2.4. Charakterystyka - Budowa komórki bakteryjnej.

1. Właściwości morfologiczne i fizjologiczne bakterii.

2. Kształty bakterii.

3. Odżywianie, oddychanie, rozmnażanie się bakterii.

4. Oporność bakterii.

1. Skład chemiczny.

• Masa sucha - 20 %

• 50 % białek

• 10 % tłuszczów

• 10-20 % RNA

• 3-4 % DNA

• Pozostałe % to pierwiastki : 50 % węgla, 20 % tlenu, 10-15 % azotu, 10 % wodoru, 2-6 % fosforu

• Woda - 80 %

2. Struktury powierzchniowe.

• Osłona komórkowa

• Ściana komórkowa - nadaje komórce kształt i chroni ją przed szkodliwymi wpływami zewnętrznymi, nie występuje u kilku nietypowych bakterii, składniki strukturalne to - peptydoglikan i autolizyna

• Błona komórkowa ( cytoplazmatyczna)- struktura otaczająca cytoplazmę i stanowiąca jej barierę osmotyczną, podstawową funkcja jest wybiórczy transport różnych związków z otoczenia do cytoplazmy i odwrotnie

Struktury wewnętrzne

• Cytoplazma - zawiera wakuole, zbiorniczki, struktury błoniaste

• Nukleoid - odpowiednik jądra komórkowego, zawiera najważniejsze cechy dziedziczne, nie posiada błony jądrowej

• Rybosomy - złożone struktury składające się z kilku cząsteczek RNA i wielu cząsteczek białka , są centrami syntezy białek

• Plazmid - elementy genetyczne zbudowane z DNA, warunkują oporność na różne chemioterapeutyki, geny przekazujące zakaźność z bakterii na bakterię, warunkujące zdolność do koniunkcji

• Substancje zapasowe - stanowią główne źródło energii

• Przetrwalniki - niektóre rodzaje drobnoustrojów posiadają zdolność do ich wytwarzania, cechuje je zdolność na wysychanie i działanie środków dezynfekcyjnych oraz ciepłoodporność- przeżywają w temperaturze powyżej 100 ⁰ C

• Mezosomy - tworzą je wgłębienia błony komórkowej do cytoplazmy oraz struktury błoniaste, biorą udział przy tworzeniu błon przy podziale komórki

• Struktury zewnętrzne

• Rzęski - nitkowate twory białkowe, główny narząd ruchu

• B. wokołorzęse - rzęski na całej powierzchni

• B. jednorzęse - mają tylko jedną rzęsę

• B. czuborzęse - rzęski skupione na jednym lub dwóch biegunach

• Fimbrie- nie występują u wszystkich bakterii, są to cienkie wypustki ułatwiające bakterii przyleganie do innych komórek, zbudowane są z białek ( zwykłe i płciowe)

• Otoczka - nie u wszystkich bakterii występuje

KSZTAŁT BAKTERII

1. Kulisty - paciorkowce, gronkowce, dwoinki, pakietowce,

2. Cylindryczne - pałeczki, laseczki,

3. Spiralny - skręcone w korkociąg, są to przecinkowce, śrubowce, krętki

Gronkowce







KSZZTAŁTY BAKTERII

1. BAKTERIE KULISTE - ZIARENKOWCE




2. BAKTERIE CYLINDRYCZNE - PAŁECZKI., LASECZKI




3. BAKTERIE SPIRALNE




4. BAKTERIE Z PRZETRWALNIKAMI , OTOCZKĄ




5. BAKTERIE URZĘŚNIONE




6. GRZYBNIE




SCHEMAT BUDOWY KOMÓRKI BAKTERYJNEJ




ODŻYWIANIE BAKTERII

1. Najlepiej rosną w środowisku, które spełnia ich wymagania odżywcze.

2. Różnorodność zapotrzebowania bakterii na składniki odżywcze wywodzi się z ich zróżnicowanych możliwości biosyntezy.

Podział bakterii - kryterium składniki odżywcze.

• B. autotroficzne - jako źródło energii wykorzystują dwutlenek węgla

• B. heterotroficzne - wykorzystują węglowodany, aminokwasy, zredukowane związki organiczne

• B. halofilne - wykorzystują sód do wzrostu

• B. organotrofowe - węglowodany

• B. auksotroficzne - mogą zaistnieć tylko w szczególnych przypadkach

• B. litotroficzne - zredukowane związki organiczne

• Składniki odżywcze niezbędne do wzrostu bakterii

• Węgiel - podstawowe źródło energii

• Azot - składnik białka

Podział bakterii - przyswajanie różnych substancji odżywczych.

1. Autotrofy - samożywne , pobierają z zewnątrz tylko związki mineralne i z nich wytwarzają związki organiczne, energię uzyskują z utleniania prostych związków nieorganicznych tj. amoniak, siarka, żelazo, wodór, tlenek węgla.

2. Heterotrofy - do tej grupy należą drobnoustroje w większości nie mające zdolności do przemiany związków mineralnych na organiczne, odżywiają się gotowymi związkami organicznymi i mineralnymi jak - węglowodany, tłuszcze, białka, witaminy. W zależności od źródła pobieranego pokarmu bakterie heterotroficzne mogą być pasożytami, gdy czerpią pokarm z żywego organizmu lub saprofitami gdy odżywiają się martwą substancją

W praktyce bakteriologicznej najczęściej używanymi składnikami są:

• Woda

• Pepton

• Wyciąg mięsny

• Krew

• Surowica

• Żelatyna

• Agar

• Cukry

• Chlorek sodowy

PRODUKTY METABOLIZMU BAKTERYJNEGO.

Są to produkty przemiany materii i/lub rozpadu komórek bakteryjnych które są bardziej lub mniej toksycznie działające na organizm.

1. Toksyny - wytwarzane są przez takie bakterie jak:

• Maczugowiec błonisty

• Laseczka tężca

• Laseczka jadu kiełbasianego

• Niektóre szczepy paciorkowca

• Wyróżniamy - ektotoksyny wytwarzane wyłącznie przeżyciowo i uwalniające się do środowiska w którym bakterie żyją oraz endotoksyny które uwalniają się z drobnoustrojów dopiero z chwilą ich rozpadu w organizmie zakażonym lub in vitro

• Enzymy - pirogeny, hialuronidaza, koagulaza, streptokinaza

• Pirogeny - są to substancje pochodzące głównie z rozpadu komórek bakterii Gram- ujemnych ( Eschierchia coli)

• Hialuronidaza - enzym ułatwiający przenikanie drobnoustrojów do organizmu

• Koagulaza - powoduje powstanie wokół bakterii warstwy fibrynowej, uniemożliwiającej w ten sposób działanie mechanizmów obronnych organizmu ( oporność fagocytowa)

• Streptokinaza - powoduje rozpuszczanie włóknika ułatwia w ten sposób szerzenia się zakażenia

ODDYCHANIE BAKTERII

• Oddychanie nazywamy wszystkie procesy chemiczne zachodzące w komórce, polegające na pobieraniu tlenu ze środowiska i wydalaniu produktów utleniania - dwutlenku węgla i wody

• Wyzwolona w tym procesie energia zużywana jest na funkcje życiowe organizmu

• Rozróżniamy dwa rodzaje oddychania u bakterii:

- oddychanie tlenowe- właściwe wielu różnorodnym roślinom, ludziom, zwierzętom i niektórym drobnoustrojom ( tlenowce)

- oddychanie beztlenowe - występujące głównie u drobnoustrojów, ( beztlenowce), pasożytów przewodu pokarmowego i niektórych roślin wodnych

• Tolerancja tlenu zależy od zdolności bakterii do detoksykacji rodników nadtlenowych i nadtlenku wodoru, które są ubocznymi produktami oddychania tlenowego

• Bakterie beztlenowe nie zawierają enzymów, które są niezbędne do wykorzystywania wolnego tlenu przez żywe organizmy

• Beztlenowce energię czerpią ze złożonego cyklu fermentacji beztlenowej, której ostatecznym produktem jest kwas mlekowy.

ROZMNAŻANIE BAKTERII

• Bakterie rozmnażają się przez podział

• W cyklu rozwojowym bakterii można wyróżnić:

1. I faza- tzw. okres zastoju, w którym bakterie przystosowują się do nowego środowiska i nie rozmnażają się prawie zupełnie ( powiększają jedynie swoje rozmiary)

2. II faza - logarytmiczna, w której następuje intensywny podział bakterii. W tej fazie bakterie są już zjadliwe, zaadoptowane do środowiska, w którym się rozmnażają bez przerwy i osiągają największe rozmiary.

3. III faza - faza zwalniania wzrostu

4. IV faza- stacjonarna w której nie tylko nie obserwuje się wzrostu, lecz zaczyna stopniowo dochodzić do zmniejszenia liczby bakterii

5. V faza - faza zamierania, bakterie powstające w tej fazie wykazują już zmiany wsteczne, tracą zjadliwość i giną

WPŁYW TEMPERATURY ŚRODOWISKA NA BAKTERIE

• Rola temperatury w rozwoju bakterii jest bardzo istotna

• Poszczególne bakterie mają swoją granicę temperatury minimalną, optymalną i maksymalną

• W temperaturze minimalnej bakterie jeszcze nie giną ale już nie rosną i nie rozmnażają się

• W temperaturze optymalnej komórka bakteryjna ma najbardziej sprzyjające warunki rozwoju

• W temperaturze maksymalnej ustają już wszelkie procesy wzrostu

Uwzględniają powyższe bakterie można podzielić na trzy grupy:

1. Drobnoustroje psychrofilne - chłodnolubne - mini. 0-5⁰ C , op. 15-20⁰ C max. 25-30⁰ C

2. Drobnoustroje mezofile- średniotemperaturowe - min. 10-25⁰ C op. 30-40⁰C max. 40-45⁰C

3. Drobnoustroje termofilne- ciepłolubne- min. 25-45⁰C op. 50-60⁰ C, max. 70-80⁰ C

OPORNOŚĆ BAKTERII

• Wprowadzenie w latach 40-50 po raz pierwszy antybiotyków do lecznictwa, sprawiło że oczekiwano że całkowicie zlikwidują one choroby zakaźne.

• Szybko stało się jednak oczywiste, że oporność pewnych bakterii na niektóre grupy antybiotyków jest ich stałą, wrodzoną cechą

• Pojawienie się w początkach lat 60 gronkowców wydzielających penicylinazę zapoczątkowało nabytą oporność na antybiotyki.

• Podobne zjawisko zaobserwowano wkrótce u bakterii Gram - ujemnych.

• W miarę upływu czasu stało się jasne, że za pojawienie się szczepów opornych odpowiadają dwa podstawowe mechanizmy. Są to:

1. Mutacja

2. Przekazywanie genów oporności miedzy bakteriami, głównie przez plazmidy.

RODZAJE OPORNOSCI BAKTERYJNEJ

• Oporność pierwotna- odnosi się zwykle do cech strukturalnych ( np. przepuszczalności błony bakteryjnej ściany komórkowej) i zazwyczaj determinowana przez geny chromosomalne. Np. wszystkie szczepy ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa są oporne na większość antybiotyków, ponieważ ściana komórkowa tego gatunku ogranicza penetrację leków przeciwbakteryjnych.

• Oporność mutacyjna- wynika z mutacji chromosomalnej, która czyni bakterię niezdolną do interakcji z lekiem przeciwbakteryjnym

1. Mutacja wywołana przez swoiste białko należące do podjednostki 30S rybosomy wiążącego streptomycynę- prątki gruźlicy - Mucobacterium tuberculosis , paciorkowiec kałowy - Streptococcus faecalis.

2. Wielooporność - białka purynowe zaburzają transport antybiotyku do komórki, mutacyjne obniżenie przepuszczalności ściany lub błony komórkowej - Pseudomonas aeruginosa - pałeczka ropy błękitnej.

3. Mutacja białek wiążących penicylinę - Streptococcus pneumonice - dwoinek zapalenia płuc.

4. Mutacja polimerazy RNA zależnej od DNA - prątki gruźlicy, dwoinek zapalenia opon mózgowych - Neisseria meningitidis.

5. Zmiana gyrazy DNA - oporność na chinoliny - Escherichia coli

6. Zmiana enzymów docelowych - u bakterii opornych na sulfonamidy

7. Inaktywacja lub modyfikacja leku - Plazmidy , samoreplikujące się jednostki materiału genetycznego, zawierają geny odpowiedzialne za oporność, kodują syntezę białek .Przekazywane są zwykle drogą koniugacji lub transformacji

8. Nabywanie „nowych” genów chromosomalnych - Staphylococus aureus - gronkowiec złocisty oporny na metacylinę ( MRSA)

MECHANIZMY OPORNOŚCI BAKTERYJNEJ

1. Enzymatyczna inaktywacja leków przeciwbakteryjnych- bakterie mogą wytwarzać swoiste enzymy, które inaktywują lub modyfikują lek przed lub po jego przedostaniu się do komórki bakteryjnej. Mutacje wpływające na regulację ekspresji lub zwiększające liczbę kopii genu kodującego syntezę enzymu mogą zwiększać jego produkcję

2. Modyfikacja przepuszczalności ściany komórkowej - przepuszczalność jest pierwotnie determinowana przez budowę ściany komórkowej. U bakterii Gram - dodatnich nie jest on barierą, przeciwnie u Gram -ujemnych ściana bakterii stanowi barierę dla wielu antybiotyków - szczególnie tych, które działają na wewnątrzplazmatyczne cząsteczki docelowe i są hydrofilne. Stopień przepuszczalności ściany komórkowej różni się między gatunkami bakterii i zwykle jest związany z opornością pierwotną.

FARMACJA I B

3. Zmiana cząsteczki docelowej - Cząsteczka docelowa może znajdować się na błonie cytoplazmatycznej lub wewnątrz niej . Zasadniczo zmiana cząsteczki docelowej prowadzi do zmniejszenia powinowactwa do antybiotyków.

4. Rozwój szlaków alternatywnych - w niektórych przypadkach zmutowany enzym może ominąć blokadę syntezy spowodowanej przez antybiotyk, wykorzystując inny szlak metaboliczny

5. Aktywne usuwanie antybiotyku z komórki - oporność na tetracyklinę zależy od syntezy nowych białek transportowych, które usuwają tetracyklinę

6. Powstawanie tolerancji- nieprzepuszczalność błony zewnętrznej i inaktywacja enzymów autolitycznych sprawiają , że lek przeciwbakteryjny staje się bakteriostatycznym, a nie bakteriobójczym

MECHANIZMY -Przenoszenie oporności miedzy drobnoustrojami.

Jest to szczególnie niebezpieczne zjawisko.

• Transdukcja - ( przeprowadzam) polega na przenoszeniu plazmidów, odpowiedzialnych za oporność na antybiotyki z bakterii na bakterię za pośrednictwem bakteriofaga

• Koniugacja - ( sprzęganie się) przeniesienie cechy oporności z komórki opornej na komórkę wrażliwą w następstwie połączenia się dwóch komórek

• Transformacji - ( przekształcanie ) zmiana dziedzicznych właściwości bakterii jednego szczepu pod wpływem pobranego przez nie kwasu DNA innego szczepu, umierająca bakteria uwalnia w sposób ciągły DNA , który może zostać przechwycony przez inna bakterię, lub przy spełnieniu pewnych warunków obce DNA zostaje zintegrowane

Nabywanie oporności zachodzi przez uruchomienie syntezy enzymu unieczynniającego lek ( penicylinazy)


Opr. I.Ł. Strona 6 z 11




---