wyklady z mikrobiologii, II rok, Egzaminy


Wykład 1:

Drobnoustroje

Występowanie

W skałach do głębokości 4 km

W wodach chłodzących reaktory atomowe

W meteorytach marsjańskich ?

Przeżyły podróż na księżyc poza kabiną

Rola

Obieg pierwiastków w biosferze;

Kształtowanie układów biocenotycznych

Wzajemne stosunki
makroorganizmy - drobnoustroje

?

0x08 graphic
PATOGENY SYMBIONTY

0x08 graphic
0x08 graphic

INHIBITORY STYMULATORY

0x08 graphic
0x08 graphic

NEUTRALNE

Wykorzystanie w gospodarce

Nie ma nauk stosowanych ... Ale istnieją zastosowania nauki” L. Pasteur

Mikrobiologia

Obszarem zainteresowania są organizmy jednokomórkowe przedstawiciele królestw

PROKARYOTAE

(bakterie, brak jądra i innych organelli)

PROTISTA

(pierwotniaki, glony, śluzowce, akrazjowce, lęgniowce)

FUNGI

(grzyby drożdżoidalne i strzępkowe)

WIRUSY

Nie zaliczane do żadnego z królestw

Brak budowy komórkowej

Brak zdolności do poruszania

Brak zdolności do samodzielnych czynności metabolicznych

Priony

Zdefektowane wirusy ?

Samoreplikujące się białka

Rozmiary komórek mikroorganizmów

1 cm3 ~1012 komórek E. coli

1 cm3 ~ 3,2 m2

Człowiek ~ 1,7 m2

 

μm

Białko katalazy

0,009

Wirus polio

0,01

Bakteriofagi

0,04

Wirus ospy

0,15

Mycoplasmatales

0,1 - 20

Eubacteriales

0,5 - 5

Drożdże

5 - 10

Glony

10 - 300

Pierwotniaki

10 - 1000

Priony

BSE

(BOVINE SPONGIFORM ENCEPHALOPATHY

BYDLĘCE GĄBCZASTE ZWYRODNIENIE MÓZGU)

Pierwsze przypadki 1984 r. w Kent

Zdiagnozowane po raz pierwszy w 1985

1985 - 2001

~ 200 000 przypadków BSE w UK

0x08 graphic

0x08 graphic

BSE - objawy

Czas inkubacji u bydła 3 - 5 (7 ?) lat

Zwierzęta wykazują nadmierną nerwowość

Zwierzęta mają trudności z chodzeniem i utrzymaniem równowagi

Zwierzęta tracą na wadze i zmniejsza się produkcja mleka

Znane TSE wywoływane przez priony

TSE - Transmissible Spongiform Encephalopathy

Zakaźne gąbczaste zwyrodnienia mózgu

0x01 graphic

Prion to:

GLYKOPROTEID

(peptydy + polimer kwasu salicylowego)

TERMOSTABILNY

(do + 300oC)

SAMOREPLIKUJĄCY SIĘ W KOMÓRKACH CUN NIE WRAŻLIWE NA PROTEAZY

BIAŁKO JEST CZYNNIKIEM ZAKAŹNYM, INDUKUJE SYNTEZĘ POTRANSYKRYPCYJNĄ CZYNNIKÓW MODYFIKUJĄCYCH, KTÓRE ZMIENIAJĄ NORMALNE BIAŁKO PRIONOWE

W FORMĘ

PATOLOGICZNĄ PRIONU

Priony infekcyjne” są transportowane do CUN przez system limfatyczny

Doświadczalnie nie można wywołać choroby drogą pokarmową podając mięso lub mleko od krów z BSE

(ryzyko 1 przypadek / 1 miliard lat / osobę)

Doświadczalnie można wywołać chorobę drogą pokarmową podając tkankę nerwową rdzenia kręgowego oraz szpik kostny

Priony środki zapobiegawcze

Zakaz mechanicznej odzyskiwania mięsa z kości

Zakaz obrotu mięsa z kością

Eliminacja stad w których stwierdzono objawy BSE

Wykład 2:

WIRUSY

Nie zaliczane do żadnego z królestw

Brak budowy komórkowej

Brak zdolności do poruszania

Brak zdolności do samodzielnych czynności metabolicznych

Odkryte w 1892 r. (Iwanowski)

wirus mozaiki tytoniowej

(filtraty soku roślin wywoływały chorobę)

Pochodzenie wirusów

A. Ewolucyjnie uproszczone formy pasożytów

B. Fragmenty kwasów nukleinowych uwolnione z organizmów

Kryteria podziału

Ponadto dzieli się wirusy na podstawie zdolności do infekcji komórek innych organizmów

Kryteria podziału

Podział na podstawie zdolności do infekcji komórek innych organizmów

WIROIDY

(występują tylko u roślin - choroby m.in. chmielu, ogórków, palm kokosowych)

WIRUSY

WIRUSY LITYCZNE (ZJADLIWE)

0x01 graphic

WIRUSY LIZOGENNE

0x01 graphic

WIRUSY ZWIERZĄT I LUDZI

przeciętnie 2 - 6 infekcji wirusowych rocznie,

DNA - wirusy

POKSYWIRUSY

(ospa, krowianka) replikują się w cytoplazmie - wirus krowianki uodparnia na wirusa ospy,

HERPERWIRUSY

(opryszczka pospolita, opryszczka narządów płciowych, ospa wietrzna - półpasiec) często wywołują infekcje utajone, mogą integrować się z DNA gospodarza indukując guzy nowotworowe (~ 1 / 105), odporność po przechorowaniu,

RNA - wirusy

MYKSOWIRUSY

(wirusy grypy) przenoszone drogą kropelkową i bezpośrednich kontaktów, bardzo zmienne „antigenic shift” nowe ułożenie genów w wyniku wymieszania w jednej komórce zainfekowanej kilkoma cząsteczkami różnych typów, nosicielami ptaki i trzoda chlewna, odporność po przechorowaniu,

RETROWIRUSY

(HIV, nowotwory zwierząt i ludzi) zawierają odwrotną transkryptazę, RNA przepisany na genom gospodarza, uaktywniają się pod wpływem czynników stresowych UV, WWA, zatrucia toksynami bakteryjnymi i grzybowymi, nitrozoaminami,

HIV / HTLV

Human Immunodeficiency Virus

Wirus Upośledzenia Systemu Immunologicznego Ludzi

Powoduje chorobę AIDS

(Acquired Immune Deficiency Syndrome)

Nabyty Zespół Upośledzenia Odporności

Drogi transmisji;

Pochodzenie

Etiologia

ROLA WIRUSÓW

TRANSFER ODPORNOŚCI NA LEKI I PESTYCYDY

INŻYNIERIA GENETYCZNA

ZWALCZANIE CHRÓB I SZKODNIKÓW

Wykład 3

Formy morfologiczne komórek bakterii0x08 graphic
0x01 graphic

GRUPY FIZJOLOGICZNE

FOTOTROFY

pierwotne źródło energii kwant światła

CHEMOTROFY

pierwotne źródło energii

utlenianie związków chemicznych

LITOTROFY

PIERWOTNE ŹRÓDŁO H+ i e-

UTLENIANE ZWIĄZKI MINERALNE

ORGANOTROFY

PIERWOTNE ŹRÓDŁO H+ i e-

UTLENIANE ZWIĄZKI ORGANICZNE

FOTOLITOTROFY

KWANT ŚWIATŁA

ŹRÓDŁO H+ i e- ZWIĄZKI MINERALNE

FOTOORGANOTROFY

KWANT ŚWIATŁA

ŹRÓDŁO H+ i e- ZWIĄZKI ORGANICZNE

CHEMOLITOTROFY

PROCESY UTLENIANIA

ŹRÓDŁO H+ i e- ZWIĄZKI MINERALNE

CHEMOORGANOTROFY

PROCESY UTLENIANIA

ŹRÓDŁO H+ i e- ZWIĄZKI ORGANICZNE

FOTOLITOTROFY

Prokaryotae

Sinice (Cynabacteria)

Fotaliza wody - Zawierają chlorofil a

Zamiast chlorofilu b występuje u nich fikobiliny

Wiążą CO2 w cyklu Kelvina - typ C3 (via fosfoglicerynian)

Niepełny cykl Krebsa

Niektóre wiążą N2

Najczęściej spotykane Sinice

Chloroococcales

Rodzaj Chroococus

Rodzaj Gleocapas

Jednokomórkowe, dzielą się przez podział lub pączkowanie,

Zdolne do wiązania N2,

Pospolite w wodach słodkich i słonych, na skałach oraz w glebie,

Nostocales

Rodzaj ANABENA

Heterocysty - miejsce wiązania N2

Rodzaj NOSTOC

Sinice Anabaena azollae żyją w symbiozie z paprocią wodną Azolla jako endofity wiążące wolny azot i wykorzystywane są do nawożenia pól ryżowych od stuleci jako zielony nawóz jako międzyplon dostarczając do 20 - 60 kg N/ha 2 x rocznie

Sinice wolnożyjące wiążące wolny azot

Stanowią istotny element mikroflory pól ryżowych ~104/1 g gleby

Zakwity na polach ryżowych (5 - 10 t/ha biomasy) w temperaturach 30 - 35oC

Proces wiązania N2 zależy od dostępu P i odczynu (pH > 6,0)

Nawożenie mineralnym N blokuje proces wiązania N2

Wiążą od 20 - 80 kg N2 / ha rocznie

Wykorzystywanie sinic

Sinice Spirulina zbierano z jeziora Texcoco przez Azteków oraz jeziora Czad od wieków

Sinice Spirulina produkowane są na skalę przemysłową w krajach tropikalnych; Izrael, Meksyk, Tajlandia

Sinice Spirulina wykorzystywane są do oczyszczania ścieków komunalnych i gospodarczych w celu zwiększenia produkcji biomasy w połączeniu z produkcją biogazu (metanu)

Sinice Anabena flos-aqueae wykorzystywane są do oczyszczania ścieków zanieczyszczonych olejem napędowym

Rola sinic w środowisku

Sinice odpowiedzialne są za erozję skał

Zdolne do wzrostu w ekstremalnych warunkach

Zakwity sinic - Microcystis

Odnotowane występowanie toksynotwórczych sinic w Europie

Sinice intensywnie namnażający się w silnie zeutrofizowanych wodach szczególnie o znacznym dopływie fosforanów z nieczyszczonych ścieków produkuje polipetydowe toksyny silnie działające na ptactwo wodne oraz zwierzęta wodne

FOTOLITOTROFY

Prokaryotae

Prochlorales

Jednokomórkowe formy,

Fotaliza wody

Zawierają chlorofil a i chlorofilu b

Wiążą CO2 w cyklu Kelvina typ C3

Niepełny cykl Krebsa

Rola Prochlorales w środowisku

Istotny element fitoplanktonu w jeziorach płn. Europy

Prochlorotrix

w oceanach

Prochlorococcus

Bezwzględne symbionty żachw i koralowców

Prochloron

Prochlorales i sinice porastające koralowce na Wielkiej Rafie Koralowej, Australia

Bezwzględne symbionty jamochłonów

Prokaryotae

Bakterie zielone siarkowe

Chlorobiaceae

Bakterie purpurowe siarkowe

Chromatiaceae

Bezwzględne beztlenowe, niezdolne do oddychania, zawierają chlorofil (CHLOROBIUM) lub bakteriochlorofil b

Gram ujemne

Zdolne do wiązania N2

Donorami do redukcji CO2 są H2S, S, S2O3-2 lub H2 Niektóre odkładają globule siarki w komórkach

Niektóre CO2 w cyklu innym niż Kelvina - nieznany

Zdolne do wzrostu w ekstremalnych warunkach - gorące źródła Yellowstone

Jednokomórkowe glony - Protista

Fotaliza wody

Zawierają chlorofil a i chlorofilu b, karotenoidy

Wiążą CO2 w cyklu Kelvina typ C3

Pełny cykl Krebsa

Oddychanie tlenowe

Bruzdnice (typ - Dinoflagellata)

Eugleiny (typ - Euglenophyta)

Pospolite w słodkich wodach o znacznym stopniu obciążenia fosforanami

Czynne w oczyszczaniu ścieków

Zielenice (typ - Chlorophyta)

Pospolite w czystych wodach Mogą wywoływać zakwity

Krasnorosty (typ - Rhodophyta)

Intensywnie namnażają się w silnie zeutrofizowanych wodach szczególnie o znacznym dopływie azotu i z nieczyszczonych ścieków produkuje neurotoksyny silnie działające na ptactwo wodne oraz zwierzęta wodne

Brunatnice (typ - Phaeophyta)

Intensywnie namnażający się w silnie w strefach oddziaływania prądu El-Ninio - mniej wrażliwe na dziłanie promieniowania UV ?

Produkuje toksyny silnie działające na inne glony oraz zwierzęta wodne

Rola glonów w środowisku

Odnotowane występowanie toksynotwórczych glonów w Europie

Glony różnych intensywnie namnażające się w słonych wodach zanieczyszczonych ściekami - produkuje różnego rodzaju toksyny silnie działające na ptactwo wodne oraz zwierzęta wodne

Przyczyny zakwitów nie są do końca rozpoznane

Odnotowane występowanie toksynotwórczych glonów w Ameryce Płn.

Glony są istotnym elementem porostów

Wykorzystywanie glonów

Glony Scenedesmium zbierano z jezior w Afryce Wschodniej

Glony Scenedesmium produkcja biomasy w Meksyku w oparciu o odpadowy dwutlenek węgla z elektrowni gazowych

Glony Scenedesmium

- biomasa zawiera 55% białka, witaminy z grupy B, karoteny,

FOTOORGANOTROFY

KWANT ŚWIATŁA

ŹRÓDŁO H+ i e- ZWIĄZKI ORGANICZNE

Bakterie zielone bezsiarkowe

Chloroflexaceae, Heliobacteriacea

Bezwzględne beztlenowe, niezdolne do oddychania tlenowego

zawierają chlorofil typu CHLOROBIUM

Bakterie purpurowe bezsiarkowe

Rhodospirillaceae

Zdolne do fotosyntezy w warunkach beztlenowych,

Zawierają tylko chlorofil b

w warunkach tlenowych odżywiają się heterotroficznie

Donory dla elektronów dla redukcji CO2

Mrówczan, octan, etanol, metanol

Zdolne do wiązania N2

Rola w środowisku

Wykłady 4 i 5:

CHEMOORGANOTROFY

PROCESY UTLENIANIA

ŹRÓDŁO H+ i e- ZWIĄZKI ORGANICZNE

Utlenianie substratów węglowodanowych

Szlak fruktozo-1,6-bisfosforanowy (EMP)

Dodatkowo u bakterii wykorzystywane mogą być;

Szlak pentozofosfornaowy (HMP),

Szlak 2-keto-2-deoksy-6-fosfoglukoniowy (ED),

Szlak fruktozo-1,6-bisfosforanowy (EMP)

0x08 graphic
0x01 graphic

Szlak pentozofosfornaowy (HMP) (uproszczony)

0x08 graphic
0x01 graphic

Niepełne utlenienie substratów węglowodanowych

Utlenianie alkoholi i węglowodanów do kwasów

Acetobacter i Gluconobacter (dawniej Acetomonas)

bakterie octowe” błędnie zwane bakteriami fermentacji octowej

Dwa typy fizjologiczne

Peroksydans - przejściowo akumuluje kwas, który następnie utlenia całkowicie,

Suboksydans - produkuje kwas wydzielany do podłoża,

Posiadają łańcuch oddechowy

Z reguły nie posiadają cyklu Krebsa

Naturalnie występują w fylosferze i ryzosferze

roślin, owocach i w sokach owocowych

- szkodniki w przemyśle spożywczym

Niepełne utlenienie substratów węglowodanowych

Utlenianie alkoholi i węglowodanów do kwasów

Utleniają alkohole pierwszorzędowe do odpowiadających im kwasów tłuszczowych

CH3CH2OH + NAD ® CH3CHO + NADH2 (łańcuch oddechowy)

CH3CHO + NAD + H2O ® CH3COOH + NADH2 (łańcuch oddechowy)

Utleniają alkohole drugorzędowe do odpowiadających im ketonów

CH3 CHOH CH3 + NAD ® CH3COCH3 + NADH2 (łańcuch oddechowy)

Utleniają alkoholcukry do aldoz lub ketoz

CH2OH (CHOH)4 CH2OH + NAD

D - sorbitol ¯

CH2OH CO (CHOH)3 CH2OH + NADH2 (łańcuch oddechowy)

L - sorboza

Niepełne utlenienie substratów węglowodanowych

Utlenianie alkoholi i węglowodanów do kwasów

Utleniają aldehydy, aldozy i ketozy do odpowiednich kwasów

D - glukoza ® D - glukonian

D - glukonian ® ketoglukonian

L - ksyloza ® L - ksylonian

Wykorzystanie przemysłowe

Produkcja kwasu octowego

Produkcji L - sorbozy (prekursor kwasu askorbinowego)

Produkcji D - glukonianu

Niepełne utlenienie substratów węglowodanowych

Nadprodukcja kwasów organicznych” przez grzyby

Kwas cytrynowy i inne TCA

Glikoliza + niepełny cykl Krebsa - Aspergillus niger

Kwas itakonowy

Glikoliza + niepełny cykl Krebsa (izomeryzacja) - Aspergillus itaconicus,

Kwas glukonowy

Niepełna glikoliza - Aspergillus niger

Kwasu mlekowy

Glikoliza + bez cyklu Krebsa - Mucorales, Phycomycetes

Posiadają łańcuch oddechowy

Niepełne utlenienie substratów węglowodanowych

Nadprodukcja kwasu cytrynowego - ASPERGILLUS

0x08 graphic
0x01 graphic

Utlenienie innych substratów

Utlenianie związków C2

Utlenianie kwasu octowego

A. CH3COOH + ATP ® CH3CO~P + ADP

CH3CO~P + HSCoA ® Pi + CH3CO~SCoA (do cyklu Krebsa)

Utlenianie kwasu szczawiowego

(COOH)2 + HCO~SCoA ® HOOC • CO~SCoA + HCOOH

Formylo - CoA Glioksalanylo - CoA

HOOC • CO~SCoA ® HCO~SCoA + CO2

HCO~SCoA + H2O ® HCOOH + HSCoA

HCOOH + NAD ® CO2 + NADH2 (łańcuch oddechowy)

Utlenianie lipidów

Hydroliza do glicerolu i kwasów tłuszczowych

Utlenianie kwasów tłuszczowych na drodze b-oksydacji

1. CH3(CH2)nCH2CH2COOH + 2 NAD

¯ + H2O

CH3(CH2)n• CO • CH2COOH + 2 NADH2 (łańcuch oddechowy)

2. CH3(CH2)n• CO • CH2COOH + HSCoA

¯

CH3(CH2)n-2CH2CH2COOH + CH3CO • S • CoA (do cyklu Krebsa)

Itd.

Utlenianie metanu

Bakterie Pseudomonas, Mycobacterium, Arthrobacter i inne

CH4 + O2 + NADH2 ® CH3OH + NAD + H2O

Monooksygenaza metanowa

CH3OH + X ® HCHO + XH2 (łańcuch oddechowy)

HCHO + X + H2O ® HCOOH + XH2 (łańcuch oddechowy)

HCOOH + NAD ® CO2 + NADH2 (łańcuch oddechowy)

0x08 graphic
0x01 graphic

Oddychaniem nazywamy proces w którym protony i elektrony z reakcji utleniania przenoszone są na ostateczny akceptor mineralny i uwalniana energia swobodna wykorzystywana jest do fosforylacji oksydacyjnej

Fermentacją nazywamy proces w którym protony i elektrony z reakcji utleniania przenoszone są na ostateczny akceptor organiczny bez uwalniania energii swobodnej ® nie zachodzi fosforylacja oksydacyjna

Synteza ATP następuje jedynie na drodze fosforylacji substratowej

Drobnoustroje ze względu na stosunek do tlenu dzielimy;

0x08 graphic
0x01 graphic

0x08 graphic
0x01 graphic

Oddychanie beztlenowe - siarkowe

Bakterie właściwe

Archebakterie

(występują w ekstremalnych warunkach - gorące źródła i stawy siarkowe)

Utleniają kwasy

mrówczan, octan, mleczan, propionian, maślan, wyzsze kwasy tłuszczowe, metanol, etanol, indol, benzoesan i wodór

Nie utleniają cukrów

Alkohole utleniają do kwasów

Żaden gatunek nie ma zdolności do utleniania wszystkich substratów

Są z reguły obligatoryjnymi beztlenowcami

Występują z reguły wspólnie z bakteriami metanowymi

Występują

Rola w środowisku

Oddychanie węglanowe

Błędnie zwane fermentacją metanową

Bakterie metanogenne (węglanowe - archebakteria)

Brak peptoglikanu szkieletowego (mureiny)

Nie są wrażliwe na penicylinę

Tlen jest toksyczny

NADH2 + O2 ® H2 O2

Utleniają mrówczan, octan, metanol, etanol,

Rzadziej mleczan, maślan, propanol, butanol

Występowanie;

Bakterie metanogenne

Rola w środowisku

Około 1 - 1,5% CO2 w atmosferze pochodzi z metanu

Gaz cieplarniany zatrzymuje 30x więcej energii cieplnej niż CO2

CH4 w atmosferze 1800/1850 - 0,7 ppm

Aktualne CH4 w atmosferze - 1,7 ppm (4700 x 106 ton)

Roczna produkcja ~ 500 x 106 ton

Naturalny rozkład ~ 450 x 106 ton

Naturalne źródła ~ 160 x 106 ton

Pola ryżowe ~ 100 x 106 ton (największy wzrost)

Paliwa stałe ~ 80 x 106 ton

Przeżuwacze ~ 100 x 106 ton

na dnie oceanu tworzą się hydraty tzw. „lód metanowy” warstwy o miąższości do 50 - 100 m (wiek do 600 000 lat),

- w hydratach jest zakumulowane ~ 10 000 Gton C,

Hydraty metanowe tworzą specyficzną niszę ekologiczną

Wnętrze hydratu zasiedlane przez robaki

odkryte w 1997 r.

Metanowy ekosystem

Powierzchni złóż hydratów zasiedlona jest przez niezidentyfikowane małże, które odżywiają się bakteriami utleniającymi metan

Na powierzchni złóż hydratów rosną niezidentyfikowane robaki „kanałowe” (3 m x 2 cm)

żyjące w symbiozie z bakteriami siarkowymi utleniającymi H2S

Układ symbiotyczny robaków „rurkowych”

0x01 graphic

W wyniku ruchów tektonicznych lub wierceń może się gwałtownie uwalniać (wybuch na platformach, tajemnicze zatonięcia w Zatoce Meksykańskiej)

Ocieplenie klimatu grozi gwałtownym uwalnianiem się metanu do atmosfery ® gwałtowne ocieplenie (~ 40oC)

Potencjalne źródło odnawialnej energii

WYKORZYSTANIE i ZNACZENIE

Warunki produkcji biogazu

Warunki beztlenowe - hermetyczne zbiorniki

Zawartość substancji organicznej min. 15%

wzbogacanie ścieków komunalnych ściekami gospodarczymi - gnojowicą, masą organiczną roślin słoma, obornik, zielona masa, serwatka

Proces należy prowadzić dwuetapowo;

  1. Klarowanie” fermentacje (masłowa, mlekowa rzekoma, propionowa)

  2. Produkcja metanu po obniżeniu odczynu pH ~ 5,0

Oddychanie beztlenowe - azotanowe

Typy fizjologiczne

Denitryfikacja całkowita - redukcja azotanów do podtlenku azotu (N2O) lub do wolnego azotu (N2) w warunkach beztlenowych,

Denitryfikacja częściowa - redukcja azotanów do formy amonowej (NH4+),

Denitryfikacja całkowita

Pseudomonas denitryficans, P.aeruginosa,

Paracoccocus denitryficans,

Bacillus licheniformis,

Alacligens faecalis

Thiobacillus denitryficans

Tlenowce, które w warunkach beztlenowych wykorzystują azotany zamiast tlenu

Denitryfikacja częściowa

Fakultatywne tlenowce

Escherichia coli

Enterobacter aerogenes

Beztlenowce

Propionobacterium acidopropionicum, P. pentosaceum,

Veillonela alacalescens,

Selenomonas ruminatium

Bakterie zdolne do procesów fermentacji węglowodanów lecz w obecności azotanów mają zdolność do oddychania

Denitryfikacja” asymilacyjna

NO3- + 2H+ + 2e- ® NO2- + H2O (reduktaza azotanowa B)

NO2- + 2H+ + 2e- ® [HNO] + 2H+ + 2e- ® [NH2OH] + 2H+ + 2e- ® [NH3] (reduktaza azotynowa)

[NH4+] + R • CO • COOH ® R • CH (NH2) • COOH (syntetaza)

Proces nie jest źródłem energii - służy jedynie do redukcji azotanów w celu wykorzystania ich w biosyntezie aminokwasów

DENITRYFIKACA

Bakterie denitryfikacyjne występują;

(odpowiedzialne za tzw. „martwe strefy” na Bałtyku i Morzu Północnym, Morze Czarne, zbiorniki słodkowodne)

Rola procesów denitryfikacji w środowisku

Oddychanie beztlenowe - żelazowe, (manganowe ?)

Aletromonas putrefaciens, Geobacter, Geotrix,

Filogenetycznie najstarsze?

Tlenowce

W warunkach beztlenowych wykorzystują azotany

Dopiero po ich wyczerpaniu redukują

Fe+3 ® Fe+2

Mn+3 ® Mn+2 (?)

Utleniają w warunkach beztlenowych octan i mleczan

Pobieranie Fe+3 ze środowiska odbywa się za pomocą sideroforów

Oddychanie beztlenowe - selenowe, arsenowe

Sulfurospirillum, Bacillus,

Bezwzględne beztlenowce

W warunkach beztlenowych wykorzystują azotany

Dopiero po ich wyczerpaniu redukują

Se+6 ® Se-2 (H2Se łatwo rozpuszczalny)

lub As+5 ® As+3 (As2O3 arszenik łatwo rozpuszczalny)

Utleniają w warunkach beztlenowych kwasy i alkohole

Z reguły haliofity

Wykłady 8 i 9:

FERMENTACJE

Ostatecznym akceptorem 2H+ i 2e-

z reakcji utleniania związków organicznych są związki organiczne (z reguły pirogronian lub jego pochodne)

Powstają zredukowane związki organiczne oraz CO2 i H2

Fermentacja etanolowa

Drożdże szlachetne

Rodzaj: Saccharomyces

S. cerevisiae,S. carlsburgensis, S. logos, S. elipsoides

Rodzaj: Kloeckera

Dzikie szczepy

Produkują nie więcej niż 7% etanolu

- pleśnie

Fusarium, Pencillium, Aspergillus, Monillinia

- drożdże

Candida, Zygosccharomyces, Torula, Rodhotorulla

(wykorzystywane do produkcji biomasy na odpadach przemysłu spożywczego)

- bakterie

Clostridium, Xanthomonas, Pseudomonas

Występowanie

Drożdże utleniają węglowodany szlakiem glikolizy

Fakultatywne tlenowce

Monocukry (glukoza, fruktoza, arabinoza, galaktoza)

Dwucukry (laktoza, sacharoza, maltoza)

Trójcukry (rafinoza) - tylko S. carlsburgensis

Nie rozkładają białek

Wymagają wolnych aminokwasów

W obecności tlenu produkują 20x większą biomasę

Pełne utlenienie ® cykl Krebsa ® łańcuch oddechowy

W warunkach beztlenowych

Fermentacja etanolowa - wytrzymują do 18% v/v

Drożdże (Saccharomyces) - Szlakiem glikolizy

Bakterie (Zymomonas mobilis) -

Szlakiem 2-keto-3-deoksy-6-P-glukonianowym

0x08 graphic
0x01 graphic

Praktyczne wykorzystanie drożdży

Produkcja glicerolu w obecności wodorosiarczynu

0x08 graphic
0x01 graphic

Produkcja etanolu

Produkcja piwa

Znana od ~ 10 000 r. p.n.e. (opisana 6 000 r. p.n.e.)

Hydroliza skrobi do maltozy - kiełkujący jęczmień

S. cerevisiae,S. carlsburgensis, S. logos (4-8%; - 7-14 dni)

Produkcja wina

Znana od ~ 4 000 r. p.n.e. (rozpowszechniona 600 r. p.n.e.)

S. cerevisiae, S. bayanus, Kloeckera spp. (8-18%; 3 - 6 miesięcy)

Wina białe - fermentowany sok odfiltrowany

Wina czerwone - fermentowany sok wraz z skórkami i pestkami

Produkcja spirytusu

Znana od XIII / XIV w. Destylacja wina,

Od ~ XV wykorzystywano scukrzanie skrobi słodem

Współcześnie scukrzanie skrobi enzymatyczne a-amylaza i b-amylaza

S. cerevisiae (~11%; 48 - 72 godz.)

Melasa

S. cerevisiae x carlsburgensis (~11% %; 48 - 72 godz.)

Zawartość aminokwasów w autolizacie drożdży

Aminokwas % w biomasie % wolnych

Kwas glutaminowy 9.18 6.01(~ 60%)

Alanina 5.53 4.78 (~ 86%)

Leucyna 4.83 4.34 (~ 90%)

Fenylalanina 2.80 2.72 (~ 97%)

Histydyna 1.80 1.63 (~ 96%)

Metionina 1.12 1.08 (~ 96%)

Praktyczne wykorzystanie drożdży

Wykorzystanie glukanu

Fermentacja propionowa

Rodzaj: Propionobacterium

P. freudenreichii, P. freudenreichii ssp. shermanii, P. acidi-propionici, P. acnes

 

Ponadto

Rodzaj: Selenomonas

Rodzaj: Micromonospora

Oraz

Veilonella alcalescens

Clostridium propionicum

Występowanie;

Bakterie gram +

Mikroaerotolerancyjne - zdolne do denitryfikacji !!!

Utleniane substraty;

Monocukry; pentozy, heksozy,

Dwucukry; sacharoza, laktoza

Kwasy: mleczan, jabłczan i glicerol

0x08 graphic
0x01 graphic

Znaczenie bakterii propionowych

Wykład 10:

Szlaki Metabolityczne

METABOLIZM PODSTAWOWY

METABOLIZM WTÓRNY

(idiolity)

Metabolity wtórne

Teorie wyjaśniające pochodzenie metabolitów wtórnych;

  1. Relikt procesu ewolucyjnego

  2. Wolna gra ewolucyjna

ANTYBIOTYKI

Antybioza - swoisty antagonizm polegający na wytwarzaniu przez jedne z nich produktów metabolizmu wywierający niekorzystny wpływ na inne

Termin Antybioza - Vuillemin w 1889 r.

Antybiotyki są to naturalne produkty metabolizmu, z reguły wtórnego drobnoustrojów, które działają w niskich stężeniach wybiórczo na struktury i procesy metaboliczne hamując wzrost lub podziały komórek drobnoustrojów

~ 3000 - Chiny spleśniałe produkty sojowe do ran skóry

~ 1400 w kościach z terenów Nubii stwierdzono streptomycynę

XVII w. - Indianie wykorzystywali wyciągi z drzewa chinowego do leczenia malarii (chinina alkaloid wydzielony w 1820 r.) oraz wyciągi z korzeni wymiotnicy do zwalczania czerwonki (emetyna alkaloid wydzielony w 1871 r.)

Piocyjanaza - wyciąg bakteriolityczny z hodowli P. aeruginosa opisano w 1899 stosowany do zwalczania wąglika do 1935 r

Pierwszy chemicznie zidentyfikowany antybiotyk

KWAS MYKOFENOLOWY

Opisał Gosio w roku 1896

Za początek współczesnej ery uważa się odkrycia Fleminga

w 1922 r. wykrył lizozym i w 1929 penicylinę

Wielkoprzemysłowa produkcja penicyliny w USA w czasie II wojny światowej

Gliotoksyna z Trichoderma viride - Weidling 1939 r.

Tyrocydyna i Gramicydyna z Bacillus subtillis - Dubos 1939 r.

Gryzeofulwina z Streptomyces gryseofulvus - Oxford 1939 r.

Streptomycynę z Streptomyces griseus - Waksman 1944 r.

Bacytracyna z Bacillus subtillis - Johnson 1945 r.

Klasyfikacja idiolitów

1. Pochodne aminokwasów (m.in.)

2. Pochodne cukrów

3. Antybiotyki makrocykliczne (m.in.)

4. Chinony i ich pochodne (m.in.)

5. Inne antybiotyki (m.in.)

Producenci antybiotyków

Grupa Rodzaj Liczba

Drobnoustrojów antybiotyków

Promieniowce > 6 000

Streptomyces ~ 5 000

Micromonospora > 400

Nocordia ~ 300

Inne bakterie > 1 000

Bacillus ~ 200

Pseudomonas ~ 100

Grzyby > 2 000

Penicillum ~ 200

Aspergillus ~ 150

Mechanizmy działania idiolitów LBiHz

1. Hamowanie syntezy kwasów nukleinowych przez blokowanie matrycy albo polimerazy DNA lub RNA

2. Hamowanie syntezy białek

3. Zaburzenia funkcji błon biologicznych

4. Zakłócenia syntezy ścian komórkowych

5. Zakłócenia procesów energetycznych

(antymycyna, oligomycyna)

Zakres działania antybiotyków

  1. Antybiotyki o szerokim spektrum działania (cefalosporyny, tetracykliny, ryfamycyna)

  2. Antybiotyki działające na bakterie Gram + (penicylina, cykloseryna, bacytracyna)

  3. Antybiotyki działające na bakterie Gram - (polimyksyna B, niektóre cefalosporyny)

  4. Antybiotyki przeciwgrzybowe (gryzeofulwina, makrolidy polienowe - nystatyna, amfoterycyna B)

  5. Antybiotyki przeciwnowotworowe (aktynomycyna, bleomycyna, mitomycyna)

Zakres wykorzystania antybiotyków

Lecznictwo ludzi ~ 50 000 ton

Weterynaria ~ 30 000 ton

Ochrona roślin ~ 20 000 ton

Konserwacja żywności ~ 10 000 ton

Główne antybiotyki wykorzystywane w lecznictwie ludzi

Penicyliny biosyntetyczne ~ 33 000 ton

Penicyliny półsyntetyczne ~ 13 500 ton

Cefalosporyny ~ 9 500 ton

Tetracykliny ~ 4 000 ton

Główne mechanizmy obronne

1. Brak miejsca uchwytu

2. Miejsce uchwytu niewrażliwe lub zablokowane (osłonięte)

3. Nadprodukcja liczby miejsc uchwytu

4. Wytworzenie zastępczych procesów metabolicznych

5. Bariera transportu antybiotyku do miejsca uchwytu

6. Transport antybiotyku poza komórkę

7. Deaktywacja antybiotyków przez związanie ze strukturami komórkowymi

8. Enzymatyczna inaktywacja antybiotyku

9. Biosynteza antybiotyku dopiero po fazie namnażania komórek (tylko producenci).

Zjawisko odporności

Pochodzenie form odpornych

Mutacje (109 - 1012)

Rozprzestrzenianie się genów R (odporności)

    1. Transdukcja

    2. Plazmidy

    3. Natywny DNA

    4. Konjugacja

Zapobieganie pojawiania się form opornych;

Wykład 11 i 12:

CHOROBY POWODOWANE PRZEZ GRZYBY

Alergie

Mikozy

Mikotoksykozy

Alergie

Reakcja immunologiczna szkodliwa dla organizmu w wyniku zetknięcia się z białkiem (konidia, strzępki) polegająca na wytworzeniu przeciwciał klasy IgE - łączące się receptorami komórek tucznych

IgE + alergen Þ uwolnienie serotoniny, histaminy Þ stan zapalny

Zarodniki grzybów porastające pasze, resztki roślin, zawilgocone ściany budynków

Penicillium, Cladosporium, Tilletia

Mikozy

Grzybice - choroby wywoływane w wyniku wniknięcia i rozwojem pasożytniczego patogena w tkankach i komórkach gospodarza

Do najgroźniejszych zaliczamy

Drożdżyce

Aspergiliozy

Dermatomikozy

Drożdżyce

Candida albicans wywołuje 80 - 90% przypadków

Rozwija się w płucach, przewodzie pokarmowym, błonach śluzowych jamy ustnej, narządów rodnych, gruczoły mleczne

Candida albicans

Występuje u ptaków, ssaków i ludzi często po kuracjach antybiotykowych bez osłon eliminujących Lactobacilliaceae,

Infekcje przewodu pokarmowego często przebiegają bezobjawowo - pośmiertnie biało-szare ogniska na ścianach przewodu pokarmowego (powodują ograniczenie zdolności wchłaniania pokarmów, uszkodzenia i upośledzenia wątroby)

Infekcje błon śluzowych i narządów rodnych pojawiają się narośla

(objawy - upławy, poronienia, tzw. jałowienia)

Aspergiliozy

Aspergillus niger

Rozwija się w płucach u osób i zwierząt z osłabioną odpornością - zarażonych HIV, po bakteryjnych zapaleniach płuc, kuracjach antybiotykowych, po zatruciach mykotoksynami

Szczególnie wrażliwe pisklęta kaczek i kur

Leki z wyboru - wyłącznie

amfoterycyna A i/oraz itrakonazol

Często potrzebny zabieg chirurgiczny

Formę inwazyjną przeżywa ~30% pacjentów

Aspergilioza nie leczona zawsze kończy się śmiercią

Dermatomikozy

Aspergillus versicolor

Wywołuje dermatomikozy, skóry owłosionej, paznokci

Trichophyton verrucosum

Wywołuje dermatomikozy skóry owłosionej, paznokci i kopyt

Trichophyton mentagrophytes

Wywołuje dermatomikozy skóry

Dermatomikozy

Powszechnie zwane liszajami czy parchami - strzygący, strupiasty, pęcherzykowaty

U zwierząt hodowlanych najczęściej występują dermatomikozy wywoływane przez Trichophyton u bydła i koni

Leki z wyboru jak w leczeniu aspergilioz

Okres kuracji 4 - 6 miesięcy

Mikotoksykozy - choroby wywoływane przez toksyny produkowane przez grzyby spożyte wraz z paszą i żywnością powodujące uszkodzenia tkanek i komórek oraz zaburzenia metabolizmu organizmu

Z organizmu gospodarza nie izoluje się patogenów

Mechanizmy działania analogicznie jak opisane dla antybiotyków

Do najgroźniejszych zaliczamy

Aspergilitoksykozy

Pencilitoksykozy

Fuzariotoksykozy

Stachybotriotoksykozy

Opisano ponad 1 000 metabolitów wtórnych produkowanych przez grzyby wykazujących działanie toksyczne w stosunku do organizmów wyższych

Aspergilitoksykozy

Pierwsza opisana mykotoksykoza u indyków w 1960

Choroba X indyków (~ 100 000 padłych ptaków) - A. flavus

Do najgroźniejszych zaliczamy

A.flavus, A. niger, A. tamarii, A. wentii, A. clavatus, A. terreus, A. fumigatus, A. glaucus, A. ochraceus

występuje na nasionach roślin oleistych (mączki sojowe, arachidowe), kukurydzy, słonecznik, pasz wysokobiałkowe

Rozwija się w wyższych temperaturach

Optymalna temperatura > 20oC

MYKOTOKSYNY - Aspergillus flavus

Aflatoksyny (B1, C1, B2, G2), Flawicyna, Flawacydyna, Kwas kojowy, Sterigmocystyna

- brak apetytu, apatia, chudnięcie

- wrażliwa młodzież, najczęściej ulega zatruciu trzoda chlewna, bydło, drób (kaczki !),

- aflatoksyny wydzielane z mlekiem jako aflatoksyna M (metylowane) u krów przez 9 dni od podania,

Dopuszczalna zawartość w produktach 0,02 ppm

Dopuszczalna zawartość w mleku i jego przetworach 0,0005 ppm

STERIGMATOCYSTYNY

TOKSYCZNOŚĆ STERIGMATOCYSTYNY

(KOCZKODANY POŁUDNIOWOAFRYKAŃSKIE)

(van der Watt, J.J. & Purchase I.F.H., J.Exp. Pathol., 1970, v. 51, s. 183)

0x08 graphic
0x01 graphic

WPŁYW SUBLETALNYCH DAWEK STERIGMATOCYSTYNY

NA POJAWIENIE SIĘ NOWOTWORÓW U MYSZY RASY ICR

(van der Watt, J.J. & Purchase I.F.H., J.Exp. Pathol., 1970, v. 51, s. 183)

0x08 graphic
0x01 graphic

Aspergilitoksykozy MYKOTOKSYNY - Aspergillus clavatus

Grzyb wymaga wysokich temperatur > 18oC i wilgotności

Klawacyna

- szczególnie wrażliwe bydło,

MYKOTOKSYNY - Aspergillus fumigatus

Gliotoksyna, fumigalina, kwas helwolowy

Penciliotoksykozyy

Do najgroźniejszych zaliczamy

P. rubrum, P. expansum, P. urticeae, P. griseofulvum, P. terrestre, P. citrinum, P. islandicum

Penicillium expansum, P. uriticae

Występują na słodzie, nasiona zbóż, owocach, sokach owocowych, przetworach wysokosłodzonych (dżemy, konfitury)

(temperatura rozwoju 10 - 37oC)

Grzyby te są wysoce osmotolerancyjne

Klawacyna (objawy opisane)

Patulina

Penicillium rubrum, P. giseofulvum, P. terrestre

występuje na ryżu, sianie, słomie, nasionach zbóż, zawilgoconej sieczce, zaparzonych otrębach, parowanych ziemniakach (temperatura rozwoju 10 - 25oC)

Fenicyna, gryzeofulwina,

Fuzariotoksykozy

Do najgroźniejszych zaliczamy

F. culmorum, F. graminearum, F. oxysporum, F. roseum, F. moniliforme, F. avenaceum, F. equiseti, F. nivale

Grzyby z rodzaju Fusarium z reguły produkują mieszaninę MYKOTOKSYN

Kwas fuzariowy, lipotoksolem, trichotecyny, zearelone, nivalenon, fumonisin B1,

występuje na zbożach już w polu i rozwijają się na ziarnach w trakcie przechowywania zbóż

(temperatura rozwoju 4 - 25oC)

Na ziarnach rozwijają się pod okrywą nasienną

Powodują:

- Przerost narządów rodnych

- Uszkodzenia mózgu konia i Leukoencephalomalacia

Zapobieganie rozwojowi grzybów z rodzaju Fusarium

  1. Zrównoważone nawożenie N : P

  2. Zaprawianie materiału siewnego

  3. Ochrona zbóż przed chorobami w trakcie kłoszenia

  4. Hodowla odmian odpornych

  5. Odpowiednie przechowywanie (wilgotność < 14%)

Stachybotrotoksykozy

Stachybotris atra

(w latach 20-tych wywołał pandemię w ZSRR - MZ)

Występuje na słomie i wilgotnej sieczce

Na wilgotnych tapetach

Występuje na drewnianych konstrukcjach

(temperatura rozwoju 10 - 25oC)

Stachybotris atra, S. chartarum

trichoverryna, trichoverrol

Choroba najczęściej występuje u koni

U ludzi mających kontakt z zarodnikami tych grzybów w zagrzybionych pomieszczeniach stwierdzono zapalania błon śluzowych i zaburzenia w morfologii krwi

Sporodesmium chartarum

Sporodesmina

Pojawia się na trawach na pastwiskach w okresie suchego lata

Choroba najczęściej występuje u owiec

Obfite pojenie, usuwanie „niedojadów”

Wykład 13 i 14:

Wybrane bakterie chorobotwórcze

Cechy drobnoustrojów chorobotwórczych

Toksyczność

Zdolność do wytwarzania toksyn porażających komórki i tkanki organizmu żywiciela (egzotoksyny i endotoksyny),

Zjadliwość (zdolność do wywołania śmierci gospodarza) (wyraża się poprzez LD50 lub ID50)

Cechy organizmu gospodarza

Odporność przeciwzakaźna

Niewrażliwość ustroju wyższego na działanie chorobotwórcze drobnoustrojów i ich produktów

Typy odporności;

Odporność przeciwzakaźna nieswoista - dziedziczna

  1. CZYNNA

  1. Fagocytoza drobnoustrojów przez wędrujące i osiadłe komórki układu siateczkowo-nabłonkowego,

  2. Działanie przeciwbakteryjne przeciwbakteryjnych składników krwi i płynów ustrojowych

B. BIERNA

  1. Bariery ochronne ciała, skóra, błony śluzowe

  2. Ciepłota ciała,

  3. Metabolizm ustroju gospodarza,

  4. Działanie antagonistyczne i za pośrednictwem inhibitorów (lizozym w łzach, inhibina w ślinie),

Odporność przeciwzakaźna swoista - nabyta
(cecha swoista osobnicza)

C. ŚRÓDZAKŹNA

  1. Organizm sam wytworzył przeciwciała w trakcie trwania choroby w stosunku do innych szczepów;

Klasyfikacja Enterobacteriaceae

> 20 rodzajów i > 100 gatunków

Podstawowe cechy diagnostyczne :

0x08 graphic

Toksyny Enterobacteriaceae

Endotoksyny

Złożone polisacharydy pochodzące ze ścian komórkowych, często uwalniane w czasie autolizy

Ciepłostałe o masie od 100 000 do 900 000

Budowa Nazwa zwyczajowa

1. Oligosacharyd (man - rha - gal) 1. Polisacharyd O-swoisty antygen,

zewnętrzna warstwa ściany indukuje swoistą odporność

komórkowej

2. N-acetglukozoamina - glu - gal 2. Powszechny polisacharyd rdzenia

- heptoza ściany komórkowej,

3. Naprzemiennie grupa heptozow i 3. Lipidy i KDO odpowiedzialne za

fosforanowe połączone przez kwas 2 toksyczność pierwotną

-keto-3-deoksyoktonowym (KDO) z

lipidem

Skutki oddziaływania endotoksyn;

Inne skutki;

- poronienia, przedwczesne porody

Egzotoksyny

Skutki oddziaływania egzotoksyn;

Enterobacteriaceae

Drogi i przyczyny rozprzestrzeniania się epidemii

Środki zapobiegawcze

badania okresowe personelu !!!,

Szczególnie niebezpieczne szczepy patogeniczne

E. coli wytwarzające dodatkowe specyficzne toksyny

Szczepy patogeniczne E. coli

ETEC

Uwalniają toksyną ciepłowrażliwą [LT] składającą się z dwóch elementów A - B oraz jednoelementową toksynę ciepłostała [SL]

Toksyna ciepłowrażliwą [LT] prawdopodobnie pochodzi od Vibrio cholerae

Wywołują biegunki

TOKSYNA [LT]

Część [B] (5 jednostek białkowych) tworzy w błonie komórek jelitowych strukturę poropodobną umożliwiającą przejście do komórki części o aktywności enzymatycznej [A]

Część [A] wiąże się z enzymem cyklazą adenylanową powodując nadprodukcje cyklicznego AMP

Wzrost cAMP Þ deregulacja pomp Þ wypływ wody

TOKSYNA [SL]

Część białkowa wiąże się z enzymem cyklazą guanazyno-1-fosforanu powodując nadprodukcje cGMP

Wzrost cGMP Þ blokada pomp Þ zablokowanie wypływu jonów

EPEC

Przyczepiają się do komórek jelita powodując ich uszkodzenie Þ nekrozy

Uwalniają toksyną jednoelementową toksynę typu [LT] bezpośrednio do komórek poprzez wytworzony kanał bezpośrednio łączący cytoplazmę bakterii z cytoplazmą komórki nabłonka

Toksyna jest nie wrażliwa na przeciwciała

Wywołują biegunki z powodu złej absorpcji wody

EHEC 0157:H17

Wytwarza toksynę typu [SHIGA]

Toksyna kodowana jest w bakteriofagu łagodnym infekującym typ coli EPEC

Toksyna pochodzi od patogenicznych bakterii Shigella

Wywołują krwawe biegunki (bardziej zabójcze)

TOKSYNA [SHIGA]

Krąży w krwioobiegu w okolicy jelit i odkłada się w jelicie

Powoduje uszkodzenia komórki śródbłonkowe naczyń krwionośnych Þ uszkadza naczynia w nerkach

Þ leczenie antybiotykami powoduję wywołuje cykl lityczny faga zwiększając ilość kopii i toksycznego białka

Choroby wywoływane przez Escherichia coli:

A. Zakażenia dróg moczowych (90% infekcji u kobiet) Objawy: częste oddawanie moczu, krwiomocz, bóle z boku,

- wywoływana przez szczepy typu UPEC (uropatogenne) pochodzące z okrężnicy,

- kolonizacja układu moczowego następuję wyniku wiązania się fimbri typu 1 (FimH) z receptorami komórek nabłonkowych,

- uwalniane LPS wywołują stan zapalny

B. Biegunka podróżnych u ludzi i kolibakteriozy u zwierząt (szczepy typu ETEC, EPEC, EHEC i zwykłe)

- kolibakterioza cieląt przy braku odporności nabytej wraz z siarą występuje pomiędzy 1 - 5 dniem. Objawy biegunka. Kał szary, szarobiały lub biały. Cielęta stają się apatyczne, przestają przyjmować pokarm.

Shigella dysenteriae, S. flexneri

Przedostają się przez jamę ustana wraz z zanieczyszczonym pokarmem lub wodą

Owady (muchy) mogą być roznosicielami

Dawka wywołująca chorobę 103

Epidemia 1969 r. - krewetki

Gwatemalia 110 000 / 8 000 zgonów

Epidemia 2003 r. - przetwory mleczne

Rosja 20 000 / 120 zgonów

Czerwonka

Bakterie docierają do jelita cienkiego ® jelito grube ® osadzają się na nabłonku ® martwica ® owrzodzenia i krwawienia błony śluzowej

Toksyna [SHIGA]

Krąży w krwioobiegu w okolicy jelit i odkłada się w jelicie. Powoduje uszkodzenia komórki śródbłonkowe naczyń krwionośnych Þ uszkadza naczynia w nerkach

Po 1 - 2 dniach pojawia się ból brzucha, gorączka i wodnista biegunka. Liczba wypróżnień narasta po kilku dniach stolce krwawe

Leczenie antybiotykami !!!

Ponieważ ozdrowieńcy mogą być długo nosicielami.

Salomonella spp.

Przedostają się przez jamę ustana wraz z zanieczyszczonym pokarmem lub wodą

Dawka wywołująca chorobę 105 - 108 (103)

Źródła zatruć:

Zanieczyszczona żywność odchodami gryzoni, psów, kotów, przepiórek, kaczek !!!, kur, żółwi,

Brak odporności po przechorowaniu

Zatrucia pokarmowe” (Dur brzuszny) S. typhimurium i S. cholerae-suis

Spożyte bakterie docierają do jelita cienkiego ® naczynia chłonne ® rzadko przenika do krwi

Pierwsze objawy po 8 - 48 godz.

Enterotoksyny wywołują gorączkę, wymioty, biegunki

Komórki w okrężnicy przechodzą w formy spoczynkowe i są wydalane wraz z kałem

Gorączka jelitowa” (gorączki durowe) S. typhi

Spożyte bakterie docierają do jelita cienkiego ® naczynia chłonne ® układ limfatyczny (namnaża się) ® krew ® tkanki

Po 10 - 14 dniach pojawia się gorączka, osłabienie, ból głowy, zaparcia, wolnoskurcz, bóle mięśni. Gorączka rośnie, powiększa się wątroba i śledziona. Czasami czerwona wysypka.

Może dojść do perforacji jelita ® zapalenie otrzewnej ® Śmiertelność < 1%.

Leczenie antybiotykami

Yersinia pestis DŻUMA

Pochodzi z Azji lub centralnej Afryki

1. Epidemia prehistoryczna ~ 1 200 r p.n.e. - starotestamentowa plaga, która zniszczyła filistynów i trwała w rejonie Morza Śródziemnego około 200 lat

2. Wielka epidemia 558 - 590 n.e. ~ 1 mln (upadek cesarstwa rzymskiego)

3. Wielka epidemia w Chinach (1330 - 34) zmarło w niektórych prowincjach (2/3 ludności) ® szlakiem jedwabnym Europie 1348 - 1352 (59) zmarło ~25 milionów ludzi (1/3 ludności)

4. 1665 r. - Londyn > 70 000 ofiar

5. 1770 - 1774 - Austria i Bałkany > 50 000 ofiar

5. Współczesna od 1894 r. - Hong Kong & Bombaj

Rocznie 1 000 - 3 000 przypadków (14% śmiertelność)

Żywiciele:

Ludzie, szczury, wiewiórki ziemne i świstak him.?

Nosiciele - koty domowe, antylopy, myszy

Wektorem jest Xenopsylla cheopis !!! (pchła)

Objawy:

- Odmiana dymieniczna (śmiertelność 40 - 60%)

Objawy 2 - 4 dni po zakażeniu. Wysoka gorączka nabrzmiałe wężły chłonne, krwotoki podskórne

- Odmiana płucna (śmiertelność 100% leczona ~100%)

- Ogóloustrojowa Sepsa (śmiertelność 100% leczona ~100%)

Cykl rozwojowy

0x01 graphic

Diagnostyka:

ZWALCZANIE

- regulacja liczebności gryzoni i owadów,

- deratyzacja statków,

- antybiotykowa intensywna kuracja

- brak skutecznych szczepionek

Mycobacterium tuberculosis GRUŹLICA:

W latach 1950 / 1960 praktycznie wyeliminowana

Dzisiaj ~30% ludzi jest zainfekowana -> szczepy lekooporne na streptomecynę!!!

1 osoba infekuje ® 20 nowych

Szczep W odporny na antybiotyki wywołał epidemię w Nowym Jorku (1990 - 1993)

367 osób zakażonych ® 83% zmarło w ciągu 1 - 4 miesięcy od infekcji

Infekcja kropelkowa

W płucach pochłonięta jest przez makrofagi -> Rozmnaża się w makrofagach i następnie zabija je!!!

Powstają gruzełki ® ziarniniaki (gruzelki zwapniałe)

Postać objawowa występuje u osób, u których nie dochodzi zwapnienia.

M. tuberculosis wnika do krwiobiegu ® infekcja innych tkanek ® śmiertelność 50%

TEST NA GRUŹLICĘ

- próba tuberkulinowa (szczepienie BCG daje też pozytywną reakcję),

- barwienie kwasooporne

- metoda hodowlana (niestety kilkutygodniowa),

ZWALCZANIE

Izoniazyd, etambutol, rifampina i pirazynamid

Leczenie musi być skojarzone, co najmniej trzema antybiotykami przez okres ~6 - 8 miesięcy

Wywołuje skutki uboczne

Niestaranna terapia ® mutacje !!!

Analiza genomu

Analiza fenotypu

Klasyfikacja taksonu

Skład DNA

% G+C

Podobieństwo

DNA/DNA

Katalogowanie

rDNA

DNA/rRNA

Analiza rRNA

Fingerprint DNA

Klasyczna:

cechy morfologiczne

fizjologiczne i biochemiczne

Numeryczna analiza -

podejście fenetyczne

Chemiczne składniki komórki:

skład ściany kom., lipidy, poliaminy

Fingerprint fenotypu

Klucze identyfikacyjne oraz

tabele diagnostyczne (Klucz Bergeya)

Wykorzystanie substratów:

Systemy identyfikacji mikroorganizmów

(API, Biolog, nie komercyjne)

Schemat identyfikacji mikroorganizmów prokariotycznych

Glukoza + ATP glukozo - 6 - P

(heksozy)

fruktozo - 6 - P

+ ATP

fruktozo - 1,6 - 2 P

dihydroksyaceton - P aldehyd P - glicerynowy

+ Pi NAD+

2 Kwas 1,3 - bisfosfoglicerynowy

NADH + H+

+ 4 ADP + 4 H2O

2 Kwas pirogronowy + 4 ATP

Glukoza + ATP glukozo - 6 - P

(heksozy)

+ NAD+ - NADH+ + H+

kwas glukonowo - 6 - P

- CO2

rybulozo - 5 - P (pentozy)

acetylofosforan aldehyd P - glicerynowy

+ Pi NAD+

Kwas 1,3 - bisfosfoglicerynowy

NADH + H+

Kwas pirogronowy + 2 ATP

Glikoliza 2 Kwas pirogronowy

(COOH) CO CH2 COOH (kwas szczawiooctowy)

Cykl Krebsa - HSCoA + CH3CO • S • CoA

(COOH) CH2 COCOOH CH2 COOH (kwas cytrynowy)

CH3 CO COOH + HSCoA

- CO2 - NADH2 (łańcuch oddechowy)

CH3CO • S • CoA

CH3 CO COOH

+ CO2 Asymilacja CO2

(COOH) CO CH2 COOH (kwas szczawiooctowy)

Szlak utleniania węglowodanów

FERMENTACJE

Etanolowa

Masłowa

Mlekowa

Acetonowa butanolowa

Octowa (beztlenowa)

Mieszaniny kwasów

Propionowa

Aminokwasów

Pirogronian

Utlenianie w Cyklu TCA

Łańcuch oddechowy

- NADH2

CO2

NADH2

Procesy oddychania

NADH2 -

Procesy fermentacji

O2 2 H2O

NAD NADH2

FAD

Białko żelazowo-siarkowe

Ubichinon (Koenzym Q)

Cytochromy a, a3, b, c,

Cytochrom o

ADP + Pi

ATP

ATP

ATP

ADP + Pi

ADP + Pi

ODDYCHANIE

Łańcuch oddechowy

tlenowców

Cytochromy a, a3, b, c,

Alternatywne akceptory w łańcuchu oddechowym

CO2

S lub/i SO4-2

Siarkowe/siarczanowe bezwzględne beztlenowce

NO3-1

CH4

H2S

NH4+ v N2

Węglanowe bezwzględne beztlenowce

Azotanowe Fakultatywne tlenowce

Fe+3

Żelazowe Fakultatywne tlenowce

Fe 2+

Se+6 / As+3

Se-2 / As-3

Selenowo/Arsenowe bezwzględne beztlenowce

CH3 C=O COOH

- CO2

CH3 HC=O

- NAD + NADH2

CH3 CH2 OH

CH3 C=O COOH

- CO2

CH3 HC=O

+ NaHSO4

CH3 CH OH - SO3Na (precypituje)

Zamiast redukcji aldehydu octowego następuje redukcja P - dihydroksyacetonu

CH2OH C=O CH2 - O ~ PO4

+ NADH2

CH2 OH - HCOH - CH2 - O ~ PO4

+ ADP - ATP

+ H2O

CH2 OH - HCOH - CH2OH

Fermentacja propionowa

CH3-C=O-COOH

CH3-CH-OH-COOH

GLIKOLIZA

- 2 H+

HOOC-CH2-C=O-COOH

HOOC-CH2-CHOH-COOH

HOOC-CH = CH-COOH

+ 2 H+

- H2O

HOOC-CH2-CH2 -COOH

+ 2 H+

ADP + Pi

ATP

HOOC-CH2-CH2 -CO~SCoA

HOOC-CH-CO~SCoA

CH3

CH3-CH2-CO~SCoA

CH3-CH2-COOH

CO2 - biotyna

biotyna

Masa ciała

Dawka

mg / kg masy ciała

Przeżywalność

dni

4,4 - 5,2

15

10

3,8 - 3,3

32

7

4,9 - 5,1

70

5

3,8 - 4,2

150

4

Dawka mg / kg

paszy

Częstotliwość pojawiania się nowotworów

SAMCE SAMICE

0

21,0 %

17,6 %

5 (czysta toksyna)

78,5 %

69,7 %

5 (kultura grzybów)

62,5 %

60,6 %



Shigella

nieruchliwe, nie wytwarza gazu,

Salmonella

- ruchliwe, wytwarza gaz

Proteus

„pełzające” na agarze, hydrolizują mocznik

Yersinia

Edwardsiella

Serratia

Citrobacter

Arizona

Providencia

Erwinia

Escherichia coli

ruchliwe, nieśluzowe

Enterobacter aerogenes

- ruchliwe, śluzowe

Klebsiella pneumonie

- nieruchliwe, b. śluzowe

Brak fermentacji laktozy

Wolna fermentacja laktozy

Szybka fermentacja laktozy

1



Wyszukiwarka