Metabolismus, taxonomie a identifikace bakterií. Karel Holada khola@lf1.cuni.cz

Transkript

1 Metabolismus, taxonomie a identifikace bakterií Karel Holada khola@lf1.cuni.cz

2 Klíčová slova Obligátní aeroby Obligátní anaeroby Aerotolerantní b. Fakultativní anaeroby Mikroaerofilní b. Kapnofilní bakterie Siderofory Mesofilní bakterie Termofililní b. Psychrofilní b. Genotypizace Růstová křivka Glykolýza Fermentace Aerobní respirace Anaerobní respirace Krebsův cyklus Oxidativní fosforylace Glyoxylátový cyklus Taxonomie

3 Dělení mikroorganismů Podle získávání energie - fototrofní (fotosyntéza) - chemotrofní (oxidace substrátů) Podle zdroje uhlíku - autotrofní (oxid uhličitý) - heterotrofní(organické látky) - mixotrofní Medicínsky důležité - chemoheterotrofní

4 Podle vztahu ke kyslíku OBLIGÁTNÍ x FAKULTATIVNÍ Obligátní aeroby bez kyslíku nerostou, nejsou schopné fermentace Obligátní anaeroby kyslík je zabíjí, neprovádí oxidativní fosforylaci Aerotolerantní anaeroby tolerují O 2 Fakultativní anaeroby mají na výběr Microaerofilní b. potřebují snížený O 2 Kapnofilní b. potřebují vyšší tenzi CO 2

5 Obligátní aeroby Rostou pouze v přítomnosti kyslíku Pseudomonas, Vibrio, Neisseria, Bordetella, Mycobacterium, kvasinky a plísně Nejsou schopné fermentace Energii získávají oxidativní fosforylací O 2 H 2 O ADP ATP Elektronový transportní řetězec, postupný přenos přez intermediální meziprodukty.

6 Obligátní anaeroby Rostou pouze v nepřítomnosti kyslíku Clostridium, Bacteroides, Treponema Nejsou schopné oxidativní fosforylace Energii získávají fermentací Kyslík toxický - chybí jim enzymy: - Superoxid dismutáza O 2 + 2H + H 2 O 2 Kataláza H 2 O 2 H 2 O + O 2 Peroxidáza H 2 O 2 +NADH H 2 O + NAD

7 Aerotolerantní anaeroby Dýchají anaerobně Tolerují přítomnost kyslíku (kyslík je nezabije) Clostridium perfringens

8 Fakultativní anaeroby Jsou schopné adaptace, umí jak oxidativní fosforylaci, tak fermentaci Oxidativní fosforylace efektivnější (glukóza ATP) Fermentace málo efektivní (glukóza 2 ATP) enterobakterie, hemofily, stafylokoky, streptokoky, atd. (většina důležitých bakterií)

9 Mikroaerofilní bakterie Potřebují nízké množství kyslíku (méně než ve vzduchu ten je zabije) Mají oxidativní fosforylaci Campylobacter, Lactobacillus

10 Kapnofilní bakterie Potřebují k růstu zvýšené množství CO 2 gonokoky, meningokoky, Helicobacter pylori

11 Optimální teplota růstu Mesofily o C většina patogenů (37 o C), některé psychrotolerantní (př. Listerie) Psychrofily Termofily 0-20 o C nad 40 o C

12 Optimální ph Většina důležitých okolo neutrálního ph Některé preferují kyselé (Laktobacily) či zásadité (Vibrio cholerae) ph Růst kultury okyselení média zastavení růstu

13 Živiny Uhlík Dusík Fosfor Síra Ionty kovů (Fe 2+ ) Fe 2+ často limitující faktor Siderofory transportní bílkoviny umožňující příjem Fe 2+ Fe2+ Fe2+

14 Růstová křivka Měření bakteriální masy zákal - CFU

15 Generační doba Udává délku růstového cyklu (doba zdvojení) Escherichia coli - cca 20 min. Mycobacterium tuberculosis - cca 12 hod. Počet bakterií: x = x o x2 n Př. Kolik E. coli se pomnoží z 10 bakterií za 24 hodin? x = 10 x 2 72 = 4,7 x 10 22

16 Glykolýza Štěpení (katabolizmus) cukrů NAD Glukóza C6 ADP NADH Pyruvát C3 ATP

17 Fermentace (kvašení) Účelem je regenerace NAD, tak aby mohla běžet další glykolýza Velká rozmanitost, specifické produkty NADH Pyruvát C3 NAD Alkoholy, mastné kys. C2 C4

18 Anaerobní respirace Provádí anaerobní bakterie GLYKOLÝZA + FERMENTACE Glukóza C6je rozložena na C2-C4 NAD NADH ATP NADH NAD Malá účinnost pomalý růst anaerobních bakterií

19 Aerobní respirace Aerobní a fakultativně anaerobní bakt. GLYKOLÝZA + KREBSŮV CYKLUS + OXIDATIVNÍ FOSFORYLACE Glukóza C6je rozložena na C1 (CO 2 ) NAD NADH ATP NAD NADH NADH NAD ATP

20 Krebsův (citrátový) cyklus Křižovatka katabolismu a anabolismu Acetát -CO C2 2 + Oxalacetát Pyruvát C4 Malát Citrát C6 Fumarát -CO 2, NADH Isocitrát -CO 2, NADH Alfa keto glutarát C4

21 Oxidativní fosforylace Elektronový transportní řetězec, postupný přenos elektronů z kyslíku na vodík za vzniku vody. Generuje se velké množství ATP a dochází k obnově NAD potřebného pro glykolýzu. NADH O 2 ADP NAD H 2 O ATP

22 Glyoxylátový cyklus Unikátní pro bakterie, umožňuje zvýšit množství metabolických intermediátů Oxalacetát C4 -CO 2 Malát Pyruvát Citrát C6 Glyoxylát Acetát + C2 C2 Fumarát Isocitrát Alfa keto glutarát C4

23 Kultivace bakterií Půdy tekuté x pevné Základní masový bujón Obohacené krevní agar (náročné b.) Selektivní Endova půda, Deoxycholát citrátový agar (potlačují růst) Diagnostické záchyt produkce specifického metabolitu Transportní

24 Klasifikace bakterií Rozmnožují se nepohlavně příčným dělením Klasifikace umělá přechody neostré Názvy bakterií ČELEĎ (Enterobacterie) ROD (Escherichia) DRUH (coli) KMEN (O157:H7) Identifikace bakterií (kultivace, barvení, genotypizace)

25 Základní tvary bakterií

26 Klíčová slova Obligátní aeroby Obligátní anaeroby Aerotolerantní b. Fakultativní anaeroby Mikroaerofilní b. Kapnofilní bakterie Siderofory Mesofilní bakterie Termofililní b. Psychrofilní b. Genotypizace Růstová křivka Glykolýza Fermentace Aerobní respirace Anaerobní respirace Krebsův cyklus Oxidativní fosforylace Glyoxylátový cyklus Taxonomie