Wykład 3 18.10.12 T : Otoczki i rzęski OTOCZKI : Wiele znanych bakterii wytwarza otoczkę: - patogeny - bakterie wodne - bakterie glebowe Substancja przylegająca do zewnętrznej powierzchni ściany komórkowej tworzy otoczkę. Wytwarzanie otoczki jest kontrolowane genetycznie, może też być zależne od warunków środowiska. Otoczka jest wyrazna, gruba warstwa śluzu. Przylega do zewnętrznej części ściany komórkowej Bakterie otoczkowe rosnące na odpowiednich podłożach, np. : z dodatkiem cukrów lub surowicy, tworzą śluzowate kolonie gładkie typu S, M (mukoidalne), natomiast bezotoczkowe kolonie szorstkie typu R, np.: * Klebsiella pnaumoniae * Neiseseria meningittidis Otoczki najczęściej zbudowane są z polisacharydów (glukoza, galaktoza ramnoza, fruktoza), kwasów uronowych oraz organicznych. Nieraz otoczki są 2-3 krotnie większe niż średnica komórki. Otoczki są antygenem indukujacym wytwarzanie swoistych przeciwciał. FUNKCJE OTOCZKI : + chronią komórkę przed wysychaniem i innymi czynnikami środowiska ; - matalami ciężkimi - antybiotykami - bakteriofagami + chronią komórkę przed fagocytozą + uczestniczą w adhezji błon śluzowych organizmu gospodarza + są nieprzepuszczalne dla niektórych antybiotyków Niektóre bakterie zawierają na swojej powierzchni polisacharydy nie będące otoczką. Polisacharydy te mogą tworzyć: - mikrootoczkę, - glikokaliks, - śluz, - egzopolisacharyd. 1 Substancje te mogą uczestniczyć w adhezji i trwałej kolonizacji, są wyznacznikami zjadliwości ( glikokaliks u Listeria monocytogenes, antygen Vi u Salmonella Typhi,). Polisacharydowy śluz u Pseudomonas aeruginosa wykazuje właściwości immunogenne. IDENTYFIKACJA OTOCZEK : 1) Metody serologiczne umożliwiają dokladną analizę skąłdników chemicznych otoczek : ^ odczyn aglutynacji szkiełkowej ^ aglutynacja lateksowa ^ odczyny immunofluorescencyjne 2) Barwienie otoczek i analiza mikroskopowa Barwienie negatywne ---> nie zabarwioną otoczkę obserwuje się na zabarwionym tle preparatu Barwienie pozytywne ---> barwi sie tło i komórki, natomiast otoczki pozostają bezbarwne Otoczki mają małe powinnowactwo do barwników i zwykle trudno się barwią lub nie barwią się w ogóle metodami rutynowymi. Do uwidocznienia otoczek w preparatach mikroskopowych używa się barwników kwaśnych. Rzęski : Długie, włókienkowate struktury, dzięki którym wiele bakterii wykazuje zdolność do ruchu aktywnego. Mają małe rozmiary (10-20 nm średnicy). Rzęski nie zginają sie lecz obracają. TANINA---> związek wybarwiający rzęski Długość rzęsek jest z reguły kilkakrotnie większa niż długość bakterii - wynosi nawet ponad 20 unimetrów. BAKTERIE WYKAZUJCE ZDOLNOŚĆ AKTYWNEGO RUCHU : - prawie wszystkie bakterie spiralne - około połowa znanych pałeczek i laseczek - nieliczne ziarniaki BUDOWA RZSEK : Zbudowane są z jednostek białkowych (flageliny), występującej w postaci spiralnie zwiniętych łańcuchó, ułożonych spiralnie wokół osiowego cylindra. Flagelina ma właściwości : * antygenowe (antygen H) * immunogenne Liczba skrętów i skład aminokwasowy łańcucha flageliny są cechami swoistymi dla rodzaju, gatunku i serotypu bakterii. 2 np.: E.coli O157 : H7 O ---> antygen somatyczny O (LPS) H ---> antygen rzęskowy Komórki urzęsione rozprzestrzeniają się jakby były niesione podmuchem (niem. Hauch). Urzęsione bakterie mogą się bardzo szybko poruszać np. Vibro choleare ---> 12 mm/min. (pokonują odległości do 3000 razy większą niż długość ich ciała). Gdy ruch rzęsek jest zgodny z ruchami wskazówek zegara ---> obserwujemy koziołkowanie bakterii (możliwość zmiany kierunku ruchu), gdy jest przeciwny ---> ruch do przodu. Zdolność bakterii do tworzenia rzęsek, rozmieszczenie rzęsek i ich liczba są ważną cecha taksonomiczną i odgrywają istotną rolę w diagnostyce bakteriologicznej. W komórkach jednego gatunku bakterii można wyróżnić antygeny rzęskowe (antygen H). TYPY URZSIENIA KOMÓREK BAKTERYJNYCH : * jednorzęse (monotrichale) - Vibro spp. * dwurzęse (amfitrichalne) - Spirillum spp. * czuborzęse jednobiegunowe (nofotrichalne jednobiegunowe) - Pseudomonas spp. * czuborzęse dwubiegunowe (lofotrichalne dwubiegunowe) - Spirillum spp. * wkołorzęse (peritrichalne) - Escherichia coli - Bacillus spp. Rzęski składają się z : + nici, + ciała podstawowego, + haka łączącego obie części. Za pomocą haka rzęska zakotwiczona jest w ścianie komórkowej i w błonie cytoplazmatycznej. U bakterii Gram-ujemnych ciało podstawowe zbudowane jest z dwóch par pierścieni(L,P i S,M). Pierścienie L,P leżą w błonie zewnętrznej ściany komórkowej, natomiast S,M na zewnętrznej części błony cytoplazmatycznej. Tylko pierścienie wewnętrzne odgrywają rolę przy ruchu bakterii. Wytwarzanie rzęsek jest ważną cechą gatunkową, diagnostyczną/taksonomiczną. Rzęski mogą być tracone w wyniku mutacji lub nie są syntetyzowane w niesprzyjających warunkach, np.: ^ Listeria monocytogenes (G+) ^ Yersinia pseudotuberculosis (G-) wytwarzają rzęski w 22-30 stopniach Celsjusza, ale nie w 37 stopniach Celsjusza. 3 IDENTYFIKACJIA RZSEK : Ze względu na zbyt małe rozmiary nie są widoczne w mikroskopie świetlnym w przetrwalnikach barwinych rutynowymi metodami. Są widoczne w mikroskopie elektrycznym lub mikroskopie świetlnym, ale po zastosowaniu odpowiednich metod barwienia. W celu lepszego uwidocznienia rzęsek stosuje się pogrubienie ich zaprawą (bejcą). Bakterie łatwo tracą rzęski, dlatego przygotowując je do barwienia należy postępować ostrożnie. INNE RODZAJE RUCHU : 1) Treponema pallidum (krętek blady) rzęski umieszczone są pomiędzy błoną zewnętrzną (ściany komórkowej) a cytoplazmatyczną. Otaczają całą komórkę bakteryjną. Ich skurcz powoduje ruch bakterii. 2) Neisseria meningitis (dwoinka zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych) wykazuje ruch drgający. Bakteria do podłoża przytwierdza się rzęskami, a w ruch drgający wprowadzają komórkę fimbrie. 3) Niektóre bakterie (Proteus vulgaris) na podłożach stałych w trakcie wzrostu tworzą delikatną mgiełkę. Tego typu ruch nazywamy pełzaniem. 4) Shigella dysenteriae po wniknięciu do komórki gospodarza gromadzi wokół jednego z końców włókna aktyny. Aktyna umożliwia ruch wewnątrz komórki oraz między komórkami (bakteria unika kontaktu z układem odpornościowym). CHEMOTAKSJA : Chemotaksja jest ruchem bakterii w kierunku lub od związku chemicznego. Chemotaksja dodatnia jest ruchem w kierunku związku chemicznego (atraktanta). Chemotaksja ujemna zaś ruchem od związku chemicznego (repelenta). Ruch może być po prostej, lub przypadkowy gdy bakteria koziołkuje. Gdy nie ma gradientu bakteria porusza się w różnych kierunkach. W błonie cytoplazmatycznej występują białka będące chemoreceptorami. W przekazywaniu sygnałów chemotaktycznych do motoru rzęski uczestniczą białka chemotaktyczne przyjmujące grupy metylowe (MCP). U E.coli zidentyfikowano 5 rodzajów MCP. 4 AEROTAKSJA : Ruch w kierunku zależnym od gradientu tlenu. Postaci oodechowe Beijerincka bakterie umieszczamy pomiędzy szkiełkiem nakrywkowym a podstawowym. Po pewnym czasie przy brzegu skupiają się bakterie tlenowe, w pewnej odległości od brzegu mikroarefilne, w środku ścisłe beztlenowce. FOTOTAKSJA : Wrażliwość bakterii Chromatium ssp. jest zbliżona do wrażliwości na kontrasty świetlne oka ludzkiego (0,4%). Przy wejściu w strefę zaciemnioną bakterie gwałtownie zmieniają kierunek ruchu i powracają do strefy oświetlonej reakcja przestraszenia (fobotaksja). MAGNETOTAKSJA : Wykazują bakterie pływające wzdłuż linii pola magnetycznego. Zawierają one 0,4% Fe w postaci magnetytu, tworzącego magnetosomy, które są umieszczone blisko miejsca zakotwiczenia rzęsek. Bakterie wyizolowane na półkuli północnej będą dążyły na północ. Bakterie magnetotaktyczne są beztlenowcami lub mikroaerofilami, np.: ^ Aquaspirallum magnetotecticum ^ Bilophococcus magnetotecticus 5