Prokaryotické organismy: říše archebakterií Archaebacteria říší eubakterií Eubacteria s podříší bakterie Bacteria (+ sinice Cyanobacteria, Cyanophyta, Cyanoprokaryota)
Nadříše Říše Charakteristika zástupců P R O K A R Y O T A archebakterie Archaebacteria eubakterie Eubacteria buněčná stěna obsahuje glukozaminy, proteiny či heteropolysacharidy buněčná stěna neobsahuje kyselinu muramovou a D-aminokyseliny buněčná stěna může i chybět mají zcela specifickou stavbu 16S-rRNA, lišící se od eubakterií a eukaryot, 5S-rRNA se podobá 5S-rRNA eukaryot obdobná proteosyntéza jako u eukaryot (metionin) geny obsahují introny (jako eukaryota) peptidoglykanová buněčná stěna obsahuje kyselinu muramovou a D-aminokyseliny, výjimečně stěna chybí struktura 16S-rRNA a 5S-rRNA je zcela specifická, nevykazuje podobnost s eukaryoty proteosyntéza obdobná jako u mitochondrií eukaryot (formylmetionin) geny neobsahují introny Podříše sinice Cyanobacteria Podříše bakterie Bacteria fotolitotrofní organismy, fotosyntetizující, donorem elektronů je voda, na světle uvolňují do prostředí kyslík, účast chlorofylu-a foto- a chemolitotrofní, -organotrofní, fotosyntetizující bakterie využívají jako donor vodíku např. sulfan, neuvolňují kyslík, bakteriochlorofyl
Říše archebakterie Archaebacteria grampozitivní a gramnegativní koky, tyčinky, vlákna a mykoplazmata netvoří spory pohyblivé druhy tvoří bičíky Taxonomie dle metabolismu: archebakterie metanové: Methanococcus, Methanosarcina, Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanothermus archebakterie extrémně halofilní Halococcus, Halobacterium, Haloarcula, Haloferax archebakterie haloalkalifilní: Natrococcus a Natrobacterium archebakterie termoacidofilní: Sulfolobus, Thermoplasma, Thermoproteales
Říše eubakterie Eubacteria, podříše bakterie Bacteria Bakterie = velmi drobné prokaryotické mikroorganismy velikost od 1 m do 5 m délky a od 0,2 m do 1 m šířky malá velikost = veliký povrch na jednotku biomasy, tj. velkou plochu kontaktu biomasy s prostředím rozmnožují se příčným dělením, pučením, pomocí konidií a hormogonií mohou tvořit termorezistentní spory, tzv. endospory (spory uvnitř buněk), mikrocysty (klidové buňky obalené rezistentním obalem), konidie odškrcované z vláken
bakterie kulovité (tzv. koky, cocci), průměr 0,5-2 m bakterie tyčinkovité, široké 0,2-2 m, dlouhé 0,5-10(20) m Tvary bakterií
Stavba bakteriální buňky Jádro (kružnicová DNA) Ribozómy Mezozóm Fimbrie, glykokalyx, bičíky Pouzdro Buněčná stěna Cytoplazmatická membrána Bičík Chemické bakterií složení Voda 70-98 % celkové živé váhy, (opouzdřené a slizotvorné bakterie x spory bakterií) Sušina: C: 22 64 %, P: 2,5 5 %, N: 8 15 % Pigmenty Fyzikální vlastnosti povrchů bakterií: hydrofilní, hydrofóbní acidorezistence, specifický povrch, povrchové napětí, mezivrstevné napětí, elektrický náboj, osmotické jevy barvicí metody (bazická a kyselá barviva)
Grampozitivní bakterie. 1. Cytoplazmatická membrána, 2. Peptidoglykan, 3. Fosfolipidy, 4. Membránové proteiny, 5. Kys. lipoteichoová. Gramnegativní bakterie. 1. Cytoplazmatická membrána (vnitřní membrána), 2. Periplazmatický prostor, 3. Vnější membrána, 4. Fosfolipidy, 5. Peptidoglykan, 6. Lipoprotein, 7. Proteiny, 8. Lipopolysacharidy, 9. Pór.
Klasifikace bakteriálních kmenů (Cavalier-Smith) Chlorobacteria (Chloroflexi) Hadobacteria (Deinococcus, Thermus) Cyanobacteria (sinice) Gracilicutes (Proteobacteria, Chlamydiae, Planctomyces, Chlorobi, Bacteroidetes, Spirochaetae) Eurybacteria (Selenobacteria, Fusobacteria, Thermotogae) Endobacteria (Firmicutes) Actinobacteria????? Neomura zahrnuje Archaea, Eukarya
Proteobacteria Alphaproteobacteria (Caulobacter, Rhodospirillum, Rhizobium, Rickettsia) Betaproteobacteria (Burkholderia, Gallionella, Neisseria, Nitrosomonas) Gammaproteobacteria (Pseudomonas, Vibrio, Enterobacter, Legionella) Deltaproteobacteria (Desulfovibrio, Myxococcus) Epsilonproteobacteria (Helicobacter, Campylobacter)
Systematické rozdělení bakterií založeno na barvitelnosti buněk anilinovými barvivy, krystalovou violetí a safraninem = bakterie grampozitivní a bakterie gramnegativní Podříše bakterie Bacteria: 1. oddělení bakterie gramnegativní Gracilicutes 2. oddělení bakterie grampozitivní Firmicutes 3. oddělení mykoplazmata Tenericutes (bez buněčné stěny)
endotoxin Gramnegativní bakterie Gracilicutes porin Specifický sacharid (O antigen) Lipopolysacharidy Buněčná stěna Fosfolipidy Lipoproteiny Peptidoglykany Cytoplazmatická membrána Membránové proteiny Cytoplazma
1. skupina: Aerobní chemoorganotrofní nefermentující koky a tyčinky Čeleď Pseudomonadaceae tyčinky, monotrichální či lofotrichální, striktní aerobové, onemocnění u člověka, zvířat, rostlin, výrazná utilizace živin, rozkládají uhlovodíky (fenol a nafta), genetická variabilita, skupiny, zařazuje se i skupina bakterií typu zoogloea, Pseudomonas aeruginosa, Ps. mallei (Burkholderia), P. syringae, P. denitrificans, P. putida, Xanthomonas Čeleď Azotobacteraceae pohyblivé tyčinky či mírně oválného tvaru, aerobní fixace vzdušného dusíku, zapouzdřené, algináty, druh Azotobacter chroococcum Zoogloea Azotobacter
1. skupina: Aerobní chemoorganotrofní nefermentující koky a tyčinky Čeleď Rhizobiaceae rod Rhizobium, známý jako tzv. hlízkatá bakterie (symbióza) Čeleď Legionellaceae těžké pneumonie (L. pneumophilla), pohyblivé tyčinky Čeleď Neisseriaceae Neisseria gonorrhoae, Neisseria meningitidis, N. subflava Další rody: Acetobacter, Brucella, Francisella, Flavobacterium Legionella
2. skupina: Fakultativně anaerobní chemoorganotrofní tyčinky Čeleď Enterobacteriaceae osidlují střevní trakt člověka a vyšších živočichů rody Salmonella (břišní tyfus, paratyfus, alimentární intoxikace), rod Shigella (úplavice, dyzentérie), druh Yersinia pestis (původce moru) saprofyty tlustého střeva jsou Escherichia (EPEC, ETEC, EIEC, EHEC) a Enterobacter Citrobacter, Proteus, Klebsiella Čeleď Vibrionaceae Vibrio cholerae, V. parahaemolyticus, Aeromonas hydrophila Čeleď Pasteurellaceae parazité savců a ptáků (Actinobacillus lignieresii, Pasteurella multocida), druh Haemophilus influenzae akutní respirační onemocnění
3. skupina: Anaerobní koky a tyčinky ve střevech a ústní dutině člověka a savců, tvoří důležitou složku mikroflóry bachoru dobytka (Bacteroides succinogenes, Bacteroides amylophilus), Bacteroides fragilis patogen, záněty slepého střeva (pigmentované a asacharolytické Porphyromonas, nepigmentované a sacharolytické Prevotella) 4. skupina: Aerobní a mikroaerobní šroubovité či zakřivené bakterie respirační metabolismus, vyskytují se v půdě, reprodukčních orgánech, střevě, ústní dutině člověka a zvířat fixaci vzdušného dusíku umožňuje rod Azospirillum Campylobacter, Helicobacter
5. skupina: Chemolitotrofní bakterie tři fyziologické skupiny bakterií: nitrifikační, sirné, železité (manganové), oxidace anorganických látek, Vinogradskij Nitrifikační bakterie = energii aerobní oxidací amonných solí na dusitany a dusitanů na dusičnany, zdrojem uhlíku je oxid uhličitý Nitrosomonas, Nitrobacter, Nitrococcus Sirné bakterie = oxidují síru a sirné sloučeniny Thiobacillus denitrificans a Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus ferrooxidans - oxiduje dvojmocné Fe na trojmocné Železité (manganové) bakterie = oxidací uhličitanu železnatého či manganatého na hydroxid železitý či manganičitý, zdrojem uhlíku je oxid uhličitý Siderocapsa (S. treubii), Siderococcus, Naumaniella
6. skupina: Bakterie redukující síru a sirné sloučeniny striktně anaerobní, redukují síru na sulfan!!!, acetát na oxid uhličitý, Desulfovibrio (dismutace), Desulfobacter, Desulfomaculum (konzervy, ne bombáž), Desulfuromonas 7. skupina: Fototrofní bakterie Zelené sirné bakterie č. Chlorobiaceae: striktně anaerobní, v přítomnosti sulfanu, bakteriochlorofyl-c,d, Chlorobium, Chlorobacterium Purpurové sirné bakterie č. Chromatiaceae: striktně anaerobní, karotenoidy a bakteriochlorofyl-a,b, Chromatium, Thiosarcina, Thiospirillum, Thiopedia Purpurové bezsirné bakterie č. Rhodospirillaceae: nevyužívají redukované sirné sloučeniny, jsou fotoorganotrofní, mikroaerofilní až anaerobní, ve tmě jsou aerobní, chemoorganotrofní poutají vzdušný dusík, Rhodospirillum, Rhodopseudomonas
Chlorobium Chromatium Thiosarcina Thiospirillum Rhodopseudomonas Amoebobacter Rhodospirillum Thiopedia
8. skupina: Bakterie tvořící pochvy několikabuněčná vlákna, přiléhající pochvy (ekologie), nepravé dichotomické větvení, gonidie!!! Sphaerotilus natans Leptothrix pseudoochracea Clonothrix fusca Crenothrix polyspora
Železité bakterie Leptothrix sp. Sphaerotilus natans - dichotomus
9. skupina: Bakterie množící se pučením či vytvářející extracelulární výběžky = 3 skupiny bakterií: bakterie tvořící prostéky (Hypnomicrobium, Pedomicrobium, Caulobacter - Brevundimonas), bakterie vylučující extracelulární výběžky (Gallionella) a bakterie bez prosték (Pasteurita, Blastobacter, Planctomyces) Gallionella Caulobacter Hypnomicrobium Planctomyces
Železité bakterie Gallionella sp.
10. skupina: Chemoorganotrofní buňky s klouzavým pohybem = umělá skupina bakterií bez fylogenetické příslušnosti, klouzavý pohyb, nemají bičíky Myxobakterie = tvoří plodnice a myxospory, pigmenty, kompost, rozklad, klidové mikrocysty, Melittangium, Myxococcus Cytofágy = netvoří plodnice, jsou to štíhlé buňky, rozklad, Capnocytophaga, Simonsiella Vláknité chemoorganotrofní bakterie vyznačující se klouzavým pohybem = pružná 500 m dlouhá vlákna, respirační metabolismus Čeleď Beggiatoaceae (Beggiatoa, Thionema), Čeleď Leucothrichaceae (Leucothrix, Thiothrix), Čeleď Achromatiaceae (Achromatium, Thiogloea), Čeleď Pelonemataceae (Achronema, Pelonema, Peloploca)
Thionema Achromatium Beggiatoa Thiothrix Leucothrix
11. skupina: Spirochéty Řád Spirochaetales = ohebné tenké buňky šroubovitého tvaru, které dosahují velikosti až 500 m, v buněčné stěně osové vlákno aerobní, anaerobní i fakultativně anaerobní Treponema pallidum (T. carateum), Borrelia recurentis, B. burgdorferi, Spirochaeta, Spirillum B. burgdorferi Treponema pallidum Spirochaeta plicatilis
12. skupina: Rikétsie a chlamydie Rikétsie = krátké tyčinky nebo koky, nepohyblivé, rozmnožující se příčným dělením obligátní intracelulární parazité členovců Rickettsia prowazekii, Coxiella burneti Chlamydie = intracelulární parazité živočichů a člověka závislí na metabolismu hostitelské buňky ( rikétsie) Chlamydia trachomatis, Chlamydophila psittaci, Chlamydophila pneumoniae
Grampozitivní bakterie Firmicutes Kys.teichoová Peptidoglykany Buněčná stěna Cytoplazmatická membrána Membránové proteiny Cytoplazma
1. skupina: Aerobní a anaerobní koky = heterogenní skupina chemoorganotrofních bakterií, kultivace, koagulázový t., katalázový t., apod. Streptococcus = nepohyblivé koky ve dvojicích či v řetízcích, ABCD Streptococcus pyogenes, Str. pneumoniae, Str. faecalis (Enterococcus faecalis), patogenní Sarcina, Peptococcus, patogenní Peptostreptococcus Lactococcus, Pediococcus potraviny, kvašení Micrococcus, Leuconostoc Staphylococcus = koky uspořádané ve shlucích, je fakultativně anaerobní, koaguláza pozitivní a negativní Staphylococcus aureus způsobující hnisavá onemocnění (St. epidermidis nepatogenní), hemolýza Probiotika prebiotika - synbiotika
2. skupina: Pravidelné nesporulující tyčinky = krátké, dlouhé tyčinky, popř. tvoří vlákna Lactobacillus, Listeria monocytogenes způsobuje listeriózu, Erysipelothrix insidiosa je původcem červenky vepřů 3. skupina: Nepravidelné sporulující tyčinky = aerobní i anaerobní, vyskytují se v půdě, vodě a na různých hostitelích, jsou saprofytické i patogenní Corynebacterium diphteriae (záškrt), Mycobacterium tuberculosis (tuberkulóza), lepra, atypická mykobakteria
4. skupina: Koky a tyčinky tvořící endospory Endospory = spory, které vznikají uvnitř vegetativní buňky, termorezistence, rezistence vůči chem.l., záření, neslouží k rozmnožování schopnost přežívat v půdě po mnoho let, v příznivých podmínkách vyklíčí ve vegetativní buňku patogenní, např. Clostridium botulinum (botulismus), Cl. tetani (tetanus), Bacillus anthracis (sněť slezinná), parasporální tělíska toxiny (cyto-, neuro-)
5. skupina: Bakterie tvořící mycelium = tzv. aktinomycety, které se částečně nebo úplně větví Actinomyces (velmi krátké hyfy), Streptomyces (vlákna dokonale vyvinutá, Streptomyces griseus - streptomycin), Nocardia (hyfy se rozpadají na drobné fragmenty) z konců hyf odškrcují spory nebo endogenní spory tvoří ve sporangiu spory nejsou rezistentní a slouží pouze k rozmnožování ( endospory u č. Bacillaceae)
Oddělení mykoplazmat Tenericutes = buňka těchto bakterií postrádá buněčnou stěnu ( kryje pouze třívrstevná cytoplazmatická membrána) gramnegativní nepohyblivé bakterie netvoří klidové buňky, rozmnožují se pučením nebo dělením fakultativně anaerobní, obligátně anaerobní, chemoorganotrofní, energii získávají fermentací vyžadují cholesterol a mastné kyseliny, teplotu 22-37 C saprofytičtí i parazitičtí Mycoplasma pneumoniae (pneumonie u člověka), M. bovigenitalium (mastitida u krav), Ureoplasma urealyticum (infekce pohlavních orgánů u člověka), Spiroplasma citri (onemocnění citrusových plodů)