Doména: Bakterie (Bacteria) Milan Dundr

Bakteriální buňka (prokaryotická)

Bakteriální buňka (prokaryotická) je malá (μm) nukleoid (jaderná hmota) 1 molekula DNA dvojšroubovice stočená do kruhu na bílkovinném nosiči = jeden chromozóm

Nukleoid

Bakteriální buňka (prokaryotická) ribozómy tělíska v cytoplazmě na nich tvorba bílkovin podle genetického kódu složeny ze 2 podjednotek obě jsou menší než u eukaryot

Ribozómy odlišujeme je podle sedimentačního koeficientu, tedy veličiny, která udává čas, za který proběhne v ultracentrifuze sedimentace ribozomu jednotka: Svedberg (S) = čas 10-13 sekundy

Ribozómy prokaryot malá podjednotka 30S velká podjednotka 50S celý ribozóm 70S eukaryot malá podjednotka 40S velká podjednotka 60S celý ribozóm 80S

Ribozómy složení: 2/3 r RNA 1/3 proteiny funkce: řadí se na něm AK do peptidu či bílkoviny

(Cyto)plazmatická membrána

Fosfolipidy fluidní mozaika

Cytoplazma vyplňuje prostor buňky viskózní koncentrovaný roztok

Buněčná stěna tuhý obal mechanická ochrana buňky

Slizové pouzdro

Bakteriální bičíky

Fimbrie

Chemické látky bakterií peptidoglykan = základní složka buněčné stěny bakterií Gramovo barvení: G+ (grampozitivní) až 90% peptidoglykanu v BS G- (gramnegativní) do 20% peptidoglykanu v BS

Chemické látky bakterií Zásobní látky: glykogen kyselina poly-βhydroxymáselná

Výživa bakterií dle vztahu ke zdroji uhlíku: heterotrofní (= organotrofní) většina zdroj uhlíku = organické látky dle způsobu získávání energie je lze rozdělit: fotoheterotrofní zdroj energie = sluneční záření chemoheterotrofní zdroj energie = chemické reakce (oxidace organických látek) zdroj dusíku: bílkoviny

Výživa bakterií dle vztahu ke zdroji uhlíku: autotrofní (litotrofní) je jich méně zdroj uhlíku = CO 2 dle způsobu získávání energie je lze rozdělit: fotoautotrofní (fotolitotrofní) zdroj energie = sluneční záření chemoautotrofní (chemolitotrofní) zdroj energie = chemické reakce (oxidace anorganických látek) zdroj dusíku: amonné soli, dusitany, dusičnany

Výživa bakterií dle vztahu ke zdroji uhlíku: fotoautotrofní sinice 6H 2 O + 6CO 2 + energie C 6 H 12 O 6 + 6O 2 purpurové sirné bakterie místo H 2 O využívají H 2 S produktem je S, SO 2 apod.

Spory za nepříznivých podmínek: ztratí část vody vytvoří ochranné vrstvy odolávají teplotám 100ºC či -190ºC za příznivých podmínek ožívají

Tvary bakterií

Rozmnožování bakterií nepohlavní dělení 1 x za cca 20 minut!! Úkol: Spočítejte, kolik buněk vznikne z jedné bakterie za 24 hodin?

Řešení: Rozmnožování bakterií nepohlavní 1 buňka za 20 minut 2 buňky = 1 2 za 40 minut 4 buňky = 2 2 za 60 minut 8 buněk = 2 3... za 24 hodin 2 72 = 4,72. 10 21

Rozmnožování bakterií nepohlavní Pokračování příkladu: Za jak dlouho by hmotnost bakterií předčila hmotnost Země? hmotnost 1 bakterie = 6.10-15 kg hmotnost Země = 6.10 24 kg

Rozmnožování bakterií nepohlavní Řešení: za 1 den 4,72. 10 21. 6.10-15 = 2,832. 10 7 6.10 24 / 2,832. 10 7 = 2,12 dne

pučení Rozmnožování bakterií nepohlavní (na obrázku je pučení kvasinek, ale u bakterií je to podobné)

Rozmnožování bakterií pohlavní konjugace a rekombinace

malé kousky DNA v cytoplazmě bakterií Plazmidy

Rozmnožování bakterií pohlavní

Vztah bakterií ke kyslíku aerobní potřebují kyslík anaerobní nežijí v kyslíkatém prostředí striktně anaerobní kyslík je zabije fakultativně anaerobní v přítomnosti kyslíku ho dýchají v nepřítomnosti kyslíku metabolizují jinak

Význam bakterií žijí prakticky všude (krom sterilního prostředí) podíl na mineralizaci půdy rozkládají organické zbytky na anorganické látky

Bakterie v půdě nitratační + nitritační = nitrifikační denitrifikační amonizační

Hlízkovité bakterie bobovitých Rhizobium

Aktinomycety (Frankia) olše hlízy na kořenech

Kvasné a hnilobné bakterie žijící ve střevech živočichů a člověka: Escherichia /Bacterium/ coli tyčka při přemnožení může být nebezpečná vyskytne-li se v pitné vodě nepitná geneticky nejprozkoumanější organismus

Escherichia coli

Přečtený genom E. coli

Bakterie mléčného a octového Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris smetana, biokys, máslo kvašení Lactobacillus tyčka jogurty

Treponema pallidum způsobuje příjici (lues, syfilis) pohlavní choroba spirochéta

Příjice (syfilis, lues) 1. období inkubační doba 3 týdny bez příznaků ale už může nakazit jiné lidi

Příjice (syfilis, lues) 2. období nevelký nebolestivý vřed na pohlavních orgánech, nesvědí zduří uzliny ve tříslech (slabinách), ale nebolí trvá asi 6 týdnů

Příjice (syfilis, lues) 3. období (sekundární syfilis) vřed se zahojí -může zůstat jizvička ve tvaru hvězdičky bakterie proniknou do krve a tudy do celého organismu vyrážky nejč. na krku, hrudníku, obličeji a šíji několik týdnů až několik let léčbou lze zabránit pokračování, ale poškozené tkáně už se nevyléčí

Příjice (syfilis, lues) 4. období (terciární syfilis; orgánová příjice) není-li dosud pacient léčen poškození různých orgánů mrzák či ohrožen na životě CNS totální (progresivní) paralýza postižena šedá kůra mozková aorta

Příjice (syfilis, lues) Významnější pacienti: K. Gottwald výduť aorty na Stalinově pohřbu se nakazil virózou a aorta mu pak při horečkách praskla B. Smetana ohluchl nejspíš na základě progresivní paralýzy

Příjice (syfilis, lues) L. v. Beethoven vrozená syfilitida po matce V. I. Lenin zemřel na progresivní paralýzu

Příjice (syfilis, lues) Schiller, Goethe, Heine, Mysliveček

Příjice (syfilis, lues) Čechy: 1951 vyšetřeno 100 000 lidí 130 nemocných 1954 1962 žádný čerstvý případ 1963 Ústí nad Labem od námořníků z uličky lásky v Hamburku Krkonoše výpomoc od ruských servírek tehdy syfilis velmi rozšířena v SSSR a Polsku 1992 oproti 1991 vzrostl počet čerstvých případů o 500 % (!) hodně 13 ti a 14-tiletých pacientek nejvíce okresy Most a Teplice přenos i líbáním či olizováním jedné lžičky

Příjice (syfilis, lues) Čechy: 2001: u nás 818 případů u cizinců (!) 2006: 511 nových případů; nejvíce na Ústecku a v Praze 2007: 850 případů (551 mužů, 299 žen)

Kapavka (gonorrhoea) Neisseria gonorrhoae nákaza: přímo (pohlavní styk) nepřímo (ručník, prádlo) za několik dnů: bolestivý hnisavý výtok z močové trubice

Kapavka (gonorrhoea) u mužů se šíří i po pohlavním ústrojí až neplodnost (podobně i u žen, ale trvá to déle) později zachvátí celý organismus nakazí-li se žena vtěhotenství nakazí se dítě většinou až při porodu oči (slepota)

Borrelia burgdorferi přenášena klíšťaty (Ixodes ricinus) Lymská nemoc (Lymská borelióza) existovala od nepaměti ale až 1975: městečko Old Lyme (USA, stát Connecticut) mnoho dětí kloubní onemocnění 1982 dr. Burgdorfer objevil spirochétu vklíšťatech

Lymská nemoc (Lymská borelióza) infikované klíště saje krev borelie z jeho střevního epitelu do slinných žláz po zvrácení nedostatečně strávené krve slinami do rány v kůži hostitele musí být dlouho přisáto čím déle, tím větší pravděpodobnost přenosu množí se v organismech obratlovců = rezervoár nákazy

Lymská nemoc (Lymská borelióza) projevy: 3 30 dnů po přisátí zarudnutí kůže ostře ohraničené, postupně se rozšiřuje, uprostřed světlé bolesti hlavy zvýšená teplota) u 1/3 postižených chybí kožní projevy! několik týdnů až měsíců: poruchy činnosti CNS i periferní NS postiženo pohybové ústrojí, kůže, srdce (!) po několika letech: zánětlivé onemocnění mozku a míchy trvalé poškození kloubů, kůže

Lymská nemoc v ČR (Lymská borelióza)

Cholera Vibrio cholerae prohnutá tyčka = vibrio objevil 1883 Robert Koch

Tuberkulóza (TBC ) nejčastěji Mycobacterium tuberculosis tyčky slabě zakřivené až rovné Kochův bacil objeven 1882

Tuberkulóza (TBC ) zvláštní forma zánětu plic: tvorba tuberkulózních uzlíků nekróza (odumírání) vznik dutiny v plicích do ní se později ukládají vápenaté soli (kalcifikace)

Tuberkulóza (TBC ) vykašlávání krve, teploty, pocení, malátnost, hubnutí postihuje mnoho orgánů přenos: vzduchem, přímo dnes odolné kmeny bakterií proti antibiotikům

Tuberkulóza (TBC )

Angíny Streptococcus ID: 1 3 dny (max. 7 dní) přenos vzduchem, přímo i nepřímo (předměty) příznaky: náhle vysoké teploty (často s třesavkou) bolesti hlavy a v krku(brání polykání i řeči) bílé skvrny až povlaky na mandlích, na jazyku zápach z úst zduří lymfatické uzliny antibiotika (penicilín)

Angíny

Tetanus (strnutí šíje) Clostridium tetanii tyčka ID: 1 3 týdny i déle přenos z půdy: poranění, trn, tříska, popáleniny apod.

Tetanus (strnutí šíje) nejprve křeče žvýkacích svalů stažení mimického svalstva sardonický úsměv strnutí šíje napínání svalstva břicha, zad a končetin křeče za plného vědomí teplota stoupá smrt udušením křeče dýchacích svalů a bránice při záchvatech často zlomeniny očkování vždy po 10 letech

Botulismus Clostridium botulinum tyčka v trávicím ústrojí zvířat (včetně ryb a lidí) stolicí do vody a půdy botulin (botulotoxin) = prudký jed za nepřístupu vzduchu a při nedostatečném tepelném zpracování

Botulismus otravy konzervami vypouklé víčko změna barvy a vůně ID: 6 72 hodin (max. několik dnů)

Botulismus bez horečky sucho v ústech, chraptění, potíže s polykáním, dvojité vidění obrna měkkého patra, zástava stolice i močení ochrnutí dýchacích svalů pak buď přežije nebo zemře

Aby to nedopadlo takhle:

Botulotoxin botulus = lat. klobása botulotoxin A 15 000x až 100 000x toxičtější než sarin smrtící dávka pro člověka je asi 1 μg

Mor Yersinia pestis 1894 Hongkong bacil (tyčka s bičíky) přenášejí ho krysí blechy mezi lidmi se přenáší kašláním a kýcháním

Mor vysoké horečky zduření a hnisání mízních uzlin postižení plic, mozkových plen celkový zánět

Mor 2. morová vlna vevropě 2. polovina 13. století odhad: zemřela ¼ obyvatel Evropy 1347 1351 zabil v Evropě 75 milionů lidí

Lepra (malomocenství) Mycobacterium leprae lepra = řec. vyrážka, prašivina tyčky slabě zakřivené až rovné 1847 objevil Hansen převážně tropy

Lepra (malomocenství) vyvíjí se velmi dlouho kůže ztrácí citlivost, na ní skvrny vředovatí, hojí se jizvami ztráty článků prstů a jiná poškození těla léčba trvá mnoho let

Lepra (malomocenství)

Spála streptokok skupiny A ID: 2 7 dnů přenos vzduchem, přímo i nepřímo

Spála horečka, bolesti v krku, nevolnost 2. 3. den vyrážka vnitřní strana stehen, spodek břicha, třísla, loketní a podpažní jamky zarudlý obličej a krk červený malinový jazyk

Úplavice Shigelly (japonský lékař Kiyoshi Shiga) tyčka ID: 1 7 dní

Úplavice přenos: špinavýma rukam přímým kontaktem znečištěnými potravinami vodou mouchami (usedají na lidské výkaly)

Úplavice příznaky: náhle třesavka, horečka, bolesti břicha průjem brzy vodnatý s krví a hleny hrozí dehydratace (!)

Břišní tyfus Salmonella typhi tyčka s bičíky ID: 5 24 dnů (nejč. 14 dnů) přenos: znečištěnou vodou mouchy na nožičkách

Břišní tyfus pozvolna stoupá teplota, bolesti hlavy, nucení na zvracení ve 2. a 3. týdnu trvale 39 C *** o něco mírněji vypadá paratyf B

Břišní tyfus

Salmonelózy Salmonella tyčka s bičíky ID: běžně 8 10 hodin přenos: potravinami (nakaženými, špatně tepelně zpracovanými)

Salmonelózy rychle nastoupí průjem (připomíná choleru) někdy se podobá spíše tyfu výjimečně se projeví jako zánět kosti

Zánět (zápal) plic Streptococcus pneumoniae ID: event. i jiní původci několik hodin - 3 dny přenos: vzduchem, přímo stykem s bacilonosičem (!)

Zánět (zápal) plic prudce třesavka, teploty, zrychlený dech pak bolest v hrudníku s kašlem (narůžovělé až hnědorezavé chrchle) dušnost, opary

Důležití badatelé Louis Pasteur Francouz 1822 1895 ochranná očkování předem, pěstování na živných půdách

Důležití badatelé Robert Koch Němec 1843 1910 objevil původce tuberkulózy a cholery 1905 Nobelova cena za práce o TBC