BAKTERIÁLNÍ BUŇKA MORFOLOGIE A STAVBA

Transkript

1 BAKTERIÁLNÍ BUŇKA MORFOLOGIE A STAVBA Veronika Holá Mikrobiologický ústav LF MU a FN u sv. Anny v Brně Přednáška pro II. r. VL 2016/2017

2 Velikost bakterií Patogenní: většinou kolem 1 5 μm (1 μm = 10-3 mm velký poměr povrch:objem) Stafylokok: průměr kolem 1 μm Poměrně velké: rody Bacillus a Clostridium (robustní tyčky kolem 1 10 μm) Poměrně dlouhé: staré kultury většiny tyček (vlákna až 50 μm dlouhá) Poměrně malé: rod Haemophilus (ve sputu kolem 0,3 0,6 μm ) Velmi malé: rickettsie (kolem 0,5 μm) chlamydie (elementární tělíska kolem 0,3 μm ) mykoplasmata (kolem 0,2 0,25 μm )

3 Tvar bakterií Kulovitý: koky pravidelně kulaté: stafylokoky oploštělé: gonokoky, meningokoky zašpičatělé (lancetovité): pneumokoky Protáhlý: tyčky rovné: většina (např. escherichie) krátké (kokobacily): acinetobaktery dlouhé (vlákna): zvl. staré kultury štíhlé: Mycobacterium tuberculosis robustní: laktobacily, Clostridium perfringens

4 Tyčinky rozštěpené: bifidobakteria větvící se: nokardie, aktinomycety zakřivené: vibria, kampylobaktery s rovnými konci: Bacillus anthracis vřetenovité: fusobakteria kyjovité: korynebakteria pleomorfní: hemofily

5 Uspořádání a tvar koků a) ve shlucích: Staphylococcus aureus b) v řetízcích: Streptococcus pyogenes c) lancetovité diplokoky: Streptococcus pneumoniae d) oploštělé diplokoky: Neisseria gonorrhoeae e) koky v tetrádách: Micrococcus luteus

6 Dělení a uspořádání bakterií Koky, v jedné rovině: streptokoky Koky, v různých rovinách: stafylokoky

7 Uspořádání a tvar tyčinek a) naprostá většina tyčinek: např. Eschericha coli b) jemné streptobacily: Haemophilus ducreyi c) kokobacily až diplobacily: Moraxella lacunata d) robustní tyčky, oblé konce: Clostridium perfringens e) silné tyčky, rovné až konkávní konce, řetízky vzhledu bambusové hole: Bacillus anthracis

8 Uspořádání a tvar tyčinek f) kyjovité v palisádách: Corynebacterium diphtheriae g) štíhlé, náznak palisád: Mycobacterium tuberculosis h) větvené, fragmentované: Nocardia asteroides i) vřetenovité: Fusobacterium fusiforme j) drobné, pleomorfní: Haemophilus influenzae

9 Tyčky, příčné dělení: většina (řetízek tyček) Tyčky, podélné dělení: např. mykobakteria korynebakteria - palisádovité uspořádání

10 Prohnuté a spirálovité tyčinky a) tyčinky zahnuté, rohlíčkovitého tvaru: Vibrio cholerae b) spirály hrubé: Spirillum minus c) spirály nepravidelné: Borrelia recurrentis d) spirály jemné, pravidelné: Treponema pallidum e) spirály velmi jemné, na koncích zahnuté: Leptospira sp.

11 Schéma bakteriální buňky pouzdro cytoplasmatická membrána bakteriální stěna fimbrie nukleoid ribosomy plasmidy granula vakuola bičík

12 Prokaryotická buňka 1. Organizace buněčného jádra Jádro není odděleno od cytoplazmy membránou, tvořeno cyklickou dvouvláknovou šroubovicí DNA, haploidní genom - nepohlavní rozmnožování 2. Nepřítomnost buněčných organel 3. Charakter ribozomu 30S (16S rrna+21 p) + 50S (5S a 23S rrna+34 p) x 40S (18S rrna+33 p) + 60S (5S, 5.8S a 23S rrna+49 p) Stavba buněčné stěny (peptidoglykan x mykoplasmata) Stavba bičíků - jednodušší než u eukaryot Schopnost anaerobiózy (fakultativní nebo striktní) Schopnost vázat N 2 Zásobní látky (poly- -hydroxymáselná kyselina) Neexistuje pino-, fago- ani exocytóza Nepřítomnost sterolů v membráně (x některé sinice a mykoplasmata) Velikost buňky PK cca 1/10 EK Neschopnost diferencovat buňky (!!! biofilm)

13 G- Stavba bakteriální stěny G+

14 Barvení dle Grama 1. Fixace plamenem 3 2. Gramovo barvivo 20 s 3. Lugolův roztok 20 s 4. Alkohol 10 s 5. H 2 O oplach 6. Safranin 1 min 7. H 2 O oplach 8. Sušení G+ G

15 Podstata grampozitivity??? - souvisí ale se stavbou stěny Silná vrstva peptidoglykanu se účinkem alkoholu smrští a zpomalí vyplavování komplexu krystalové violeti s jodem z G+ buněk Ve stěně G bakterií je více lipidů, proto v ní alkohol vytváří póry, jimiž se barevný komplex snáze vyplavuje

16 Odolnost vůči zevním vlivům Grampozitivní Gramnegativní Snášejí dobře vysychání a vyšší koncentrace solí na kůži (stafylokoky, propionibakteria) v půdě (klostridia, bacily, nokardie) Snášejí dobře vliv toxických látek a extrémů ph převážně ve vlhku (enterobakterie, pseudomonády, jiné nefermentující tyčky, vibria)

17 Membrána jediná vnitřní membrána bakterií = dvojvrstva fosfolipidů (fosfatidylglycerol, fosfatidylethanolamin; vyšší podíl nenasycených MK vyšší tekutost) + membránové proteiny; NE cholesterol Bariéra od vnějšího prostředí Energetický metabolismus (syntéza ATP) Zakotvení bičíku Pouzdro - vrstva obklopující jednotlivé bakterie (zřetelně oddělená od okolí) -tvořena obvykle polysacharidy (poly-d-glutamát u B. anthracis) - ochrana před bakteriofágy, před imunitou i chem. látkami - virulence a invazivita Sliz - řídká hmota obalující více buněk Glykokalyx - řídká síťovina polysacharidových vláken, trčící z buňky - adheze bakterií (polysacharidové adheziny)

18 Bičíky Monotrichia jeden na pólu Lophotrichia svazek na jednom pólu Amphitrichia - svazek na obou pólech Peritrichia - po celém povrchu

19 Pili - rigidní dutá proteinová vlákna (u G-), trčí všemi směry adheziny - specifická adheze na buňku (faktor virulence, kódováno plazmidem) - sex fimbrie - jedno vlákno kódované plazmidem (výměna plazmidové DNA při konjugaci)

20 Cytoplazma (viskózní roztok) - enzymy - regulační molekuly (camp) - produkty ana- a katabolismu -přijaté živiny apod. - nukleové kyseliny - trna, mrna - struktury: chromozom, ribozomy, granula ZÁSOBNÍ LÁTKY (ne lipidy) - glykogen (nerozpustný polymer Glc) - polyfosfát, elementární síra - polymery kyseliny β-hydroxymáselné Difúze = hlavní transportní mechanizmus

21 Spory Formy některých bakterií, které slouží k dlouhodobému přežití nepříznivých podmínek

22 Genetická informace bakterií Haploidní (1 gen 1 alela), DNA není oddělena membránou Chromozom 1 kopie/buňka (v rostoucí buňce i 4 kopie) ~ 15% objemu buňky; délka 1,4 mm; řádově 3500 genů (cca 4 x 10 6 nukleotidů) Gyrázy-topoizomerázy I (uvolní), II (tvoří) účastní se poskládání DNA do vyšších struktur (chromozomů) - superhelicita (-,+) Nemá histony, ale jen 4 druhy DNA histone-like proteins (1/200 párů bazí) Katalytické proteiny (replikace, translace), regulační proteiny (represory) Genom není rozčleněn na exony (kóduje proteiny) a introny (nekódující DNA) obsahuje jen kódující části (není třeba posttranskripční úpravy mrna) okamžitě nastává translace větší rychlost Plazmidy - endosymbiont na genetické úrovni cyklická dvoušroubovice DNA - fakultativně přítomné (v jádře a/nebo cytoplazmě) rezistence k antibiotikům (β-laktamázy), těžké kovy (exportní proteiny) produkce toxinů a jiných látek (ATB) konjugace aj. Přenos genetické informace = horizontální přenos Konjugace - při spojení buněk pomocí sex pili Transdukce - při infekci buňky fágem (obsahujícím plazmid) Transformace- při průniku DNA do kompetentní buňky

23 Generační doba = délka růstového cyklu = doba zdvojení = doba, za níž se počet bakterií zdvojnásobí (množí se geometrickou řadou) U bakterií v průměru cca 30 min (Escherichia coli za ideálních podmínek 20 min x Mycobacterium tuberculosis cca 12 hodin) generační doba 30 min. 24 hod. (teoreticky) 2, buněk (ve stacionární kultuře méně o cca 5 řádů, tj. asi 10 9 buněk vidět při pozorování pouhým okem - tekutá půda (bujon) se zakalí - na pevné půdě (agar) vyroste bakteriální kolonie Kontinuální kultivace -průběžný přívod živin a odstraňování zplodin metabolizmu (včetně namnožených buněk). Průmyslové využití (v tzv. fermentorech) - výroba výroba řady látek (organické kyseliny, antibiotika, enzymy, vitamíny apod.) i mikrobiální hmoty.

24 Růstová křivka stacionární kultury znázorňuje počet živých buněk v závislosti na stáří kultury, a to v logaritmické stupnici. 10 stacionární fáze log 10 počtu živých buněk lag-fáze cca 24 hod čas