli)

- transmisja plazmidów na drodze koniugacji)

- plazmidy oporności na antybiotyki

- plazmidy enterotoksyn E.Coli

- plazmidy adhezyn E.Coli (antygeny czynników kolonizacyjnych - CFA)

- plazmidy inwazyjności np. S. dyzenterie, E.Coli

4. Enzymy bakteryjne

A. Wewnątrzkomórkowe - białka połączone z jonem nieorganicznym lub związkiem organicznym, przeprowadzają ściśle określone reakcje chemiczne

Są to: hydrolizy, transferazy, izomerazy, ligazy, liazy, fosforylazy itp.

B. Zewnątrzkomórkowe - rozkładają substrat środowiska, przygotowując substancje do odżywiania komórki

- rozkładają białka

- rozkładają węglowodany

- rozkładają tłuszcze

- rozkładają kwasy nukleinowe

- inne np. hialuronidaza, hemolizyny

C. Oddechowe np. oksydazy, oksydazy cytochromowe, peroksydazy, dehydrogenazy

5. Metabolizm komórki bakteryjnej

A. Oddychanie to suma reakcji chemicznych w komórce bakteryjnej z uwolnieniem wolnej energii. Są to sprzężone procesy utleniania i redukcji w obecności odpowiednich enzymów

Substrat - NAD - FAD - Cytochromy - Oksydaza Cytochromowa - Akceptor elektronów

• oddychanie tlenowe - końcowym akceptorem elektronów jest tlen

• oddychanie beztlenowe - końcowym akceptorem elektronów jest substancja nieorganiczna np. CO2, NO3, PO4.

• Fermentacja - końcowym akceptorem elektronów jest prosty związek organiczny np. pirogronian

Najlepszym źródłem energii dla bakterii są węglowodany a z tych głównie glukoza.

B. Metabolizm węglowodanowy - substratami są cukry, celuloza, glicerol, alkohole

1. Beztlenowy - fermentacja kwaśna, gazowa, etanolowa, mlekowa, mrówkowa, masłowa, metanowa

2. tlenowy - utlenianie heksoz oraz produktów fermentacji (kwas pirogronowy, etanol, kwas octowy)

3. rozszczepianie alkoholi niższych np. metylowy, etylowy itp.

wyższych np. glicerol, arabitol, sorbitol

4. Rozszczepianie glikozydów np. amygdaliny

C. Metabolizm azotowy

Rozkład białek pod wpływem bakterii nazywamy gniciem

- dezaminacja (H2)

- dekarboksylacja (aminy i CO2)

- hydroliza np. rozkład tryptofanu (indol, kwas pirogronowy, amoniak)

D. Redukcja azotanów (denitryfikacja) z powstaniem azotynów, amoniaku i azotu

E. Redukcja siarczanów i węglanów (siarkowodór, metan)

F. Biosynteza

- aminokwasów

- nukleotydów

- makromolekuł - DNA, RNA i białek

- peptydoglikanu

G. Końcowe produkty przemian

1. Katabolity:

- gazowe np. CO2, H2, N, NH3, H2S

- nieorganiczne np. - kwasy (mlekowy, octowy, mrówkowy itp.)

- alkohole (etylylowy, metylowy)

- aminy (histamina, kadaweryna, putresceina)

- amidy (różne, rozkładane do CO2, amoniaku i kwasów tłuszczowych

- indol, mocznik i inne

2. Anabolity:

- węglowodanowe - białkowe

- glikogen, skrobia - toksyny

- śluz - enzymy pozakomórkowe

- antybiotyki o budowie iałkowej

- tłuszczowe np. wosk, lipidy

- witaminy

- barwniki

- wewnątrzkomórkowe - różne kolory

- zewnątrzkomórkowe - pyocyanina

6. Metody wykrywania

- próby fermentacyjne

- wytwarzanie siarkowodoru

- wytwarzanie acetony, indolu

- rozkład mocznika

7. Czynniki zjadliwości (jeden lub kilka u jednej bakterii)

a) otoczki

b) adhezyny

- fimbrie lub antygeny czynnika kolonizacyjnego

- antygen o LPS-u może być adhezyjną

- białko M paciorkowców

c) czynniki inwazyjności

- antygeny plazmidu inwazyjności (Ipa) i białko Ics

- fimbrie Neisseria gonorrhoe (przyleganie + enzym lityczny)

d) egzoenzymy

- rozkładające kolagen

- rozkładające materiał komórkowy (proteinazy, lecytynazy u Clostridium)

- inaktywujące i modyfikujące antybiotyki

e) toksyny

- egzotoksyny

- endotoksyny (posocznica, wstrząs septyczny)

8. Barwienie bakterii

I. Metody barwienia

a) negatywne

b) pozytywno - negatywne

c) pozytywne

- proste

- złożone (metoda Gramma, Ziehela-Neelsena, Neisseria, Giemzy, specjalne)

II. Teorie barwienia:

a) fizyczna

b) chemiczna

4

---